疲労、力、不快感に対する電極の配置と電流の種類の影響
神経筋電気刺激によって誘発される筋肉の疲労、力の生成、知覚される不快感、および神経筋の適応に対する電極の配置と電流の種類の影響: リハビリテーションへの影響
はじめに: 神経筋電気刺激 (NMES) には、筋肉の萎縮を最小限に抑え、神経筋のパフォーマンスを向上させるために筋肉の収縮を生成する目的があります。 NMES は、神経幹または筋腹に適用される単相性または二相性の電流を使用して実行されており、どちらも末梢神経系および中枢神経系による収縮を生成できます。 パルス幅 (広いまたは狭い) は、NMES の重要なパラメーターです。 幅の広いパルスを使用した NMES 研究は単相電流で実行されていますが、この電流が NMES 中に不快感を引き起こすことが知られています。 したがって、同じパラメータを使用して二相電流が単相電流と同じ効果を持つかどうかを分析する必要があります。
目的:
筋疲労、中枢および末梢の寄与、随意および誘発力、および感覚的不快感の観点から、健常者の脛骨神経および下腿三頭筋に適用される、単相電流および二相電流に関連する狭いパルス幅と広いパルス幅を持つ NMES の効果を比較します。
方法:
健康な男性と女性(年齢:18〜45歳)を対象としたクロスオーバー、実験的対照および無作為化研究が開発されます。 次の従属変数は次のようになります: H 反射と M 波 (単一および二重パルス) の振幅、随意および誘発下腿三頭筋のトルク、疲労性 (力の時間積分)、知覚される不快感および神経筋の適応。 独立変数は、電流位相、パルス幅、および電気刺激電極の位置に関連します。 慣れ親しんだセッションがあり、その後に 7 つの休息日 (10 週間) を挟んで 9 つのセッションが続きます。 データは平均および標準偏差 (± SD) として報告されます。 パラメトリック検定は、均一な変動 (Levene 検定) を示す正規分布データ (Shapiro-Wilk 検定) に使用されます。 反復測定混合モデル ANOVA が実行され、主要な効果または有意な相互作用の場合、Tukey 事後検定が適用されます。 さらに、効果のパワーとサイズ (部分イータ 2 乗、部分イータ 2 として報告) が計算されます。 重要なしきい値は、すべての手順で p <0.05 に設定されます。
期待される結果: 二相性電流は、単相性電流と比較してより快適で、筋肉の疲労を軽減します。 筋腹に幅の広いパルスを適用する場合と比べて、神経幹に幅の広いパルス電流を適用すると、疲労が少なくなり、中枢への寄与が大きくなります。
調査の概要
状態
条件
介入・治療
- 他の:脛骨神経に適用されるパルス幅 1ms の単相性電流 (100 Hz)
- 他の:パルス幅 0.5ms の二相性電流 (100 Hz) を脛骨神経に印加
- 他の:脛骨神経に適用されるパルス幅 1ms の二相性電流 (100 Hz)
- 他の:脛骨神経に適用されるパルス幅 2ms の二相性電流 (100 Hz)
- 他の:下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 1ms の単相電流 (100 Hz)
- 他の:パルス幅 0.5ms の二相性電流 (100 Hz) を下腿三頭筋に適用 腹
- 他の:下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 1ms の二相性電流 (100 Hz)
- 他の:下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 2ms の二相性電流 (100 Hz)
- 他の:下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 0.5ms の二相性電流 (25 Hz)
詳細な説明
これは、健康な男性と女性の参加者によるランダム化比較試験、クロスオーバー試験です。 手順は、7 日間の間隔で 10 回の個別の訪問で行われます。
ラボでの次の訪問は次のとおりです。
- ファミライゼーション セッション。
- 脛骨神経に適用されるパルス幅 1ms の単相電流 (100 Hz)。
- 脛骨神経に適用されるパルス幅 0.5ms の二相性電流 (100 Hz)。
- 脛骨神経に適用されるパルス幅 1ms の二相性電流 (100 Hz)。
- 脛骨神経に印加されるパルス幅2msの二相性電流(100Hz)。
- 上腕三頭筋下腿筋腹に適用されるパルス幅 1ms の単相性 (100 Hz)。
- パルス幅 0.5 ミリ秒の二相性電流 (100 Hz) を下腿三頭筋腹に適用。
- 下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 1 ms の二相性電流 (100 Hz)。
- 下腿三頭筋腹筋にパルス幅 2ms の二相性電流 (100 Hz) を適用。
- パルス幅 0.5ms の二相性電流 (25 Hz) を下腿三頭筋腹に適用。
従属変数は次のようになります。
- 筋肉疲労;
- 中枢および末梢の寄与 (H 反射および M 波振幅分析による);
- 最大随意等尺性収縮;
- NMESによって引き起こされる底屈の力の生成;
- 不快感を感じた。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
-
-
DF
-
Brasília、DF、ブラジル、72220-900
- University of Brasilia
-
Brasília、DF、ブラジル
- Faculty of Physical Education
-
-
参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
説明
包含基準:
- INTERNATIONAL QUESTIONNAIRE OF PHYSICAL ACTIVITY によると、身体的に活動的であると分類されています。
- レクリエーションの身体活動のみを実践する。
- 少なくとも 3 か月は筋力トレーニングを行わないでください。
除外基準:
