Места стимуляции и утомление, вызванное нервно-мышечной электрической стимуляцией у здоровых людей
7 июня 2024 г. обновлено: Marco Aurélio Vaz, PhD
Нервно-мышечная электрическая стимуляция (НМЭС) — это инструмент, используемый в тренировочных протоколах и в клинической практике для предотвращения или ослабления атрофии и улучшения способности создавать мышечную силу у различных групп населения.
Несмотря на широкое использование, эффекты NMES могут быть ограничены дискомфортом и ранней усталостью, вызванными электрическим током.
В предыдущих исследованиях изучались альтернативы для минимизации мышечной усталости, уменьшения мышечного дискомфорта и повышения мышечной работоспособности.
Мерой, принятой для снижения вредного воздействия НМЭС, является выбор места стимуляции.
Более конкретно, мышечные сокращения можно вызвать путем подачи электрических импульсов на ствол периферических нервов (nNMES) или терминальные ветви нерва на уровне мышечного брюшка (mNMES).
Имеются данные о том, что mNMES стимулирует более поверхностные двигательные единицы (ДЕ), в то время как более глубокие ДЕ мышцы остаются инактивированными, либо для их рекрутирования может потребоваться дополнительное увеличение силы тока и частоты стимуляции.
С другой стороны, при прямой стимуляции нервов (nNMES) рекрутируются как поверхностные, так и глубокие ДЕ независимо от интенсивности NMES.
На основе этих наблюдений возникла новая модальность применения NMES, интеркалированная стимуляция нервов и мышц (iNMES).
В этой стратегии электрические импульсы интеркалируются или чередуются между участками mNMES и nNMES, чтобы уменьшить высокие частоты, на которых активируются ДЕ во время NMES, задействуя как поверхностные, так и глубокие ДЕ и уменьшая мышечную усталость во время вызванных сокращений.
Хотя iEENM является многообещающей стратегией для потенцирования эффектов NMES, в нескольких исследованиях изучалось влияние iNMES на нервно-мышечную усталость, а существующая литература сосредоточена исключительно на анализе передней большеберцовой мышцы, что ограничивает выводы для других мышц, важных для нижних конечностей. функциональность конечностей (например, четырехглавая мышца бедра).
Таким образом, целью данного исследования является сравнение эффектов nNMES, применяемых к бедренному нерву (FN-NMES), мNMES, применяемых к двигательной точке прямой мышцы бедра (MP-NMES), и iNMES, применяемых одновременно к обоим участкам (FNMP). -NMES) на функциональные (мышечная усталость) и клинические (дискомфорт) параметры разгибателей колена у здоровых людей в ходе рандомизированного клинического исследования.
В нашем исследовании есть три гипотезы.
В нашей первой гипотезе мышечная усталость во время протокола электростимуляции будет ниже при использовании модальности FNMP-NMES, за которой следует FN-NMES, и будет выше при использовании MP-NMES.
Таким образом, FNMP-NMES покажет меньшее снижение максимальных произвольных изометрических сокращений (MVIC) сразу после протокола утомления, меньшее относительное снижение между конечным моментом по сравнению с начальным вызванным моментом, большее количество сокращений для вызванного момента для уменьшения 50 % по отношению к начальному крутящему моменту во время протокола усталости NMES и большую общую работу по сравнению с модальностями FN-NMES и MP-NMES.
Согласно нашей второй гипотезе, НМЭС низкой частоты (20 Гц) будет производить большую общую работу и меньшую утомляемость разгибателей коленного сустава (меньшее сокращение от предварительной до пост-МВИК, меньшее процентное снижение в конце по сравнению с начальным вызванным крутящим моментом, большее количество сокращений вызванного крутящего момента для уменьшения на 50% по сравнению с начальным вызванным крутящим моментом и большей общей работы) по сравнению с высокой частотой стимуляции (100 Гц).
Кроме того, общая работа будет выше, а утомляемость ниже при использовании FNMP-NMES, затем FN-NMES и, наконец, MP-NMES, независимо от частоты стимуляции.
Наконец, третья гипотеза заключается в том, что дискомфорт будет меньше при использовании FNMP-NMES, затем FN-NMES и, наконец, MP-NMES, независимо от частоты стимуляции.
