Упражнения по ограничению кровотока для пациентов с травмой спинного мозга

Это исследование основано на внутрипредметном дизайне. Исследователи планируют набрать 16 человек с диагностированным неполным повреждением спинного мозга (уровни C3-L1, AISA C и D) для участия в двух 8-недельных программах упражнений для нижней части тела, состоящих либо из традиционных упражнений на разгибание и сгибание колена, либо на разгибание и сгибание колена с ограничение кровотока (рис. 4). Перед началом каждой программы будет получена серия измерений функции мышц и сосудов (подробности об этих измерениях см. в конкретных целях 1 и 2 ниже). Эти измерения будут повторяться в конце каждого 8-недельного периода обучения. Кроме того, для мониторинга риска тромбоза образцы крови будут собираться и анализироваться в 4 временных точках в течение каждого 8-недельного периода: исходный уровень, после одного упражнения, после 4-недельной тренировки и снова в конце 8-недельного периода. период обучения (подробнее об этих анализах см. конкретную цель 3 ниже).

Субъекты Субъекты будут набраны через отдел SCI/D в Кливлендском медицинском центре штата Вирджиния. Вкратце, субъекты должны быть в возрасте от 18 до 55 лет, иметь возраст не менее 1 года после травмы и не иметь сердечно-сосудистых или гематологических заболеваний. Субъекты также должны иметь достаточную силу в нижних конечностях, чтобы пройти без посторонней помощи 10 метров (см. полный список критериев включения/исключения субъектов в документе с участием людей). Основными переменными для этого исследования являются изменения мышечной силы, площади поперечного сечения и функции сосудов. Из-за отсутствия данных о физической нагрузке BFR в популяции с ТСМ, оценки необходимого размера выборки для этого исследования были основаны на ранее опубликованных данных BFR в других клинических популяциях со слабостью и атрофией опорно-двигательного аппарата. В целом, размер эффекта тренировки BFR на мышечную силу и поперечное сечение по данным нескольких исследований составил 1,13, 0,995 и 1,9. Таким образом, априорный анализ мощности показал, что требуется размер выборки из 16 участников, чтобы обеспечить достаточную статистику для обнаружения изменений между до и после тренировки с использованием альфа 0,05 и мощности 0,80.

Программа обучения: Программа обучения будет состоять из 8 недель традиционных упражнений или упражнений на разгибание/сгибание колена BFR на динамометре Biodex System 3. Субъекты должны будут приходить в лабораторию 2-3 дня в неделю в течение всей программы обучения, конечной целью которой является проведение 20 учебных занятий, распределенных на каждый 8-недельный период. Две недавно опубликованные обзорные статьи показывают, что тренировки BFR 2-3 раза в неделю достаточно для улучшения мышечной массы в клинической популяции. Тренировка BFR в течение 8 недель будет состоять из стандартного протокола BFR (30-15-15-15 повторений) разгибания/сгибания колена с 60-секундным отдыхом между подходами. Сопротивление динамометра будет установлено на 30% от максимального произвольного сокращения (определяется при первом посещении), а метроном будет использоваться для стимуляции разгибания/сгибания колена со скоростью, соответствующей 180 градусам в секунду (середина диапазона скоростей коленного сустава, связанного с с комфортной ходьбой). Выполнение разгибания/сгибания колена с сопротивлением на изокинетическом динамометре приведет только к концентрическим сокращениям (эксцентрической фазы не будет). Сообщалось, что концентрические сокращения в сочетании с BFR увеличивают площадь поперечного сечения и силу мышц в большей степени, чем эксцентрические упражнения с BFR. Ограничение кровотока будет осуществляться за счет использования 6-сантиметровой манжеты, накачанной до 70% давления, необходимого для перекрытия кровотока в конечности в состоянии покоя (см. определение артериального окклюзионного давления ниже). Давление в манжете будет повышено перед начальным подходом и останется повышенным на протяжении всего протокола (периоды тренировки и восстановления). Этот предписанный план тренировок для учений BFR (т. частота тренировочных занятий, количество повторений в каждом подходе, продолжительность отдыха между подходами, интенсивность и давление в манжете) основаны на рекомендациях двух недавно опубликованных систематических обзоров тренировок BFR. Традиционная программа тренировок с отягощениями будет представлять собой стандартизированный протокол упражнений, используемый в реабилитации: 3 подхода упражнений на разгибание/сгибание колена с сопротивлением, установленным на 60% MVC. Чтобы приблизиться к общему объему (количество повторений x вес) протокола BFR, три подхода будут состоять из 13, 12 и 12 повторений соответственно. В течение обоих 8-недельных периодов пиковый крутящий момент будет переоцениваться каждые две недели, а последующие тренировочные нагрузки будут изменяться в зависимости от улучшения пикового крутящего момента.

Определение артериального окклюзионного давления: давление, необходимое для окклюзии кровотока в бедренной артерии, будет определено при первом посещении. Субъекты будут сидеть спокойно в покое. Манжета будет наложена на верхнюю часть бедра, и для получения изображения и спектра скорости кровотока в поверхностной бедренной артерии (дистальнее манжеты) будет использоваться доплеровский/ультразвуковой аппарат. Затем манжету медленно надувают, примерно на 2 мм рт. ст. каждую секунду, пока спектр скоростей не исчезнет, ​​что указывает на отсутствие кровотока. Давление в манжете, при котором кровоток останавливается, будет считаться давлением артериальной окклюзии.

Потенциальные проблемы и альтернативные стратегии с тренировочным протоколом: Из-за широкого спектра функциональных возможностей в популяции iSCI некоторые субъекты могут быть не в состоянии изначально выполнить протокол упражнений, как указано выше. Чтобы повысить вероятность того, что испытуемые смогут выполнить заданное общее количество повторений, особенно в первые пару недель тренировок, количество повторений в каждом подходе и количество подходов можно изменить (например, 3 подхода по 13, 12, 12 повторений можно заменить на 4 подхода по 10, 9, 9, 9 повторений, так как это сохранит общее количество повторений, но добавит дополнительный период восстановления). Кроме того, тренировочные занятия в течение начального 8-недельного периода будут хорошо задокументированы, чтобы общий объем можно было воспроизвести на втором 8-недельном тренировочном занятии. Хотя есть ограниченные экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что тренировки с BFR сопряжены с более высоким риском по сравнению с типичными упражнениями высокой интенсивности, Spranger и его коллеги ранее обозначили потенциальные риски, связанные с упражнениями с BFR у пациентов с гипертонией, сердечной недостаточностью и заболеваниями периферических артерий. В частности, упражнения с BFR могут привести к опасно высоким реакциям артериального давления у людей с преувеличенными прессорными рефлексами при физической нагрузке. Тем не менее, популяция с ТСМ, во всяком случае, будет иметь сниженный прессорный рефлекс на физическую нагрузку из-за прерванной афферентной обратной связи от нижней конечности. Наконец, два 8-недельных тренинга — это большие затраты времени для испытуемых. Таким образом, исследователи предоставят финансовую компенсацию за участие и попытаются привлечь пациентов, которые уже посещают больницу на регулярной основе для реабилитации. Если по-прежнему трудно найти субъектов, желающих участвовать в таком длительном исследовании, исследователи изменят протокол таким образом, что будут две независимые группы по 16 субъектов, назначенные для одного из двух вмешательств (а не для повторных измерений), которые будут требуют набора большего количества субъектов, но каждый субъект должен участвовать только в одном 8-недельном учебном вмешательстве.