脊髓损伤患者地面轮椅推进引起的疲劳：保留上肢还是用力？

背景和理由：

轮椅是脊髓损伤 (SCI) 患者使用的最重要的辅助设备。 例如，丹麦的一项研究报告称，236 人中有 83.5% 使用手动轮椅，27% 使用电动轮椅，其中一些人同时使用手动和电动轮椅。 轮椅推进的重复性与肩部容易受伤导致 SCI 患者肩部疼痛的患病率很高。 有几个因素与肩痛有关，但确切的途径仍不清楚。 为了改善对肩痛有显着影响的伤害预防，重要的是要关注可通过训练改变的生物力学和神经肌肉风险因素。 疲劳可能会对推进机制产生负面影响，进一步增加受伤的风险。 以前的研究已经通过在跑步机上或使用测力计进行干预来诱发疲劳。 然而，研究功能性疲劳很重要，因为疲劳的影响取决于任务。 迄今为止，对于功能性疲劳对轮椅推进期间 SCI 患者的生物力学和神经肌肉危险因素的影响尚不清楚。

目标：

主要目标：肌肉疲劳在改变与 SCI 患者肩痛相关的神经肌肉骨骼和运动身体功能和结构方面的作用是什么？目的 1：确定轮椅推进引起的肌肉疲劳如何改变脊髓损伤患者肩部损伤的生物力学和神经肌肉危险因素，从而导致肩部疼痛。

目标 2：评估因推进引起的疲劳导致的推进生物力学变化如何与 SCI 患者肌腱病变相关的肌腱外观变化相关联。

目标 3：确定易受轮椅推进引起的疲劳影响的 SCI 患者的预测变量（例如，活动水平和肌肉力量）。

研究设计：主题设计中的重复测量

对于这项研究，将通过瑞士脊髓损伤队列研究数据库招募 50 名参与者。 48 名参与者的人数是根据一项调查高强度轮椅推进活动的研究的样本量估计计算得出的，该研究发现回声率从 1.97 ± 0.74 显着变化到 1.73 ± 0.56 (p=0.038) （在激烈的轮椅推进活动之后。 为了在 80% 的统计功效和 alpha = 0.05 下观察二头肌肌腱回声比的 0.24 差异变化， 需要 48 名参与者。 为了考虑到辍学和缺失数据，将招募 50 名参与者。 所有参与者都将满足定义的纳入标准，并在满足排除标准时被排除在外。

数据采集​​：

参与者将在阅读并签署知情同意书后的四个小时内接受测试。 在测试期间，将执行以下测量：

参与者的特征和活动水平：社会人口统计学变量、损伤特征、挛缩和痉挛的存在将通过一般问卷进行定义。 此外，活动水平将根据身体残疾者的身体活动量表 (PASIPD) 来定义。

将测量参与者的体重。

定量超声预疲劳：将使用定量超声方案 (QUS) 收集静息时肱二头肌和冈上肌腱的超声测量结果。 这种技术以前已经使用过，并已证明对肩痛和肌腱病的测量具有很强的可靠性和有效性。 更具体地说，对于二头肌肌腱纵向图像，参与者的定位是他们的非惯用手臂在肘部弯曲 90˚，手腕放在同侧大腿上。 将拍摄图像，使纤维垂直于换能器对齐，从而优化纤维对齐和肌腱厚度的量化。 为了标记疲劳前测量的皮肤位置，将用钢制参考标记贴在换能器远端的皮肤上。 由图像顶部的标记创建的独特干涉图案用于定义执行计算的感兴趣区域 (ROI)。 对于冈上肌横向图像，参与者将被定位，将他们的非惯用手掌放在下背部，肩膀伸展，肘部向后弯曲。 现在将钢标记贴在换能器近端的皮肤上，并对肌腱最宽的部分进行成像。 特定位置优化成像协议的图像质量和可重复性。 此外，非惯用手的肩峰-肱骨距离的三个连续测量值将在卸载和加载条件下（在轮椅上俯卧撑期间，一次没有进一步的指示，一次有收回肩膀的指示）收集以前做过。

同一位训练有素的调查员将执行所有超声测量。

最大冲刺和力量测试：将进行 15 米离地冲刺测试以确定无氧工作能力。 此外，将在轮椅上进行最大等距前推以抵抗阻力，以测量最大强度。这些测试以前已经使用过。 在这两项测试中，将使用 SmartWheel 以 100 Hz 的频率收集外力。 15m 短跑旨在定义无氧工作能力。 参与者将被要求尽可能快地从一个锥体推进到另一个相距 15 米的锥体，这将导致最大单边功率输出的结果。 对于等距最大推力，带有 SmartWheel 的轮椅将通过绳索连接到力传感器和墙壁。 将要求参与者用手在手轮上尽可能用力推动 5 秒钟，以测量最大施加力。

轮椅推进预疲劳：参与者将被要求在两种功率输出条件（中等和硬）下在跑步机上推进他/她的轮椅进行两次 90 秒的试验。 在试验期间，将收集上肢的 3D 运动学、应用于轮椅手轮的 3D 动力学以及轮椅推进期间活跃肌肉的肌肉激活。

疲劳方案：图 8 方案（疲劳干预）要求参与者尽可能多地跑三圈，每次四分钟。 每回合四分钟由 90 秒的休息时间隔开。 每圈包括一次右转和左转以及半圈后的两次完全停止。 协议期间的测量包括感知运动率 (RPE) 量表、心率和推进动力学。

轮椅推进和疲劳后定量超声：将执行与疲劳前测试相同的测量。

统计考虑：

目的 1：研究轮椅推进引起的肌肉疲劳对脊髓损伤患者肩部受伤导致肩部疼痛的生物力学和神经肌肉危险因素的影响。

假设 1：轮椅推进引起的肌肉疲劳将导致与肩部病理相关的生物力学和神经肌肉危险因素发生显着变化。

感兴趣的因变量是行程频率、盂肱接触力、净关节力矩、轮椅推进期间的运动学和标准化肌肉力、m 的肌腱外观。 肱二头肌和米。冈上肌和肩峰-肱骨距离。 统计参数映射 (SPM) 一种重复测量方差分析方法将用于评估轮椅推进期间每个连续变量随时间的有意义变化 (alpha = 0.05)。

目标 2：确定 SCI 患者推进生物力学的变化与与疲劳后肌腱病相关的肌腱外观变化之间的关系。

假设 2：在控制性别、损伤程度和完整性、健康状况、运动范围和体重时，推进生物力学的变化与 m.biceps 和 m.supraspinatus 肌腱外观的变化之间存在正相关关系。

自变量将是推进生物力学的变化，在疲劳协议后发生显着变化，因变量将包括 m.biceps 和 m.supraspinatus 肌腱外观的变化。 协变量将是性别、损伤的程度和完整性、健康状况（痉挛和挛缩）、运动范围和体重。 将使用多变量线性回归分析来检验假设

目标 3：调查 SCI 患者疲劳易感性和个人特征（活动水平和肌肉力量）之间的关系。

假设 3：在控制性别、损伤程度和完整性、健康状况（痉挛和挛缩）、运动范围和重量。

自变量将是在疲劳协议后发生显着变化的推进生物力学，因变量将包括身体活动水平和肌肉力量。 协变量将是性别、损伤的程度和完整性、健康状况（痉挛和挛缩）、运动范围和体重。 将使用多变量线性回归分析来检验假设。