- テストを妨げる可能性のあるある種の骨格筋機能障害を提示します。
- 下腿三頭筋腹筋または脛骨神経における NMES 不耐性;
- 鎮痛薬、抗うつ薬、精神安定剤またはその他の中枢作用薬の使用;
- -ボランティアによる研究デザインの完全な実行を妨げる可能性のある心血管または末梢血管の問題、慢性疾患、神経学的または筋肉障害。
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:他の
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:クロスオーバー割り当て
- マスキング:トリプル
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
|---|---|
|
実験的:MCN1
脛骨神経に適用されるパルス幅 1ms の単相性電流 (100 Hz)
|
参加者は、次の NMES パラメーターを使用して神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (単相電流、100 Hz、パルス持続時間 1 ms、Ton: 6 s、Toff: 18 s)
|
|
実験的:BCN05
パルス幅 0.5ms の二相性電流 (100 Hz) を脛骨神経に印加
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、100 Hz、パルス持続時間 0.5 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:BCN1
脛骨神経に適用されるパルス幅 1ms の二相性電流 (100 Hz)
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、100 Hz、パルス持続時間 1 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:BCN2
脛骨神経に適用されるパルス幅 2ms の二相性電流 (100 Hz)
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、100 Hz、パルス持続時間 2 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:MCM1
下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 1ms の単相電流 (100 Hz)
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (単相電流、100 Hz、パルス持続時間 1 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:BCM05
パルス幅 0.5ms の二相性電流 (100 Hz) を下腿三頭筋に適用 腹
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、100 Hz、パルス持続時間 0.5 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:BCM1
下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 1ms の二相性電流 (100 Hz)
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、100 Hz、パルス持続時間 1 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:BCM2
下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 2ms の二相性電流 (100 Hz)
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して、神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、100 Hz、パルス持続時間 2 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
|
実験的:BC25
下腿三頭筋の腹に適用されるパルス幅 0.5ms の二相性電流 (25 Hz)
|
参加者は、次の電流パラメーターを使用して神経筋電気刺激によって誘発される 36 の収縮を実行します: (二相性電流、25 Hz、パルス幅 0.5 ミリ秒、Ton: 6 秒、Toff: 18 秒)
|
この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
|
筋肉疲労
時間枠:ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
筋疲労は、神経筋電気刺激プロトコルの後、力時間積分 (力トレースの下の面積) によって評価されます。
|
ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
|
筋力
時間枠:ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
筋力は、神経筋電気刺激プロトコルの前後に生成されたトルクに基づいて、筋力の変化によって評価されます。
|
ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
|
NMES の 15 分間セッション後のベースライン中枢寄与 (H 反射振幅) からの変化
時間枠:ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
セッション中の電気刺激の 15 分間 (36 回の収縮) の前後に中枢の寄与を測定します。
|
ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
|
NMES の 15 分間セッション後のベースライン末梢寄与 (M 波振幅) からの変化
