Wir sind dankbar für die Unterstützung von Martina Lienert und Fabienne Schaufelberger während der Übungsprüfung sowie von PD Claudio Perret, PhD für seine wissenschaftliche Beratung.

Die Studie wurde vom örtlichen Ethikkomitee (Ethikkommission Nordwest- und Zentralschweiz, Basel, Schweiz) genehmigt und von den Teilnehmern wurde eine schriftliche Zustimmung erteilt. 1. Testvorbereitung und Teilnehmeranweisung <ol><li> Armkurbel Ergometer <ol><li> Schalten Sie das Drehzahlabhängige Arm-Kurbel-Ergometer vor dem Öffnen der Software ein. </li><li> Wählen Sie das Testprotokoll für die 3 min, all-out Ergometer-Test. <ol><li> Legen Sie ein neues Protokoll mit einem 120 s warmup, 180 s Testdauer und einer 720 s Abklingzeit ein. Wählen Sie dieses Testprotokoll und öffnen Sie ein neues Teilnehmerblatt. </li></ol></li><li> Für jeden neuen Test bestimmen Sie die Körpermasse des Teilnehmers vorher. </li><li> Setzen Sie den relativen Drehmomentfaktor auf 0,2 für fähige und querschnittsgelähmte Personen ( zB für einen 100-kg-Teilnehmer mit einem relativen Drehmomentfaktor von 0,2, ein Drehmoment von 20 Nm Ergebnisse) 12 . <ol><li> Tragen Sie einen niedrigeren Drehmomentfaktor für tetraplegische Teilnehmer in Abhängigkeit von der Läsionsniveau der Rückenmarksverletzung an; Für die Ermittlung des optimalen relativen Drehmomentfaktors für den jeweiligen Teilnehmer sind zwei oder mehr Vertrautungsversuche erforderlich. </li><li> Führen Sie eine Einführungsstudie in der gleichen Weise durch, wie in Abschnitt 2 beschrieben. Wenn nach dem Drucken der Daten aus der Vertrautungsstudie kein Peak auftritt oder wenn der Teilnehmer nicht für die ganze 3 min gezwungen wurde, eine zweite Einführungsstudie mit einem niedrigeren durchzuführen Drehmomentfaktor Geben Sie den Teilnehmern einen Rest von mindestens zwei Tagen zwischen jedem Versuch. </li></ol></li></ol></li><li> Übungstesteinstellungen <ol><li> Passen Sie die Höhe der Armkurbel an und notieren Sie sie, um identische Testeinstellungen in der nächsten Testsitzung zu replizieren. Anpassen und Aufzeichnen des Abstandes zwischen dem Arm-Kurbel-Ergometer und dem Teilnehmer. <ol><li> Um die Höhe zu bestimmen, messen Sie die distaZwischen dem Boden und der Fixierung der Kurbel. Um den Abstand zwischen der Kurbel und dem Teilnehmer aufzuzeichnen, den Abstand zwischen der Wand und der Stuhlfixierung zu messen und aufzuzeichnen. Stellen Sie die Arm-Kurbelachse auf eine Höhe horizontal zum Schultergelenk ein. </li></ol></li><li> Notieren Sie entweder den Abstand zwischen der Wandfixierung und dem Stuhl oder den Abstand zwischen dem Ergometer und der Stuhlfixierung. Passen Sie die Stuhleinstellungen entsprechend an, ob der Teilnehmer a) fähig ist, b) querschnittsgelähmt oder c) tetraplegisch. <ol><li> Wenn der Teilnehmer in der Lage ist, den Teilnehmer auf dem Stuhl zu sitzen, der vom Verteiler zur Verfügung gestellt wird. </li><li> Wenn der Teilnehmer querschnittsgelähmt ist und in seinem eigenen Rollstuhl sitzen muss, benutze einen Fixierungssatz, um den Rollstuhl auf den Arm-Kurbel-Ergometer zu fixieren. Wenn der Teilnehmer keinen eigenen Rollstuhl braucht, sitzt der Teilnehmer auf dem Stuhl, der vom Verteiler zur Verfügung gestellt wird. </li><li> Wenn der Teilnehmer tetraplegisch ist, repariere er den OberkörperStuhl, der vom Verteiler oder zu ihrem eigenen Rollstuhl zur Verfügung gestellt wird und möglicherweise ihre Hände an die Pedale fixiert. Um den Oberkörper zu befestigen, verwenden Sie einen Gurt mit Klettverschluss. Für die Handfixierung, verwenden Sie ein Armband in tetraplegischen Patienten. </li></ol></li></ol></li><li> Zusätzliche Messungen <ol><li> Achten Sie darauf, dass die Laktatsystemlösung vor dem Gebrauch des Laktatanalysators wieder aufgefüllt wird. Setzen Sie alle sechs Monate einen neuen Chipsensor ein. Nutzen Sie täglich die Qualitätskontrolllösung (12 mM) und die 3 mM Qualitätskontrolllösung alle zwei Wochen. <ol><li> Setzen Sie die 12 mM Qualitätskontrolllösung jeden Morgen in den &quot;STD 1&quot; -Slot ein. </li><li> Um die Qualität weiter zu verbessern, füge 3 mM Qualitätskontrolllösungen in die Lücke &quot;1&quot; und &quot;2&quot; ein und laufe eine Messung durch Drücken von &quot;Start&quot; alle zwei Wochen. Die Messung sollte einen Bereich zwischen 2,96 und 3,10 mM ergeben. </li></ol></li><li> Um die Ganzblut-Laktat-Konzentration vor und a zu bestimmenFter die 3 min, all-out Arm Kurbel Ergometer Test, erhalten eine Baseline Laktat Konzentration. Desinfizieren Sie das Ohrläppchen mit einem Desinfektionsmittel, bevor Sie eine Blutprobe aus dem Ohrläppchen mit einer 10 μl Kapillare ziehen. Verwenden Sie eine Lanzette, um die ganze Blutprobe zu bekommen. <ol><li> Wenn die Kapillare voll von Blut ist, steck es in den Hämolyse-Becher. HINWEIS: Diese Becher sind im Handel erhältlich und mit einer hämolysierenden Lösung vorgefüllt. Schütteln Sie die Lösung, bis das Blut vollständig vermischt ist, bevor Sie es in das Tablett des Laktat-Analysators legen. </li><li> Führen Sie eine Kalibrierung durch, bevor Sie die Laktatkonzentration analysieren. Setzen Sie den Qualitätskontrollbecher in den Laktatanalysator (siehe Schritt 1.3.1.1.). Sicherstellen, dass die Kalibrierung zu einer 12-mM-Laktatkonzentration führt; Andernfalls den Chipsensor austauschen. </li><li> Legen Sie die Proben in die nummerierten Slots, beginnend mit &quot;1&quot; für die Probe, die zuerst genommen wurde. HINWEIS: Nach Abschluss der Kalibrierung werden die Proben gemessenAutomatisch durch die Chip-Sensor-System. </li></ol></li><li> Um die Herzfrequenz zu bestimmen, legen Sie einen Herzkettengürtel um die Brust des Teilnehmers und fixieren Sie den Herzfrequenzmonitor auf das Armkurbel-Ergometer. Starten Sie die Messung durch Drücken der roten Starttaste auf dem Monitor. Wenn keine Herzfrequenz auf der Uhr angezeigt wird, benetzen Sie den Herzband mit Wasser, um eine gute Aufnahme der Herzfrequenz zu gewährleisten. </li><li> Um den Sauerstoffverbrauch während des Aufwärmens zu bestimmen und während des 3-minütigen All-out-Tests den metabolischen Wagen vor dem Test zu kalibrieren. Führen Sie die automatische Lautstärke und Gas-Kalibrierung unmittelbar vor dem Test und bevor Sie die Maske auf. <ol><li> Öffnen Sie die automatische Lautstärkeregelung in der Software und drücken Sie die Starttaste. Speichern Sie die Ergebnisse, wenn der Fehler unter 3% auf dem Bildschirm liegt. </li><li> Öffnen Sie die Gaskalibrierung in der Software sowie das Kalibriergas und starten Sie mit der automatischen Kalibrierung. HINWEIS: Das Kalibriergas besteht aus 5% CO 2 ,16% O &amp; sub2 ; und 79% N &amp; sub2 ; . Wenn am Ende der Kalibrierung 8 grüne Tasten auf dem Bildschirm angezeigt werden, ist die Kalibrierung erfolgreich und die Ergebnisse können gespeichert werden. Schließen Sie die Gasflasche, um kein Austreten von Gas zu gewährleisten. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die tatsächliche Körpermasse des Teilnehmers in das Computerprogramm eingefügt wird. Nachdem der Teilnehmer von der Suchmaschine auf dem Computer ausgewählt wurde, wählen Sie &quot;Ergospirometrie&quot; in der Software und starten mit der Messung der Raumluftkonzentration durch Drücken der Starttaste. </li><li> Um diese Kalibrierung durchzuführen, nehmen Sie den Sensor aus dem Spirometer und drücken Sie die Starttaste. Die Kalibrierung ist beendet, wenn auf dem Computer &quot;ok&quot; angezeigt wird. </li><li> Währenddessen während der Kalibrierung die Sauerstoffmaske auf den Teilnehmer stellen. </li><li> Wenn die Messung der Raumluftkonzentration beendet ist und das Programm bereit ist zu messen, setzen Sie den Sensor wieder in den Spirometer. Dann stelle den ganzen Spirometer in den Hohlraum oF die Maske; Das Gerät ist nun bereit, den Sauerstoffverbrauch zu messen. </li><li> Darüber hinaus fixieren Sie den Schlauch des Spirometers irgendwo ( zB auf der Schulter mit einem Klebeband), so dass es nicht stören während der Arm Kurbel Übung. