Rate der Drehmomententwicklung und freiwillige Aktivierung des Quadrizeps bei Patienten mit Kniearthrose: Eine quantitative Analyse vor und nach einer einzelnen Sitzung der manuellen Physiotherapie

Durch die Teilnahme an dieser Studie wird der Behandlungsstandard im Verlauf der Rehabilitation des Patienten in der Physiotherapie nicht verändert. Während der anfänglichen Bewertung der Physiotherapie wird ein Mitglied des Forschungsteams entscheiden, ob der Patient an der Studie teilnehmen möchte, und wenn er sich dafür entscheidet, wird ihm dann zugestimmt. Basierend auf der klinischen Präsentation bestimmt die Standardbewertung die primären Einschränkungen des Kniegelenks und der umgebenden Weichteilstrukturen und skizziert den besten Verlauf der als angemessen erachteten manuellen physikalischen Therapieintervention.

Sollte sich der Patient für eine Teilnahme entscheiden, wird er anschließend einen Vortest zur maximalen isometrischen Kontraktion in der Kniestreckungsmaschine in der Physiotherapie-Klinik durchführen; Dies ist ein Übungsgerät, das üblicherweise zur Stärkung der Quadrizepsmuskulatur bei Patienten mit verschiedenen Arten von Pathologien der unteren Extremitäten verwendet wird. Die Patienten werden während dieses Screening-Vortests gemäß den Standardarbeitsanweisungen des Physiotherapie-Dienstes auf Veränderungen der Schmerzen überwacht; diejenigen, bei denen die Schmerzen auf der numerischen Schmerzbewertungsskala gegenüber dem Ausgangswert um mehr als 3/10 Punkte zunehmen, werden von dieser Studie ausgeschlossen und als Bildschirmversagen gezählt; alle anderen werden in die Studie aufgenommen. Der Patient erhält dann einen Terminzettel für ein Treffen mit dem Forschungsteam des Army-Baylor Center for Rehabilitation Research Biomechanics Lab im Army Medical Department Center and School, wo alle formellen Tests für diese Studie stattfinden werden. Alle Labordaten werden für die bilateralen unteren Extremitäten erhoben.

Wenn sich das Subjekt im Labor meldet, wird die folgende Sequenz ablaufen. Sie erhalten ein Aufnahmeformular, um alle Basisdaten, den Osteoarthritis-Index von Westontario und McMaster Universities sowie die numerische Schmerzbewertung zu erfassen. Während des gesamten Testverfahrens werden Schmerzwerte erhoben, um die Sicherheit und den Komfort des Patienten gemäß den Standardverfahren zur Schmerzbewertung des PT-Service zu gewährleisten. Die Schmerzdruckschwelle wird unter Verwendung eines tragbaren Algometers als Ergänzung zur numerischen Schmerzbewertungsskala ermittelt, um ihre Schmerzniveaus besser zu quantifizieren. Die Messungen der Schmerzdruckschwelle werden bilateral über dem Tibialis Anterior-Muskelbauch etwa 2,5 cm lateral und 5 cm unterhalb des Tibia-Tuberkels erfasst. Ein Timed-up-and-Go-Test wird dann mit einem Beschleunigungsmesser durchgeführt, der vom Patienten um die Taille und beidseitig auf dem Fußrücken getragen wird, um die Geschwindigkeit zu quantifizieren, mit der er den Test in den verschiedenen Phasen (Sitz/Steh, Gehen, Drehen) abschließt ). Darauf folgt die erste isometrische Testsitzung, um die Grundlinie der willkürlichen Aktivierung des Quadrizeps und die Rate der Drehmomententwicklung zu bestimmen.

Die Probanden werden einer Bewertung der neuromuskulären Funktion unter Verwendung einer Kombination aus willkürlichen und hervorgerufenen Kontraktionen unterzogen. Alle Testverfahren werden zuerst an der nicht betroffenen Extremität durchgeführt, gefolgt von der betroffenen Extremität. Elektrisch evozierte kontraktile Eigenschaften werden zuerst getestet, gefolgt von Willensstärke, freiwilliger Aktivierung und dann der Geschwindigkeit der Drehmomententwicklung.

