健常者における神経筋電気刺激による刺激部位と疲労
2024年6月7日 更新者：Marco Aurélio Vaz, PhD
神経筋電気刺激 (NMES) は、トレーニング プロトコルや臨床実習で使用されるツールで、萎縮を予防または軽減し、さまざまな集団で筋力を生み出す能力を向上させます。
広く使用されていますが、NMES の効果は、電流によって引き起こされる不快感や早期疲労によって制限される可能性があります。
以前の研究では、筋肉の疲労を最小限に抑え、筋肉の不快感を軽減し、筋肉のパフォーマンスを向上させる代替手段が調査されました。
NMES の有害な影響を軽減するために採用された対策は、刺激部位の選択です。
より具体的には、末梢神経の幹 (nNMES) または筋腹レベル (mNMES) の神経の末端枝に電気パルスを適用することによって、筋肉の収縮を引き起こすことができます。
mNMES がより表面的なモーター ユニット (MU) を刺激する一方で、筋肉のより深い MU は不活性化されたままであるという証拠があります。
一方、直接神経刺激 (nNMES) では、NMES 強度に関係なく、表層と深層の両方の MU が動員されます。
これらの観察に基づいて、NMES の新しい適用モダリティ、介在神経および筋肉刺激 (iNMES) が登場しました。
この戦略では、電気パルスが mNMES サイトと nNMES サイトの間でインターカレートまたは交互に行われ、NMES 中に MU が活性化される高周波を減らし、表層 MU と深部 MU の両方を動員し、誘発収縮中の筋肉疲労を軽減します。
iEENM は NMES 効果を増強するための有望な戦略ですが、神経筋疲労に対する iNMES 効果を調査した研究はほとんどなく、既存の文献はもっぱら前脛骨筋の分析に焦点を当てており、下肢にとって重要な他の筋肉に関する調査結果の推論を制限しています。四肢の機能 (大腿四頭筋など)。
したがって、この研究の目的は、大腿神経に適用された nNMES (FN-NMES)、大腿直筋の運動点に適用された mNMES (MP-NMES)、および両方の部位に同時に適用された iNMES (FNMP) の効果を比較することです。 -NMES) は、無作為化臨床試験を通じて、健常者における膝伸筋の機能 (筋肉疲労) および臨床 (不快感) パラメーターに関するものです。
私たちの研究には3つの仮説があります。
最初の仮説では、電気刺激プロトコル中の筋肉疲労は、FNMP-NMES モダリティで低くなり、FN-NMES が続き、MP-NMES で高くなります。
したがって、FNMP-NMES は、疲労プロトコル直後の最大随意等尺性収縮 (MVIC) の減少が小さく、初期の誘発トルクと比較して最終的な相対的減少が小さく、50 を減少させるための誘発トルクの収縮回数が多いことを示します。 NMES 疲労プロトコル中の初期トルクに対する % であり、FN-NMES および MP-NMES モダリティと比較して総作業量が大きくなっています。
私たちの 2 番目の仮説では、低周波数 (20 Hz) NMES は、より大きな総仕事量と膝伸筋の疲労の軽減をもたらします (MVIC 前後の減少が小さく、最初の誘発トルクと比較して最終段階での減少率が小さく、誘発トルクの収縮は、最初の誘発トルクと比較して 50% 減少し、より大きな総作業量) を高い刺激周波数 (100 Hz) と比較します。
さらに、刺激頻度に関係なく、FNMP-NMES、FN-NMES、最後に MP-NMES を使用すると、総仕事量が高くなり、疲労性が低くなります。
最後に、3 番目の仮説は、刺激の頻度に関係なく、FNMP-NMES、FN-NMES、最後に MP-NMES の順で不快感が少なくなるというものです。
調査の概要
詳細な説明
このプロジェクトは、大腿神経に適用された nNMES (NF-NMES)、運動点に適用された mNMES (PM-NMES)、および両方に同時に適用された iEENM の効果を比較するように設計される 1 つの無作為臨床試験を通じて開発されます。健康な被験者の膝伸筋の疲労性と不快感について、低刺激周波数 (20 Hz) と高刺激周波数 (100 Hz) を使用した部位 (NFPM-NMES)。 したがって、この研究は、評価者と参加者に盲検化された、無作為化された臨床クロスオーバーデザインを使用した定量的アプローチによって特徴付けられます。
募集対象は利便性を重視し、18歳から40歳までの健康な男女（病気にかかっていないことを自己申告）を募集します。 サンプル サイズを定義するには、G-Power ソフトウェア (バージョン 3.1.3; トリーア大学、トリーア、ドイツ) が使用され、計算されたすべての変数について、α = 0.05 および検出力 (1-β) = 0.80 の有意水準が採用されました。 疲労度変数は、エラーを回避し、80% の最小統計的検出力に到達するには、より大きなサンプル (24 人の参加者) の必要性を示したので、研究者はこの変数の結果を現在の研究に使用します。 ただし、以前の研究 (DANTAS et al., 2015) では、NMES に関連する理由で、評価のために募集された個人の 25% が除外されたと報告されています。 したがって、プロトコル全体で除外または損失の可能性を考慮して、研究者は研究全体で 30 人の参加者、15 人の男性と 15 人の女性を募集します。