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Ausführung des Ausübungsprotokolls <ol><li> Sich warm laufen <ol><li> 1 min vor Beginn des Aufwärmens, beginnen Sie, den Sauerstoffverbrauch in Ruhe zu messen, wenn der Teilnehmer am Armkurbel-Ergometer sitzt, ohne sich zu bewegen oder zu sprechen. Drücken Sie die Starttaste im Softwareprogramm. </li><li> Gleichzeitig die Messung der Herzfrequenz durch Drücken der roten Taste starten. Messen Sie die Herzfrequenz während des Aufwärmens, sowie während und nach dem Test. </li><li> Führen Sie eine standardisierte Aufwärmung über 2 min bei 20 W vor dem Beginn des Tests. Während der letzten 30 s des Aufwärmens, halten Sie die Kadenz konstant bei 60 U / min. Zähle die letzten 10 s des 30-s-Warmlaufs ab. </li></Ol&gt; </li><li> 3 min all-out Übungstest <ol><li> Am Ende des Countdowns, vergewissern Sie sich, ein klares Startsignal zu geben, indem Sie &quot;go&quot; schreien. Nach dem Start des Startsignals kann der Teilnehmer beschleunigen. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer an, das Armkurbel-Ergometer bis zum Beginn des Tests auf die maximal mögliche Geschwindigkeit zu beschleunigen. Halten Sie die Trittfrequenz während des gesamten Tests auf die maximal mögliche Geschwindigkeit. Aus Normungsgründen ermutigen Sie die Teilnehmer während der Tests nicht. </li><li> Geben Sie Informationen über die Dauer alle 30 s. Beenden Sie den Test nach einer Dauer von 3 min. </li></ol></li><li> Abkling- und Nachanalyse <ol><li> Nach Beendigung des 3-minütigen All-out-Tests messen Sie die End-Laktat-Konzentration, falls gewünscht, und danach alle 2 min für die nächsten 10 min. Wiederholen Sie die gleiche Punktionsstelle für die Blutentnahme, wie sie vor dem Test verwendet wurde. </li><li> Stoppen Sie die Messung des Sauerstoffverbrauchs nach Beendigung dieser 3<html> Min durch Drücken der Stopptaste. Entfernen Sie die Sauerstoffmaske. Sichern Sie die Messung des Sauerstoffverbrauchs auf dem Computer, indem Sie die Exit-Taste drücken und indem Sie auf &quot;Ja&quot; klicken, wenn die Software nach der Datenspeicherung fragt. HINWEIS: Die Daten werden im Softwareprogramm gespeichert und können nachträglich in ein CSV-Dokument umgewandelt werden. </li><li> Um die Daten zu exportieren, drücke die Schaltfläche &quot;Exportieren&quot;, um die Datei in ein CSV-Dokument umzuwandeln. Stoppen Sie die Herzfrequenzmessung durch Drücken der Stopptaste auf der linken Seite des Herzfrequenzmonitors, nachdem alle Blutproben aus dem Ohrläppchen gezogen wurden. </li></ol></li></ol> 3. Datenanalyse und Interpretation der Ergebnisse <ol><li> Leistungsparameter <ol><li> Analysieren Sie nach Beendigung dieses Performance-Tests mehrere verschiedene Parameter. Zuerst den Test speichern und in eine Kalkulationstabelle exportieren. </li><li> Berechnen Sie die mittlere Kraft (P mean =_upload / 55485 / 55485eq1.jpg &quot;/&gt; <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq2.jpg" /> Über 3 min, die Spitzenleistung und die minimale Leistung zwischen diesen 3-min 12 . HINWEIS: Die Spitzenleistung (P peak ) ist die maximale Leistung während der ganzen 3 min. Die Leistung wird in 0,2-s-Intervallen gemessen. Die Spitzenleistung ist die höchste und die minimale Leistung (P min ) die niedrigste Einzelleistungsmessung. </li><li> Berechnen Sie den Ermüdungsindex als Leistungsabfall pro Sekunde von der Spitzenleistung zur Endleistung ((P peak [W] - P min [W]) / (t min [s] - t peak [s])). </li><li> Berechnen Sie die Gesamtarbeit über die gesamte 3 min, indem Sie die Arbeit, die jede Sekunde durchgeführt wird, bearbeiten (Arbeit [J] = Widerstand [kg] * Umdrehungen pro Minute * Schwungradabstand [m] * Zeit [min]). </li><li> Berechnen Sie die Zeit vom Start bis zur Spitzenleistung (Zeit bis Spitzenleistung = t peak [s]). Weiterhin berechnen wir den relativen Peak (relativer P peAk = P peak / kg Körpermasse) und die mittlere Leistung (relativer P mean = P mean / kg Körpermasse) durch Division der absoluten Werte durch die Körpermasse des Teilnehmers. </li><li> Teilen Sie den 3-min-All-out-Test in 30-s-Segmente, um die Stimulationsstrategie und Müdigkeit über diese 3 min zu überprüfen. Berechnen Sie die mittlere Leistung für jedes 30-s-Segment (P mean = <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq3.jpg" /><img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq4.jpg" /> . </li></ol></li><li> Andere Messungen <ol><li> Legen Sie alle Blutproben in die nummerierten Schlitze des Blut-Laktat-Analysators und führen Sie die Messungen automatisch durch Drücken von &quot;analysieren&quot;. Drucken Sie Blut-Laktat-Konzentrationen für die spätere Analyse durch Einschalten des Druckers. </li><li> Übertragen Sie die Herzfrequenz-Messungen an den Computer mit einem Infrarot-Gerät vom Hersteller. Öffnen Sie die Software des Herzfrequenzmonitors und importieren Sie die Daten aus der HerzfrequenzTe Monitor auf die Software. Die Daten lokal speichern und ggf. in eine Tabellenkalkulation zur späteren Analyse exportieren ( zB Segmentanalyse) 13 . </li><li> Setzen Sie einen Marker direkt zu Beginn der 3 min und am Ende der 3 min, so dass die durchschnittliche, maximale und minimale Herzfrequenz automatisch für dieses Segment berechnet werden. HINWEIS: Die Herzfrequenz wird automatisch von der Software über 5 s Intervalle gemittelt. </li><li> Exportieren Sie die Daten für den Sauerstoffverbrauch in eine CSV-Datei (Schritt 2.3) und öffnen Sie sie in einer Tabellenkalkulation für die Analyse 14 . Berechnen Sie den durchschnittlichen Sauerstoffverbrauch in Ruhe: (VO 2_rest = <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq5.jpg" /><img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq6.jpg" /> Und während der 3 min (VO 2_180s = <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq1.jpg" /><img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq7.jpg" /> , Sowie die SpitzeSauerstoffverbrauch und Sauerstoffverbrauch während der 30-s-Segmente: (VO 2_30s = <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq3.jpg" /><img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq8.jpg" /> . HINWEIS: Die Daten für den Sauerstoffverbrauch werden mit Atemzug gemessen und dann automatisch über eine Dauer von 15 s pro Segment gemittelt. Der Peak-Sauerstoffverbrauch ist der höchste Wert über ein 15-s-Intervall während des 3-minütigen Übungsversuchs. </li></ol></li><li> Statistiken <ol><li> Verwenden Sie den Shapiro-Wilk-Test, den QQ-Plot und die Kolmogorov Smirnov-Tests, um die normale Verteilung der Daten zu überprüfen. Wenn die Daten normal verteilt sind, stellen Sie sie als Mittelwert und die Standardabweichung (SD) dar. </li><li> Analysieren Sie die Test-Retest-Zuverlässigkeit mit dem Intra-Class-Korrelationskoeffizienten (ICC; 3,1 Modell) 15 . </li><li> Berechnen Sie die absolute und relative Zuverlässigkeit mit dem Standardfehler der Messung (SEM), Koeffizienten(CV), kleinste reale Differenz (SRD) und 95% Konfidenzintervall des ICC 16 . ANMERKUNG: Das ICC sollte nach Munros Klassifikation interpretiert werden 17 : 0,26 bis 0,49 spiegelt eine geringe Korrelation wider; 0,50 bis 0,69 spiegelt eine moderate Korrelation wider; 0,70 bis 0,89 spiegelt