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Defizit bei der freiwilligen Aktivierung des Quadrizeps nach Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes: Rollen des „gelernten Nichtgebrauchs“-Paradigmas und der interhemisphärischen Hemmung (AQUARIUS)

17. November 2025 aktualisiert von: Istituto Auxologico Italiano

Ein Riss des vorderen Kreuzbandes (VKB) wird hauptsächlich durch Sportverletzungen verursacht. 40 % der Verletzungen werden auf berührungslose Mechanismen mit Drehbewegungen zurückgeführt. Die Wiederherstellung der Kraft des Quadrizeps ist ein Hauptaugenmerk von Patienten, die nach einer ACL-Rekonstruktion (ACLR) ein Rehabilitationsprogramm absolvieren. Leider können trotz Rehabilitationsprogrammen, die darauf abzielen, diese Muskelschwäche umzukehren, Defizite in der Quadrizepskraft über Jahre hinweg bestehen bleiben. Darüber hinaus führt dieses Defizit zu einem erhöhten Risiko einer weiteren Knieverletzung und einem erhöhten Risiko für die Entwicklung einer posttraumatischen Arthrose. Gegenwärtig besteht unter den Klinikern weder Konsens über das optimale Rehabilitationsprogramm noch über die klinischen und instrumentellen Parameter, die zum Zeitpunkt der Rückkehr zur Aktivität zu berücksichtigen sind.

Die Forscher gehen davon aus, dass:

  • Nach ACLR besteht ein anhaltendes Defizit in der freiwilligen Aktivierung, d. h. die Unfähigkeit, eine vollständige Aktivierung eines Muskels zu erreichen.
  • Dieses Defizit bei der freiwilligen Aktivierung ist mit einem Phänomen des „erlernten/erworbenen Nichtgebrauchs“ sowohl im Gleichgewicht als auch beim Gehen verbunden. Dieses Phänomen wird durch die Untersuchung von Asymmetrien bei der Rekrutierung der verletzten unteren Extremität in Gleichgewichtstests und beim Gehen demonstriert.
  • Das Paradigma der „erlernten/erworbenen Nichtnutzung“ ist mit Asymmetrien in der hemisphärischen kortikalen Aktivität verbunden. Dieses Phänomen wird durch transkranielle Magnetstimulation untersucht.

Der primäre Endpunkt ist der Nachweis, dass die Quadrizepsmuskelschwäche nach ACLR einen Fall von „erlerntem Nichtgebrauch“ darstellen kann. Dieses Verhalten wirkt automatisch und unbewusst, so dass das Adjektiv „erworben“ besser zu sein scheint als „gelernt“. Es besteht in der Unterrekrutierung der geschädigten Seite nach der Heilung als eine Form des unbewussten Schutzes, der übernommen wird, wenn die kontralaterale Seite die Funktion ausführen kann.

Das sekundäre Ergebnis ist die Untersuchung der Korrelation zwischen den Defiziten bei der freiwilligen Aktivierung, bei Gleichgewichtstests, beim Gehen und bei den neurophysiologischen Studien mit dem klinischen Zustand der Patienten.

Es wird erwartet, dass die verletzte untere Extremität ein Defizit in der Aktivierung des Quadrizepsmuskels im Vergleich zum kontralateralen Muskel und im Hinblick auf normative Daten aufweist. Die beeinträchtigte Extremität weist bei Gleichgewichtstests eine geringere Rekrutierung und ein Defizit bei der Kraftproduktion beim Gehen auf.

Die kontraläsionale Hemisphäre zeigt im Vergleich zur ipsilesionalen Hemisphäre eine höhere interhemisphärische Hemmung, eine geringere kurzintervallige intrakortikale Hemmung (SICI) und eine höhere kurzintervallige intrakortikale Fazilitation (SICF).

Der Nachweis einer Asymmetrie zwischen den beiden unteren Gliedmaßen würde die Hypothese stützen, dass das Paradigma der „erworbenen Nichtbenutzung“ eine Rolle bei den Defiziten nach VKB-Läsionen spielt und dass es bei asymmetrischen Beeinträchtigungen unspezifisch und unabhängig von der Grunderkrankung ist.