評価は、参加者ごとに 6 日間行われます。 各評価の所要時間は、最初の評価日は平均 2 時間、その他の評価日は平均 1.5 時間です。 さらに、女性は月経周期の 4 日目から 22 日目の間に評価されます。これは、NMES に対する耐性がより高い期間です。 初日には、既往歴が行われ、研究に関する説明が提供され、参加者は評価手法と評価プロトコルに慣れます。 この最初の部分の後、10 分間の間隔が観察され、その後、どのアプリケーション プロトコルが調査のためにランダム化されたかを含むエンベロープが開かれます。つまり、FN-NMES、MP-NMES、または FNMP-NMES を使用したテストです。 、その後、次の手順/テストが適用されます。
- テストの参加者を準備します。
- 安静時の最大上誘発単収縮トルクの評価。
- 疲労前の最大随意等尺性収縮 (MVIC) 中に生成される最大トルクの評価。
- 疲労前の超最大誘発単収縮トルクの評価。
- MVIC の 20% でトルクを生成するための電流強度の評価。
- NMES誘発疲労プロトコルの適用。
- 疲労プロトコル中の不快感の評価;
- 疲労後の MVIC 中に生成される最大トルクの評価。
- 疲労プロトコル後の超最大誘発単収縮トルクの評価。 この研究では、intention-to-treat アプローチを採用します。 したがって、予定された評価に出席しない個人は、新しい評価のために再スケジュールされ、その個人は予定されたすべての評価を実行できるようになります。 被験者が研究プロジェクトへの参加を辞退することを選択した場合、研究への参加が終了するまでに収集されたデータが分析に使用されます。 したがって、研究のすべての段階で被験者の放棄が発生した場合は、それを示すためにフローチャートが使用されます。 さらに、フローチャートには、研究のさまざまな段階で個人がどのように含まれるか、または除外されるかが記録されます。 統計手順は Windows 用の SPSS 21.0 プログラムで実行され、データ集計は Excel 2016 プログラムで実行されます。 変数の分布は、平均および標準偏差として表示されます。 Shapiro-Wilk 検定は、データ分布の正規性を分析するために使用されます。 NMES モダリティ間の疲労を比較するには、ANOVA を使用して 2 つのモダリティ内要因 (NMES 周波数と NMES プロトコル前後の時間) とモダリティ間要因 (性別) を繰り返し測定します。 NMES モダリティ間の不快感を比較するには、ANOVA を使用して、2 つのモダリティ内要因 (NMES 周波数と NMES サイト) とモダリティ間要因 (性別) を繰り返し測定します。 因子間に相互作用がある場合、反復測定の一元配置分散分析を使用して、モダリティ間に違いがあるかどうかを確認し、違いを特定するためにボンフェローニ事後検定を使用します。 さらに、コーエンの「d」効果サイズが計算され、自明 (1.30) (ROSENTHAL、1996) として分類されます。
研究の種類
介入
入学 (実際)
30
段階
- 適用できない
連絡先と場所
このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。
研究場所
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RS
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Porto Alegre、RS、ブラジル、90690-200
- Exercise Research Laboratory, School of Physical Education, Federal University of Rio Grande do Sul
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参加基準
研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。
適格基準
就学可能な年齢
18年～40年 (大人)
健康ボランティアの受け入れ
はい
説明
包含基準:
健康な人:
- 男女両方の若者
- 18歳から40歳までの年齢
- ボディマス指数が 20 ～ 25 kg/m2 の場合
- 正常な膝関節可動域
- 支配的な下肢に痛みや病状の存在を訴えることはありません。 -
除外基準:
以下の個人：
- 最大限の運動に対する禁忌
- -過去3か月以内に下肢でNMESによる治療を受けた
- 電気刺激に耐えられない
研究計画
このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。
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：基礎科学
- 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：4倍
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的：FN-NMES - 20Hz
このグループは、20 Hz の刺激周波数を使用して大腿神経 (FN) に適用される NMES 誘発疲労プロトコルを受け取ります。
このため、参加者は等速性ダイナモメーター (バイオデックス メディカル システム、シャーリー - ニューヨーク、米国) に配置され、膝が 90° 屈曲 (0° = 総伸展) します。
参加者は、リラックスした状態を保ち、積極的な筋肉収縮を行わないように指示されます。
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アーム/グループの説明で指定された刺激周波数で疲労を誘発するために、神経筋電気刺激が 2 つの部位に適用されます。
疲労プロトコルを生成するための電気刺激パラメーターは次のようになります: 二相性パルス電流、2 ミリ秒のパルス持続時間、およびオン: 5:10 秒のオフ時間。