eine hohe Korrelation wider; Und 0,90 bis 1,0 zeigt eine sehr hohe Korrelation an. Die absolute Zuverlässigkeit sollte als SRD, CV und SEM dargestellt werden und die relative Zuverlässigkeit sollte in Form des ICC 16 , 18 erfolgen . </li><li> Analysieren Sie signifikante Veränderungen zwischen den beiden Test-Sessions mit einem gepaarten t-Test. Um die Übereinstimmung der Datensätze beider Test-Sessions zu zeigen, verwenden Sie Bland-Altman 19- Plots. Verwenden Sie statistische Software, um Datenanalyse durchzuführen. Setzte eine statistische Signifikanz von 0,05 im gesamten. </li></ol></li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Übungs-Tests in Rückenmark-verletzten Athleten ist entscheidend für die Verfolgung Übung Leistung über mehrere Monate oder Jahre der Ausbildung. Es gibt nur wenige Übungsversuche, um kurzfristige, hochintensive Trainingsleistung auf dem Armkurbel-Ergometer zu überprüfen. Diese Methode beschreibt ausführlich, wie ein Übungstest, der bereits auf seine Zuverlässigkeit im Radfahren 5 und Rudern 7 untersucht wurde, auf das Armkurbel-Ergometer angewendet werden könnte. Um zuverlässige und aussagekräftige Ergebnisse zu sammeln, sind zwei Faktoren sehr wichtig: erstens die Vorbereitung des Teilnehmers für diesen Übungstest und zweitens die Standardisierung des Tests. So wird der Teilnehmer angewiesen, das Labor in einem ausgeruhten Zustand zu betreten, dh kein intensives Training während der zwei Tage vor dem Test. Nahrungsaufnahme ( zB kohlenhydratreiche Ernährung 24 Stunden vorherige Prüfung) und Schlaf ( zB mindestens 7 Stunden Schlaf während der zwei Nächte vor dem Testen) müssen auch getaktet werdenEn berücksichtigen Zusätzlich sollte vor der Durchführung des ersten &quot;echten&quot; Übungsversuchs eine Vertrautmachungsstudie durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Teilnehmer das Testprotokoll versteht. Die zweite Bedingung betrifft die Standardisierung des Testprotokolls, die das Aufwärmen, den Start des Tests und die Fixierungsstrategien für Rollstuhl und Hände beinhaltet (Schritt 1.2). Diese Einstellungen müssen für jeden Test mit derselben Person identisch gehalten werden. Auch die Höhe der Kurbel kann die Leistung und den Sauerstoffverbrauch beeinflussen 20 . Darüber hinaus könnte die Handgriffposition klinisch relevant in Bezug auf Schulterschmerzen nach der Übung 21 sein . Darüber hinaus könnte die Bauchbindung die Atemfunktion und den Sauerstofftransport beeinflussen 22 , aber es scheint, die Stammstabilität und die Trainingsleistung zu erhöhen 23 . So ist es am besten, Anpassungen und Fixierungen detailliert aufzuzeichnen, um e zu reproduzierenQuivalent Bedingungen in der folgenden Prüfung. Die Ergebnisse in den Abbildungen 1 und 2 gaben an, dass dieser 3-minütige Allround-Arm-Kurbel-Test bei körperlichen Teilnehmern zuverlässig ist und für die Forschung oder die Übungsprüfung verwendet werden kann 12 . Beim Vergleich von körperlichen, querschnittsgelähmten und tetraplegischen Teilnehmern wurden Unterschiede zwischen diesen drei Gruppen gefunden. Able-körperliche und querschnittsgelähmte Teilnehmer zeigten sehr ähnliche Ergebnisse für maximale und mittlere Leistung, während tetraplegische Teilnehmer mit einer deutlich niedrigeren Leistung ausgegeben wurden. Ähnliche Ergebnisse wurden beim Vergleich der 30 s Wingate Test für querschnittsgelähmten Teilnehmer 11 mit dem für tetraplegische Teilnehmer 10 gezeigt . Aufgrund der unterschiedlichen Läsionsniveaus dieser mit Rückenmark verletzten Teilnehmer sind verschiedene Muskeln von der Beeinträchtigung betroffen. So mit einem höheren Läsionsniveau ( z. B. in tetraplegischen paRticipants), eine weniger aktive Muskelmasse führt zu einer geringeren Leistungsabgabe ( Tabelle 2 ). Um die Variabilität der Läsion zu verringern, wurden nur Personen mit einem Läsionsniveau zwischen zervikalen 5 (C5) und 7 (C7) und mit einer motorischen und sensorischen vollständigen Rückenmarksverletzung eingeschlossen, um tetraplegische Teilnehmer zu repräsentieren. Dennoch kann auch zwischen diesen Teilnehmern eine hohe interindividuelle Variabilität auftreten. Einzelpersonen mit einer Verletzung unterhalb von C5 haben nur Musculus (M.) Bizeps in den Armen aktiviert, während Personen mit einer Verletzung unterhalb von C7 zeigen Aktivität in M. biceps brachii, M. extensor radialis und M. Trizeps Arm Muskeln 24 . Daher war auch bei sehr engen Einschlusskriterien wie den hier erwähnten, die Teilnehmergruppe sehr inhomogen in der Muskelfunktion. Bei querschnittsgelähmten und fähigen Teilnehmern würde man aufgrund der vollen Stammstabilität und der unberührten Atemmusik eine höhere Leistung in den körperlichen Teilnehmer erwartenFunktion. Unsere Ergebnisse zeigten keine signifikanten Unterschiede in der Leistungsabgabe zwischen diesen beiden Gruppen, obwohl die fähigen Teilnehmer etwas besser waren. Vielleicht liegt es daran, dass unsere körperlichen Studienteilnehmer im Vergleich zu den Querschnittsgelähmten weniger geschult waren. Es ist möglich, dass auch bei tieferer Stabsstabilität und unterer Atemfunktion die querschnittsgelähmten Teilnehmer eher an die Armierung angepasst wurden, was ihre Nachteile kompensiert hätte. Auch wenn dieses Testprotokoll in fähigen Körpern zuverlässig zu sein scheint, könnte die Test-Retest-Zuverlässigkeit bei tetraplegischen Individuen begrenzt sein. Die Leistungsabgabe bei tetraplegischen Teilnehmern zeigte eine sehr hohe interindividuelle Variabilität, die durch Unterschiede in der Muskelfunktion und der Kraft ( zB aktiver Muskel abhängig vom Läsionsniveau) erklärt werden könnte. Trotzdem zeigten Jacobs, Johnson, Somarriba und Carter eine sehr hohe Zuverlässigkeit in der kürzeren Version vonDieser Test (30 s Wingate Test) bei tetraplegischen Athleten 10 . Wir haben angenommen, dass die Zuverlässigkeit über einen längeren Zeitraum ( dh 3 min in diesem Protokoll) gut genug sein könnte, aber es nicht getestet hat. Das Fehlen einer Test-Retest-Zuverlässigkeitsuntersuchung bei Personen mit einer Tetraplegie ist eine Einschränkung. Vor der Verwendung dieses Testprotokolls in einer Gruppe von Personen mit Tetraplegie empfiehlt es sich daher, zuerst die Zuverlässigkeit des Protokolls zu überprüfen. Eine weitere Einschränkung der Studie beinhaltet die Standardisierung der Fixierungsstrategien bei Teilnehmern mit einer sehr niedrigen Kernstabilität ( zB Personen mit hohem Läsionsniveau, wie bei Tetraplegie). Um sie auf den Stuhl zu befestigen, muss ein Gurt um den Stuhl und den Teilnehmer gebunden werden. So kann es schwierig sein, die Höhe des Gurtes aufzuzeichnen und wie dicht es gezogen wurde. In einer zukünftigen Studie wäre es vorteilhaft, zu prüfen, ob die Dichtheit eines solchen Bandes die Leistungsabgabe im Testprotokoll beeinflusst. Trotzdem ist dieser Test ein gutes Werkzeug, um Athleten aus verschiedenen Sportdisziplinen mit Oberkörper-Übung zu testen. Darüber hinaus ist, da die Schrittmacherstrategie, die zu Beginn des Tests genau hingeht, vordefiniert, keine individuelle Stimulationsstrategie vorhanden. Zum Schluss scheint dieser Test ein zuverlässiges Werkzeug zu sein, um die Trainingsleistung über einen Zeitraum von 3 min zu testen und ähnelt kurzfristiger, hochintensiver Trainingsleistung. Vor der Anwendung bei Athleten oder bei Forschungsuntersuchungen ist eine Einführungsstudie erforderlich, um Lernwirkungen von Test 1 auf Test 2 zu minimieren. Darüber hinaus sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die Test-Retest-Zuverlässigkeit bei Teilnehmern oder Athleten mit einer Tetraplegie zu überprüfen.

