Polvi- ja lonkkanivelten kulmat nelipäisen reisilihaksen neuromuskulaarisen sähköisen stimulaation optimoimiseksi

Neuromuskulaarista sähköstimulaatiota (NMES) käytetään useissa yhteyksissä sen etujen vuoksi, jotka liittyvät motoriseen oppimiseen, lihasten denervoitumisen säilyttämiseen, yhteistyöhön osallistumattomien / rauhoittuneiden henkilöiden harjoitteluun, kivunhallintaan ja lievitykseen sekä urheilijoiden, nuorten ja vanhusten toimintakyvyn parantamiseen. , paitsi ihmiset, joilla on vakava sydän- ja keuhkosairaus. Vaikka NMES:stä on kertynyt vankka tietämys, sen potentiaalia ei täysin ymmärretä, ja kysymyksiä on selvitettävä, jotta kliinikoille ja tiedemiehille voidaan saavuttaa suurempi tehokkuus erilaisissa sovellusmahdollisuuksissa.

NMES:n vaikutuksia ei ole vielä määritetty eripituisissa nelipäisessä femorislihaksessa, mikä voidaan saada aikaan muuttamalla nivelen tai sen ylittämien nivelten (lonkka ja polvi) kulmaa. On luultavasti vain yksi tutkimus (Fahey et al., 1984), jossa käsitellään tätä ongelmaa. Tutkimuksessa verrattiin kahta asentoa: polvi ja lonkka ojennettuna vs. polvi (65º) ja lonkka (kulmaa ei mainittu) koukussa, vaikka tutkimuksen tarkoituksena olikin arvioida vain polven asennon vaikutusta. Kirjoittajat havaitsivat, että NMES voi lisätä isometristä ja isokineettistä voimaa, mutta että se voi olla tehokkaampi parantaa isokineettistä suorituskykyä, jos polvea taivutetaan hoidon aikana. Sitten herää kysymyksiä, koska ryhmiä testattiin vain polvi koukussa, eikä myöskään ojennettuna, ja koska lonkkakulman muutos todennäköisesti vaikutti tuloksiin. Tämä tutkimus oli myös ainoa, jonka Bax et al. (2005).

Perustelu: NMES on vakiintunut työkalu, jota käytetään pää- tai lisähoitona kuntoutusohjelmissa. On tarpeen määrittää alaraajan asennon vaikutus tuloksiin. Siksi tässä tutkimuksessa käsitellään ensimmäistä kertaa NMES:n vaikutuksia nelipäisen luun vapaaehtoiseen ja herätettyyn lujuuteen, sähköiseen aktiivisuuteen, arkkitehtuuriin ja jänteiden ominaisuuksiin.

Hypoteesi: Terveillä nuorilla aikuisilla lonkan ja polvinivelen kulman vaihtelu NMES:n vuoksi voi vaikuttaa polven ojentajavääntömomenttiin, nelipäisen lihaksen elektromyografiseen aktiivisuuteen, arkkitehtuuriin ja jänne-aponeuroosikompleksin venymiseen ja polvilumpion jänteen jänneominaisuuksiin. Nämä tekijät helpottuvat, kun osallistujat istuvat polvi 60 asteen taivutuksessa. Toisaalta, kun nelipäinen reisilihas on pidentynyt (polvi 60º kulmassa) tai lyhentynyt (selkä makaamaan tai istuu polvi ojennettuna (0º), sellaiset mukautukset eivät ole merkittäviä.

Menetelmät: Tämä on crossover-tutkimus terveillä nuorilla miehillä. Toimenpiteet suoritetaan Ceilândian tiedekunnan / Brasílian yliopiston Neuromuscular Performance Laboratoriossa ja Liikuntatieteellisen tiedekunnan / Brasílian yliopiston voimalaboratoriossa. Koehenkilöt tekevät 5 käyntiä laboratoriossa (ensimmäinen käynti on tutustumisistunto NMES:n testaamiseksi kussakin asennossa), ja käyntien välillä on vähintään 48 tuntia. Vapaaehtoisille tiedotetaan kaikista tutkimuksen menettelyistä, tavoitteista, eduista ja riskeistä, ja he allekirjoittavat tietoisen suostumuslomakkeen ennen osallistumista (hankkeen hyväksyi yliopiston tutkimuksen eettinen toimikunta N 99221818.9.0000.0029)

