Ermüdung durch oberirdischen Rollstuhlantrieb bei Personen mit einer Rückenmarksverletzung: Schonung oder Belastung der oberen Gliedmaßen?

Hintergrund und Begründung:

Rollstühle sind die wichtigsten Hilfsmittel für Menschen mit einer Rückenmarksverletzung (SCI). Eine dänische Studie berichtete beispielsweise, dass 83,5 % der 236 Personen einen manuellen Rollstuhl und 27 % einen Elektrorollstuhl nutzten, wobei einige von ihnen sowohl einen manuellen als auch einen elektrischen Rollstuhl nutzten. Die repetitive Natur des Rollstuhlantriebs in Kombination mit der Verletzungsanfälligkeit der Schulter führt dazu, dass Personen mit einer Querschnittlähmung häufig Schulterschmerzen haben. Mehrere Faktoren wurden mit Schulterschmerzen in Verbindung gebracht, die genauen Ursachen bleiben jedoch unklar. Um die Verletzungsprävention zu verbessern, die sich erheblich auf Schulterschmerzen auswirken würde, ist es wichtig, sich auf biomechanische und neuromuskuläre Risikofaktoren zu konzentrieren, die durch Training modifizierbar sind. Ermüdung könnte sich negativ auf die Antriebsmechanik auswirken und das Verletzungsrisiko weiter erhöhen. Frühere Studien haben durch Eingriffe auf dem Laufband oder mit einem Ergometer Müdigkeit hervorgerufen. Es ist jedoch wichtig, die funktionelle Ermüdung zu untersuchen, da die Auswirkung der Ermüdung aufgabenabhängig ist. Bisher gibt es kein klares Verständnis über die Auswirkung funktioneller Ermüdung auf biomechanische und neuromuskuläre Risikofaktoren bei Personen mit Querschnittlähmung während der Rollstuhlfahrt.

Ziele:

Hauptziel: Welche Rolle spielt Muskelermüdung bei der Veränderung neuromuskuloskelettaler und bewegungsbezogener Körperfunktionen und -strukturen im Zusammenhang mit Schulterschmerzen bei Personen mit Querschnittlähmung? Ziel 1: Definieren, wie durch den Rollstuhlantrieb verursachte Muskelermüdung die biomechanischen und neuromuskulären Risikofaktoren für Schulterverletzungen verändert, die bei Personen mit Querschnittlähmung zu Schulterschmerzen führen.

Ziel 2: Bewertung, wie Veränderungen in der Antriebsbiomechanik aufgrund von antriebsbedingter Ermüdung mit Veränderungen im Sehnenbild im Zusammenhang mit Tendinopathie bei Personen mit Querschnittlähmung verbunden sind.

Ziel 3: Identifizierung von Prädiktorvariablen (z. B. Aktivitätsniveau und Muskelkraft) für Personen mit Querschnittlähmung, die anfällig für durch Rollstuhlantrieb verursachte Müdigkeit sind.

Studiendesign: Wiederholte Maßnahmen innerhalb des Probandendesigns

Für diese Studie werden 50 Teilnehmer über die Studiendatenbank Swiss Spinal Cord Injury Cohort rekrutiert. Die Anzahl der 48 Teilnehmer wurde auf der Grundlage einer Schätzung der Stichprobengröße aus einer Studie zur Untersuchung einer hochintensiven Rollstuhlantriebsaktivität berechnet. Dabei wurde festgestellt, dass sich das Echogenitätsverhältnis signifikant von 1,97 ± 0,74 auf 1,73 ± 0,56 (p = 0,038) änderte. (nach der intensiven Rollstuhlantriebsaktivität. Um diese Änderung des Echogenitätsverhältnisses der Bizepssehne um 0,24 bei 80 % statistischer Stärke und Alpha = 0,05 zu beobachten, Es werden 48 Teilnehmer benötigt. Um Abbrecher und fehlende Daten zu berücksichtigen, werden 50 Teilnehmer rekrutiert. Alle Teilnehmer erfüllen die definierten Einschlusskriterien und werden ausgeschlossen, wenn sie die Ausschlusskriterien erfüllen.