時間枠:ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
末梢の寄与は、セッション中の電気刺激の急性セッション 15 分 (36 回の収縮) の前後に測定されます。
|
ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
|
15分間の電気刺激セッション後のベースライン誘発トルクからの変化
時間枠:ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
誘発トルクは、セッション中の電気刺激の急性セッション 15 分間 (36 回の収縮) の前後に測定されます。
|
ベースラインから、電気刺激によって誘発される 36 回の収縮の終わりまでの変化 (1 週間に 1 回、合計 9 回のセッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
|
不快感
時間枠:電気刺激によって引き起こされる 36 回の収縮の開始時、中期および終了時 (1 週間に 1 回、合計 9 セッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
不快感は、NMESによる誘発トルク測定中およびその後にVisual Analogic Scaleによって評価されます。
Visual Analogic Scale は、被験者の主観的な不快感を 0 (不快感なし) から 10 (最も不快感を感じる) まで評価することで痛みを評価します。
|
電気刺激によって引き起こされる 36 回の収縮の開始時、中期および終了時 (1 週間に 1 回、合計 9 セッション)。この結果は 9 週間まで測定されます。データは研究完了まで報告されます (4 年間)。
|
協力者と研究者
スポンサー
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Ward AR, Shkuratova N. Russian electrical stimulation: the early experiments. Phys Ther. 2002 Oct;82(10):1019-30.
- Ward AR, Robertson VJ. The variation in fatigue rate with frequency using kHz frequency alternating current. Med Eng Phys. 2000 Nov;22(9):637-46. doi: 10.1016/s1350-4533(00)00085-0.
- Aldayel A, Jubeau M, McGuigan M, Nosaka K. Comparison between alternating and pulsed current electrical muscle stimulation for muscle and systemic acute responses. J Appl Physiol (1985). 2010 Sep;109(3):735-44. doi: 10.1152/japplphysiol.00189.2010. Epub 2010 Jul 1.
- Ward AR, Lucas-Toumbourou S, McCarthy B. A comparison of the analgesic efficacy of medium-frequency alternating current and TENS. Physiotherapy. 2009 Dec;95(4):280-8. doi: 10.1016/j.physio.2009.06.005. Epub 2009 Sep 2.
- Selkowitz DM, Rossman EG, Fitzpatrick S. Effect of burst-modulated alternating current carrier frequency on current amplitude required to produce maximally tolerated electrically stimulated quadriceps femoris knee extension torque. Am J Phys Med Rehabil. 2009 Dec;88(12):973-8. doi: 10.1097/PHM.0b013e3181c1eda5.
- Bergquist AJ, Clair JM, Collins DF. Motor unit recruitment when neuromuscular electrical stimulation is applied over a nerve trunk compared with a muscle belly: triceps surae. J Appl Physiol (1985). 2011 Mar;110(3):627-37. doi: 10.1152/japplphysiol.01103.2010. Epub 2010 Dec 23.
- Collins DF. Central contributions to contractions evoked by tetanic neuromuscular electrical stimulation. Exerc Sport Sci Rev. 2007 Jul;35(3):102-9. doi: 10.1097/jes.0b013e3180a0321b.
- Martin A, Grospretre S, Vilmen C, Guye M, Mattei JP, LE Fur Y, Bendahan D, Gondin J. The Etiology of Muscle Fatigue Differs between Two Electrical Stimulation Protocols. Med Sci Sports Exerc. 2016 Aug;48(8):1474-84. doi: 10.1249/MSS.0000000000000930.