Es gibt mehrere Übungstests, die den Anstieg der Trainingsleistung bei Elite-Athleten im Laufe eines Trainingszeitraums 1 , 2 , 3 , 4 , 5 genau bestimmen. Einer dieser Tests ist der zuverlässige 3 -minütige All-out-Test auf einem gebremsten Radsport-Ergometer 3 , 4 , 5 , 6 . Dieser Test wurde verwendet, um kritische Macht zu bestimmen, aber es wurde auch angewendet, um die Prüfung mit Athleten, sowie die Forschung 7 , 8 , 9 . Da dieser Test hauptsächlich für die Leistung der unteren Extremitäten verwendet wurde, wie zum Beispiel beim Rudern 7 und beim Radfahren 3 , 5 , ein ähnliches tEsting Protokoll für Oberkörper Übung erforderlich war. Sportdisziplinen, die vorwiegend den Oberkörper nutzen, sind möglicherweise für ein solches neues Testprotokoll möglich, zusätzlich zu Athleten oder Personen mit einer Beeinträchtigung der Muskeln des unteren Körpers ( zB Amputation oder Beeinträchtigung von Gliedmaßen durch Rückenmarksverletzungen). Daher ist ein Testprotokoll auf dem Arm-Kurbel-Ergometer ein gutes Werkzeug, um die Oberkörper-Übungsleistung in einer Vielzahl von Athleten aus verschiedenen Sportdisziplinen leicht zu testen. Die Existenz eines sehr ähnlichen 30 s Wingate Arm Kurbel Ergometer Test 10 , 11 half bei der Entwicklung eines Protokolls für eine 3 min, all-out Arm Kurbel Ergometer Test. Seine Dauer ist sehr ähnlich wie bei einem 1.500 m Rollstuhlfahrer. Daher wurde dieses neue Testprotokoll des 3-minütigen Allround-Arm-Kurbel-Ergometertests auf seine Test-Retest-Zuverlässigkeit getestet. Insgesamt ist die Zuverlässigkeit von thiS Testprotokoll war ausgezeichnet, so könnte es ein zukünftiges Test-Tool auf dem Gebiet der Oberkörper-Übungs-Test sein. Dennoch erfordert die Verwendung dieses Übungstests Aufmerksamkeit, besonders beim Testen von Personen mit einer Rückenmarksverletzung. Daher ist es das Ziel dieses experimentellen Artikels, ein detailliertes Protokoll zu demonstrieren, das nicht nur die Testeinstellungen und die Analyse der Testergebnisse beschreibt, sondern auch die Unterschiede zwischen dem Testen von körperlichen Personen und Athleten mit einer Rückenmarksverletzung.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Angio V2 arm crank ergometer</td>
			<td>Lode BV, Groningen, NL</td>
			<td>N/A</td>
			<td>arm crank ergometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lode Ergometry Manager Software</td>
			<td>Lode BV, Groningen, NL</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10ul end-to-end capillary</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0209-0100-005</td>
			<td>Capillaries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>haemolysis cup</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0209-0100-006</td>
			<td>hemolysis cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lactate analyzer</td>
			<td>Biosen C line, EKF-diagnostics GmbH</td>
			<td>5213-0051-6200</td>
			<td>lactate analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heart rate monitor, Polar 610i</td>
			<td>Polar, Kempele, Finland</td>
			<td>P610i</td>
			<td>heart rate monitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>metabolic cart, Oxygen Pro</td>
			<td>Jaeger GmbH</td>
			<td>N/A</td>
			<td>metabolic cart</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oxygen mask, Hans Rudolph</td>
			<td>Hans Rudolph Inc. , USA</td>
			<td>113814</td>
			<td>oxygen mask</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>statistical software, PSAW Software</td>
			<td>SPSS Inc., Chicago USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>statistical software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>desinfectant, Soft-Zellin</td>
			<td>Hartmann GmbH, Austria</td>
			<td>999979</td>
			<td>desinfectant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quality control cup, EasyCon Norm</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0201-005.012P6</td>
			<td>quality control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quality control cup 3mmol/L</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>5130-6152</td>
			<td>control cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chip sensor lactate analyzer</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>5206-3029</td>
			<td>chip sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lactate system solution</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0201-0002-025</td>
			<td>lactate system solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lancet, Mediware Blutlanzetten</td>
			<td>medilab</td>
			<td>54041</td>
			<td>lancet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration gas,&#160;</td>
			<td>Jaeger GmbH</td>
			<td>36-MC G020</td>
			<td>calibration gas</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chair provided by distributor (ergoselect)</td>
			<td>ergoline GmbH, Germany</td>
			<td>N/A</td>
			<td>chair provided by distributor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol of a three-minute, all-out arm crank exercise test in spinal-cord injured and able-bodied individuals

