Ganzkörpervibration induziert einen Muskelreflex mit kurzer oder langer Latenz (WBV-IMR)

Ziel: Ganzkörpervibration (WBV) induziert eine Reflexantwort in den Muskeln. Die physiologischen Mechanismen, die diesem Reflex zugrunde liegen, wurden durch die Aktivierung von Muskelspindeln (dehnungsinduzierter Reflex) oder Osteozyten (Knochenmyoregulationsreflex) erklärt. In der Literatur wurde berichtet, dass die Latenzzeit des WBV-induzierten Muskelreflexes (WBV-IMR) signifikant länger ist als die Latenzzeit des T-Reflexes als dehnungsinduzierter Reflex oder fast gleich der Latenzzeit des T-Reflexes. Die Hypothese dieser Studie war, dass WBV abhängig von der Vibrationsintensität verschiedene Rezeptoren oder Reflexwege aktiviert. Ziel dieser Studie war es, diese Hypothese zu testen.

Methoden: 2.1. Teilnehmer

Elf junge, gesunde und rechtshändig dominante männliche erwachsene Freiwillige wurden in diese Studie eingeschlossen. Das mittlere Alter der Teilnehmer betrug 25,4 ± 4,7 Jahre, die mittlere Körpergröße 176,5 ± 6,7 cm und das mittlere Körpergewicht 77,8 ± 13,8 kg. Alle Freiwilligen gaben eine schriftliche Zustimmung zu den experimentellen Verfahren, die im Einklang mit der Deklaration von Helsinki standen und von der lokalen Ethikkommission (Yeditepe University Medical Faculty Clinical Research Evaluation Committee, Istanbul; 2016/564) genehmigt wurden.

2.2. Verfahren Vor der Induktion von WBV wurden Kontroll-T-Reflex-Aufzeichnungen ausgelöst und dann absolvierten die Teilnehmer ein 15-s-Test-WBV-Protokoll, um sich mit dem Verfahren vertraut zu machen. Nach den Kontroll-T-Reflex-Aufzeichnungen, dem Versuchsprotokoll und einer 15-sekündigen Pause erhielten die Teilnehmer während der WBV drei Sätze von WBV- und T-Reflex-Stimuli. Im ersten Satz wurde eine schwache Vibration angelegt. In den nächsten Sätzen wurden jeweils eine moderate und eine starke Vibration angewendet. Die Vibrationseigenschaften von drei Sätzen sind in Tabelle 1 angegeben. Ein WBV-Set bestand aus vier Vibrationsperioden, die jeweils 60 s dauerten, mit 5 s Pausenintervallen zwischen den Perioden. Innerhalb jedes Satzes wurden WBV-Frequenzen von 25, 29, 33 und 37 Hz geliefert. Die Daten der Oberflächenelektromyographie (SEMG) und des Beschleunigungsmessers wurden erhalten, während die Teilnehmer mit gestreckten Knien aufrecht auf der Vibrationsplattform standen. Die Teilnehmer waren barfuß und standen direkt auf der Vibrationsplattform. Die ganze Platte oszilliert mit einer linearen Bewegung nach oben und unten. Zwei WBV-Geräte (Power-Plate®Pro5, PowerPlate® International, Ltd. London, UK) wurden in der vorliegenden Studie verwendet. Einer von ihnen wurde zum Anwenden der mäßigen und starken Vibration verwendet. Die andere WBV-Vorrichtung wurde modifiziert, um die Vibrationsintensität zu dämpfen und zum Anlegen der schwachen Vibration verwendet.

2.3. Datenaufzeichnungen Die Aufzeichnungen sowohl des T-Reflexes als auch der WBV-IMR wurden unter Verwendung von SEMG erfasst. Die Ag/AgCl-Elektroden (KENDALL®Covidien) mit einem Scheibenradius von 10 mm wurden im Abstand von 20 mm am rechten Soleus-Muskelbauch auf rasierte, mit Alkohol gereinigte Haut gemäß den Empfehlungen der Surface ElectroMyoGraphy for the Non- Invasive Assessment of Muscles (SENIAM)-Projekt (Hermens et al., 2000). Die Masseelektrode wurde auf dem Außenknöchel platziert. Die Abtastfrequenz wurde mit 10 kHz gewählt.

Ein sehr leichter (2,9 g) triaxialer MEMS-Piezo-Beschleunigungsmesser (LIS344ALH, Skalenendwert von ± 6 g, linearer Beschleunigungsmesser, ECOPACK®) wurde an die rechte Achillessehne des Teilnehmers geklebt, um den Zeitpunkt des Beginns des mechanischen Stimulus für den T- Reflex und zur Messung der Schlagintensität des Reflexhammers zur Achillessehne (Achilles Accelerometer). Ähnliche Beschleunigungsmesser, die an den WBV-Plattformen befestigt sind, um den Zeitpunkt des Beginns des mechanischen Stimulus für das WBV-IMR (Plattform-Beschleunigungsmesser) zu bestimmen. Die in dieser Studie verwendete Beschleunigungseinheit war m/s2.

Ein speziell angefertigter Reflexhammer klopfte mit einer Kraft von etwa 19,6 N auf die rechte Achillessehne direkt kaudal des Beschleunigungsmessers. Vor der Vibration und in jeder Vibrationssitzung wurde die Achillessehne zehnmal mit ungefähr 3-s-Intervallen zwischen den Klopfvorgängen geklopft.

