与传统的功能性电刺激相比，多运动点刺激对膝关节扭矩的影响

摘要

背景

功能性电刺激（FES）通过向运动神经传递经皮电流来人工诱发肌肉收缩并产生关节扭矩。在神经康复中，FES通常是通过将一对大面积电极放置在肌肉群上来实施的——我们在这里将这种方法称为单电极刺激（SES）。然而，SES的扭矩生成能力有限，这可能是由于被激活的运动单位在空间上的固定。针对高电兴奋性的特定区域或运动点进行刺激，可能会增强神经肌肉激活并增加关节扭矩输出。

方法

十二名神经系统正常的参与者接受了股四头肌和腘绳肌群的连续多运动点刺激（mMPS）和SES。我们评估了等长强直性膝关节扭矩，并将其与最大自主收缩（MVC）进行了比较。作为次要目标，我们量化了观察到的扭矩响应与预测扭矩之间的差异，以及mMPS条件对膝关节伸展扭矩的相对贡献。

结果

刺激所有股四头肌运动点产生的膝关节伸展扭矩比SES高出约51%（33.3% MVC 对比 22.1% MVC）。相比之下，刺激所有腘绳肌运动点（18.4% MVC）并没有显著增加膝关节屈曲扭矩，与SES相比（21.0% MVC）。观察到的mMPS扭矩与预测扭矩之间的差异主要与股直肌的刺激有关，而股内侧肌的贡献最小。

结论

刺激所有股四头肌运动点产生的膝关节伸展扭矩比传统的SES更大，这突显了mMPS提高FES干预效果的潜力。相比之下，腘绳肌刺激并未产生额外的膝关节屈曲扭矩，这表明了肌肉的特异性限制。这些发现为股四头肌电极的放置和通道分配提供了实际指导，表明通过优先考虑一组特定的运动点，可以实现更精细的FES策略。