Blodflödesbegränsningsövning för personer med SCI

Denna undersökning bygger på en inom ämnesdesign. Utredarna strävar efter att rekrytera 16 individer med diagnostiserade ofullständiga ryggmärgsskador (nivå C3-L1, AISA C och D) för att delta i två 8-veckors träningsprogram för underkroppen bestående av antingen traditionell knäextension och flexionsövning eller knäextension och flexion med blodflödesbegränsning (Figur 4). Före starten av varje program kommer en serie mätningar av muskel- och kärlfunktion att erhållas (för detaljer om dessa mätningar se specifika mål 1 och 2 nedan). Dessa mätningar kommer att upprepas i slutet av varje 8-veckors träningsperiod. Dessutom, för att övervaka risken för trombos, kommer blodprover att samlas in och analyseras vid 4 tidpunkter under varje 8-veckorsperiod: baslinje, efter en enda träningspass, efter 4 veckors träning och igen i slutet av 8-veckorsperioden. träningsperiod (för detaljer om dessa analyser se specifikt mål 3 nedan).

Ämnen Ämnen kommer att rekryteras genom SCI/D-avdelningen vid Cleveland VA Medical Center. I korthet ska försökspersonerna vara mellan 18 och 55 år, minst 1 år efter skadan och fria från hjärt- och kärlsjukdomar eller hematologiska sjukdomar. Försökspersonerna måste också ha tillräckligt med styrka i sina nedre extremiteter för att gå utan hjälp i 10 meter (se den fullständiga listan över inkluderings-/exkluderingskriterier för försökspersoner i dokumentet för mänskliga försökspersoner). De primära variablerna för denna undersökning är förändringar i muskelstyrka, tvärsnittsarea och kärlfunktion. På grund av bristen på data om BFR-träning i SCI-populationen baserades uppskattningar av nödvändig urvalsstorlek för denna studie på tidigare publicerade BFR-data i andra kliniska populationer med muskel- och skelettsvaghet och atrofi. Generellt sett var effektstorleken av BFR-träning på muskelstyrka och tvärsnitt från flera undersökningar 1,13, 0,995 och 1,9. Således indikerade en a priori effektanalys att en urvalsstorlek på 16 deltagare behövs för att ge tillräcklig statistik för att upptäcka en förändring mellan för- och efterträning med ett alfa på 0,05 och en styrka på 0,80.

Träningsprogram: Träningsprogrammet kommer att bestå av 8 veckors antingen traditionell eller BFR knäextension/flexionsövning på en Biodex System 3 dynamometer. Försökspersonerna kommer att behöva komma till laboratoriet 2-3 dagar i veckan under träningsprogrammets varaktighet med det slutliga målet om 20 träningspass fördelade över varje 8-veckorsperiod. Två nyligen publicerade granskningsartiklar visar att BFR-träning 2-3 gånger per vecka är tillräckligt för muskelfördelar i de kliniska populationerna. BFR-träning under de 8 veckorna kommer att bestå av standard BFR-protokollet (30reps-15reps-15reps-15reps) av knäextension/flexion med 60 sekunders återhämtning mellan varje set. Dynamometermotståndet kommer att ställas in på 30 % av maximal frivillig kontraktion (bestäms vid första besöket) och en metronom kommer att användas för att stimulera knäförlängningen/flexionen med en hastighet som är associerad med 180 grader per sekund (mitten av knäledens hastighetsintervall med bekväm gång). Att utföra motstånd knäförlängning/flexion på den isokinetiska dynamometern kommer endast att resultera i koncentriska sammandragningar (det blir ingen excentrisk fas). Koncentriska sammandragningar i kombination med BFR har rapporterats öka muskelns tvärsnittsarea och styrka i större utsträckning än excentrisk träning med BFR. Blodflödesbegränsning kommer att tillämpas genom att använda en 6 cm manschett som är uppblåst till 70 % av det tryck som krävs för att täppa till blodflödet i extremiteterna i vila (se bestämning av arteriellt ocklusionstryck nedan). Manschettens tryck kommer att blåsas upp före den första inställningen och förbli uppblåst under hela protokollet (tränings- och återhämtningsperioder). Denna föreskrivna träningsplan för BFR-övningen (dvs. frekvens av träningspass, antal repetitioner inom varje set, vilotiden mellan seten, intensitet och manschetttryck) baseras på rekommendationer från två nyligen publicerade systematiska översikter av BFR-träning. Det traditionella styrketräningsprogrammet kommer att vara ett standardiserat träningsprotokoll som används vid rehabilitering: 3 set knäförlängnings-/flexionsträning med motståndet inställt på 60 % MVC. För att uppskatta den totala volymen (antal totala repetitioner x vikt) av BFR-protokollet kommer de tre uppsättningarna att bestå av 13, 12 respektive 12 repetitioner. Under båda 8-veckorsperioderna kommer toppvridmomentet att omvärderas varannan vecka och efterföljande träningsbelastningar kommer att modifieras baserat på förbättringar i toppvridmoment.