Die Ergebnisse der vorliegenden Studie werden Folgendes ermöglichen:

  • die Identifizierung klinischer und instrumenteller Kriterien als Leitfaden für die Entscheidung über die Rückkehr zum Sport nach ACLR.
  • die Schätzung der Stichprobengröße für zukünftige experimentelle Protokolle und neue Rehabilitationsprogramme.

Studienübersicht

Status

Abgeschlossen

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Studientyp

Beobachtungs

Einschreibung (Tatsächlich)

10

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

  • Italien
      • Milan, Italien
        • ASST Centro Specialistico Ortopedico Traumatologico Gaetano Pini-CTO, Presidio Ospedaliero Gaetano Pini
    • MI
      • Milan, MI, Italien, 20121
        • Istituto Auxologico Italiano

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 35 Jahre (Erwachsene)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Probenahmeverfahren

Nicht-Wahrscheinlichkeitsprobe

Studienpopulation

Die Teilnehmer werden von ASST Centro Specialistico Ortopedico Traumatologico Gaetano Pini-CTO, Presidio Ospedaliero Gaetano Pini rekrutiert, darunter diejenigen, die sich den chirurgischen Eingriffen im Zentrum unterzogen haben.

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • vorderer Kreuzbandriss mit arthroskopischer Rekonstruktion, zwischen 6 und 18 Monaten vor den Tests;
  • Tegner-Aktivitätsniveau > 5;
  • Body-Mass-Index zwischen 18 und 25;
  • freiwillige Kniestreckung von mindestens 70°;
  • Fähigkeit, die Anweisungen zu verstehen;
  • Fähigkeit, die Einwilligungserklärung wissentlich zu unterzeichnen.

Ausschlusskriterien:

  • andere frühere Knieverletzungen oder chirurgische Eingriffe;
  • Wichtige Eingriffe im Zusammenhang mit der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes: Osteotomie, Rekonstruktion anderer Bänder;
  • Meniskektomie mit chirurgischer Entfernung von mehr als 30 % des Meniskusvolumens oder Entfernung der Meniskuswurzel;
  • Begleiterkrankungen wie: rheumatische Erkrankungen; andere angeborene oder erworbene neuromuskuläre Pathologien; Diabetes Mellitus; Osteoporose; Krebs; Herzkrankheit; Vorgeschichte von Epilepsie, endokranialer Hypertonie;
  • von Epilepsie betroffene Verwandte ersten Grades;
  • aktuelle Behandlung mit oralen Antikoagulanzien oder Thrombozytenaggregationshemmern;
  • medikamentöse Therapie, die eine epileptische Krise auslösen könnte;
  • Vorgeschichte von hohem Alkoholkonsum;
  • implantierte elektrosensible Geräte;
  • implantierte intrakranielle oder intraokulare metallische Geräte;
  • Vorgeschichte einer Netzhautablösung;
  • Vorhandensein eines Cochlea-Implantats.

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Beobachtungsmodelle: Kohorte
  • Zeitperspektiven: Interessent

Kohorten und Interventionen

Gruppe / Kohorte
Intervention / Behandlung
Pathologische Gruppe
Mindestens 10 männliche Teilnehmer, die sich zwischen 6 und 18 Monaten vor den Tests einer arthroskopischen Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes unter Verwendung eines Semitendinosus- und Gracilis-Sehnentransplantats unterzogen
Diagnosetest: Pathologische Gruppe

Der Grad der freiwilligen Aktivierung wird mit der Interpolate-Twitch-Technik (ITT) bestimmt, sowohl während isometrischer Kontraktionen (Knie bei 40°-Flexion) als auch während isokinetischer Kontraktion bei einer Winkelgeschwindigkeit von 100°/s.

Vastus medialis und Soleous H-Reflex werden gemessen. Die kortikale Erregbarkeit und die interhemisphärische Konnektivität werden durch transkranielle Magnetstimulation (TMS) gemessen.

Mithilfe der EquiTest-Plattform werden Gleichgewichtstests im Stehen durchgeführt. Einzelpersonen werden gebeten, drei verschiedene Aufgaben auszuführen: Test der sensorischen Organisation, Test der Anpassung nach oben/unten, Test der motorischen Kontrolle rückwärts/vorwärts. Die Oberflächenelektromyographie der unteren Gliedmaßen wird aufgezeichnet.

