Published February 9, 2016
| Version v1
Publication
Open
Strategies for Rapid Muscle Fatigue Reduction during FES Exercise in Individuals with Spinal Cord Injury: A Systematic Review
Creators
- 1. University of Malaya
- 2. University of Ilorin
- 3. University of Sydney
Description
Rapid muscle fatigue during functional electrical stimulation (FES)-evoked muscle contractions in individuals with spinal cord injury (SCI) is a significant limitation to attaining health benefits of FES-exercise. Delaying the onset of muscle fatigue is often cited as an important goal linked to FES clinical efficacy. Although the basic concept of fatigue-resistance has a long history, recent advances in biomedical engineering, physiotherapy and clinical exercise science have achieved improved clinical benefits, especially for reducing muscle fatigue during FES-exercise. This review evaluated the methodological quality of strategies underlying muscle fatigue-resistance that have been used to optimize FES therapeutic approaches. The review also sought to synthesize the effectiveness of these strategies for persons with SCI in order to establish their functional impacts and clinical relevance.Published scientific literature pertaining to the reduction of FES-induced muscle fatigue was identified through searches of the following databases: Science Direct, Medline, IEEE Xplore, SpringerLink, PubMed and Nature, from the earliest returned record until June 2015. Titles and abstracts were screened to obtain 35 studies that met the inclusion criteria for this systematic review.Following the evaluation of methodological quality (mean (SD), 50 (6) %) of the reviewed studies using the Downs and Black scale, the largest treatment effects reported to reduce muscle fatigue mainly investigated isometric contractions of limited functional and clinical relevance (n = 28). Some investigations (n = 13) lacked randomisation, while others were characterised by small sample sizes with low statistical power. Nevertheless, the clinical significance of emerging trends to improve fatigue-resistance during FES included (i) optimizing electrode positioning, (ii) fine-tuning of stimulation patterns and other FES parameters, (iii) adjustments to the mode and frequency of exercise training, and (iv) biofeedback-assisted FES-exercise to promote selective recruitment of fatigue-resistant motor units.Although the need for further in-depth clinical trials (especially RCTs) was clearly warranted to establish external validity of outcomes, current evidence was sufficient to support the validity of certain techniques for rapid fatigue-reduction in order to promote FES therapy as an integral part of SCI rehabilitation. It is anticipated that this information will be valuable to clinicians and other allied health professionals administering FES as a treatment option in rehabilitation and aid the development of effective rehabilitation interventions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد التعب العضلي السريع أثناء التحفيز الكهربائي الوظيفي (FES) - التقلصات العضلية المستحثة لدى الأفراد المصابين بإصابة الحبل الشوكي (SCI) قيدًا كبيرًا على تحقيق الفوائد الصحية لممارسة FES. غالبًا ما يتم الاستشهاد بتأخير ظهور التعب العضلي كهدف مهم مرتبط بالفعالية السريرية لمؤسسة فريدريش إيبرت. على الرغم من أن المفهوم الأساسي لمقاومة التعب له تاريخ طويل، إلا أن التطورات الحديثة في الهندسة الطبية الحيوية والعلاج الطبيعي وعلوم التمرينات السريرية حققت فوائد سريرية محسنة، خاصة للحد من إرهاق العضلات أثناء تمرين FES. قيمت هذه المراجعة الجودة المنهجية للاستراتيجيات الكامنة وراء مقاومة التعب العضلي التي تم استخدامها لتحسين الأساليب العلاجية لـ FES. سعت المراجعة أيضًا إلى تجميع فعالية هذه الاستراتيجيات للأشخاص المصابين باضطرابات النخاع الشوكي من أجل تحديد آثارها الوظيفية وأهميتها