Los efectos del entrenamiento físico en el control neuromuscular del hombro

Significado

El complejo del hombro humano sacrifica la estabilidad a cambio de un amplio rango de movimiento necesario para la manipulación manual. Debido a la inestabilidad inherente de la congruencia ósea y la restricción de los ligamentos, el control dinámico de los músculos juega un papel importante en la estabilización del hombro durante el movimiento. Los músculos del manguito de los rotadores sirven como estabilizador principal de la articulación del hombro, mientras que el deltoides proporciona la mayor parte del par necesario para el movimiento. Por lo tanto, la coordinación de los músculos deltoides y del manguito rotador es esencial para una función suave y eficiente del hombro. El deterioro en el control neuromuscular de estos músculos puede provocar lesiones y dolor. En consecuencia, los programas de rehabilitación tienen como objetivo restaurar el control neuromuscular normal de estos músculos del hombro para ayudar a disminuir el dolor y mejorar la función del hombro. Aunque los programas de rehabilitación han demostrado efectos positivos en la disminución del dolor y la mejora funcional, aún se desconoce si sirven para mejorar el control neuromuscular de los músculos del hombro.

Si bien el deltoides proporciona la mayor parte del torque necesario para elevar el hombro, también puede producir una fuerza directamente superior sobre la cavidad glenoidea. Esta fuerza de cizallamiento tiende a tirar de la cabeza humeral hacia arriba, lo que puede resultar en una disminución del espacio subacromial. Cuando los músculos del manguito rotador funcionan correctamente, la línea de acción de los músculos del manguito rotador genera una fuerza de centrado que puede ayudar a mantener la cabeza humeral en el centro de la fosa glenoidea. Sin embargo, se ha planteado la hipótesis de que si los músculos del manguito de los rotadores no son capaces de producir suficiente fuerza durante el movimiento del brazo, la fuerza de cizallamiento superior producida por el deltoides da como resultado una traslación superior de la cabeza humeral. Este desplazamiento anormal puede resultar en pinzamiento de los tejidos subacromiales y, en última instancia, provocar lesiones y dolor en los tejidos.

Tradicionalmente, los programas de rehabilitación del hombro se enfocan en fortalecer los músculos del manguito rotador mediante el movimiento del hombro en el que los músculos del manguito rotador muestran una gran actividad muscular. Sin embargo, aunque estas actividades conducen a un fortalecimiento del manguito de los rotadores, lo que se desconoce es si el estrés repetitivo impuesto sobre el manguito de los rotadores produce adaptaciones neuromusculares que ayudarán a contrarrestar la fuerza de cizallamiento del deltoides.

Este estrés de la rehabilitación puede inducir cambios neurológicos y fisiológicos en las estructuras neuromusculares y, por lo tanto, altera el control neuromuscular de todo el complejo del hombro. Las mediciones cinemáticas y electromiográficas (EMG) se han utilizado ampliamente para estudiar el control neuromuscular. Mientras que las medidas cinemáticas muestran patrones de movimiento, la EMG demuestra el momento, la secuencia y la magnitud de la activación muscular. Se han demostrado cinemáticas y patrones EMG anormales en pacientes con pinzamiento del hombro. La medición de los parámetros del control neuromuscular puede conducir a una mejor comprensión del mecanismo subyacente del entrenamiento del hombro y cómo las estructuras neuromusculares se adaptan al estrés del entrenamiento. Más específicamente, estas evaluaciones se pueden usar para evaluar si un programa de rehabilitación da como resultado una adaptación positiva que puede ayudar a los músculos del hombro a manejar el estrés de actividades como deportes por encima de la cabeza y cargar o levantar objetos pesados. En última instancia, esto podría usarse para diseñar un programa de entrenamiento más eficiente para atletas y un programa de rehabilitación efectivo para pacientes con lesiones en el hombro.