疲労プロトコルは、プロトコル全体で維持される MVIC の 20% のレベルで誘発トルクを生成するのに十分な電流強度で適用されます。
NMES は、20 分の介入時間に達するまで維持され、80 回の誘発収縮が生成されます。
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実験的：FN-NMES - 100Hz
このグループは、100 Hz の刺激周波数を使用して大腿神経 (FN) に適用される NMES 誘発疲労プロトコルを受け取ります。
このため、参加者は等速性ダイナモメーター (バイオデックス メディカル システム、シャーリー - ニューヨーク、米国) に配置され、膝が 90° 屈曲 (0° = 総伸展) します。
参加者は、リラックスした状態を保ち、積極的な筋肉収縮を行わないように指示されます。
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アーム/グループの説明で指定された刺激周波数で疲労を誘発するために、神経筋電気刺激が 2 つの部位に適用されます。
疲労プロトコルを生成するための電気刺激パラメーターは次のようになります: 二相性パルス電流、2 ミリ秒のパルス持続時間、およびオン: 5:10 秒のオフ時間。
疲労プロトコルは、プロトコル全体で維持される MVIC の 20% のレベルで誘発トルクを生成するのに十分な電流強度で適用されます。
NMES は、20 分の介入時間に達するまで維持され、80 回の誘発収縮が生成されます。
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実験的：MP-NMES - 20Hz
この腕は、20 Hz の刺激周波数を使用して大腿直筋のモーター ポイント (MP) に適用される NMES 誘発疲労プロトコルを受け取ります。
このため、参加者は等速性ダイナモメーター (バイオデックス メディカル システム、シャーリー - ニューヨーク、米国) に配置され、膝が 90° の屈曲 (0° = 総伸展) になります。
参加者は、リラックスした状態を保ち、積極的な筋肉収縮を行わないように指示されます。
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アーム/グループの説明で指定された刺激周波数で疲労を誘発するために、神経筋電気刺激が 2 つの部位に適用されます。
疲労プロトコルを生成するための電気刺激パラメーターは次のようになります: 二相性パルス電流、2 ミリ秒のパルス持続時間、およびオン: 5:10 秒のオフ時間。
疲労プロトコルは、プロトコル全体で維持される MVIC の 20% のレベルで誘発トルクを生成するのに十分な電流強度で適用されます。
NMES は、20 分の介入時間に達するまで維持され、80 回の誘発収縮が生成されます。
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実験的：MP-NMES - 100Hz
この腕は 100 Hz の刺激周波数を使用して大腿直筋のモーター ポイント (MP) に適用される NMES 誘発疲労プロトコルを受け取ります。
このため、参加者は等速性ダイナモメーター (バイオデックス メディカル システム、シャーリー - ニューヨーク、米国) に配置され、膝が 90° の屈曲 (0° = 総伸展) になります。
参加者は、リラックスした状態を保ち、積極的な筋肉収縮を行わないように指示されます。
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アーム/グループの説明で指定された刺激周波数で疲労を誘発するために、神経筋電気刺激が 2 つの部位に適用されます。
疲労プロトコルを生成するための電気刺激パラメーターは次のようになります: 二相性パルス電流、2 ミリ秒のパルス持続時間、およびオン: 5:10 秒のオフ時間。
疲労プロトコルは、プロトコル全体で維持される MVIC の 20% のレベルで誘発トルクを生成するのに十分な電流強度で適用されます。
NMES は、20 分の介入時間に達するまで維持され、80 回の誘発収縮が生成されます。
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実験的：FNMP-NMES - 20Hz
このグループは、大腿神経 (FN) と 20 Hz の刺激周波数を使用して大腿直筋のモーター ポイント (MP) に適用される NMES 誘発疲労プロトコルを受け取ります。
このため、参加者は等速性ダイナモメーター (バイオデックス メディカル システム、シャーリー - ニューヨーク、米国) に配置され、膝が 90° の屈曲 (0° = 総伸展) になります。
参加者は、リラックスした状態を保ち、積極的な筋肉収縮を行わないように指示されます。
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アーム/グループの説明で指定された刺激周波数で疲労を誘発するために、神経筋電気刺激が 2 つの部位に適用されます。
疲労プロトコルを生成するための電気刺激パラメーターは次のようになります: 二相性パルス電流、2 ミリ秒のパルス持続時間、およびオン: 5:10 秒のオフ時間。
疲労プロトコルは、プロトコル全体で維持される MVIC の 20% のレベルで誘発トルクを生成するのに十分な電流強度で適用されます。
NMES は、20 分の介入時間に達するまで維持され、80 回の誘発収縮が生成されます。
