Effekten av exoskelettassisterad gång kombinerad med transkutan ryggmärgsstimulering på benstyrkan.

Bakgrund: Immobilisering leder till benförlust som predisponerar för osteoporos och fraktur, vilket kan kompliceras av non-union, infektion och djup ventrombos. Reducerad muskelkontraktion efter ryggmärgsskada (SCI) och den förhöjda frisättningen av kortisol bidrar till ett katabolt tillstånd, vilket resulterar i förlust av mager vävnadsmassa (LTM) under skadenivån. Sex månader efter motoriskt komplett SCI minskar den genomsnittliga muskelns tvärsnittsarea (CSA) signifikant i quadriceps, hamstrings och höftadduktorer (14-16%), och 12% respektive 24% i soleus och gastrocnemius. Efter SCI genererar quadricepsmusklerna mindre total kraft och kraft per ytenhet vid framkallning genom ytelektrod-elektrostimulering. Denna förlust av muskelns CSA och styrka i nedre extremiteterna begränsar förmågan att stå, gå och bevara ben – även om neurala regenerativa strategier skulle kunna implementeras i framtiden. Utöver den markerade skelettmuskelatrofin upplever personer med icke-ambulatorisk motoriskt komplett SCI också en brant förlust av benmineralinnehåll (BMC) och benmineraldensitet (BMD) med upp till 1% per vecka under skadenivån. Hos individer med motoriskt ofullständiga skador som inte har nått sin ambulatoriska potential finns det fortfarande betydande benförlust på grund av immobilisering som kan nå frakturtröskeln år efter skadan. Denna snabba benförlust under de första två åren efter SCI resulterar i att den volymetriska BMD (vBMD) vid DF och PT minskar med ~ 50% respektive 26% i de trabekulära och kortikala kompartimenten. Under den kroniska fasen av SCI fortsätter benförlusten långsammare under individens livstid. Denna förlust i muskel och ben placerar individer med SCI i hög risk för skörhetsfraktur. Mer än 50% av individer med SCI upplever en skörhetsfraktur under sin livstid.

Mål: Mål 1: Att jämföra effekterna av 108 sessioner av EAW + sham tSCS kontra EAW + aktiv tSCS på muskeln-benenheten hos rullstolsberoende kroniska SCI-deltagare.

Mål 2 (explorativt): Att bestämma de akuta tidsförloppssvaren för serum/plasma-biomarkörer av benresorption och bildning, muskelkontraktil aktivitet och mRNA-profilerna av cirkulerande exosomer insamlade före (tid 0), och återigen 30, 60, 120, 180 minuter och 24, och 48 timmar efter en akut session av både EAW + aktiv tSCS och EAW + sham tSCS-träningsinterventionerna.

Miljö: Deltagarrekrytering, den kliniska prövningsinterventionen (EAW + sham tSCS kontra EAW + aktiv tSCS), EMG-datainsamling, dubbelenergi röntgenabsorptiometri (DXA), perifer kvantitativ datortomografi (pQCT), magnetresonanstomografi (MRI) för att mäta tvärsnittsarean av mittenlåret, och tidsförloppssvaren för serum/plasma-biomarkörer av benresorption och bildning och muskelkontraktil aktivitet kommer att utföras vid Kessler Foundation och James J. Peters VA Medical Center.

Design: Efter att ha uppfyllt urvalskriterierna kommer rullstolsanvändare med kronisk SCI att blockrandomiseras till EAW + aktiv tSCS-gruppen eller EAW + sham tSCS-gruppen (n=12 i varje grupp). Båda grupperna kommer att få 60 minuters EAW-markträning per session för totalt 108 sessioner (3 gånger/vecka i 36 veckor). Utöver EAW-träningen kommer EAW + aktiv tSCS-gruppen att få samtidig lumbosakral tSCS riktad mot att aktivera det lokomotoriska centrala mönstergeneratorn.

Deltagare: Tjugofyra deltagare (12 deltagare/grupp) med SCI kommer att rekryteras under en 4-årsperiod och slumpmässigt tilldelas en EAW + sham tSCS eller EAW + aktiv tSCS-grupp. Vid slutet av det första året kommer cirka 3 deltagare att ha slutfört protokollet.

Utfallsmått: Vid baslinjen kommer forskarna att utföra bildtagning för att mäta bendensitet och styrka, yt-EMG för att bedöma muskelkontraktilitet, och ett tidsförloppssvar för serummuskel- och benbiomarkörer efter en akut omgång av EAW. Forskarna kommer att fånga samma data igen efter ~54 träningssessioner (mittpunkt), och efter 108 träningssessioner (månad 9 tidpunkt). Dessutom kommer MRI av båda benen för muskelns CSA att utföras vid baslinjen och månad 9 tidpunkten.