Обзор исследования
Статус
Активный, не рекрутирующий
Условия
Вмешательство/лечение
Подробное описание
Этот проект будет разработан посредством одного рандомизированного клинического исследования, целью которого будет сравнение эффектов нНМЭС, применяемых к бедренному нерву (НФ-НМЭС), мНМЭС, применяемых к двигательным точкам (ПМ-НМЭС), и иЭЭНМ, применяемых одновременно на обоих нервах. сайтах (NFPM-NMES) с использованием низкой (20 Гц) и высокой (100 Гц) частоты стимуляции на утомляемость и дискомфорт разгибателей коленного сустава у здоровых людей. Таким образом, это исследование характеризуется количественным подходом с рандомизированным клиническим перекрестным дизайном, ослепленным для оценщиков и участников.
Выборка будет характеризоваться удобством, и будут рекрутироваться здоровые мужчины и женщины (самодекларация об отсутствии заболеваний) в возрасте от 18 до 40 лет. Для определения размера выборки использовалось программное обеспечение G-Power (версия 3.1.3; Университет Трира, Трир, Германия), и уровень значимости был принят для α = 0,05 и мощности (1-β) = 0,80 для всех вычисляемых переменных. Поскольку переменная утомляемости продемонстрировала необходимость в большей выборке (24 участника), чтобы избежать ошибок и достичь минимальной статистической мощности 80%, исследователи будут использовать результат этой переменной для настоящего исследования. Однако в предыдущем исследовании (DANTAS et al., 2015) сообщалось об исключении 25% лиц, которые были набраны для оценки, по причинам, связанным с NMES. Поэтому, учитывая возможные исключения или даже потери в протоколе, исследователи наберут 30 участников на протяжении всего исследования, 15 мужчин и 15 женщин.
Оценки будут проводиться в 6 разных дней для каждого участника. Продолжительность каждой оценки будет составлять в среднем 2 часа в первый день оценки и 1,5 часа в остальные дни оценки. Кроме того, женщины будут оцениваться между 4-м и 22-м днем менструального цикла, в период, когда наблюдается большая толерантность к НМЭС. В первый день будет проведен сбор анамнеза, даны разъяснения по поводу исследования и участник ознакомлен с методами оценки и протоколом оценки. После этой начальной части будет наблюдаться 10-минутный интервал, а затем будет открыт конверт с указанием того, какой протокол приложения был рандомизирован для исследования, то есть тесты с использованием FN-NMES, MP-NMES или FNMP-NMES. , после чего будут применены следующие шаги/тесты:
- Подготовка участников к тестам;
- Оценка супрамаксимального вызванного момента в покое;
- Оценка максимального крутящего момента, генерируемого во время максимального произвольного изометрического сокращения (MVIC) до утомления;
- Оценка супрамаксимального вызванного крутящего момента до утомления;
- Оценка силы тока для создания крутящего момента при 20% МВИК;
- Применение протокола усталости, вызванной NMES;
- Оценка дискомфорта во время протокола усталости;
- Оценка максимального крутящего момента, создаваемого при МВИК после утомления;
- Оценка супрамаксимального вызванного момента подергивания после протокола утомления. В этом исследовании будет принят подход «намерение лечить». Таким образом, лицо, не присутствовавшее на запланированной оценке, будет перенесено на новую оценку, что позволит ему пройти все запланированные оценки. Если субъект решит отказаться от участия в исследовательском проекте, для анализа будут использованы данные, собранные до окончания его/ее участия в исследовании. Таким образом, блок-схема будет использоваться для обозначения отказа от субъектов на всех этапах исследования, если это произойдет. Кроме того, блок-схема будет отображать, как люди будут включаться/исключаться на разных этапах исследования. Статистические процедуры будут выполняться в программе SPSS 21.0 для Windows, а табулирование данных — в программе Excel 2016. Распределение переменных будет представлено как среднее значение и стандартное отклонение. Тест Шапиро-Уилка будет использоваться для анализа нормальности распределения данных. Чтобы сравнить утомляемость между модальностями NMES, ANOVA будет использоваться для повторных измерений двух факторов внутримодальности (частоты NMES и времени протокола до/после NMES) и фактора интермодальности (пола). Чтобы сравнить дискомфорт между модальностями NMES, ANOVA будет использоваться для повторных измерений двух факторов внутримодальности (частоты NMES и места NMES) и фактора интермодальности (пола). Если существует взаимодействие между факторами, будет использоваться однофакторный дисперсионный анализ для повторных измерений, чтобы увидеть, существуют ли различия между модальностями, а для обнаружения различий будет использоваться апостериорный тест Бонферрони. Кроме того, будет рассчитан размер эффекта Коэна «d», который будет классифицирован как тривиальный (1,30) (ROSENTHAL, 1996).
