Estimulación eléctrica neuromuscular en aductores humerales en sujetos con desgarro del manguito rotador: un estudio observacional

Participantes Según el estudio piloto, se calcula un tamaño de muestra de 30 pacientes para proporcionar un poder del 80 % con un tamaño del efecto de 0,5 (diferencia de distancia acromiohumeral = 0,9 mm con y sin NMES). Los sujetos con desgarro del manguito rotador serán reclutados del Departamento de Cirugía Ortopédica o del Departamento de Medicina Física y Rehabilitación del Hospital Universitario Nacional de Taiwán (NTUH). Todos los sujetos recibirán un consentimiento informado por escrito antes de su inclusión en el experimento. El estudio está aprobado por la Junta de Revisión Institucional de NTUH.

Instrumentación Sistema de seguimiento de movimiento electromagnético tridimensional El Polhemus 3Space FASTRAK® (Polhemus Inc., Colchester, VT, EE. UU.), un sistema de análisis de movimiento electromagnético con software MotionMonitor (Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL, EE. UU.), será Se utiliza para rastrear y recopilar cinemática escapular tridimensional. Se fijan tres sensores a la superficie ósea plana del acromion y el esternón con cinta adhesiva, y al húmero distal entre los epicóndilos lateral y medial mediante correas de velcro con cinta adhesiva (Figura 1). Los otros sensores están unidos por un lápiz óptico para digitalizar las posiciones tridimensionales en los puntos de referencia óseos, incluida la muesca esternal, el proceso xifoides, las vértebras C7, las vértebras T8, las vértebras T12, la articulación glenohumeral anterior y posterior, la articulación acromioclavicular, la raíz de la columna vertebral del escápula, ángulo inferior de la escápula y epicóndilos lateral y medial para construir el modelo del complejo del hombro. Cada receptor será muestreado a razón de 120 actualizaciones/segundo dividido por el número de sensores.

Mediciones de ultrasonografía (USG) El sistema de ultrasonido en tableta BenQ T3300 (BenQ Medical Technology Corp., Taipei, Taiwán) con un transductor de banda ancha de 4-15 MHz de matriz lineal L154BH se utilizará para la evaluación no invasiva de AHD en 3 posiciones de abducción activa (a 0 °, 60° y 90° de abducción del hombro). Las imágenes en tiempo real se realizarán con escaneo rápido en modo B para generar imágenes con las siguientes configuraciones: ganancia, 66-68; rango dinámico, 75; persistencia, 3; QScan, 4, para nitidez y suavizado; mapa gris, 3; Croma 0; ángulo de dirección, 0; y transductor, 5,5 MHz. La distancia mínima de medición de este USG es de 1 mm con un error inferior a ± 5 %.

Estimulación eléctrica neuromuscular (NMES) El GM300TE COMBO NMES (Gemore Technology Co., Ltd., New Taipei City, Taiwán), una máquina portátil con dos canales controlables y un interruptor manual, se aplicará a la PM y la TM. Según un estudio anterior, la generación de fuerza muscular está modulada por la frecuencia estimulada, el ancho del pulso y la intensidad. Aumenta linealmente con la amplitud estimulada y la duración del pulso. La electrónica de la unidad crea los impulsos eléctricos con una frecuencia de salida de 50 Hz y un ancho de pulso de 300 microsegundos. El modo síncrono (S) y el pulso de onda rectangular asimétrico se utilizan en todo el experimento. La amplitud se establece como contracción muscular a nivel motor con autopercepción de intensidad máxima tolerable. El tiempo de estimulación tetánica es de 7 segundos con intervalos de 20 segundos entre estimulaciones para evitar la fatiga muscular. Los dos electrodos circulares se utilizan en cada aductor para minimizar la interferencia estimulada con los músculos cercanos.

Electromiografía de superficie (sEMG) La activación muscular se recopilará a 1000 Hz/canal con la resolución de un convertidor A/D de 16 bits a un convertidor analógico D/A de 16 bits (Modelo MP 150, Biopac Systems Inc., Aero Camino Goleta, CA, EE. UU.). El sistema incluye pares de electrodos circulares de cloruro de plata (diámetro: 10 mm; Ludlow Company LP, Chicopee, MA) con una distancia entre electrodos de 20 mm (centro a centro). Las señales recolectadas se amplifican con un amplificador Grass AC/DC (Modelo 15A12, Astro-Med Inc., West Warwick, RI, EE. UU.) con una ganancia de 1000 dB, una relación de rechazo de modo común (CMRR) de 86 dB a 60 Hz , y un ancho de banda (-3 dB) de 10 a 1000 Hz. Los datos de ancho de banda completo (capturados por el software de sistemas de análisis y adquisición de datos, AcqKnowledge, Biopac, Aero Camino Goleta, CA) se reducen utilizando un algoritmo de raíz cuadrática media (RMS) para producir envolventes con una frecuencia de muestreo efectiva de 50 muestras por segundo. La media de los tres ensayos para cada tarea se calcula para el análisis de datos.