Mittels neuronavigationsgesteuerter TMS wird die kortikale Darstellung des Quadrizepsmuskels untersucht.

Die Ganganalyse wird auf einem Laufband durchgeführt, das auf Kraftsensoren montiert ist. Die Teilnehmer gehen mit steigenden Geschwindigkeiten von 0,4 m/s auf 1,6 m/s. Die Geschwindigkeit wird alle 30 s um 0,2 m/s erhöht.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Freiwillige Aktivierung
Zeitfenster: Tag 1
Freiwillige Aktivierung = [1 - (Interpoliertes Zucken/Ruhezucken)] Prozent, wobei Interpoliertes Zucken und Ruhezucken die Spitzendrehmomente sind, die durch den Elektroschock während der freiwilligen Kontraktion bzw. im Ruhezustand verursacht werden.
Tag 1

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
H-Reflex minimale Latenz
Zeitfenster: Tag 1
Die H-Reflex-Latenz ist definiert als die Zeit, die benötigt wird, bis der H-Reflex im EMG erscheint, relativ zur Einleitung des Reizes. Die minimale H-Reflex-Latenz stellt die minimale Latenz zwischen den H-Reflex-Amplituden dar, die bei den verschiedenen Reizintensitäten aufgezeichnet wurden.
Tag 1
H/M-Verhältnis
Zeitfenster: Tag 1
Das H/M-Verhältnis ist das Verhältnis zwischen der H-Reflex-Amplitude und der M-Wellen-Amplitude.
Tag 1
iSP-Dauer (Ipsilateral Silent Period).
Zeitfenster: Tag 1

Über den Hotspot werden acht Reize mit einer Intensität von 140 Prozent der Stimulatorleistung appliziert, während die Probanden eine freiwillige maximale Kontraktion der ipsilateralen Hand mit einer Achterspule zur transkraniellen Magnetstimulation (TMS) durchführen. Beide Hemisphären werden getestet.

Die ISP-Dauer wird bestimmt, indem die EMG-Kurven korrigiert und aus den 8 Reizen gemittelt werden. Das Basis-EMG ist definiert als der Durchschnittswert des EMG in den 100 ms vor dem TMS-Stimulus. Der ISP-Beginn ist definiert als die Latenz, bei der die durchschnittliche EMG-Aktivität konstant (mindestens 10 ms lang) kleiner wurde als das durchschnittliche Ausgangs-EMG. Der ISP-Offset wird auf den ersten Punkt nach dem ISP-Beginn eingestellt, an dem die EMG-Aktivität für mindestens 10 ms wieder die Basisaktivität erreicht. Die ISP-Dauer ist definiert als: ISPduration = ISPoffset – ISPonset.
Tag 1
iSP-Bereich (Ipsilateral Silent Period).
Zeitfenster: Tag 1

Über den Hotspot werden acht Reize mit einer Intensität von 140 Prozent der Stimulatorleistung appliziert, während die Probanden eine freiwillige maximale Kontraktion der ipsilateralen Hand mit einer Achterspule zur transkraniellen Magnetstimulation (TMS) durchführen. Beide Hemisphären werden getestet.