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実験的：FNMP-NMES - 100Hz
このグループは、大腿神経 (FN) と 100 Hz の刺激周波数を使用して大腿直筋のモーター ポイント (MP) に適用される NMES 誘発疲労プロトコルを受け取ります。
このため、参加者は等速性ダイナモメーター (バイオデックス メディカル システム、シャーリー - ニューヨーク、米国) に配置され、膝が 90° の屈曲 (0° = 総伸展) になります。
参加者は、リラックスした状態を保ち、積極的な筋肉収縮を行わないように指示されます。
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アーム/グループの説明で指定された刺激周波数で疲労を誘発するために、神経筋電気刺激が 2 つの部位に適用されます。
疲労プロトコルを生成するための電気刺激パラメーターは次のようになります: 二相性パルス電流、2 ミリ秒のパルス持続時間、およびオン: 5:10 秒のオフ時間。
疲労プロトコルは、プロトコル全体で維持される MVIC の 20% のレベルで誘発トルクを生成するのに十分な電流強度で適用されます。
NMES は、20 分の介入時間に達するまで維持され、80 回の誘発収縮が生成されます。
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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 |
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身体活動のレベル
時間枠：評価は、介入の導入前に実行されます。
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各被験者の身体活動レベル (PA) は、国際身体活動質問票 (IPAQ) によって評価されます。スコアは、各活動レベルの代謝当量 (MET) を計算することによって評価されます。
ウォーキング スコアは、3.3 METs に 1 週間の総ウォーキング時間 (分単位) を掛けることによって得られます。
中等度の身体活動スコアは、4.0 METs に 1 週間の中等度の身体活動時間 (分単位) を掛けることによって達成されます。
活発な身体活動スコアは、8.0 METs に 1 週間の活発な身体活動の合計時間 (分単位) を掛けることによって得られます。
総身体活動 MET-分/週は、ウォーキング、中程度および活発な MET 分/週のスコアの合計から得られます。
カテゴリスコアは、低、中、高の 3 つの身体活動レベルに分類されます。
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評価は、介入の導入前に実行されます。
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運動点と大腿神経の皮下脂肪層の厚さ
時間枠：評価は、介入前、つまり各 NMES プロトコルの前に実行されます。
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皮下脂肪組織の量に対応し、超音波検査で評価されます
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評価は、介入前、つまり各 NMES プロトコルの前に実行されます。
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膝伸筋の最大随意等尺性収縮
時間枠：評価は、介入前、つまり各 NMES プロトコルの前に実行されます。
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膝伸筋最大随意等尺性収縮 (MVIC) は、筋力の表現であり、ダイナモメトリーによって評価されます。
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評価は、介入前、つまり各 NMES プロトコルの前に実行されます。
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膝伸筋の最大下トルクを誘発するために必要な電流強度 (20% MVIC)
時間枠：評価は、介入前、つまり各 NMES プロトコルの前に実行されます。
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特定の力 (20% MVIC) を達成するために必要な電流の量または振幅 (ミリアンペア - mA) で、電気刺激デバイスから評価されます。
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評価は、介入前、つまり各 NMES プロトコルの前に実行されます。
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安静時からの変化 介入前と介入直後の最大単収縮による誘発トルク
時間枠：この評価は、安静時、介入前、および介入直後に実施されます。
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膝伸筋の目に見える収縮を生成するのに十分な電流強度で、単純な二相性矩形電気パルスが 1 Hz の周波数で適用されます。
この運動閾値の識別から、誘発単収縮トルクのその後の増加が観察されなくなるまで、現在の強度は徐々に増加する。