Sistema de medición de fuerza El sistema de medición sensible a la fuerza (FlexiForce ELFTM, New Taipei City, Taiwán) combina tres sensores FlexiForce B201 de punto único, un mango que contiene electrónica de interfaz USB y software compatible con Windows. Tres sensores circulares (diámetro 9,53 mm; grosor 0,203 mm) pueden detectar el rango de fuerza tan bajo (4,4-111 N), nivel medio (111-667 N) y alto (667-4448 N), respectivamente. Esto asegura que las diversas fuerzas durante la contracción isométrica voluntaria máxima puedan medirse con el sensor apropiado. Cuando el sensor detecta la fuerza, el software muestra un histograma, un gráfico de curva o un número de la fuerza detectada como biorretroalimentación en tiempo real. La frecuencia de muestreo de la recopilación de datos se establece en 200 Hz.

Procedimientos Se les pide a los sujetos masculinos que se quiten la camisa y a las mujeres que usen un traje de baño con la espalda abierta durante todo el experimento. Se pide a los sujetos que realicen la prueba de contracción isométrica máxima en abducción y aducción isométrica contra los sensores de fuerza en el anillo de hierro personalizado, respectivamente. La fuerza máxima se registra simultáneamente como el valor medio durante las tareas de contracción isométrica máxima isométrica. Luego, la distancia acromiohumeral se evalúa con una sonda USG en 3 posiciones de abducción (posición de reposo, 60° y 90°) con un goniómetro dinámico diseñado a medida que rodea la parte distal del húmero. La sonda USG se aplica paralelamente a la diáfisis del húmero y sobre la cara anterior del margen acromial anterior. Se requieren tres imágenes para cada posición. Los intervalos de veintidós segundos entre cada imagen evitan la fatiga muscular. Después de las imágenes de USD, se colocan electrodos sEMG en el redondo mayor y el pectoral mayor después de limpiar el área con alcohol y frotarla para reducir la impedancia de la piel. Después de la colocación de los electrodos, el sujeto cuelga su brazo en una postura sentada neutra con un sensor de medición de fuerza en contacto con la muñeca. Cada sujeto realiza cinco intentos de la tarea de abducción y aducción isométrica, respectivamente, al 60 % de la fuerza máxima en función de la retroalimentación del valor de la fuerza en tiempo real.

Después de eso, FASTRAK mide la cinemática escapular durante la elevación del brazo en 5 intentos. Primero, un fisioterapeuta conecta los sensores para construir el sistema de coordenadas local para el hombro. Luego, el operador le pide al sujeto que eleve el brazo para asegurarse de que el ángulo sea superior a 90° y que retraiga la escápula para confirmar la dirección axial de la rotación escapular interna/externa que se muestra en el sistema. En segundo lugar, se instruye a los sujetos para que eleven el brazo lo más alto posible a una velocidad cómoda en 3 segundos y luego lo bajen lentamente hasta la posición inicial. Se utiliza un metrónomo audible ajustado a 1 Hz como señal durante la tarea de elevación.

Se pide a todos los sujetos que realicen la misma evaluación con NMES. El orden de aplicación de la NMES al redondo mayor o al pectoral mayor será aleatorio. Todos los archivos adjuntos óptimos de NMES se confirman con la actividad de reclutamiento mediante el bolígrafo de punta motora. Posteriormente, se asegura y registra la máxima intensidad tolerable en las tres posiciones de abducción. Luego, la cinemática escapular durante la elevación del brazo y las mediciones de la distancia acromiohumeral en posiciones específicas del brazo se realizan durante NMES en uno de los aductores objetivo. Se pide a los sujetos que mantengan la posición específica del brazo con NMES durante al menos 3 segundos en cada prueba durante la medición de la distancia acromiohumeral. Además, la NMES se mantiene durante al menos 7 segundos durante el seguimiento cinemático escapular durante la elevación del brazo. Después de un descanso de 10 minutos después de las evaluaciones, se realiza NMES en otro músculo aductor. Después de la estimulación NMES, los sujetos realizan la evaluación de la co-contracción inmediatamente. Los datos de actividad muscular tanto en abducción como en aducción isométrica se recopilan inmediatamente antes y después de la NMES. Luego se analizan los datos de la cinemática escapular durante la elevación del brazo y la distancia acromiohumeral en posición de reposo y a 60° y 90° de abducción del hombro.

Análisis estadístico Los datos se analizarán en Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), versión 22 (International Business Machines Corp., Nueva York, EE. UU.). La prueba de Shapiro-Wilk se utiliza para comprobar la normalidad. Con distribución normal, se utilizarán ANOVA de dos vías (3 condiciones x 3 posiciones para mediciones de distancia acromiohumeral y 3 condiciones x 6 posiciones de cinemática escapular). El nivel alfa se establece en 0,05 con pruebas de dos colas. Sin distribución normal, se utiliza una prueba no paramétrica (prueba de Friedman) para el análisis de datos. Las proporciones de co-contracción entre la línea de base y la inmediatamente posterior a la NMES se comparan mediante la prueba t o la prueba de rango con signo de Wilcoxon, ya sea que la distribución sea normal o no.