Zuverlässige Übungsprotokolle sind erforderlich, um Veränderungen in der Trainingsleistung bei Elite-Athleten zu testen. Leistungsverbesserungen bei diesen Athleten können klein sein; Daher sind sensible Werkzeuge für die Physiologie von grundlegender Bedeutung. Es gibt derzeit viele Übungs-Tests, die für die Prüfung der Ausübung Kapazität in körperlichen Athleten, mit Protokollen vor allem für Unter-Körper-oder Ganzkörper-Übung zu ermöglichen. Es gibt einen Trend, um Athleten in einer sportlichen Situation zu testen, die den Aktionen, die die Teilnehmer für die Durchführung verwenden, sehr ähnlich ist. Nur wenige Protokolle testen kurzfristige, hochintensive Trainingskapazitäten bei Teilnehmern mit einer Beeinträchtigung des Unterkörpers. Die meisten dieser Protokolle sind sehr sportlich-spezifisch und gelten nicht für eine breite Palette von Athleten. Ein bekanntes Testprotokoll ist der 30-s-Wingate-Test, der im Radsport und im Arm-Kurbel-Übungs-Test etabliert ist. Dieser Test analysiert hohe Intensität Übung Leistung über eine 30 s Zeit DuratioN. Um die Trainingsleistung über einen längeren Zeitraum zu überwachen, wurde eine andere Methode für die Anwendung auf den Oberkörper modifiziert. Der 3-minütige Allround-Arm-Kurbel-Ergometer-Test ermöglicht es, dass Athleten in einer Art von 1.500 m Rollstuhl-Rennen (in Bezug auf die Trainingsdauer) sowie auf Oberkörper-Übungen wie Rudern oder Hand-Radfahren getestet werden können. Um die Zuverlässigkeit mit identischen Prüfbedingungen zu erhöhen, ist es entscheidend, Einstellungen wie den Widerstand ( dh den Drehmomentfaktor) und die Position der Teilnehmer ( dh die Höhe der Kurbel, den Abstand zwischen der Kurbel und der Teilnehmer und die Fixierung des Teilnehmers). Ein weiteres wichtiges Thema ist der Beginn des Übungstests. Feste Umdrehungen pro Minute sind erforderlich, um die Testbedingungen für den Beginn des Übungstests zu standardisieren. Dieses Übungsprotokoll zeigt die Bedeutung von genauen Operationen, um identische Testbedingungen und Einstellungen wiederzugeben.