2.4.Datenverarbeitung SEMG- und Beschleunigungsmesserdaten wurden mit einem PowerLAB®-Datenerfassungssystem (ADInstruments, Oxford, Vereinigtes Königreich) aufgezeichnet und die Daten offline mit LabChart7® (Version 7.3.7, ADInstruments, Oxford, Vereinigtes Königreich) Software. Es wurde eine Abtastfrequenz von 10 kHz verwendet. Alle Aufzeichnungen des Beschleunigungsmessers wurden mit einem auf 5 Hz eingestellten Hochpassfilter gefiltert. Alle EMG-Aufzeichnungen wurden mit einem Bandpassfilter von 60 bis 500 Hz gefiltert.

Die maximalen Peak-to-Peak (PPmax)-Amplituden des T-Reflexes wurden für jede Vibrationssitzung bestimmt. Die Amplitude von WBV-IMR wurde als Root Mean Square (RMS) ausgedrückt. Die PPmax-Amplitude des T-Reflexes und die RMS-Amplitude der WBV-IMR, die während der starken WBV aufgezeichnet wurden, wurden verwendet, um die PPmax-Amplitude des T-Reflexes und die RMS-Amplitude der WBV-IMR, die vor der WBV oder während der schwachen und mäßigen WBV aufgezeichnet wurden, zu normalisieren.

In der vorliegenden Studie wurde die Reflexlatenz als die Zeit zwischen dem Einsetzen des mechanischen Stimulus und dem Einsetzen der EMG-Spitze auf der kumulativen Durchschnittskurve definiert, die beide unter Verwendung der kumulativen Durchschnittsmethode bestimmt wurden, wie zuvor beschrieben (Karacan et al ). Die positiven Spitzen der gleichgerichteten EMG-Daten wurden als Auslöser verwendet, um die Beschleunigungsmesserdaten und die gleichgerichteten EMG-Daten zu mitteln. Der Punkt auf der kumulativen durchschnittlichen Spur der Plattform-Beschleunigungsmesserdaten, wo der Standardfehler (SE) am niedrigsten war, wurde als der Beginn des Stimulus betrachtet. Der Punkt auf der kumulativen durchschnittlichen Spur der gleichgerichteten EMG-Daten, wo der SE am niedrigsten war, wurde als der Punkt des Beginns für die EMG-Spitze betrachtet. Die mittlere Größe junger erwachsener Männer im Land (175 cm) wurde verwendet, um die T-Reflex- und WBV-IMR-Latenzen zu normalisieren (Cidem et al.).

2.5. Vorsichtsmaßnahmen für freiwillige Muskelkontraktionen und Bewegungsartefakte Es wurden fünf Maßnahmen ergriffen: 1) Die Teilnehmer wurden gebeten, die Griffe des WBV-Geräts zu verwenden, um ihr Gleichgewicht zu sichern. Der Gleichgewichtssinn kann während der WBV beeinträchtigt sein. Daher können die Muskeln aktiviert werden, um das Gleichgewicht während der WBV wiederherzustellen. 2) Vor den WBV-Versuchen wurden die Teilnehmer gebeten, sich zu entspannen und keine freiwilligen Kontraktionen in ihren Muskeln der unteren Extremitäten auszuführen. Diese Anweisung wurde mit mündlichem Feedback des Forschers versehen, der die SEMG-Aufzeichnungen vom Bildschirm aus überwachte. Wenn die RMS-Amplitude des EMG während dieser Anleitung niedriger als fünf Mikrovolt war, wurde akzeptiert, dass die Muskelentspannung durch den Teilnehmer erreicht wurde, 3) ein Versuchsprotokoll angewendet wurde, um sich mit Vibrationen vertraut zu machen, 4) alle Kabel sorgfältig auf die Haut geklebt wurden, um die Bewegung zu minimieren Artefakte, 5) alle EMG-Aufzeichnungen wurden gefiltert, um WBV-induzierte Bewegungsartefakte zu vermeiden (Sebik et al., 2013).

2.6. Statistische Analyse Die Normalverteilung der Daten wurde mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test bestätigt. Kontinuierliche Variablen wurden als arithmetisches Mittel und Standardabweichung (SD) zusammengefasst.

Der gepaarte Stichproben-t-Test wurde verwendet, um den statistischen Unterschied in der Amplitude von WBV-IMR zwischen schwachem und mäßigem WBV zu analysieren. Der allgemeine lineare Modelltest mit wiederholten Messungen wurde verwendet, um die T-Reflex-Latenzen, die WBV-IMR-Latenzen oder die PPmax-Amplitude des T-Reflexes zwischen den Sitzungen zu vergleichen. Die Alpha (α)-Schwelle wurde mit 0,05 gewählt. Für paarweise Vergleiche (PostHoc-Analysen) wurde der Bonferroni-Test angewendet. Unter Verwendung eines Bonferroni (ein Signifikanzniveau für jeden paarweisen Vergleich ist α/m, m ist die Anzahl der paarweisen Vergleiche) wurden Ergebnisse mit einem p-Wert ≤ 0,017 als signifikant angesehen. Konfidenzintervall (CI), Mittelwert und Standardfehler (SE) wurden für alle Daten berechnet. Wenn beim Vergleich der Mittelwerte zweier Datensätze das ±95 %-KI eines Datensatzes den Mittelwert eines anderen Datensatzes enthielt, wurde festgestellt, dass es keinen statistischen Unterschied zwischen den Mittelwerten zweier Datensätze gibt. Als Datenmanagement-Softwarepaket wurde PASW Statistics (ehemals SPSS Statistics) für Windows verwendet.