Innovación

Cuando se investiga el control neuromuscular del hombro en los campos de la biomecánica, la rehabilitación ortopédica y los deportes, la atención se centra generalmente en la cinemática y la EMG. Estos parámetros cinemáticos y EMG representan cómo se controla el complejo del hombro durante el movimiento como resultado de la ejecución del comando motor. La excitabilidad corticoespinal, que ha sido ampliamente examinada en pacientes con trastornos neurológicos, también se ha aplicado recientemente en biomecánica, rehabilitación ortopédica y campos deportivos. La excitabilidad corticoespinal representa la eficacia de la transmisión neural a lo largo de la vía corticoespinal. Además del deterioro neurológico, las lesiones ortopédicas y el dolor también pueden afectar la excitabilidad corticoespinal. Por ejemplo, en sujetos con inestabilidad de hombro no traumática, el trapecio inferior demuestra excitabilidad disminuida. Además, el dolor muscular tónico experimental sobre el primer interóseo dorsal da como resultado la inhibición de la excitabilidad cortical y espinal. De manera similar, el dolor lumbar agudo inducido experimentalmente se asocia con diferentes efectos sobre los músculos del tronco. Los músculos abdominales profundos, como el transverso del abdomen, mostraron excitabilidad corticoespinal reducida. En contraste, los músculos más superficiales, como el erector de la columna lumbar y el oblicuo externo del abdomen, demostraron una mayor excitabilidad. Además de las mediciones cinemáticas y EMG, que demuestran la estrategia motora general, la excitabilidad corticoespinal es otro parámetro prometedor para investigar los detalles sobre cómo se controlan los músculos deltoides y del manguito rotador desde la corteza motora primaria a través de la médula espinal hasta el músculo.

Si bien la evidencia consistente sugiere que el entrenamiento de habilidades motoras se asocia con una mayor excitabilidad, los efectos del entrenamiento de fuerza sobre la excitabilidad corticoespinal aún no se conocen bien y pueden depender de los músculos y la tarea de entrenamiento. El entrenamiento del control neuromuscular puede estar asociado tanto con el aprendizaje motor como con el entrenamiento de fuerza. El patrón de control y disparo puede volver a aprenderse directamente de manera consciente, lo que implica aumentos en la fuerza y ​​​​el aprendizaje motor. Dado que está asociado con un proceso de aprendizaje, la excitabilidad puede aumentar después del entrenamiento. Se ha demostrado que los cambios en la excitabilidad se correlacionan con un efecto de aprendizaje motor, por lo que los cambios en la excitabilidad después del entrenamiento pueden estar correlacionados con cambios en el EMG del manguito rotador. Después de la práctica repetitiva, los patrones de movimiento consciente pueden volverse automáticos, cambiando así el patrón EMG de activación del manguito rotador.

Los propósitos del estudio son (1) investigar el efecto del entrenamiento físico sobre el control neuromuscular del complejo del hombro en sujetos sanos, incluida la cinemática, la EMG y la excitabilidad corticoespinal, y (2) examinar la relación entre la excitabilidad corticoespinal, la EMG y medidas de fuerza. Los resultados del estudio pueden ayudar a comprender el mecanismo neurológico y biomecánico subyacente del entrenamiento físico y ayudar a diseñar los protocolos de entrenamiento o rehabilitación para los atletas o el paciente con lesiones en el hombro.

Acercarse

Se utilizará un diseño experimental controlado aleatorio para investigar el efecto del ejercicio del manguito rotador. Los sujetos sanos serán reclutados y asignados aleatoriamente a dos grupos, de ejercicio y de control.

Todas las medidas se realizarán dos veces, antes y después de un tratamiento de cuatro semanas. Se insertarán electrodos de electromiografía (EMG) de alambre fino en los músculos supraespinoso e infraespinoso del manguito rotador. Se utilizarán electrodos EMG de superficie para los músculos deltoides medio y escapular. La estimulación magnética transcraneal (TMS) se utilizará para evaluar la excitabilidad corticoespinal de los músculos deltoides y del manguito rotador. Se utilizará una bobina de estimulación de doble bobina plana para proporcionar un estímulo de un solo pulso sobre la corteza motora, aproximadamente a 4 cm lateral de la bisección de la línea media y la línea biauricular. Se colocarán sensores de seguimiento electromagnético en el brazo, la escápula y el tórax para medir la cinemática del hombro.