Die Test-Retest-Zuverlässigkeit wurde in 21 rekurrenzfähigen (aber nicht speziell Oberkörper ausgebildeten) Personen untersucht, nicht rauchende Personen (9 Männer, 12 Frauen, Alter: 34 ± 11 Jahre, Körpermasse: 69,6 ± 11,1 kg und Höhe: 175,5 ± 6,9 cm). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse für die relativen und absoluten Test-Retest-Zuverlässigkeiten 12 . Die Spitzenleistung, die zwischen dem Test und dem Wiederholungsversuch verglichen wird, ist in Abbildung 12 dargestellt. Ein Bland-Altman-Plot für diesen Test-Retest ist in Abbildung 2 dargestellt. Danach wurde dieser 3-minütige Allround-Arm-Kurbel-Ergometer-Test in 17 kräftig (Alter: 38 ± 7 Jahre, Höhe: 183 ± 13 cm und Körpergewicht: 79 ± 6 kg), 10 Querschnittsgelähmte und 7 tetraplegische Teilnehmer ( Tabelle 2 ). Einzelne Daten, die einen fähigen und einen tetraplegischen Teilnehmer darstellen, werden dargestelltN Abbildung 3 Abkräftige Teilnehmer zeigten eine Spitzenleistung von 483 ± 94 W, während querschnittsgelähmte und tetraplegische Teilnehmer eine Spitzenleistung von 375 ± 101 W bzw. 98 ± 49 W hatten. Die mittlere Leistung betrug 172 ± 20 W, 157 ± 28 W und 40 ± 14 W für fähige, querschnittsgelähmte und tetraplegische Teilnehmer. Es wurden signifikante Unterschiede in der Mittel- und Spitzenleistung zwischen fähigen und tetraplegischen Teilnehmern (p &lt;0,001) sowie zwischen paraplegischen und tetraplegischen Teilnehmern (p &lt;0,001) gefunden. Die End-Laktat-Konzentration betrug 8,9 ± 2,4 mM bei fähigen Teilnehmern, 10,6 ± 2,9 mM bei paraplegischen Teilnehmern und 4,0 ± 0,8 mM bei tetraplegischen Teilnehmern. Die durchschnittliche Herzfrequenz während des 3-minütigen All-out-Tests betrug 155 ± 9,2 bpm in fähig, 163 ± 6,2 bpm in Querschnittsgelähmung und 113 ± 15,9 bpm bei tetraplegischen Teilnehmern. Wieder war die Herzfrequenz der tetraplegischen Teilnehmer signi<html> Im Vergleich zu Paraplegic (p &lt;0,001) sowie an kapitalgedeckten Teilnehmern (p &lt;0,001). Der Sauerstoffverbrauch, der während eines 3-minütigen All-out-Tests gemessen wurde, ist in Abbildung 4 dargestellt. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55485/55485fig1.jpg" /> Abbildung 1: Mittlere Leistung verglichen zwischen den beiden 3-min-all-out-Übungsversuchen an einem Armkurbel-Ergometer 12 . Die durchgezogene Linie stellt die beste Passform dar und die gestrichelte Linie der Identitätslinie. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55485/55485fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55485/55485fig2.jpg" /> Abbildung 2: Bland-Altman-Plot für Spitzenleistung 12 . SD = Standardabweichung.Ve.com/files/ftp_upload/55485/55485fig2large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/55485/55485fig3.jpg" /> Abbildung 3: Individuelle Daten des 3-min-All-out-Arm-Kurbel-Ergometer-Tests für einen fähigen und einen tetraplegischen Teilnehmer. Links = fähiger Teilnehmer; Rechts = tetraplegischer teilnehmer; Blaue Linie = Leistung; Grüne Linie = Kadenz. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55485/55485fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/55485/55485fig4.jpg" /> Abbildung 4: Sauerstoffverbrauch bei einem 3-minütigen Allround-Arm-Kurbel-Ergometer-Test in einem fähigen Teilnehmer. Der Zeitpunkt Null stellt den Beginn des 3-minütigen Tests dar. Das datA werden als die Rohdaten gemessen Atem-at-Atem dargestellt. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td> ICC </td><td> 95% CI </td><td> SEM% </td><td> SRD% </td><td> Lebenslauf </td></tr><tr><td> Spitzenleistung [W] </td><td> 0,961 </td><td> [0,907; 0,984] </td><td> 2 </td><td> 5.6 </td><td> 6.66 </td></tr><tr><td> Mittlere Kraft [W] </td><td> 0,984 </td><td> [0,960; 0,993] </td><td> 0,6 </td><td> 1.6 </td><td> 3.13 </td></tr><tr><td> Minimale Leistung [W] </td><td> 0,964 </td><td> [0,914; 0,985] </td><td> 1.4 </td><td> 4 </td><td> 6.05 </td></tr><tr><td> Zeit zum Höhepunkt [s] </td><td> 0,379 </td><td> [-0.052; 0.691] </td><td> 22.5 </td><td> 62.4 </td><td> 11.37 </td></tr><tr><td> Ermüdungsindex </td><td> 0,940 </td><td> [0.858; 0,975] </td><td> 3.6 </td><td> 9.9 </td><td> 9.43 </td></tr><tr><td> Rel. Spitzenleistung [W /kg] </td><td> 0,922 </td><td> [0.818; 0,968] </td><td> 2.8 </td><td> 7.8 </td><td> 6.45 </td></tr><tr><td> Rel. Mittlere Leistung [W / kg] </td><td> 0,950 </td><td> [0,882; 0,979] </td><td> 1.1 </td><td> 3.2 </td><td> 3.46 </td></tr><tr><td> Gesamtarbeit [J] </td><td> 0,984 </td><td> [0,960; 0,993] </td><td> 0,6 </td><td> 1.6 </td><td> 3.13 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Test-Retest-Zuverlässigkeit für alle Parameter 12 . ICC = Intra-Class-Korrelationskoeffizient; CI = zuversichtliches Intervall; SEM = Standardfehler der Messung; SRD = kleinste reale Differenz; CV = Variationskoeffizient; Rel. = Relativ. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Paraplegiker-Teilnehmer </td><td colspan="2"> Läsionsniveau </td><td> AIS </tdAufrechtzuerhalten <td colspan="2"> Alter (y) </td><td> Körpermasse (kg) </td><td> Höhe (cm) </td></tr><tr><td> P01 </td><td colspan="2"> Th12 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 47 </td><td> 80 </td><td> 184 </td></tr><tr><td> P02 </td><td colspan="2"> Th10 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 43 </td><td> 73. </td><td> 183 </td></tr><tr><td> P03 </td><td colspan="2"> Th11 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 55 </td><td> 72 </td><td> 174 </td></tr><tr><td> P04 </td><td colspan="2"> L1 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 26 </td><td> 64 </td><td> 150 </td></tr><tr><td> P05 </td><td colspan="2"> Th12 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 22 </td><td> 63. </td><td> 185 </td></tr><tr><td> P06 </td><td colspan="2"> L1 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 32 </td><td> 76 </td><td> 175 </td></tr><tr><td> P07 </td><td colspan="2"> Th11 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 59 </td><td> 80 </td><td> 178 </td></tr><tr><td> P08 </td><td colspan="2"> L1 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 35 </td><td> 63. </td><td> 165 </td></tr><tr><td> P09 </td><td colspan="2"> L4 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 44 </td><td> 78. </td><td> 176 </td></tr><tr><td> P10 </td><td colspan="2"> L1 </td><td> EIN </td><td colspan="2"> 48 </td><td> 80 </td><td> 185 </td></tr><tr><td> Bedeuten </td><td colspan="2"></td><td></td><td colspan="2"> 41 </td><td> 73 </td><td> 176 </td></tr><tr><td> SD </td><td colspan="2"></td><td></td><td colspan="2"> 12.1 </td><td> 6.8 </td><td> 10.4 </td></tr><tr><td> Tetraplegischer Teilnehmer </td><td> Läsionsniveau </td><td colspan="2"> AIS </td><td> Alter (y) </td><td colspan="2"> Körpermasse(kg) </td><td> Höhe (cm) </td></tr><tr><td> T01 </td><td> C5 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 24 </td><td colspan="2"> 85 </td><td> 188 </td></tr><tr><td> T02 </td><td> C7 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 31 </td><td colspan="2"> 60 </td><td> 180 </td></tr><tr><td> T03 </td><td> C7 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 40 </td><td colspan="2"> 60 </td><td> 168 </td></tr><tr><td> T04 </td><td> C7 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 31 </td><td colspan="2"> 80 </td><td> 190 </td></tr><tr><td> T05 </td><td> C5 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 43 </td><td colspan="2"> 80 </td><td> 176 </td></tr><tr><td> T06 </td><td> C6 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 56 </td><td colspan="2"> 74 </td><td> 170 </td></tr><tr><td> T07 </td><td> C5 </td><td colspan="2"> EIN </td><td> 65 </td><td colspan="2"> 75 </td><td> 190 </td></tr><tr><td><strong&gt; Mittler </td><td></td><td colspan="2"></td><td> 41 </td><td colspan="2"> 73 </td><td> 180 </td></tr><tr><td> SD </td><td></td><td colspan="2"></td><td> 13.6 </td><td colspan="2"> 9.9 </td><td> 9.3 </td></tr></tbody></table> Tabelle 2: Anthropometrische Daten von Querschnittsgelähmten und Tetraplegischen Teilnehmern AIS = Amerikanische Wirbelsäulenverletzung Verletzungsmaßstab, Th = Thorax, L = Lendenwirbelsäule, C = Zervikal, SD = Standardabweichung.

