Úhly kolenních a kyčelních kloubů pro optimalizaci neuromuskulární elektrické stimulace m. quadriceps femoris

Neuromuskulární elektrická stimulace (NMES) se používá v různých kontextech díky svým výhodám spojeným s motorickým učením, zachováním denervovaných svalů, tréninkem u nespolupracujících/sedativních jedinců, kontrolou a úlevou od bolesti a zlepšením funkčního výkonu sportovců, mladých a starších lidí. , kromě lidí s těžkým kardiopulmonálním onemocněním. I se solidními nashromážděnými znalostmi o NMES není jeho potenciál plně pochopen, s otázkami, které je třeba objasnit, aby lékaři a vědci dosáhli větší účinnosti v různých možnostech aplikace.

Účinky NMES nebyly dosud stanoveny na m. quadriceps femoris v různých délkách, čehož lze dosáhnout změnou úhlu kloubu nebo kloubů, které protíná (kyčel a koleno). Pravděpodobně existuje pouze jedna studie (Fahey et al., 1984), která se zabývá tímto problémem. Ve studii byly srovnávány dvě polohy: koleno a kyčle natažené versus koleno (65º) a kyčle (neuvedený úhel) flektované, ačkoliv účelem studie bylo vyhodnotit pouze vliv polohy kolena. Autoři zjistili, že NMES může zvýšit izometrickou a izokinetickou sílu, ale že může být účinnější zlepšit izokinetický výkon, pokud je koleno během léčby ohnuto. Otázky jsou poté vzneseny, protože skupiny byly testovány pouze s flektovaným kolenem a ne také s nataženým, a protože změna úhlu kyčle pravděpodobně ovlivnila výsledky. Tato studie byla také jedinou, kterou našli Bax et al. (2005).

Odůvodnění: NMES je zavedený nástroj aplikovaný jako hlavní nebo doplňková léčba v rehabilitačních programech. Je nutné zjistit vliv postavení dolních končetin na výsledky. Proto se tato studie bude poprvé zabývat účinky NMES na dobrovolnou a vyvolanou sílu kvadricepsu, elektrickou aktivitu, architekturu a vlastnosti šlach.

Hypotéza: U zdravých mladých dospělých může změna úhlu kyčelního a kolenního kloubu pro NMES ovlivnit točivý moment extenzoru kolena, elektromyografickou aktivitu quadricepsu, architekturu a prodloužení šlachově-aponeurózního komplexu a šlachovité vlastnosti šlachy pately. Tyto faktory budou usnadněny, když budou účastníci sedět s kolenem v 60º flexi. Na druhou stranu, když je kvadriceps více prodloužený (vleže s kolenem v 60º) nebo zkrácený (dorzální dekubitus nebo sezení s nataženým kolenem (0º), nebudou takové úpravy významné.

Metody: Toto je zkřížená studie se zdravými mladými mužskými subjekty. Zákroky budou prováděny v Neuromuskulární výkonnostní laboratoři Fakulty Ceilândia / University of Brasília a ve Silové laboratoři Fakulty tělesné kultury / University of Brasília. Subjekty provedou 5 návštěv v laboratoři (první návštěva bude seznamovací sezení za účelem testování NMES v každé pozici), s minimálním intervalem 48 hodin mezi návštěvami. Dobrovolníci budou informováni o všech postupech, účelech, přínosech a rizicích studie a před účastí podepíší informovaný souhlas (projekt byl schválen Etickým výborem univerzitního výzkumu N 99221818.9.0000.0029)