السريرية. تم تحديد الأدبيات العلمية المنشورة المتعلقة بالحد من التعب العضلي الناجم عن FES من خلال عمليات البحث في قواعد البيانات التالية: Science Direct و Medline و IEEE Xplore و SpringerLink و PubMed و Nature، من أقدم سجل تم إرجاعه حتى يونيو 2015. تم فحص العناوين والملخصات للحصول على 35 دراسة استوفت معايير الإدراج لهذه المراجعة المنهجية. بعد تقييم الجودة المنهجية (متوسط (SD)، 50 (6 )٪) من الدراسات التي تمت مراجعتها باستخدام مقياس داونز وأسود، أكبر آثار العلاج المبلغ عنها للحد من إجهاد العضلات بشكل أساسي في الانقباضات متساوية القياس ذات الأهمية الوظيفية والسريرية المحدودة (ن = 28). افتقرت بعض الاستقصاءات (العدد = 13) إلى التوزيع العشوائي، في حين اتسمت بعضها الآخر بأحجام عينات صغيرة ذات قوة إحصائية منخفضة. ومع ذلك، فإن الأهمية السريرية للاتجاهات الناشئة لتحسين مقاومة التعب خلال FES شملت (1) تحسين وضع القطب، (2) ضبط أنماط التحفيز وغيرها من معلمات FES، (3) تعديلات على طريقة وتواتر التدريب على التمرين، و (4) ممارسة FES بمساعدة الارتجاع البيولوجي لتعزيز التوظيف الانتقائي للوحدات الحركية المقاومة للتعب. على الرغم من أن الحاجة إلى مزيد من التجارب السريرية المتعمقة (وخاصة التجارب العشوائية العشوائية) كانت مبررة بوضوح لإثبات الصلاحية الخارجية للنتائج، إلا أن الأدلة الحالية كانت كافية لدعم صحة تقنيات معينة للحد السريع من التعب من أجل تعزيز علاج FES كجزء لا يتجزأ من إعادة تأهيل SCI. من المتوقع أن تكون هذه المعلومات ذات قيمة للأطباء وغيرهم من المهنيين الصحيين المتحالفين الذين يديرون مؤسسة فريدريش إيبرت كخيار علاجي في إعادة التأهيل والمساعدة في تطوير تدخلات إعادة التأهيل الفعالة.Translated Description (French)
La fatigue musculaire rapide pendant les contractions musculaires provoquées par la stimulation électrique fonctionnelle (SEF) chez les personnes atteintes d'une lésion de la moelle épinière (LM épinière) est une limitation importante à l'obtention des avantages pour la santé de l'exercice de SEF. Retarder l'apparition de la fatigue musculaire est souvent cité comme un objectif important lié à l'efficacité clinique de la SEP. Bien que le concept de base de la résistance à la fatigue ait une longue histoire, les progrès récents en génie biomédical, en physiothérapie et en science de l'exercice clinique ont permis d'améliorer les avantages cliniques, en particulier pour réduire la fatigue musculaire pendant l'exercice FES. Cette revue a évalué la qualité méthodologique des stratégies sous-jacentes à la résistance à la fatigue musculaire qui ont été utilisées pour optimiser les approches thérapeutiques de la SEF. La revue visait également à synthétiser l'efficacité de ces stratégies pour les personnes atteintes de SCI afin d'établir leurs impacts fonctionnels et leur pertinence clinique. La littérature scientifique publiée concernant la réduction de la fatigue musculaire induite par la FES a été identifiée grâce à des recherches dans les bases de données suivantes : Science Direct, Medline, IEEE Xplore, SpringerLink, PubMed et Nature, à partir du premier enregistrement retourné jusqu'en juin 2015. Les titres et les résumés ont été examinés pour obtenir 35 études répondant aux critères d'inclusion de cette revue systématique. Suite à l'évaluation de la qualité méthodologique (moyenne (ET), 50 (6) %) des études examinées en utilisant l'échelle de Downs et Black, les effets thérapeutiques les plus importants signalés pour réduire la fatigue musculaire ont principalement étudié les contractions isométriques de pertinence fonctionnelle et clinique limitée (n = 28). Certaines enquêtes (n = 13) manquaient de randomisation, tandis que d'autres étaient caractérisées par de petites tailles d'échantillon avec une faible puissance statistique. Néanmoins, l'importance clinique des tendances émergentes pour améliorer la résistance à la fatigue pendant la FES comprenait (i) l'optimisation du positionnement des électrodes, (ii) le