- Neyroud D, Dodd D, Gondin J, Maffiuletti NA, Kayser B, Place N. Wide-pulse-high-frequency neuromuscular stimulation of triceps surae induces greater muscle fatigue compared with conventional stimulation. J Appl Physiol (1985). 2014 May 15;116(10):1281-9. doi: 10.1152/japplphysiol.01015.2013. Epub 2014 Mar 27.
- Regina Dias Da Silva S, Neyroud D, Maffiuletti NA, Gondin J, Place N. Twitch potentiation induced by two different modalities of neuromuscular electrical stimulation: implications for motor unit recruitment. Muscle Nerve. 2015 Mar;51(3):412-8. doi: 10.1002/mus.24315. Epub 2015 Jan 5.
- Wegrzyk J, Foure A, Le Fur Y, Maffiuletti NA, Vilmen C, Guye M, Mattei JP, Place N, Bendahan D, Gondin J. Responders to Wide-Pulse, High-Frequency Neuromuscular Electrical Stimulation Show Reduced Metabolic Demand: A 31P-MRS Study in Humans. PLoS One. 2015 Nov 30;10(11):e0143972. doi: 10.1371/journal.pone.0143972. eCollection 2015.
- Wegrzyk J, Foure A, Vilmen C, Ghattas B, Maffiuletti NA, Mattei JP, Place N, Bendahan D, Gondin J. Extra Forces induced by wide-pulse, high-frequency electrical stimulation: Occurrence, magnitude, variability and underlying mechanisms. Clin Neurophysiol. 2015 Jul;126(7):1400-12. doi: 10.1016/j.clinph.2014.10.001. Epub 2014 Oct 13.
- Kiernan MC, Lin CS, Burke D. Differences in activity-dependent hyperpolarization in human sensory and motor axons. J Physiol. 2004 Jul 1;558(Pt 1):341-9. doi: 10.1113/jphysiol.2004.063966. Epub 2004 May 14.
- Kiernan MC, Mogyoros I, Burke D. Differences in the recovery of excitability in sensory and motor axons of human median nerve. Brain. 1996 Aug;119 ( Pt 4):1099-105. doi: 10.1093/brain/119.4.1099.
- Alexandre F, Derosiere G, Papaiordanidou M, Billot M, Varray A. Cortical motor output decreases after neuromuscular fatigue induced by electrical stimulation of the plantar flexor muscles. Acta Physiol (Oxf). 2015 May;214(1):124-34. doi: 10.1111/apha.12478. Epub 2015 Mar 18.
- Dreibati B, Lavet C, Pinti A, Poumarat G. Influence of electrical stimulation frequency on skeletal muscle force and fatigue. Ann Phys Rehabil Med. 2010 May;53(4):266-71, 271-7. doi: 10.1016/j.rehab.2010.03.004. Epub 2010 Apr 1. English, French.
- Jubeau M, Zory R, Gondin J, Martin A, Maffiuletti NA. Effect of electrostimulation training-detraining on neuromuscular fatigue mechanisms. Neurosci Lett. 2007 Aug 31;424(1):41-6. doi: 10.1016/j.neulet.2007.07.018. Epub 2007 Aug 1.
- Hwang IS, Huang CY, Wu PS, Chen YC, Wang CH. Assessment of H reflex sensitivity with M wave alternation consequent to fatiguing contractions. Int J Neurosci. 2008 Sep;118(9):1317-30. doi: 10.1080/00207450802055606.
- Boerio D, Jubeau M, Zory R, Maffiuletti NA. Central and peripheral fatigue after electrostimulation-induced resistance exercise. Med Sci Sports Exerc. 2005 Jun;37(6):973-8.
- Foure A, Nosaka K, Wegrzyk J, Duhamel G, Le Troter A, Boudinet H, Mattei JP, Vilmen C, Jubeau M, Bendahan D, Gondin J. Time course of central and peripheral alterations after isometric neuromuscular electrical stimulation-induced muscle damage. PLoS One. 2014 Sep 12;9(9):e107298. doi: 10.1371/journal.pone.0107298. eCollection 2014.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
- CAAE: 14734619.3.0000.8093
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。