Die Probanden werden auf dem Stuhl für das HUMAC NORM-Test- und Rehabilitationssystem sitzen, wobei die Hüften und Knie auf 85 Grad bzw. 60 Grad gebeugt sind. Eine Schienbeinbefestigung vom Dynamometer wird um den Unterschenkel der Versuchsperson herum befestigt, so dass das distale Ende des Polsters ungefähr 5 cm proximal zum distalen Ende des Schienbeins anterior liegt.

Zwei Zoll mal vier Zoll große selbstklebende Muskelstimulationselektroden werden über den Muskelbäuchen des distalen Vastus medialis und des proximalen Vastus lateralis angebracht. Die Probanden werden dann evozierten Zuckungskontraktionen unterzogen, beginnend bei 50 mA (400 V, 1000 us Pulsbreite) unter Verwendung eines Konstantstrom-Muskel- und Nervenstimulators (Digitimer Ltd., Modell DS7R, Hertfordshire, England), während sie in Ruhe sitzen. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das hervorgerufene Drehmoment ein Plateau erreicht, an welchem ​​Punkt er beendet wird. Der Zweck dieses Tests besteht darin, die niedrigste Stromstärke zu bestimmen, die erforderlich ist, um bei jedem Probanden das maximale Quadrizeps-Drehmoment hervorzurufen. Die Strommenge, die zum Erreichen des maximalen evozierten Zuckungsdrehmoments erforderlich ist, wird für alle zukünftigen evozierten Kontraktionen verwendet. Danach werden die Muskelgeschwindigkeitseigenschaften mit 3 maximalen Zuckungen, gefolgt von 3 maximalen Dubletten bei 100 Hz, alle 10 Sekunden voneinander getrennt, bewertet. Dies wird für insgesamt 6 evozierte Kontraktionen durchgeführt. Der Zweck davon besteht darin, Informationen bezüglich der peripheren Geschwindigkeitseigenschaften des Muskels (z. B. Anstiegs- und Entspannungsraten für Drehmoment) zu erhalten.

Als nächstes wird der Test der maximalen gewollten isometrischen Kontraktion bewertet. Die Krafttests beginnen damit, dass die Probanden 3 submaximale (50 %, 75 %, 90 % maximale Anstrengung) isometrische Kniestreckungskontraktionen durchführen, um sich damit vertraut zu machen. Nach der Eingewöhnung führen die Probanden mindestens 2 maximale freiwillige isometrische Kontraktionen der Quadrizepsmuskulatur durch, um die maximale freiwillige Kniestreckerkraft zu bestimmen, die jeder Proband erzeugen kann. Aus Gründen der Zuverlässigkeit benötigen die Forscher zwei Kontraktionen, die ähnliche Drehmomentwerte erzeugen (definiert als nicht mehr als 5 % Unterschied zwischen den Versuchen). Nachdem das Spitzendrehmoment zuverlässig identifiziert wurde, wird die Aktivierung des Quadrizeps mit der interpolierten Doublet-Technik (IDT) getestet.[30] Dieser Test umfasst mindestens zwei maximal willkürliche isometrische Kontraktionen von fünf Sekunden, während denen ein Dublett mit der in Schritt 1 bestimmten Reizintensität eingeführt wird, wenn das von der Testperson erzeugte Drehmoment einen Schwellenwert erreicht, der während des Tests der maximalen willkürlichen isometrischen Kontraktion bestimmt wurde. Ein zweiter Stimulus gleicher Intensität wird kurz nachdem die Testperson nach jedem Versuch zur Ruhe zurückgekehrt ist, abgegeben, um den Muskel in seinem potenzierten Zustand zu beurteilen. Zwischen den einzelnen Versuchen sind zwei Minuten Pause vorgesehen. Um eine dem Krafttest ähnliche Zuverlässigkeit zwischen den Studien zu erreichen, benötigen die Forscher zwei Kontraktionen, die ähnliche Werte der freiwilligen Aktivierung erzeugen (definiert als nicht mehr als 5 % Unterschied in der freiwilligen Aktivierung zwischen den Studien).