• Maximální dobrovolná izometrická kontrakce (MVIC): Pro záznam točivého momentu bude použit izokinetický dynamometr. Osa zařízení bude vizuálně zarovnána s osou kolena (laterální epikondyl femuru). Rameno páky siloměru bude pevně připevněno 2-3 cm nad bočním kotníkem pomocí popruhu. Úhlení kyčle a kolena se nastaví pomocí goniometru. Subjekty budou pevně stabilizovány k židli pomocí pásů přes hrudník a pánevní pletenec, aby se minimalizovaly pohyby těla. Jednotlivci budou instruováni, aby zkřížili ruce s rukama na ramenou a natáhli koleno proti popruhu „postupným zatlačením po dobu 3 s (náběhová kontrakce) až do maximální síly, udrželi ji po dobu 4 s a pak množství síly postupně snižovali na více 3 s". Počet kontrakcí bude odpovídat počtu ultrazvukových hodnocení: 4 svaly (rectus femoris a tři vastus) + proximální šlacha čéšky + distální šlacha čéšky x 3 měření pro každý = 18, každé s odstupem 1 minuty odpočinku.
• Neuromuskulární elektrická stimulace (NMES): NMES bude použita k vytvoření maximálního elektricky vyvolaného izometrického točivého momentu, který bude hodnocen při seznámení a bude generován (15-18krát) po ukončení protokolu dobrovolných kontrakcí následujících sezení. Bude použit elektrický stimulátor. Parametry budou ověřeny pomocí digitálního osciloskopu. Zařízení bude připojeno kabely, které budou připojeny ke dvěma párům lepicích elektrod o ploše 25 cm2. První distální elektroda bude umístěna v 80 % čáry mezi anterior superior iliac spine (ASIS) a prostorem, kde se nachází mediální vaz. Proximální elektroda bude umístěna do odpovídajícího motorického bodu, označeného elektrodou typu pera, ve vastus medialis. Druhá distální elektroda bude umístěna ve 2/3 linie, která se tvoří od ASIS k laterální straně čéšky, zatímco proximální elektroda bude umístěna v motorickém bodu, označeném elektrodou typu pera, ve svalovém břiše. vastus lateralis. Bude použit pulzní proud: frekvence = 100 Hz, doba trvání pulzu = 400 μs, doba náběhu = 3 s, doba zapnutí = 4 s, doba poklesu = 3 s a doba vypnutí = 1 min. Použitá intenzita bude intenzita získaná při seznamování nebo vyšší, pokud je tolerována.
• Povrchová elektrická aktivita a úroveň aktivace: Aktivita povrchové elektromyografie (EMG) vastus lateralis, vastus medialis a rectus femoris bude zaznamenávána bipolární dvěma kulatými elektrodami chloridu stříbrného, ​​každá o průměru 20 mm a záznamovém průměru 10 mm a oddělené mezielektrodovou vzdáleností (od středu ke středu) 20 mm. Elektrody budou umístěny podélně ve svalovém břiše a referenční elektroda bude připevněna na čéšku kontralaterální dolní končetiny. Stejně jako v případě elektrod NMES bude provedeno označení, které zajistí, že v následujících relacích budou elektrody umístěny odpovídajícím způsobem. Snížení impedance (<5 kΩ) mezi dvěma elektrodami bude dosaženo obroušením kůže smirkovým papírem a čištěním alkoholem. Signály EMG budou zesíleny s frekvencí šířky pásma 15 Hz až 5,0 kilohertzů (rychlost odmítnutí v běžném režimu = 90 decibelů, impedance = 100 miliohmů, zisk = 1000).