Тип исследования
Интервенционный
Регистрация (Действительный)
30
Фаза
- Непригодный
Контакты и местонахождение
В этом разделе приведены контактные данные лиц, проводящих исследование, и информация о том, где проводится это исследование.
Места учебы
-
-
RS
-
Porto Alegre, RS, Бразилия, 90690-200
- Exercise Research Laboratory, School of Physical Education, Federal University of Rio Grande do Sul
-
-
Критерии участия
Исследователи ищут людей, которые соответствуют определенному описанию, называемому критериям приемлемости. Некоторыми примерами этих критериев являются общее состояние здоровья человека или предшествующее лечение.
Критерии приемлемости
Возраст, подходящий для обучения
От 18 лет до 40 лет (Взрослый)
Принимает здоровых добровольцев
Да
Описание
Критерии включения:
Здоровые люди:
- молодые люди обоих полов
- возраст от 18 до 40 лет
- индекс массы тела от 20 до 25 кг/м2
- и нормальный диапазон движения колена
- без жалоб на боль или наличие патологии в доминирующей нижней конечности. -
Критерий исключения:
Лица с:
- любые противопоказания к максимальным физическим нагрузкам
- лечение с помощью NMES в течение последних 3 месяцев в нижней конечности
- не переносит электрическую стимуляцию
Учебный план
В этом разделе представлена подробная информация о плане исследования, в том числе о том, как планируется исследование и что оно измеряет.
Как устроено исследование?
Детали дизайна
- Основная цель: Фундаментальная наука
- Распределение: Рандомизированный
- Интервенционная модель: Назначение кроссовера
- Маскировка: Четырехместный
Оружие и интервенции
Группа участников / Армия |
Вмешательство/лечение |
|---|---|
|
Экспериментальный: ФН-НМЭС - 20 Гц
Эта группа получит протокол NMES-индуцированной усталости, который будет применяться к бедренному нерву (FN) с использованием частоты стимуляции 20 Гц.
Для этого участник будет расположен на изокинетическом динамометре (Biodex Medical System, Ширли, штат Нью-Йорк, США) с коленом, согнутым на 90° (0°=полное разгибание).
Участнику будет предложено оставаться расслабленным и не выполнять активное сокращение мышц.
|
Нервно-мышечная электрическая стимуляция будет применяться в двух местах, чтобы вызвать утомление, с частотой стимуляции, указанной в описании руки/группы.
Параметры электростимуляции для создания протокола усталости будут следующими: двухфазный импульсный ток, длительность импульса 2 мс и время включения: выключения 5:10 с.
Протокол усталости будет применяться с силой тока, достаточной для создания вызванного крутящего момента на уровне 20% от MVIC, который будет поддерживаться на протяжении всего протокола.
NMES будет поддерживаться до достижения времени вмешательства 20 минут, вызывая 80 вызванных сокращений.
|
|
Экспериментальный: ФН-НМЭС - 100 Гц
Эта группа получит протокол NMES-индуцированной усталости, который будет применяться к бедренному нерву (FN) с использованием частоты стимуляции 100 Гц.
Для этого участник будет расположен на изокинетическом динамометре (Biodex Medical System, Ширли, штат Нью-Йорк, США) с коленом, согнутым на 90° (0°=полное разгибание).
Участник будет проинструктирован оставаться расслабленным и не выполнять активные мышечные сокращения.
|
Нервно-мышечная электрическая стимуляция будет применяться в двух местах, чтобы вызвать утомление, с частотой стимуляции, указанной в описании руки/группы.
Параметры электростимуляции для создания протокола усталости будут следующими: двухфазный импульсный ток, длительность импульса 2 мс и время включения: выключения 5:10 с.