• Maksimaalinen vapaaehtoinen isometrinen supistuminen (MVIC): Vääntömomentin tallentamiseen käytetään isokineettistä dynamometriä. Laitteen akseli on visuaalisesti kohdistettu polven akseliin (reisiluun lateraalinen epikondyyli). Voimaanturin vipuvarsi kiinnitetään tiukasti 2-3 cm lateraalisen malleoluksen yläpuolelle hihnalla. Lonkan ja polven kulmaukset säädetään goniometrillä. Koehenkilöt kiinnitetään tiukasti tuoliin rintakehän ja lantiovyön poikki olevilla vyöillä kehon liikkeen minimoimiseksi. Henkilöitä neuvotaan ristiin kätensä olkapäillä ja ojentamaan polvi hihnaa vasten "työntämällä asteittain 3 s (ramppaussupistus) maksimivoimaan, ylläpitämällä sitä 4 s ja vähentämällä sitten voiman määrää asteittain yli 3 s". Supistusten määrä vastaa ultraääniarviointien määrää: 4 lihasta (rectus femoris ja kolme vastusta) + proksimaalinen polvilumpion jänne + distaalinen polvilumpion jänne x 3 mittausta kullekin = 18, jokaisen välillä 1 min lepo.
• Neuromuskulaarinen sähköstimulaatio (NMES): NMES:ää käytetään tuottamaan suurin sähköisesti herätetty isometrinen vääntömomentti, joka arvioidaan tutustumisen yhteydessä ja generoidaan (15-18 kertaa) seuraavien istuntojen vapaaehtoisen supistumisprotokollan päätyttyä. Sähköstimulaattoria käytetään. Parametrit tarkistetaan digitaalisella oskilloskoopilla. Laite liitetään kaapeleihin, jotka liitetään kahteen 25 cm2:n liimaelektrodipariin. Ensimmäinen distaalinen elektrodi sijoitetaan 80 prosenttiin linjasta, joka sijaitsee etuosan ylärangan (ASIS) ja mediaalisen ligamentin sijaintipaikan välillä. Proksimaalinen elektrodi asetetaan vastaavaan moottoripisteeseen, joka tunnistetaan kynätyyppisellä elektrodilla, vastus medialisissa. Toinen distaalinen elektrodi sijoitetaan 2/3 linjasta, joka muodostuu ASIS:sta polvilumpion sivupuolelle, kun taas proksimaalinen elektrodi sijoitetaan kynätyyppisellä elektrodilla tunnistettuun motoriseen pisteeseen, lihaksikkaassa vatsassa. vastus lateralis. Siinä käytetään pulssivirtaa: taajuus = 100 Hz, pulssin kesto = 400 μs, nousuaika = 3 s, ON-aika = 4 s, vaimennusaika = 3 s ja sammutusaika = 1 min. Käytettävä intensiteetti on se, joka on saatu perehdyttämisessä, tai suurempi, jos se sallitaan.
• Pintasähköaktiivisuus ja aktivaatiotaso: Vastus lateralis-, vastus medialis- ja rectus femoriksen pinnan elektromyografia (EMG) -aktiivisuus tallennetaan kaksinapaisesti kahdella pyöristetyllä hopeakloridielektrodilla, joista kummankin halkaisija on 20 mm ja tallennushalkaisija 10 mm. erotettuna 20 mm:n elektrodien välisellä etäisyydellä (keskeltä keskelle). Elektrodit sijoitetaan pituussuunnassa lihasvatsaan ja vertailuelektrodi kiinnitetään kontralateraalisen alaraajan polvilumpioon. Kuten NMES-elektrodienkin tapauksessa, tehdään merkintä sen varmistamiseksi, että seuraavissa istunnoissa elektrodit sijoitetaan vastaavasti. Impedanssin pieneneminen (<5 kΩ) kahden elektrodin välillä saavutetaan hankaamalla iho hiomapaperilla ja puhdistamalla se alkoholilla. EMG-signaalit vahvistetaan kaistanleveystaajuudella 15 Hz - 5,0 kilohertsiä (yhteistilan hylkäyssuhde = 90 desibeliä, impedanssi = 100 milliohmia, vahvistus = 1000).
