Influence of electrical stimulation frequency on skeletal muscle force and fatigue

ObjectiveThe aim of this study is to determine the impact of electrical stimulation frequency on muscle force and fatigue and propose application modalities in regards to sports or clinical rehabilitation training.MethodsThe maximal voluntary contraction (MVC) force of the quadriceps femoris muscle was recorded before, during and after electrical stimulation in 26 healthy adults during 20-minute sessions corresponding to 60 of 5-second contractions separated by 15-second rest periods. Three different frequencies were used: 100, 50 and 20 Hz.ResultsWith a frequency of 100 Hz, we obtained 71% of the MVC force at the beginning of the session (MVCb). The decrease in muscle force at the end of the session is significantly greater for the highest frequencies respectively 27, 33 and 38% of MVCb for 100, 50 and 20 Hz.ConclusionThe impact of electrical stimulation to improve muscle force seems to be dependent on frequency, intensity pulse trains and number of contractions per session. Higher intensity and higher frequency induce stronger muscular contractions, but also a stronger decline in force and thus quick-setting muscle fatigue. Classical 20-minute training sessions with many contractions (60 or more) do not seem appropriate for sports training or clinical rehabilitation programs.

RésuméObjectifsL’objectif est de déterminer l’influence de la fréquence de stimulation électrique sur la force et la fatigue musculaire et de proposer des modalités d’application dans une optique d’entraînement sportif ou de rééducation.MéthodeLa force maximale volontaire et électro-induite isométrique du quadriceps fémoral de 26 sujets est mesurée avant, pendant et après une séance de stimulation électrique de 20 minutes, soit 60 contractions tétaniques de cinq secondes séparées de 15 secondes de repos. Trois fréquences de courant sont utilisées 100, 50 et 20 Hz.RésultatsUne fréquence de 100 Hz permet d’obtenir 71 % de la force maximale volontaire de début de séance (FMVd). Le déclin de force en fin de séance est significativement plus important pour les fréquences les plus élevées respectivement 27, 33 et 38 % de FMVd pour 100, 50 et 20 Hz.ConclusionLa fréquence et le nombre de contractions par séance conditionnent l’efficacité d’une stimulation électrique, visant à améliorer la force musculaire. L’influence de la fréquence des impulsions influe sur la fatigue musculaire. L’entraînement classique sous stimulation électrique d’une durée de 20 minutes avec de nombreuses contractions (60 ou plus) est à remettre en cause.