Протокол усталости будет применяться с силой тока, достаточной для создания вызванного крутящего момента на уровне 20% от MVIC, который будет поддерживаться на протяжении всего протокола.
NMES будет поддерживаться до достижения времени вмешательства 20 минут, вызывая 80 вызванных сокращений.
|
|
Экспериментальный: МП-НМЭС - 20 Гц
Эта рука получит протокол NMES-индуцированной усталости, который будет применяться к двигательной точке (MP) прямой мышцы бедра с использованием частоты стимуляции 20 Гц.
Для этого участник будет расположен на изокинетическом динамометре (Biodex Medical System, Ширли, штат Нью-Йорк, США) с коленом, согнутым на 90° (0°=полное разгибание).
Участник будет проинструктирован оставаться расслабленным и не выполнять активные мышечные сокращения.
|
Нервно-мышечная электрическая стимуляция будет применяться в двух местах, чтобы вызвать утомление, с частотой стимуляции, указанной в описании руки/группы.
Параметры электростимуляции для создания протокола усталости будут следующими: двухфазный импульсный ток, длительность импульса 2 мс и время включения: выключения 5:10 с.
Протокол усталости будет применяться с силой тока, достаточной для создания вызванного крутящего момента на уровне 20% от MVIC, который будет поддерживаться на протяжении всего протокола.
NMES будет поддерживаться до достижения времени вмешательства 20 минут, вызывая 80 вызванных сокращений.
|
|
Экспериментальный: МП-НМЭС - 100 Гц
Эта рука получит протокол NMES-индуцированной усталости, который будет применяться к двигательной точке (MP) прямой мышцы бедра с использованием частоты стимуляции 100 Гц.
Для этого участник будет расположен на изокинетическом динамометре (Biodex Medical System, Ширли, штат Нью-Йорк, США) с коленом, согнутым на 90° (0°=полное разгибание).
Участник будет проинструктирован оставаться расслабленным и не выполнять активные мышечные сокращения.
|
Нервно-мышечная электрическая стимуляция будет применяться в двух местах, чтобы вызвать утомление, с частотой стимуляции, указанной в описании руки/группы.
Параметры электростимуляции для создания протокола усталости будут следующими: двухфазный импульсный ток, длительность импульса 2 мс и время включения: выключения 5:10 с.
Протокол усталости будет применяться с силой тока, достаточной для создания вызванного крутящего момента на уровне 20% от MVIC, который будет поддерживаться на протяжении всего протокола.
NMES будет поддерживаться до достижения времени вмешательства 20 минут, вызывая 80 вызванных сокращений.
|
|
Экспериментальный: ФНМП-НМЭС - 20 Гц
Эта группа получит протокол NMES-индуцированной усталости, который будет применен к бедренному нерву (FN) и к двигательной точке (MP) прямой мышцы бедра с использованием частоты стимуляции 20 Гц.
Для этого участник будет расположен на изокинетическом динамометре (Biodex Medical System, Ширли, штат Нью-Йорк, США) с коленом, согнутым на 90° (0°=полное разгибание).
Участник будет проинструктирован оставаться расслабленным и не выполнять активные мышечные сокращения.
|
Нервно-мышечная электрическая стимуляция будет применяться в двух местах, чтобы вызвать утомление, с частотой стимуляции, указанной в описании руки/группы.
Параметры электростимуляции для создания протокола усталости будут следующими: двухфазный импульсный ток, длительность импульса 2 мс и время включения: выключения 5:10 с.
Протокол усталости будет применяться с силой тока, достаточной для создания вызванного крутящего момента на уровне 20% от MVIC, который будет поддерживаться на протяжении всего протокола.
NMES будет поддерживаться до достижения времени вмешательства 20 минут, вызывая 80 вызванных сокращений.
|
|
Экспериментальный: ФНМП-НМЭС - 100 Гц
Эта группа получит протокол NMES-индуцированной усталости, который будет применен к бедренному нерву (FN) и к двигательной точке (MP) прямой мышцы бедра с использованием частоты стимуляции 100 Гц.
Для этого участник будет расположен на изокинетическом динамометре (Biodex Medical System, Ширли, штат Нью-Йорк, США) с коленом, согнутым на 90° (0°=полное разгибание).