Bestämning av arteriellt ocklusionstryck: trycket för att täppa till arteriellt femoralt blodflöde kommer att bestämmas vid ett första besök. Försökspersonerna kommer att sitta tyst och vila. En manschett kommer att placeras runt deras övre lår och en Doppler/ultraljudsmaskin kommer att användas för att få en bild och ett blodhastighetsspektrum av den ytliga lårbensartären (distalt från manschetten). Manschetten kommer sedan att blåsas upp långsamt, cirka 2 mmHg varje sekund tills hastighetsspektrumet försvinner, vilket indikerar frånvaro av blodflöde. Manschetttrycket vid vilket blodflödet stannar kommer att betraktas som det arteriella ocklusionstrycket.

Potentiella problem och alternativa strategier med träningsprotokoll: På grund av det breda utbudet av funktionell kapacitet i iSCI-populationen kan det hända att vissa försökspersoner inte initialt kan slutföra träningsprotokollet enligt ovan. För att öka sannolikheten för att försökspersoner kan få det föreskrivna antalet totala repetitioner, särskilt under de första två veckorna av träningen, kan repetitionerna inom varje set och antalet set ändras (ex 3 set med 13, 12, 12 repetitioner kan bytas ut med 4 set med 10, 9, 9, 9 repetitioner eftersom detta skulle bibehålla det totala antalet repetitioner men lägga till en ytterligare återhämtningsperiod). Dessutom kommer träningspass under den inledande 8-veckorsperioden att vara väl dokumenterade så att den totala volymen kan replikeras under det andra 8-veckors träningspasset. Även om det finns begränsade experimentella bevis som tyder på att BFR-träning medför en högre risk jämfört med typisk högintensiv träning, har Spranger och kollegor tidigare beskrivit potentiella risker förknippade med BFR-träning hos patienter med högt blodtryck, hjärtsvikt och perifer artärsjukdom. Specifikt kan BFR-träning leda till farligt höga blodtryckssvar hos personer med överdrivna träningspressorreflexer. Däremot skulle SCI-populationen, om något, ha en reducerad träningspressorreflex på grund av avbruten afferent feedback från den nedre extremiteten. Slutligen, två 8-veckors träningspass är en stor tidsåtgång för ämnen. Således kommer utredarna att ge ekonomisk ersättning för deltagande och försöka rekrytera patienter som redan besöker sjukhuset regelbundet för rehabilitering. Om det fortfarande är svårt att hitta försökspersoner som är villiga att delta i en så lång studie kommer utredarna att modifiera protokollet så att det kommer att finnas två oberoende grupper om 16 försökspersoner som tilldelas en av de två interventionerna (snarare än upprepade åtgärder) som skulle kräver rekrytering av fler ämnen men varje ämne att delta i endast en 8-veckors träningsintervention.