Los parámetros de excitabilidad corticoespinal también se medirán cuando el brazo esté a 90° de elevación con un nivel de contracción muscular de referencia del 10 % de contracción voluntaria máxima (MVC). La intensidad de la estimulación TMS se establecerá en un 10 % por debajo del umbral y se incrementará en incrementos del 5 % hasta que la respuesta se sature. Se entregarán cinco estímulos en cada intensidad de estimulación. La amplitud de pico a pico del potencial evocado motor (MEP) se medirá y promediará en las cinco pruebas en cada intensidad. La curva de la relación entre la intensidad de la estimulación y la amplitud del MEP es sigmoidal y se ajustará con la ecuación de Boltzmann.

eurodiputados = eurodiputados máx./(1+ e^(m(S - 50s)))

En esta ecuación, MEP(s) es la amplitud del potencial evocado del motor, MEPmax es la amplitud máxima de MEP, m es la pendiente de la función y S50 es la intensidad del estímulo en la que el MEP es el 50% del MEPmax. La pendiente máxima de la función se produce en S50. El umbral de la curva es la intersección x de la tangente a la función en el punto de máxima pendiente.

Se utilizarán tres parámetros, MEPmax, m y umbral de intercepción x, para modelar la excitabilidad corticoespinal, lo que proporciona más detalles de la excitabilidad del tracto corticoespinal. El valor del umbral de intercepción x es similar al umbral motor y representa la intensidad del estímulo necesaria para activar los elementos corticoespinales y las motoneuronas más excitables. La pendiente indica la eficiencia de reclutamiento (ganancia) del tracto corticoespinal. El MEPmax refleja el equilibrio entre los componentes excitadores e inhibidores del tracto corticoespinal.

La cinemática escapular y humeral y la EMG dinámica del manguito rotador y los músculos deltoides se registrarán durante tres intentos de elevación del brazo en el plano escapular. Los datos EMG de la raíz cuadrada media se calcularán sobre cuatro incrementos de 30° de movimiento durante la elevación del brazo de 0° a 120°. La cinemática escapular se presentará a 30°, 60°, 90° y 120° de elevación humeral.

A los sujetos se les pondrá a prueba la propiocepción del hombro. Llevarán unas gafas, que les darán las señales visuales para guiarlos a alcanzar el objetivo. Se presentarán tres posiciones objetivo: ángulos de elevación humerotorácica de 50°, 70° y 90° en el plano escapular. Se indicará a los sujetos que vuelvan a alcanzar el objetivo sin señales visuales después de relajar los brazos a los lados. Se calcularán los errores entre el ángulo objetivo y el ángulo que devolvieron.

Ambos programas de tratamiento tendrán una duración de cuatro semanas. Los sujetos en el grupo de ejercicio tendrán ejercicio de rehabilitación estándar para el síndrome de pinzamiento del hombro. El ejercicio se basará en un estudio de tratamiento previo realizado por el Dr. Karduna y se modificará para enfatizar la facilitación y el fortalecimiento de los músculos del manguito rotador. Los sujetos del grupo de control no recibirán ejercicio. A los sujetos de control se les pedirá que mantengan sus actividades regulares y solo tengan dos evaluaciones.

Se utilizará un análisis de varianza (ANOVA) de diseño mixto bidireccional para examinar las diferencias en el control neuromuscular después del tratamiento entre los grupos de control y ejercicio. Las variables dependientes serán los cambios de cinemática, EMG y excitabilidad tras el tratamiento. Las variables independientes serán los ángulos y grupos de elevación humeral. La correlación entre los cambios de las medidas TMS, las medidas EMG y las fuerzas se examinará mediante un análisis de correlación.