• Lihasarkkitehtuuri: Lihaksen paksuus, pennaatiokulma ja sidekulman pituus saadaan levossa sekä MVIC:n ja NMES:n aikana käyttämällä kannettavaa ultraääntä B-tilassa 7,5 megahertsin lineaarisella muuntimella. Syvyys-, vahvistus-, kompressio- ja ultraääniasetukset pidetään vakiona arviointien välillä ja potilaasta toiseen. Jokaisesta lihaksesta saadaan kolme videota ja keskiarvoja käytetään tilastolliseen analyysiin. Paremman toistettavuuden varmistamiseksi arvioija poistaa anturin ja sijoittaa sen uudelleen merkittyyn kohtaan. Videot tallennetaan laitteeseen ja siirretään sitten tietokoneelle käsittelyä varten tietyissä ohjelmistoissa. Videot saadaan siten, että anturi on sijoitettu lihaksen pituussuuntaiseen tasoon pitäen sitä rinnakkain sidekalvojen suunnan kanssa. Anturin oikea kohdistus saavutetaan, kun useita ketjuja näytetään keskeytyksettä. Rectus femoris, vastus intermedius, vastus lateralis, vastus medialis arvioidaan vastaavasti 50 %:n, 60 %:n ja 75 %:n (proksimaalisesta distaaliseen) etäisyydestä ylempi suoliluun etuosan mediaalisen osan ja yläreunan välillä. polvilumpion, kuten on mukautettu julkaisusta Blazevich et ai. (2006). Rectus femoris ja vastus intermedius visualisoidaan reiden etupuolella, vastus lateralis visualisoidaan siirtämällä anturia 5 cm sivusuunnassa keskilinjasta ja vastus medialis visualisoidaan anturilla 3 cm reiden mediaalinen suunta. Pennaatiokulma on kulma, joka muodostuu lihasten syvän aponeuroosin kaiun ja sidekudosten välisen tilan kaiun välille mitattuna 3-4 mm lihasten syvän aponeuroosin yläpuolella. Lihaskuitujen kokonaispituutena pidetään sidekudoksen pituutta, mutta koska sidekudokset ovat liian pitkiä mitattaviksi origosta liittämiseen, arvioitu pituus saadaan Blazevichin et al.:n kaavasta. (2006), joka käyttää muuttujina lihaksen paksuutta, sidekudoksen kulmaa sekä pinnallisen ja syvän aponeuroosin välistä kulmaa.
• Jänne-aponeuroosin kompleksin venymä: Myotendinousin venymä arvioidaan syvän aponeuroosin siirtymän perusteella. Laskennassa käytetään lihasarkkitehtuurin analysointiin hankittuja tallenteita. Toisin kuin edellisen aiheen datan staattinen luonne, tämä muuttuja käyttää dynaamista lähestymistapaa, koska pistettä (P) käytetään sidekkeen kontaktipisteenä (insertio) syvässä aponeuroosissa levossa ja siirtymävaiheessa. P, kun otetaan huomioon sen lopullinen sijainti maksimikutistumisen aikana. Siksi P (dL):n siirtymää pidetään osoituksena syvän aponeuroosin ja distaalisen jänteen pidentymisestä.
• Jänteen ominaisuudet: Polvilumpion jänteen lepopituus mitataan seuraamalla sen polkua ultraäänianturilla pitkittäisessä (sagittaalisessa) tasossa, alkaen polvilumpion liittämisestä sääriluun insertioon jänteen takapintaa pitkin. Anturin keskialue sijoitetaan kuhunkin jänteen sijoitukseen (ottaen huomioon sen takapinnan) ja sitten iholle tehdään merkki kyseisessä kohdassa ja mittanauhaa käytetään jänteen pituuden mittaamiseen. Polvilumpion jänteen poikkileikkauspinta-ala lasketaan aksiaalisista tasokuvista 25 %, 50 % ja 75 % sen pituudesta (levossa). Jännevoiman laskennassa käytetään arvioidun polven kokonaisvenymämomentin suhdetta (korjattu sähkömyografialla saatua hauis reisilihaksen aktivoitumiseen) sisäisellä momenttivarrella, joka arvioidaan mittaamalla yksilöllisesti reisiluun pituus. Visserin et al. (1990) yhtälöön. Jännejännitys lasketaan voimasuhteella, joka kohdistuu jänteeseen sen poikkileikkauspinta-alalla. Jänteen venymä lasketaan käyttämällä pituuden muutosta alkuperäiseen pituuteen nähden (ΔL / Lo) ja ilmaistaan ​​prosentteina. Youngin moduuli eli kimmomoduuli saadaan jakamalla jännitys venymällä. Jännejäykkyys lasketaan jakamalla jänteeseen kohdistettu voima sen pituudessa syntyneellä venymällä. Koska anturin pituus ei salli polvilumpion jänteen koko visualisointia, hypoallergeeninen kaikua vaimentava teippi asetetaan jänteen keskelle vertailua varten. Siten kuvat saadaan nauhalta proksimaaliseen inserttiin ja sitten nauhalta distaaliseen inserttiin. Kuvat rekonstruoidaan mittausta varten. Muodonmuutos määritellään polvilumpion ja sääriluun välisen pituuden muutoksena, joka mitataan kehys kehykseltä.