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Experimental Protocol of a Three-minute, All-out Arm Crank Exercise Test in Spinal-cord Injured and Able-bodied Individuals

Wir stellen ein Protokoll vor, um die aerobe und anaerobe Kraft der Oberkörpermuskulatur über eine Dauer von 3 min in fähigen Körpern sowie in querschnittsgelähmten und tetraplegischen Individuen zu testen. Das Protokoll stellt spezifische Änderungen in seiner Anwendung für Oberkörper-Übung bei Personen mit oder ohne Behinderung vor.

Experimentelles Protokoll eines dreiminütigen, all-out Arm-Kurbel-Übungstests in der Wirbelsäule Verletzte und kräftige Einzelpersonen

Reliable exercise protocols are required to test changes in exercise performance in elite athletes. Performance improvements in these athletes may be ...

experimental-protocol-three-minute-all-out-arm-crank-exercise-test

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

9.6K Aufrufe.  Swiss Paraplegic Center Nottwil.  Wir stellen ein Protokoll vor, um die aerobe und anaerobe Kraft der Oberkörpermuskulatur über eine Dauer von 3 min in fähigen Körpern sowie in querschnittsgelähmten und tetraplegischen Individuen zu testen. Das Protokoll stellt spezifische Änderungen in seiner Anwendung für Oberkörper-Übung bei Personen mit oder ohne Behinderung vor. 

Serie: Experimental Protocol of a Three-minute, All-out Arm Crank Exercise Test in Spinal-cord Injured and Able-bodied Individuals

Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

Akute und chronische taktile Sensorische Testung nach Verletzungen des Rückenmarks bei der Ratte

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

Forschung

Medizin

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination is disrupted by spinal cord injury (SCI), control of respiratory muscles innervated below the injury level is compromised1,2 leading to respiratory muscle dysfunction and pulmonary complications. These conditions are among the leading causes of death in patients with SCI3. Standard pulmonary function tests that assess respiratory motor function include spirometrical and maximum airway pressure outcomes: Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in one second (FEV1), Maximal Inspiratory Pressure (PImax) and Maximal Expiratory Pressure (PEmax)4,5. These values provide indirect measurements of respiratory muscle performance6. In clinical practice and research, a surface electromyography (sEMG) recorded from respiratory muscles can be used to assess respiratory motor function and help to diagnose neuromuscular pathology. However, variability in the sEMG amplitude inhibits efforts to develop objective and direct measures of respiratory motor function6. Based on a multi-muscle sEMG approach to characterize motor control of limb muscles7, known as the voluntary response index (VRI)8, we developed an analytical tool to characterize respiratory motor control directly from sEMG data recorded from multiple respiratory muscles during the voluntary respiratory tasks. We have termed this the Respiratory Motor Control Assessment (RMCA)9. This vector analysis method quantifies the amount and distribution of activity across muscles and presents it in the form of an index that relates the degree to which sEMG output within a test-subject resembles that from a group of healthy (non-injured) controls. The resulting index value has been shown to have high face validity, sensitivity and specificity9-11. We showed previously9 that the RMCA outcomes significantly correlate with levels of SCI and pulmonary function measures. We are presenting here the method to quantitatively compare post-spinal cord injury respiratory multi-muscle activation patterns to those of healthy individuals.

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment RMCA in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

The purpose of this publication is to present our original work on a multi-muscle surface electromyographic approach to quantitatively characterize respiratory muscle activation patterns in individuals with chronic spinal cord injury using vector-based analysis.

Auswertung der Respiratory Muscle Activation Mit Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) bei Personen mit chronischen Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

Implanting Glass Spinal Cord Windows in Adult Mice with Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in adult rodents is the standard experimental model for studying autonomic demyelinating diseases such as multiple sclerosis. Here we present a low-cost and reproducible glass window implantation protocol that is suitable for intravital microscopy and studying the dynamics of spinal cord cytoarchitecture with subcellular resolution in live adult mice with EAE. Briefly, we surgically expose the vertebrae T12-L2 and construct a chamber around the exposed vertebrae using a combination of cyanoacrylate and dental cement. A laminectomy is performed from T13 to L1, and a thin layer of transparent silicone elastomer is applied to the dorsal surface of the exposed spinal cord. A modified glass cover slip is implanted over the exposed spinal cord taking care that the glass does not directly contact the spinal cord. To reduce the infiltration of inflammatory cells between the window and spinal cord, anti-inflammatory treatment is administered every 2 days (as recommended by ethics committee) for the first 10 days after implantation. EAE is induced only 2-3 weeks after the cessation of anti-inflammatory treatment.
Using this approach we successfully induced EAE in 87% of animals with implanted windows and, using Thy1-CFP-23 mice (blue axons in dorsal spinal cord), quantified axonal loss throughout EAE progression. Taken together, this protocol may be useful for studying the recruitment of various cell populations as well as their interaction dynamics, with subcellular resolution and for extended periods of time. This intravital imaging modality represents a valuable tool for developing therapeutic strategies to treat autoimmune demyelinating diseases such as EAE.

We describe a method for implanting and maintaining glass windows over the exposed spinal cords of adult mice for studying experimental autoimmune encephalomyelitis. These windows provide chronic optical access to the spinal cord for monitoring cell dynamics at the subcellular level in live animals using two-photon microscopy.

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in adult rodents is the standard experimental model for studying autonomic demyelinating diseases such as ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Controlled Cortical Impact-Modell für traumatische Hirnverletzung

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Radio-telemetric System to Monitor Cardiovascular Function in Rats with Spinal Cord Transection and Embryonic Neural Stem Cell Grafts

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter connected to a radio transmitter into the femoral artery of rats that underwent a T4 spinal cord transection with or without grafting of embryonic brainstem-derived neural stem cells expressing green fluorescent protein. Compared to other methods such as cannula insertion or tail-cuff, telemetry is advantageous to continuously monitor blood pressure and heart rate in freely moving animals. It is also capable of long term multiple data acquisitions. In spinal cord injured rats, basal cardiovascular data under unrestrained condition and autonomic dysreflexia in response to colorectal distension were successfully recorded. In addition, cardiovascular parameters before and after SCI can be compared in the same rat if a transmitter is implanted before a spinal cord transection. One limitation of the described telemetry procedure is that implantation in the femoral artery may influence the blood supply to the ipsilateral hindlimb.

We present a protocol for using a radio-telemetric system to record cardiovascular parameters in T4 spinal cord transected rats eight weeks after embryonic brainstem neural stem cell grafting into the lesion site. Telemetry is an advanced technique to accurately evaluate cardiovascular function in conscious freely moving spinal cord injured rats.

Ein Radio-Telemetrie-System zur Herz-Kreislauf-Funktion bei Ratten mit Rückenmarksdurchtrennung und embryonalen Neural Stem Cell Grafts überwachen

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter ...

Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. Clinically, more than 50% of SCI affect the cervical spine1. As a consequence of the primary injury, a cascade of secondary mechanisms including inflammation, apoptosis, and demyelination occur finally leading to tissue scarring and development of intramedullary cavities2,3. Both represent physical and chemical barriers to cell transplantation, integration, and regeneration. Therefore, shaping the inhibitory environment and bridging cavities to create a supportive milieu for cell transplantation and regeneration is a promising therapeutic target4. Here, a contusion/compression model of cervical SCI using an aneurysm clip is described. This model is more clinically relevant than other experimental models, since complete transection or ruptures of the cord are rare. Also in comparison to the weight drop model, which in particular damage the dorsum columns, circumferential compression of the spinal cord appears advantageous. Clip closing force and duration can be adjusted to achieve different injury severity. A ring spring facilitates precise calibration and constancy of clip force. Under physiological conditions, synthetic self-assembling peptides (SAP) self-assemble into nanofibers and thus, are appealing for application in SCI5. They can be injected directly into the lesion minimizing damage to the cord. SAPs are biocompatible structures erecting scaffolds to bridge intramedullary cavities and thus, equip the damaged cord for regenerative treatments. K2(QL)6K2 (QL6) is a novel SAP introduced by Dong et al.6 In comparison to other peptides, QL6 self-assembles into &#946;-sheets at neutral pH6.14 days after SCI, after the acute stage, SAPs are injected into the center of the lesion and neural precursor cells (NPC) are injected into adjacent dorsal columns. In order to support cell survival, transplantation is combined with continuous subdural administration of growth factors by osmotic micro pumps for 7 days.

Treating cervical spinal cord injury with both self-assembling peptides (SAP) and neural precursor cells (NPC), together with growth factors, is a promising approach to promote regeneration and recovery. A contusion/compression aneurysm clip rat model of cervical SCI and combined treatment involving SAP injection and NPC transplantation is established.

Synergetische Nutzung von neuralen Vorläuferzellen und Self-Montage Peptide in Experimental Cervical Spinal Cord Injury

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. ...

Neural Stem Cell Transplantation in Experimental Contusive Model of Spinal Cord Injury

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can be used both to investigate the biological responses to injury and to test potential therapies. Contusion or compression injury delivered to the surgically exposed spinal cord are the most widely used models of the pathology. In this report the experimental contusion is performed by using the Infinite Horizon (IH) Impactor device, which allows the creation of a reproducible injury animal model through definition of specific injury parameters. Stem cell transplantation is commonly considered a potentially useful strategy for curing this debilitating condition. Numerous studies have evaluated the effects of transplanting a variety of stem cells. Here we demonstrate an adapted method for spinal cord injury followed by tail vein injection of cells in CD1 mice. In short, we provide procedures for: i) cell labeling with a vital tracer, ii) pre-operative care of mice, iii) execution of a contusive spinal cord injury, and iv) intravenous administration of post mortem neural precursors. This contusion model can be utilized to evaluate the efficacy and safety of stem cell transplantation in a regenerative medicine approach.

Spinal cord injury is a traumatic condition that causes severe morbidity and high mortality. In this work we describe in detail a contusion model of spinal cord injury in mice followed by a transplantation of neural stem cells.

Neural Stem Cell Transplantation in Experimental Gequetscht Modell von Rückenmarksverletzungen

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an important target for neuroprotective therapies. Although several techniques have been described to assess SCBF, they all have significant limitations. To overcome the latter, we propose the use of real-time contrast enhanced ultrasound imaging (CEU). Here we describe the application of this technique in a rat contusion model of SCI. A jugular catheter is first implanted for the repeated injection of contrast agent, a sodium chloride solution of sulphur hexafluoride encapsulated microbubbles. The spine is then stabilized with a custom-made 3D-frame and the spinal cord dura mater is exposed by a laminectomy at ThIX-ThXII. The ultrasound probe is then positioned at the posterior aspect of the dura mater (coated with ultrasound gel). To assess baseline SCBF, a single intravenous injection (400 &#181;l) of contrast agent is applied to record its passage through the intact spinal cord microvasculature. A weight-drop device is subsequently used to generate a reproducible experimental contusion model of SCI. Contrast agent is re-injected 15 min following the injury to assess post-SCI SCBF changes. CEU allows for real time and in-vivo assessment of SCBF changes following SCI. In the uninjured animal, ultrasound imaging showed uneven blood flow along the intact spinal cord. Furthermore, 15 min post-SCI, there was critical ischemia at the level of the epicenter while SCBF remained preserved in the more remote intact areas. In the regions adjacent to the epicenter (both rostral and caudal), SCBF was significantly reduced. This corresponds to the previously described &#8220;ischemic penumbra zone&#8221;. This tool is of major interest for assessing the effects of therapies aimed at limiting ischemia and the resulting tissue necrosis subsequent to SCI.

Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.

Kontrastverstärkten Ultraschall-Bildgebung zur Beurteilung der Spinal Cord Blood Flow in Experimental Rückenmark-Verletzung

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...

Determining The Electromyographic Fatigue Threshold Following a Single Visit Exercise Test

Theoretically, the electromyographic (EMG) fatigue threshold is the exercise intensity an individual can maintain indefinitely without the need to recruit more motor units which is associated with an increase in the EMG amplitude. Although different protocols have been used to estimate the EMG fatigue threshold they require multiple visits which are impractical for a clinical setting. Here, we present a protocol for estimating the EMG fatigue threshold for cycle ergometry which requires a single visit. This protocol is simple, convenient, and completed within 15-20 min, therefore, has the potential to be translated into a tool that clinicians can use in exercise prescription.

This protocol describes the electromyographic fatigue threshold which demarcates between nonfatiguing and fatiguing exercise workloads. This information could be used to develop a more individualized training program.

Bestimmung der Elektromyographische Fatigue Threshold Nach einem einzigen Besuch Ergometrie

Theoretically, the electromyographic (EMG) fatigue threshold is the exercise intensity an individual can maintain indefinitely without the need to recruit ...

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal cord. A major current area of research is focused on the mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous or induced functional recovery following SCI. Spontaneous functional recovery is reported to be greater early in life, raising interesting questions about how adaptive plasticity changes as the spinal cord develops. To facilitate investigation of this dynamic, we have developed a SCI model in the neonatal mouse. The model has relevance for pediatric SCI, which is too little studied. Because neural plasticity in the adult involves some of the same mechanisms as neural plasticity in early life1, this model may potentially have some relevance also for adult SCI. Here we describe the entire procedure for generating a reproducible spinal cord compression (SCC) injury in the neonatal mouse as early as postnatal (P) day 1. SCC is achieved by performing a laminectomy at a given spinal level (here described at thoracic levels 9-11) and then using a modified Yasargil aneurysm mini-clip to rapidly compress and decompress the spinal cord. As previously described, the injured neonatal mice can be tested for behavioral deficits or sacrificed for ex vivo physiological analysis of synaptic connectivity using electrophysiological and high-throughput optical recording techniques1. Earlier and ongoing studies using behavioral and physiological assessment have demonstrated a dramatic, acute impairment of hindlimb motility followed by a complete functional recovery within 2 weeks, and the first evidence of changes in functional circuitry at the level of identified descending synaptic connections1.

This article describes a method for generating a reproducible spinal cord compression injury (SCI) in the neonatal mouse. The model provides an advantageous platform for studying mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous functional recovery.

Ein Neonatal Maus Spinal Cord Injury Kompression Modell

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...