Участник будет проинструктирован оставаться расслабленным и не выполнять активные мышечные сокращения.
|
Нервно-мышечная электрическая стимуляция будет применяться в двух местах, чтобы вызвать утомление, с частотой стимуляции, указанной в описании руки/группы.
Параметры электростимуляции для создания протокола усталости будут следующими: двухфазный импульсный ток, длительность импульса 2 мс и время включения: выключения 5:10 с.
Протокол усталости будет применяться с силой тока, достаточной для создания вызванного крутящего момента на уровне 20% от MVIC, который будет поддерживаться на протяжении всего протокола.
NMES будет поддерживаться до достижения времени вмешательства 20 минут, вызывая 80 вызванных сокращений.
|
Что измеряет исследование?
Первичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Уровень физической активности
Временное ограничение: Оценка будет проводиться до введения вмешательства.
|
Уровень физической активности (PA) каждого субъекта будет оцениваться с помощью Международного вопросника физической активности (IPAQ). Баллы будут оцениваться путем расчета метаболических эквивалентов (MET) для каждого уровня активности.
Оценка ходьбы будет получена путем умножения 3,3 MET на общую продолжительность ходьбы в минутах в неделю.
Показатели умеренной физической активности будут получены путем умножения 4,0 MET на общую продолжительность умеренной физической активности в минутах в неделю.
Показатели интенсивной физической активности будут получены путем умножения 8,0 MET на общую продолжительность активной физической активности в минутах в неделю.
Общее количество МЕТ-минут физической активности в неделю будет получено путем суммирования показателей МЕТ-минут ходьбы, средней и высокой активности в неделю.
Категориальная оценка будет классифицироваться по трем уровням физической активности: низкий, средний и высокий.
|
Оценка будет проводиться до введения вмешательства.
|
|
Толщина подкожно-жирового слоя на двигательной точке и бедренном нерве
Временное ограничение: Оценка будет проводиться до вмешательства, то есть перед каждым протоколом NMES.
|
Соответствует количеству подкожной жировой ткани и оценивается с помощью УЗИ.
|
Оценка будет проводиться до вмешательства, то есть перед каждым протоколом NMES.
|
|
Максимальное произвольное изометрическое сокращение разгибателей колена
Временное ограничение: Оценка будет проводиться до вмешательства, то есть перед каждым протоколом NMES.
|
Максимальное произвольное изометрическое сокращение разгибателей колена (MVIC) является выражением мышечной силы и будет оцениваться с помощью динамометрии.
|
Оценка будет проводиться до вмешательства, то есть перед каждым протоколом NMES.
|
|
Сила тока, необходимая для создания субмаксимального крутящего момента разгибателей колена (20% MVIC)
Временное ограничение: Оценка будет проводиться до вмешательства, то есть перед каждым протоколом NMES.
|
Величина или амплитуда электрического тока (в миллиамперах - мА), необходимая для достижения определенной силы (20% MVIC), будет оцениваться с помощью устройства электростимуляции.
|
Оценка будет проводиться до вмешательства, то есть перед каждым протоколом NMES.
|
|
Изменение по сравнению с состоянием покоя Момент, вызванный сверхмаксимальным сокращением до вмешательства и сразу после вмешательства
Временное ограничение: Эта оценка будет проводиться в покое, до вмешательства и сразу после вмешательства.
|
Простые двухфазные прямоугольные электрические импульсы будут применяться с частотой 1 Гц при силе тока, достаточной для создания видимого сокращения разгибателей колена.
Начиная с идентификации этого моторного порога, интенсивность тока будет постепенно увеличиваться до тех пор, пока не перестанет наблюдаться последующее увеличение вызванного момента подергивания.
Затем сила тока будет увеличена на 10%, чтобы гарантировать, что крутящий момент, вызванный подергиванием, будет супрамаксимальным.
