Angles des articulations du genou et de la hanche pour l'optimisation de la stimulation électrique neuromusculaire du muscle quadriceps fémoral

La stimulation électrique neuromusculaire (NMES) est utilisée dans divers contextes en raison de ses avantages liés à l'apprentissage moteur, à la préservation des muscles dénervés, à l'entraînement chez les personnes non coopératives / sous sédation, au contrôle et au soulagement de la douleur et à l'amélioration des performances fonctionnelles des athlètes, des jeunes et des personnes âgées. , en plus des personnes atteintes d'une maladie cardio-pulmonaire grave. Même avec les solides connaissances accumulées sur le NMES, son potentiel n'est pas entièrement compris, avec des questions à clarifier pour l'obtention d'une plus grande efficacité par les cliniciens et les scientifiques dans les diverses possibilités d'application.

Les effets du NMES n'ont pas encore été déterminés dans le muscle quadriceps fémoral de différentes longueurs, ce qui peut être accompli en modifiant l'angle de l'articulation ou des articulations qu'il traverse (hanche et genou). Il n'y a probablement qu'un seul essai (Fahey et al., 1984) traitant de cette question. Dans l'étude, deux positions ont été comparées : genou et hanche étendus versus genou (65º) et hanche (angle non mentionné) fléchis, bien que le but de l'étude était d'évaluer uniquement l'influence de la position du genou. Les auteurs ont découvert que la NMES peut augmenter la force isométrique et isocinétique, mais qu'il peut être plus efficace d'améliorer la performance isocinétique si le genou est fléchi pendant le traitement. Des questions sont alors soulevées parce que les groupes ont été testés uniquement avec le genou fléchi et non étendu, et parce que le changement d'angle de la hanche a probablement influencé les résultats. Cette étude était également la seule trouvée par Bax et al. (2005).

Justification : Le NMES est un outil établi appliqué comme traitement principal ou complémentaire dans les programmes de réadaptation. Il est nécessaire d'établir l'influence de la position du membre inférieur sur les résultats. Par conséquent, cette étude abordera pour la première fois les effets du NMES sur la force volontaire et évoquée du quadriceps, l'activité électrique, l'architecture et les propriétés des tendons.

Hypothèse : Chez les jeunes adultes en bonne santé, la variation de l'angle des articulations de la hanche et du genou pour le NMES peut affecter le couple de l'extenseur du genou, l'activité électromyographique du muscle quadriceps, l'architecture et l'élongation du complexe tendon-aponévrose, ainsi que les propriétés tendineuses du tendon rotulien. Ces facteurs seront facilités lorsque les participants sont assis avec le genou à 60º de flexion. En revanche, lorsque le quadriceps est plus allongé (couché avec le genou à 60º) ou raccourci (décubitus dorsal ou assis avec le genou tendu (0º), de telles adaptations ne seront pas significatives.

Méthodes : Il s'agit d'un essai croisé avec de jeunes sujets masculins en bonne santé. Les procédures seront réalisées dans le Laboratoire de Performance Neuromusculaire de la Faculté de Ceilândia / Université de Brasilia et dans le Laboratoire de Force de la Faculté d'Education Physique / Université de Brasilia. Les sujets effectueront 5 visites au laboratoire (la première visite sera une séance de familiarisation pour tester le NMES dans chaque poste), avec un intervalle minimum de 48 heures entre les visites. Les volontaires seront informés de toutes les procédures, objectifs, avantages et risques de l'étude et signeront un formulaire de consentement éclairé avant leur participation (le projet a été approuvé par le comité d'éthique de la recherche universitaire N 99221818.9.0000.0029)