Datensammlung:

Die Teilnehmer werden während einer Sitzung von vier Stunden getestet, nachdem sie die Einverständniserklärung gelesen und unterschrieben haben. Während der Testsitzung werden folgende Messungen durchgeführt:

Merkmale und Aktivitätsniveaus des Teilnehmers: Soziodemografische Variablen, Verletzungsmerkmale, Vorhandensein von Kontrakturen und Spastik werden mit einem allgemeinen Fragebogen definiert. Darüber hinaus werden die Aktivitätsniveaus anhand der Physical Activity Scale for Individuals with Physical Disabilities (PASIPD) definiert.

Das Gewicht der Teilnehmer wird gemessen.

Quantitative Ultraschall-Vorermüdung: Ultraschallmessungen der Bizeps-Brachii und der Supraspinatussehne in Ruhe werden mit quantitativen Ultraschallprotokollen (QUS) erfasst. Diese Technik wurde bereits früher verwendet und hat sich bei der Messung von Schulterschmerzen und Tendinopathie als äußerst zuverlässig und valide erwiesen. Genauer gesagt werden die Teilnehmer für das Längsbild der Bizepssehne so positioniert, dass ihr nicht dominanter Arm am Ellenbogen um 90° gebeugt ist und ihr Handgelenk auf dem ipsilateralen Oberschenkel ruht. Die Bilder werden so aufgenommen, dass die Fasern senkrecht zum Wandler ausgerichtet sind, was die Quantifizierung der Faserausrichtung und der Sehnendicke optimiert. Um den Hautort der Messung vor der Ermüdung zu markieren, wird am distalen Ende des Schallkopfs ein Referenzmarker aus Stahl auf die Haut geklebt. Das durch die Markierung oben in den Bildern erzeugte deutliche Interferenzmuster wird verwendet, um den interessierenden Bereich (ROI) zu definieren, an dem die Berechnungen durchgeführt werden. Für das Supraspinatus-Querbild werden die Teilnehmer so positioniert, dass ihre nicht dominante Handfläche auf dem unteren Rücken liegt, die Schulter gestreckt ist und der Ellenbogen nach hinten gebeugt ist. Der Stahlmarker wird nun am proximalen Ende des Schallkopfs auf die Haut geklebt und der breiteste Teil der Sehne abgebildet. Die spezifischen Positionen optimieren die Bildqualität und Wiederholbarkeit des Bildgebungsprotokolls. Darüber hinaus werden wie bisher drei aufeinanderfolgende Messungen des Akromio-Humerus-Abstands der nicht dominanten Hand unter unbelasteten und belasteten Bedingungen (beim Hochschieben im Rollstuhl, einmal ohne weitere Anweisungen und einmal mit der Anweisung zum Zurückziehen der Schultern) durchgeführt vorher erledigt.

Derselbe ausgebildete Untersucher wird alle Ultraschallmessungen durchführen.

Maximaler Sprint- und Krafttest: Zur Bestimmung der anaeroben Leistungsfähigkeit wird ein Sprinttest über 15 m über dem Boden durchgeführt. Darüber hinaus wird ein maximaler isometrischer Vorwärtsschub gegen den Widerstand des Rollstuhls durchgeführt, um die maximale Kraft zu messen. Diese Tests wurden bereits früher verwendet. Bei beiden Tests werden mit dem SmartWheel externe Kräfte mit 100 Hz erfasst. Der 15-m-Sprint zielt darauf ab, die anaerobe Leistungsfähigkeit zu definieren. Die Teilnehmer müssen so schnell wie möglich von einem Kegel zu einem anderen im Abstand von 15 Metern voranschreiten, was zu einem Ergebnis mit maximaler einseitiger Leistungsabgabe führt. Für den isometrischen Maximalschub wird der Rollstuhl mit SmartWheel über ein Seil mit einem Kraftaufnehmer und einer Wand verbunden. Der Teilnehmer wird aufgefordert, 5 Sekunden lang mit den Händen auf dem Greifreifen so stark wie möglich zu drücken, um die maximal ausgeübte Kraft zu messen.

Vorermüdung des Rollstuhlantriebs: Der Teilnehmer wird aufgefordert, seinen Rollstuhl auf dem Laufband für zwei 90-sekündige Versuche mit zwei Leistungsbedingungen (mittel und schwer) anzutreiben. Im Rahmen der Versuche werden 3D-Kinematiken der oberen Extremität, 3D-Kinetiken am Greifreifen des Rollstuhls und die Muskelaktivierung der beim Rollstuhlantrieb aktiven Muskeln erfasst.