Die Rate der Drehmomententwicklung wird nach Abschluss der maximalen freiwilligen isometrischen Kontraktionsversuche gemessen. Es werden insgesamt fünf gültige Wiederholungen durchgeführt, die für jede Kontraktion etwa eine Sekunde dauern. Um als gültiger Versuch zu gelten, muss die Größe des Drehmoments, das während dieser kurzen Kontraktionen erreicht wird, 75 % der maximalen freiwilligen isometrischen Kontraktion überschreiten. Zwischen den Wehen wird eine Pause von 30 Sekunden eingelegt, um ausreichend Ruhe zu ermöglichen. Für jede Kontraktion wird ein enthusiastischer und lauter verbaler Hinweis gegeben. Anweisungen, „so schnell und so hart wie möglich zu treten“, werden verwendet, da berichtet wurde, dass verbale Hinweise die Art der Bewegung beeinflussen, die der Patient ausführt. Visuelles Feedback und laute verbale Ermutigung werden verwendet, um die größtmögliche Muskelaktivierung hervorzurufen.

Die Behandlung wird innerhalb von zehn Minuten nach Abschluss des ersten isometrischen Versuchs im Army-Baylor Center for Rehabilitation Research eingeleitet. Die Forscher werden einen pragmatischen Ansatz der manuellen Physiotherapie verwenden, der auf jedes Thema zugeschnitten ist. Dieser Ansatz verwendet gezielte manuelle Therapietechniken für das Kniegelenk und die Weichteile mit ergänzenden therapeutischen Übungen, um die festgestellte Bewegungsbehinderung zu verstärken. Alle Behandlungen werden von einem staatlich geprüften Physiotherapeuten mit fortgeschrittener Stipendienausbildung in manueller Physiotherapie durchgeführt. Die angebotene Behandlung ist evidenzbasiert und entspricht der Standardversorgung für einen in manueller Physiotherapie ausgebildeten Anbieter. Der Zeitpunkt der Behandlungssitzung entspricht dem, was üblicherweise in einer Physiotherapiepraxis üblich ist, und dauert ungefähr 30 Minuten.

Die Kontrollgruppe erhält die gleiche Menge an persönlicher Zeit mit einem Physiotherapeuten. Die Intervention umfasst einen 30-minütigen Schulungskurs über Kniearthrose, der verschiedene Themen abdeckt, darunter eine kurze Beschreibung der Pathophysiologie, Diagnose, Prognose und verschiedener Behandlungsoptionen, die zusätzlich zur Rehabilitation verfügbar sind. Die Forscher werden Handouts zu allgemeinen Übungen und gemeinsamen Schonungsaktivitäten bereitstellen und das Briefing mit einer Frage-und-Antwort-Runde abschließen.

Für die Datensammlung nach der Behandlung wird jede Person auf die gleiche Weise wie oben beschrieben einem Test auf maximale freiwillige isometrische Kontraktion, freiwillige Aktivierung und Geschwindigkeit der Drehmomententwicklung unterzogen. Für freiwillige Aktivierungstests wird dieselbe Stimulusintensität verwendet, die während der Datenerfassung vor der Behandlung bestimmt wurde. Darüber hinaus benötigen die Probanden nach der Behandlung keine Bewertung der kontraktilen Eigenschaften ihrer Quadrizeps-Muskelgruppe. Der Grund dafür, diese Bewertung nicht zu wiederholen, liegt darin, dass elektrisch evozierte kontraktile Eigenschaften nur periphere physiologische Eigenschaften des Muskels quantifizieren und die Absicht dieser Studie darin besteht, Veränderungen zu messen, die dem zentralen Antrieb zugeschrieben werden (d. h. Veränderungen im motorischen Cortex und/oder Rückenmark).

Unmittelbar nach der 30-minütigen Behandlungssitzung wiederholen die Probanden den Timed-and-Go-Test und bewerten ihre Schmerzen anhand der numerischen Schmerzbewertungsskala. Unmittelbar im Anschluss daran wird die Testperson einem Test auf maximale freiwillige isometrische Kontraktion, eine freiwillige Aktivierung und einen Test auf die Geschwindigkeit der Drehmomententwicklung auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, unterzogen. Dieselben Stimulatoreinstellungen, die während des Vortests verwendet wurden, werden für den Nachtest verwendet. Nach Abschluss der Datenerhebung werden die Forscher sicherstellen, dass der Patient einen Nachsorgetermin in der Physiotherapieklinik des Brooke Army Medical Center für den Beginn seiner formellen Rehabilitation hat, um sicherzustellen, dass alle Probanden den Behandlungsstandard für ihr Knie erhalten Schmerz. Da alle Daten an einem einzigen Tag in einer Sitzung erfasst werden, sind nach Abschluss der Labortests keine E-Mail- oder Telefonanrufe erforderlich.