Σύγκριση πρωτοκόλλων κόπωσης με νευρική διέγερση διαφορετικής έντασης και ίδιας παραγωγής έργου και η επίδραση τους στην κόπωση των μυών του θέναρος
Creators: name: Καραγιαρίδης, Σταύρος Αναστασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Μυϊκή κόπωση
Νευρομυϊκή ηλεκτρική διέγερση
Ηλεκτρομυογράφημα
Muscle fatigue
Neuromuscular electrical stimulation
Electromyography

description: Οι παράμετροι της νευρομυϊκής ηλεκτρικής διέγερσης παίζουν καθοριστικό ρόλο στη μείωση της ικανότητας παραγωγής δύναμης και στην έλευση της κόπωσης. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να ερευνηθεί η επίδραση της συχνότητας της ηλεκτρικής διέγερσης, παράγοντας το ίδιο μέγεθος έργου κατά την έναρξη του πρωτοκόλλου. Συγκρίθηκαν πρωτόκολλα κόπωσης μέσω νευρικής διέγερσης του μέσου νεύρου με συχνότητα διέγερσης 20, 30 και 40 Hz (Π20, Π30 και Π40, αντίστοιχα). H αναλογία διέγερσης – χαλάρωσης ρυθμίστηκε έτσι ώστε να γίνεται ο ίδιος αριθμός παλμών ανά κύκλο διέγερσης (1:0, 2:1 και 1:1 αντίστοιχα), ενώ η ένταση ρυθμίστηκε έτσι ώστε να παράγει το 25%, 37.5% και 50% της μέγιστης δύναμης και με αυτόν τον τρόπο να παράγεται το ίδιο έργο ανά κύκλο διέγερσης, σε συνθήκες πριν την κόπωση. Η διάρκεια του κύκλου διέγερσης (1.2 s), ο αριθμός παλμών ανά κύκλο (24) και η διάρκεια κάθε παλμού (400 μs) ήταν κοινός και για τα 3 πρωτόκολλα. Οι μεταβλητές που αξιολογήθηκαν ήταν η δύναμη και το εύρος του Μ-κύματος των μυών του θέναρος. Η αξιολόγηση έγινε τόσο κατά τη διάρκεια του πρωτοκόλλου όσο και πριν και μετά το πρωτόκολλο σε ό,τι αφορά τη δύναμη που παράγεται στα 1, 10, 20, 30 και 40 Hz (εκτέλεση δοκιμασιών με τυχαία σειρά). Στη μελέτη συμμετείχαν 15 άτομα 20-29 ετών και εξετάστηκαν σε τρεις διαφορετικές ημέρες, με διάστημα μεταξύ των εξετάσεων 2 ημέρες τουλάχιστον. Το Π20 εκτελέστηκε πρώτο για να υπολογιστεί ο χρόνος εξάντλησης (μείωση δύναμης στο 70% της αρχικής ή μέχρι 3 λεπτά) και τα άλλα δύο σε τυχαία σειρά για την ίδια διάρκεια πρωτοκόλλου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προκλητή δύναμη μειώθηκε και στα 3 πρωτόκολλα στις συχνότητες διέγερσης 10, 20, 30 και 40 Hz. Το εύρος του Μ-κύματος μειώθηκε και στα 3 πρωτόκολλα στις συχνότητες διέγερσης 10, 30, 40 και 1 Hz με υπομέγιστη ένταση. Κατά τη διάρκεια της κόπωσης το πρωτόκολλο Π20 παρουσίασε τη μεγαλύτερη συνολική παραγωγή δύναμης και το Π30 τη μεγαλύτερη μείωση. Όσον αφορά το Μ-κύμα το Π40 εμφάνισε τις μεγαλύτερες τιμές και το Π20 εμφάνισε σημαντική μείωση στο τέλος του πρωτοκόλλου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα και τα τρία πρωτόκολλα προκαλούν κόπωση μειώνοντας στον ίδιο βαθμό την ικανότητα παραγωγής δύναμης μετά από αυτό, αλλά όταν η αύξηση της συχνότητας διέγερσης συνοδεύεται από ανάλογη μείωση της διάρκειας της σειρά ερεθισμού ανά κύκλο διέγερσης, κρατώντας σταθερό τον αριθμό παλμών και ρυθμίζοντας την ένταση ώστε να παράγεται το ίδιο μέγεθος έργου στην έναρξη του πρωτοκόλλου, η μικρότερη συχνότητα επιφέρει τη μεγαλύτερη παραγωγή δύναμης κατά τη διάρκεια του πρωτοκόλλου κόπωσης, και όχι στατιστικά σημαντική μείωση της με την πάροδο του χρόνου σε σχέση με την αρχική τιμή. Αντίθετα, όταν η συχνότητα διέγερσης είναι υψηλή, και δίνεται διάλειμμα ανάμεσα στις διεγέρσεις με αναλογία 1:1 (Π40), η δύναμη που παράγεται είναι σταθερή κατά τη διάρκεια του πρωτοκόλλου. Τα αποτελέσματα αυτά έχουν εφαρμογή στον σχεδιασμό πρωτοκόλλων για τον τομέα άσκησης και αποκατάστασης με ηλεκτρική διέγερση
description: The properties of neuromuscular electrical stimulation play a key role in the level of fatigue in terms of magnitude and onset. The purpose of this study is to investigate the effect of different stimulation frequencies that produce the same number of pulses per protocol and the same amount of impulse at non-fatigue state, by manipulating the duty-cycle and the stimulation intensity. Three fatigue protocols were applied on the median nerve with frequency at 20, 30 and 40 Hz (P20, P30 and P40, respectively). The duty cycle was set to produce the 24 pulses every 1.2 s by changing the duty cycle (stimulation:relaxation ratio P20: 1:0, P30: 2:1 and P40: 1:1). The intensity was adjusted to produce 25%, 37.5% and 50% of the maximum force and thereby produced the same impulse per cycle. The pulse duration (400 μs) and the duration of all protocols for each subject were equal. The variables evaluated were the force and the peak-to-peak M-wave amplitude of the thenar muscles as measured by surface electrodes. These variables were evaluated during the fatigue protocols whereas force capacity at 1 10, 20, 30 and 40 Hz was tested in random order before and immediately after fatigue. The study involved 15 subjects aged 20-29 years old and were examined on three different days, with at least two days interval between the examinations. P20 was performed first until force reduction to 70% of the initial or up to three minutes and the other two were executed in random order with the same protocol duration. The results showed that the muscle force capacity was reduced in all three protocols at stimulation frequencies of 10, 20, 30 and 40 Hz. The M-wave amplitude was reduced in all three protocols at stimulation frequencies of 10, 30, 40 and 1 Hz with sub-maximal intensity. During the fatigue protocol, P20 exhibited overall the greatest force output and P30 the largest reduction compared to the initial values. Concerning the M-wave amplitude, it was reduced statistically significantly only during the P20. These finding show that all three protocols induce fatigue, reducing at similar extent muscle capacity to produce force after the protocol. However, during the process of fatigue, the increased of stimulation frequency adjusted number of pulses per duty cycle and impulse by adjusting the intensity, generates lower overall force during the fatigue protocol compared to the low frequency protocol. On the other hand, when the stimulation frequency is high, and the duty cycle is 1:1 (P40), the force produced is stable during the protocol. These results may have implications to protocol design with electrical stimulation in rehabilitation and training programs or interventions on clinical populations, rehabilitation and sports