Крутящий момент (Нм), вызванный во время подергивания, будет определяться крутящим моментом, создаваемым тремя супрамаксимальными стимулами.
|
Эта оценка будет проводиться в покое, до вмешательства и сразу после вмешательства.
|
|
Индекс мышечной усталости
Временное ограничение: В течение 5 сек минут до и после протокола электростимуляции
|
Характеризуется максимальным снижением произвольного изометрического сокращения после протокола утомления, его оценивают с помощью динамометрии.
|
В течение 5 сек минут до и после протокола электростимуляции
|
|
Индекс усталости от вызванного крутящего момента
Временное ограничение: В течение 20 минут электростимуляции
|
Характеризуется уменьшением вызванного крутящего момента во время протокола усталости, индекс усталости от вызванного крутящего момента будет оцениваться с помощью динамометрии и получен путем анализа кривых вызванного крутящего момента.
|
В течение 20 минут электростимуляции
|
|
Снижение крутящего момента, вызванного до достижения 50% крутящего момента, вызванного первым сокращением.
Временное ограничение: В течение 20 минут электростимуляции
|
Она будет получена из анализа кривых момент-время вызванных сокращений.
Крутящий момент, вызванный каждым сокращением, будет нормирован по крутящему моменту, вызванному первым сокращением (что будет соответствовать 100%).
Для анализа будет использоваться количество сокращений до тех пор, пока относительный вызванный крутящий момент не уменьшится на 50% по сравнению с вызванным крутящим моментом начального сокращения.
|
В течение 20 минут электростимуляции
|
|
Общая работа, произведенная во время протокола усталости
Временное ограничение: В течение 20 минут электростимуляции
|
Интеграл крутящего момента-времени кривых вызванного крутящего момента во время протокола усталости будет оцениваться и соответствовать механической работе каждого вызванного сокращения.
Сумма интеграла кривой крутящего момента всех вызванных сокращений во время протокола усталости будет рассчитана для определения общей работы, вызванной каждым током во время протокола усталости.
|
В течение 20 минут электростимуляции
|
|
Уровень дискомфорта, вызванный электрической стимуляцией во время протокола усталости
Временное ограничение: В течение 20 минут электростимуляции
|
Дискомфорт будет измеряться по визуальной аналоговой шкале (0-100 мм), где 0 и 100 мм соответствуют отсутствию дискомфорта и наибольшему ощущаемому дискомфорту соответственно.
|
В течение 20 минут электростимуляции
|
Соавторы и исследователи
Здесь вы найдете людей и организации, участвующие в этом исследовании.
Спонсор
Следователи
- Учебный стул: Marco A Vaz, PhD, Federal University of Rio Grande do Sul
- Директор по исследованиям: Marco A Vaz, PhD, Federal University of Rio Grande do Sul
- Главный следователь: Marco A Vaz, PhD, Federal University of Rio Grande do Sul
Даты записи исследования
Эти даты отслеживают ход отправки отчетов об исследованиях и сводных результатов на сайт ClinicalTrials.gov. Записи исследований и сообщаемые результаты проверяются Национальной медицинской библиотекой (NLM), чтобы убедиться, что они соответствуют определенным стандартам контроля качества, прежде чем публиковать их на общедоступном веб-сайте.
Изучение основных дат
Начало исследования (Действительный)
25 января 2023 г.
Первичное завершение (Оцененный)
30 сентября 2024 г.
Завершение исследования (Оцененный)
30 декабря 2024 г.
Даты регистрации исследования
Первый отправленный
6 октября 2022 г.
Впервые представлено, что соответствует критериям контроля качества
29 октября 2022 г.
Первый опубликованный (Действительный)
4 ноября 2022 г.
Обновления учебных записей
Последнее опубликованное обновление (Действительный)
10 июня 2024 г.
Последнее отправленное обновление, отвечающее критериям контроля качества
7 июня 2024 г.
Последняя проверка
1 июня 2024 г.
Дополнительная информация
Термины, связанные с этим исследованием
Ключевые слова
Дополнительные соответствующие термины MeSH
Другие идентификационные номера исследования
- 5.309.992
Информация о лекарствах и устройствах, исследовательские документы
Изучает лекарственный продукт, регулируемый FDA США.
Нет
Изучает продукт устройства, регулируемый Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
Нет
Эта информация была получена непосредственно с веб-сайта clinicaltrials.gov без каких-либо изменений. Если у вас есть запросы на изменение, удаление или обновление сведений об исследовании, обращайтесь по адресу register@clinicaltrials.gov. Как только изменение будет реализовано на clinicaltrials.gov, оно будет автоматически обновлено и на нашем веб-сайте. .