次に、単収縮によって誘発されるトルクが超最大であることを保証するために、現在の強度が 10% 増加します。
単収縮中に誘発されるトルク (Nm) は、3 つの最大上刺激によって生成されるトルクによって決定されます。
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この評価は、安静時、介入前、および介入直後に実施されます。
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筋肉疲労指数
時間枠：電気刺激プロトコルの前後 5 秒間
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疲労プロトコル後の最大自発的等尺性収縮の減少を特徴とし、ダイナモメトリーによって評価されます。
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電気刺激プロトコルの前後 5 秒間
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誘発トルクからの疲労指数
時間枠：20分間の電気刺激中
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疲労プロトコル中の誘発トルクの減少を特徴とする誘発トルクからの疲労指数は、ダイナモメトリーによって評価され、誘発トルク曲線の分析によって得られます
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20分間の電気刺激中
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最初の収縮によって誘発されるトルクの 50% に達するまで誘発されるトルクの減少
時間枠：20分間の電気刺激中
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これは、誘発された収縮のトルク-時間曲線の分析から得られます。
各収縮によって誘発されるトルクは、最初の収縮によって誘発されるトルクによって正規化されます (これは 100% に対応します)。
初期収縮の誘発トルクに対して相対誘発トルクが 50% 減少するまでの収縮の回数を分析に使用します。
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20分間の電気刺激中
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疲労プロトコル中に生成された総仕事量
時間枠：20分間の電気刺激中
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疲労プロトコル中の誘発トルク曲線のトルク時間積分が評価され、各誘発収縮の機械的仕事に対応します。
疲労プロトコル中に誘発されたすべての収縮のトルク曲線積分の合計を計算して、疲労プロトコル中に各電流によって誘発された総仕事量を決定します。
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20分間の電気刺激中
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疲労プロトコル中に電気刺激によって生成される不快レベル
時間枠：20分間の電気刺激中
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不快感は Visual Analogue Scale (0-100mm) で測定されます。ここで、0 と 100mm はそれぞれ不快感なしと最悪の不快感に対応します。
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20分間の電気刺激中
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協力者と研究者
ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。
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捜査官
- スタディチェア：Marco A Vaz, PhD、Federal University of Rio Grande do Sul
- スタディディレクター：Marco A Vaz, PhD、Federal University of Rio Grande do Sul
- 主任研究者：Marco A Vaz, PhD、Federal University of Rio Grande do Sul
研究記録日
これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。
主要日程の研究
研究開始 (実際)
2023年1月25日
一次修了 (推定)
2024年9月30日
研究の完了 (推定)
2024年12月30日
試験登録日
最初に提出
2022年10月6日
QC基準を満たした最初の提出物
2022年10月29日
最初の投稿 (実際)
2022年11月4日
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
2024年6月10日
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
2024年6月7日
最終確認日
2024年6月1日
詳しくは
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。