• Architektura svalu: Tloušťka svalu, pennační úhel a fascikulární délka budou získány v klidu a během MVIC a NMES pomocí přenosného ultrazvuku v režimu B s lineárním převodníkem 7,5 MHz. Nastavení hloubky, zesílení, komprese a ultrazvuku budou mezi jednotlivými hodnoceními a od jednoho pacienta k druhému konstantní. Pro každý sval budou získána tři videa a průměrné hodnoty budou použity pro statistickou analýzu. Pro lepší reprodukovatelnost vyhodnocovací přístroj vyjme a přemístí snímač na označené místo. Videa budou uložena v zařízení a poté přenesena do počítače ke zpracování v konkrétním softwaru. Videozáznamy budou získány s převodníkem umístěným v podélné rovině svalu, přičemž je udržován paralelně se směrem fasciklů. Správného vyrovnání snímače bude dosaženo, když se bez přerušení zobrazí více svazků. Rectus femoris, vastus intermedius, vastus lateralis, vastus medialis budou hodnoceny v procentech 50 %, 60 % a 75 % (proximálně až distálně) vzdálenosti mezi mediálním aspektem spina iliaca anterior superior a okrajem superior čéšky, jak je upraveno podle Blazevicha et al. (2006). Rectus femoris a vastus intermedius budou zobrazeny na přední straně stehna, vastus lateralis bude zobrazen posunutím snímače o 5 cm v laterálním směru od střední čáry a vastus medialis bude zobrazen snímačem o 3 cm na mediální směr stehna. Pennační úhel je úhel vytvořený mezi ozvěnou hluboké aponeurózy svalů a ozvěnou prostoru mezi fascikulami, měřeno 3 až 4 mm nad hlubokou aponeurózou svalů. Fascilární délka bude považována za celkovou délku svalového vlákna, ale protože fascikuly jsou příliš dlouhé na to, aby mohly být měřeny od počátku k úponu, odhadovaná délka bude získána ze vzorce Blazevicha et al. (2006), který používá jako proměnné tloušťku svalu, úhel fascikuly a úhel mezi povrchovou a hlubokou aponeurózou.
• Prodloužení komplexu šlach a aponeurózy: Prodloužení myotendinózního svalu bude odhadnuto na základě posunutí hluboké aponeurózy. Pro výpočet budou použity záznamy získané pro analýzu svalové architektury. Na rozdíl od statické povahy dat předchozího tématu však tato proměnná využívá dynamický přístup, protože bod (P) bude použit jako kontaktní bod (vložení) fasciklu v hluboké aponeuróze v klidu a posunutí P při zvažování jeho konečné polohy při maximální kontrakci. Proto je posunutí P (dL) považováno za indikaci prodloužení hluboké aponeurózy a distální šlachy.
• Vlastnosti šlachy: Klidová délka čéškové šlachy bude měřena sledováním její dráhy ultrazvukovým měničem v podélné (sagitální) rovině, počínaje od úponu čéšky k úponu na tibii, podél zadní plochy šlachy. Centrální oblast snímače se umístí do každého úponu šlachy (s ohledem na jeho zadní povrch) a poté se v tomto bodě udělá značka na kůži a pro měření délky šlachy se použije měřicí páska. Plocha příčného řezu patelární šlachy bude vypočtena ze snímků v axiální rovině při 25 %, 50 % a 75 % její délky (v klidu). Výpočet síly na šlachu použije poměr odhadovaného celkového extenzního momentu kolena (korigovaného na aktivaci m. biceps femoris získaného elektromyografií) paží vnitřního momentu, který bude odhadnut individuálním měřením délky stehenní kosti, podle k rovnici Vissera a kol. (1990). Napětí předpínací výztuže bude vypočítáno pomocí silového poměru působícího na předpínací výztuž podle její plochy průřezu. Přetvoření předpínací výztuže bude vypočteno pomocí změny délky oproti původní délce (ΔL / Lo) a bude vyjádřeno v procentech. Youngův modul neboli modul pružnosti se získá vydělením napětí deformací. Tuhost šlachové výztuže se vypočte vydělením síly působící na předpínací výztuž prodloužením vzniklým v její délce. Vzhledem k tomu, že délka snímače neumožňuje celou vizualizaci čéškové šlachy, bude do středu šlachy umístěna hypoalergenní lepicí páska absorbující echo pro referenci. Obrazy tak budou získány od pásky k proximálnímu vložení a poté odklonění od pásky k distálnímu vložení. Snímky budou rekonstruovány pro měření. Deformace bude definována jako změna délky mezi čéškou a tibií, která bude měřena snímek po snímku.