réglage fin des schémas de stimulation et d'autres paramètres de la FES, (iii) les ajustements du mode et de la fréquence de l'entraînement à l'exercice et (iv) l'exercice de FES assisté par biofeedback pour promouvoir le recrutement sélectif d'unités motrices résistantes à la fatigue. Bien que la nécessité de poursuivre les essais cliniques approfondis (en particulier les ECR) était clairement justifiée pour établir la validité externe des résultats, les preuves actuelles étaient suffisantes pour soutenir la validité de certaines techniques de réduction rapide de la fatigue afin de promouvoir le traitement de la FES en tant que partie intégrante de la réadaptation de la SCI. On s'attend à ce que ces informations soient précieuses pour les cliniciens et les autres professionnels de la santé alliés qui administrent la SEF en tant qu'option de traitement dans la réadaptation et aident au développement d'interventions de réadaptation efficaces.Translated Description (Spanish)
La fatiga muscular rápida durante la estimulación eléctrica funcional (FES): las contracciones musculares provocadas en personas con lesión de la médula espinal (LME) son una limitación significativa para lograr los beneficios para la salud del ejercicio de FES. Retrasar la aparición de la fatiga muscular a menudo se cita como un objetivo importante relacionado con la eficacia clínica de FES. Aunque el concepto básico de resistencia a la fatiga tiene una larga historia, los avances recientes en ingeniería biomédica, fisioterapia y ciencia del ejercicio clínico han logrado mejores beneficios clínicos, especialmente para reducir la fatiga muscular durante el ejercicio FES. Esta revisión evaluó la calidad metodológica de las estrategias subyacentes a la resistencia a la fatiga muscular que se han utilizado para optimizar los enfoques terapéuticos de FES. La revisión también buscó sintetizar la efectividad de estas estrategias para personas con LME con el fin de establecer sus impactos funcionales y relevancia clínica. La literatura científica publicada relacionada con la reducción de la fatiga muscular inducida por FES se identificó a través de búsquedas en las siguientes bases de datos: Science Direct, Medline, IEEE Xplore, SpringerLink, PubMed y Nature, desde el primer registro devuelto hasta junio de 2015. Se seleccionaron títulos y resúmenes para obtener 35 estudios que cumplían con los criterios de inclusión para esta revisión sistemática. Después de la evaluación de la calidad metodológica (media (DE), 50 (6) %) de los estudios revisados utilizando la escala de Downs y Black, los mayores efectos del tratamiento informados para reducir la fatiga muscular investigaron principalmente las contracciones isométricas de relevancia funcional y clínica limitada (n = 28). Algunas investigaciones (n = 13) carecieron de aleatorización, mientras que otras se caracterizaron por tamaños de muestra pequeños con bajo poder estadístico. Sin embargo, la importancia clínica de las tendencias emergentes para mejorar la resistencia a la fatiga durante el FES incluyó (i) la optimización del posicionamiento de los electrodos, (ii) el ajuste fino de los patrones de estimulación y otros parámetros del FES, (iii) ajustes en el modo y la frecuencia del entrenamiento con ejercicios y (iv) el ejercicio de FES asistido por biorretroalimentación para promover el reclutamiento selectivo de unidades motoras resistentes a la fatiga. Aunque la necesidad de más ensayos clínicos en profundidad (especialmente ECA) estaba claramente justificada para establecer la validez externa de los resultados, la evidencia actual fue suficiente para respaldar la validez de ciertas técnicas para la reducción rápida de la fatiga con el fin de promover la terapia de FES como parte integral de la rehabilitación de LME. Se prevé que esta información será valiosa para los médicos y otros profesionales de la salud aliados que administren FES como una opción de tratamiento en la rehabilitación y ayuden al desarrollo de intervenciones de rehabilitación efectivas.Files