ISParea wird als Produkt zwischen Basis-EMG und iSP-Dauer berechnet.
Tag 1
SICI (Kurzintervall-intrakortikale Hemmung)
Zeitfenster: Tag 1
Über den Handbereich des motorischen Kortex wird ein gepaarter Impuls angelegt, um EMG-Reaktionen im kontralateralen Muskel hervorzurufen. Die Konditionierungsreize werden mit einer Intensität von 75 Prozent der Ruhemotorschwelle (rMT) und die Testreize mit einer Intensität von 120 Prozent der rMT gegeben. Die Interstimulusintervalle betragen 3 und 5 ms. Für jedes Interstimulusintervall werden 8 Reize in zufälliger Reihenfolge angewendet.
Tag 1
SICF (IntraCortical Facilitation mit kurzen Intervallen)
Zeitfenster: Tag 1
Über den Handbereich des motorischen Kortex wird ein gepaarter Impuls angelegt, um EMG-Reaktionen im kontralateralen Muskel hervorzurufen. Die Konditionierungsreize werden mit einer Intensität von 75 Prozent der Ruhemotorschwelle (rMT) und die Testreize mit einer Intensität von 120 Prozent der rMT gegeben. Die Interstimulusintervalle betragen 15 und 20 ms. Für jedes Interstimulusintervall werden 8 Reize in zufälliger Reihenfolge angewendet.
Tag 1
SOT-Score
Zeitfenster: Tag 1
Die Aufgabe des Patienten besteht darin, während 3 20-sekündigen Versuchen unter sechs verschiedenen Bedingungen eine aufrechte Haltung beizubehalten, einschließlich der Plattform und der visuellen Umgebung, die auf die sagittalen Schwingungen des Patienten „abgestimmt“ sind. Der SOT-Score wird durch Vergleich der sagittalen Schwingung des Körperschwerpunkts (COM) mit der maximalen sagittalen Schwingung berechnet. Die Bewertung wird über die sechs Bedingungen gemittelt (Bereich 0–100, je höher die Bewertung, desto geringer die Schwankung in jeder Bedingung).
Tag 1
Kartenbereich des Quadrizepsmuskels
Zeitfenster: Tag 1
Transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird verwendet, um die kortikale Darstellung des Quadrizepsmuskels abzubilden. Ein optoelektronisches Neuronavigationssystem wird verwendet, um die Stimulationskoordinaten der Kopfhaut zu digitalisieren, die TMS-Spule so zu steuern, dass sie sich auf einen Stimulationsort konzentriert, und um räumliche Präzision während des Eingriffs sicherzustellen. An jeder der stimulierten Kopfhautstellen werden zwei oder drei TMS-Stimuli abgegeben. Gemessen wurde die größte MEP-Amplitude von Spitze zu Spitze (Mittelwert von drei MEPs) über die Positionen, aus denen die motorische Karte besteht. Der Kartenbereich wurde als die Anzahl der Kopfhautpositionen definiert, die mit einer mittleren MEP-Amplitude von mehr als 100 μV verbunden sind.
Tag 1
Kraft im Sprunggelenk
Zeitfenster: Tag 1
Die Gelenkkinematik wird durch ein optoelektronisches Verfahren nach dem anthropometrischen Davis-Modell erfasst. Die 3D-Verschiebung der Marker wird mit 10 Nahinfrarot-Stroboskopkameras erfasst. Die gemeinsame Kraft wird durch die räumlich-zeitliche Synchronisierung der Bodenreaktionskraftvektoren und der gemeinsamen Rotationszentren berechnet. Für die Analyse wird nur die Sagittalebene berücksichtigt. Die Gelenkkraft wird als Produkt aus Gelenkdrehmoment und Gelenkrotationsgeschwindigkeit berechnet. Leistung wird als positiv definiert oder erzeugt, wenn das Gelenkmoment und die Rotationsgeschwindigkeit in die gleiche Richtung weisen (d. h. wenn sich die Agonistenmuskeln zusammenziehen, während sie sich verkürzen), als negativ oder auf andere Weise absorbiert. Positive Arbeit wird als Integral der erzeugten (positiven) Leistung über die Zeit berechnet.
Tag 1

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

Istituto Auxologico Italiano

Mitarbeiter

ASST Gaetano Pini-CTO

Ermittler

  • Hauptermittler: Luigi Tesio, MD, Full professor, Istituto Auxologico Italiano

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

14. Juli 2021

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

31. Dezember 2024

Studienabschluss (Tatsächlich)

31. Dezember 2024

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

31. März 2021

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

7. April 2021

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

8. April 2021

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Geschätzt)

18. November 2025

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

17. November 2025

Zuletzt verifiziert

1. November 2025

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Schlüsselwörter

Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen

Andere Studien-ID-Nummern

  • 24C021_2020

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

JA

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

Diese Informationen wurden ohne Änderungen direkt von der Website clinicaltrials.gov abgerufen. Wenn Sie Ihre Studiendaten ändern, entfernen oder aktualisieren möchten, wenden Sie sich bitte an register@clinicaltrials.gov. Sobald eine Änderung auf clinicaltrials.gov implementiert wird, wird diese automatisch auch auf unserer Website aktualisiert .

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