Ermüdungsprotokoll: Das Achterprotokoll (Ermüdungseingriff) verlangt von den Teilnehmern, dreimal so viele Runden wie möglich für jeweils vier Minuten zu fahren. Alle vier Minuten sind durch 90 Sekunden Pause getrennt. Jede Runde besteht aus einer Rechts- und Linkskurve und zwei kompletten Stopps nach einer halben Runde. Zu den Messungen während des Protokolls gehören die Skala „Rate of Perceived Exertion“ (RPE), die Herzfrequenz und die Antriebskinetik.

Rollstuhlantrieb und quantitativer Ultraschall nach der Ermüdung: Es werden die gleichen Messungen wie bei den Tests vor der Ermüdung durchgeführt.

Statistische Überlegungen:

Ziel 1: Untersuchung der Auswirkung der durch den Rollstuhlantrieb verursachten Muskelermüdung auf biomechanische und neuromuskuläre Risikofaktoren für Schulterverletzungen, die zu Schulterschmerzen führen, bei Personen mit Querschnittlähmung.

Hypothese 1: Durch den Rollstuhlantrieb verursachte Muskelermüdung führt zu erheblichen Veränderungen der biomechanischen und neuromuskulären Risikofaktoren im Zusammenhang mit der Schulterpathologie.

Abhängige Variablen von Interesse sind Schlagfrequenz, glenohumerale Kontaktkraft, Nettogelenkmomente, kinematische und normalisierte Muskelkräfte während des Rollstuhlantriebs, Sehnenbild des m. Bizeps brachii und m. Supraspinatus und Akromio-Humerus-Abstand. Eine statistische parametrische Zuordnung (SPM) mit Einweg-ANOVA mit wiederholten Messungen wird verwendet, um aussagekräftige zeitliche Schwankungen für jede kontinuierliche Variable während des Rollstuhlantriebs zu bewerten (Alpha = 0,05).

Ziel 2: Bestimmung des Zusammenhangs zwischen Veränderungen in der Antriebsbiomechanik und Veränderungen im Sehnenbild im Zusammenhang mit einer Tendinopathie nach Ermüdung bei Personen mit Querschnittlähmung.

Hypothese 2: Es wird einen positiven Zusammenhang zwischen Veränderungen in der Antriebsbiomechanik und Veränderungen im Sehnenbild des M.biceps und M.supraspinatus geben, wenn Geschlecht, Ausmaß und Vollständigkeit der Verletzung, Gesundheitszustand, Bewegungsumfang und Gewicht kontrolliert werden.

Unabhängige Variablen sind Veränderungen in der Antriebsbiomechanik, die sich nach dem Ermüdungsprotokoll erheblich verändert haben, und abhängige Variablen umfassen Veränderungen im Sehnenbild des M.biceps und M.supraspinatus. Zu den Kovariaten gehören Geschlecht, Ausmaß und Vollständigkeit der Verletzung, Gesundheitszustand (Spastik und Kontrakturen), Bewegungsumfang und Gewicht. Zur Prüfung der Hypothese wird eine multivariable lineare Regressionsanalyse verwendet

Ziel 3: Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Anfälligkeit für Müdigkeit und den persönlichen Merkmalen (Aktivitätsniveau und Muskelkraft) bei Personen mit Querschnittlähmung.

Hypothese 3: Es wird einen negativen Zusammenhang zwischen Veränderungen in der Antriebsbiomechanik (einschließlich Schlagfrequenz, Skapulakinematik und glenohumeraler Kontaktkraft) und sowohl dem Aktivitätsniveau als auch der Muskelkraft geben, wenn Geschlecht, Ausmaß und Vollständigkeit der Verletzung sowie Gesundheitszustände (Spastik usw.) kontrolliert werden Kontrakturen), Bewegungsumfang und Gewicht.

Unabhängige Variablen sind Antriebsbiomechaniken, die sich nach dem Ermüdungsprotokoll erheblich verändert haben, und abhängige Variablen umfassen körperliche Aktivität und Muskelkraft. Zu den Kovariaten gehören Geschlecht, Ausmaß und Vollständigkeit der Verletzung, Gesundheitszustand (Spastik und Kontrakturen), Bewegungsumfang und Gewicht. Zur Prüfung der Hypothese wird eine multivariable lineare Regressionsanalyse verwendet.