journal.pone.0149024&type=printable.pdf
Files
(403.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a3ff6b4867887a04f672b26be2a1f654
|
403.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استراتيجيات للحد السريع من إرهاق العضلات أثناء تمرين FES لدى الأفراد الذين يعانون من إصابة الحبل الشوكي: مراجعة منهجية
- Translated title (French)
- Stratégies de réduction rapide de la fatigue musculaire pendant l'exercice FES chez les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière : un examen systématique
- Translated title (Spanish)
- Estrategias para la reducción rápida de la fatiga muscular durante el ejercicio de FES en personas con lesión de la médula espinal: una revisión sistemática
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2261575050
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0149024
References
- https://openalex.org/W156510394
- https://openalex.org/W176635248
- https://openalex.org/W1863272199
- https://openalex.org/W1911983029
- https://openalex.org/W1969116319
- https://openalex.org/W1974606802
- https://openalex.org/W1979397290
- https://openalex.org/W1979609413
- https://openalex.org/W1980892622
- https://openalex.org/W1981501248
- https://openalex.org/W1984881798
- https://openalex.org/W1985729539
- https://openalex.org/W1986063002
- https://openalex.org/W2005340541
- https://openalex.org/W2010916286
- https://openalex.org/W2011810065
- https://openalex.org/W2012521252
- https://openalex.org/W2013374524
- https://openalex.org/W2020636238
- https://openalex.org/W2021604281
- https://openalex.org/W2024606323
- https://openalex.org/W2024880664
- https://openalex.org/W2026052231
- https://openalex.org/W2027646478
- https://openalex.org/W2028693710
- https://openalex.org/W2029591368
- https://openalex.org/W2030813334
- https://openalex.org/W2034474207
- https://openalex.org/W2034907642
- https://openalex.org/W2035059527
- https://openalex.org/W2041849654
- https://openalex.org/W2042483253
- https://openalex.org/W2042844134
- https://openalex.org/W2044112020
- https://openalex.org/W2053348218
- https://openalex.org/W2058702581
- https://openalex.org/W2061867563
- https://openalex.org/W2068923274
- https://openalex.org/W2072797308
- https://openalex.org/W2074596615
- https://openalex.org/W2079585867
- https://openalex.org/W2079797922
- https://openalex.org/W2082663998
- https://openalex.org/W2082705392
- https://openalex.org/W2084366042
- https://openalex.org/W2084556261
- https://openalex.org/W2094119446
- https://openalex.org/W2094429732
- https://openalex.org/W2097727249
- https://openalex.org/W2099287355
- https://openalex.org/W2100082290
- https://openalex.org/W2101799988
- https://openalex.org/W2105060942
- https://openalex.org/W2105469435
- https://openalex.org/W2114025110
- https://openalex.org/W2114488753
- https://openalex.org/W2119664527
- https://openalex.org/W2124035472
- https://openalex.org/W2124977551
- https://openalex.org/W2134971914
- https://openalex.org/W2136219895
- https://openalex.org/W2136950394
- https://openalex.org/W2138032347
- https://openalex.org/W2140785628
- https://openalex.org/W2144316462
- https://openalex.org/W2145832592
- https://openalex.org/W2146580483
- https://openalex.org/W2152101348
- https://openalex.org/W2153246736
- https://openalex.org/W2154188239
- https://openalex.org/W2163280828
- https://openalex.org/W2165485936
- https://openalex.org/W2165920325
- https://openalex.org/W2305449297
- https://openalex.org/W2336047199
- https://openalex.org/W23788070