• Contraction Isométrique Volontaire Maximale (MVIC) : Un dynamomètre isocinétique sera utilisé pour enregistrer le couple. L'axe de l'équipement sera visuellement aligné avec l'axe du genou (épicondyle latéral du fémur). Le bras de levier du capteur de force sera fermement attaché à 2-3 cm au-dessus de la malléole latérale avec une sangle. Les angulations de la hanche et du genou seront ajustées avec un goniomètre. Les sujets seront fermement stabilisés sur la chaise avec des ceintures sur la poitrine et la ceinture pelvienne pour minimiser les mouvements du corps. Les personnes seront invitées à croiser les bras avec les mains sur les épaules et à étendre le genou contre la sangle "en poussant progressivement pendant 3 s (contraction en rampe) jusqu'à la force maximale, en la maintenant pendant 4 s, puis en diminuant progressivement la force. pendant plus de 3 s". Le nombre de contractions correspondra au nombre d'évaluations échographiques : 4 muscles (droit fémoral et les trois vastes) + tendon rotulien proximal + tendon rotulien distal x 3 mesures pour chacun = 18, chacune séparée par 1 min de repos.
• Stimulation électrique neuromusculaire (NMES) : la NMES sera utilisée pour produire un couple isométrique maximal évoqué électriquement, qui sera évalué dans la familiarisation et sera généré (15-18 fois) après la fin du protocole de contractions volontaires des séances suivantes. Un appareil de stimulation électrique sera utilisé. Les paramètres seront vérifiés à l'aide d'un oscilloscope numérique. L'appareil sera relié à des câbles qui seront reliés à deux paires d'électrodes adhésives de 25 cm2. La première électrode distale sera placée à 80% de la ligne entre l'épine iliaque antéro-supérieure (ASIS) et l'espace où se situe le ligament médial. L'électrode proximale sera placée dans le point moteur correspondant, identifié avec une électrode de type stylo, dans le vaste médial. L'autre électrode distale sera positionnée aux 2/3 de la ligne qui se forme de l'ASIS au côté latéral de la rotule, tandis que l'électrode proximale sera placée au point moteur, identifié avec une électrode de type stylo, dans le ventre musculaire de le vaste externe. Il sera utilisé un courant pulsé : fréquence = 100 Hz, durée d'impulsion = 400 μs, temps de montée = 3 s, temps ON = 4 s, temps de décroissance = 3 s, et temps off = 1 min. L'intensité utilisée sera celle obtenue lors de la familiarisation, ou supérieure si elle est tolérée.
• Activité électrique de surface et niveau d'activation : L'activité électromyographique de surface (EMG) du vaste latéral, du vaste médial et du droit fémoral sera enregistrée de manière bipolaire par deux électrodes arrondies de chlorure d'argent, chacune mesurant 20 mm de diamètre et ayant un diamètre d'enregistrement de 10 mm et séparés par une distance inter-électrodes (centre à centre) de 20 mm. Les électrodes seront positionnées longitudinalement dans le ventre musculaire, et une électrode de référence sera fixée à la rotule du membre inférieur controlatéral. Comme dans le cas des électrodes NMES, un marquage sera fait pour s'assurer que dans les séances suivantes les électrodes seront placées en conséquence. La réduction d'impédance (<5 kΩ) entre les deux électrodes sera obtenue par abrasion de la peau avec du papier émeri et nettoyage à l'alcool. Les signaux EMG seront amplifiés avec une fréquence de bande passante de 15 Hz à 5,0 kilohertz (taux de rejet en mode commun = 90 décibels, impédance = 100 milliohms, gain = 1000).
• Architecture musculaire : L'épaisseur musculaire, l'angle de pennation et la longueur fasciculaire seront obtenus au repos et lors de MVIC et NMES à l'aide d'un échographe portable en mode B avec un transducteur linéaire de 7,5 mégahertz. Les paramètres de profondeur, de gain, de compression et d'échographie seront maintenus constants entre les évaluations et d'un patient à l'autre. Pour chaque muscle, trois vidéos seront obtenues et les valeurs moyennes seront utilisées pour l'analyse statistique. Pour une meilleure reproductibilité, l'évaluateur retirera et repositionnera le transducteur à l'emplacement marqué. Les vidéos seront stockées sur l'appareil puis transférées sur un ordinateur pour être traitées dans des logiciels spécifiques. Les vidéos seront obtenues avec le transducteur positionné dans le plan longitudinal du muscle, en le gardant parallèle à la direction des faisceaux. Un alignement correct du transducteur sera atteint lorsque plusieurs fascicules sont affichés sans interruption. Le rectus femoris, le vaste intermédiaire, le vaste latéral, le vaste médial seront évalués, respectivement, dans les pourcentages 50 %, 60 % et 75 % (proximal à distal) de la distance entre la face médiale de l'épine iliaque antéro-supérieure et le bord supérieur de la rotule, adapté de Blazevich et al. (2006). Le droit fémoral et le vaste intermédiaire seront visualisés sur la face antérieure de la cuisse, le vaste latéral sera visualisé en déplaçant le transducteur de 5 cm dans le sens latéral de la ligne médiane et le vaste médial sera visualisé avec le transducteur de 3 cm sur la direction médiale de la cuisse. L'angle de pennation est l'angle formé entre l'écho de l'aponévrose profonde des muscles et l'écho de l'espace entre les faisceaux, mesuré 3 à 4 mm au-dessus de l'aponévrose profonde des muscles. La longueur fasciculaire sera considérée comme la longueur totale de la fibre musculaire, cependant, parce que les fascicules sont trop longs pour être mesurés de l'origine à l'insertion, la longueur estimée sera obtenue à partir de la formule de Blazevich et al. (2006), qui utilise comme variables l'épaisseur musculaire, l'angle du fascicule et l'angle entre l'aponévrose superficielle et profonde.
• Allongement du complexe tendon-aponévrose : L'allongement myotendineux sera estimé par le déplacement de l'aponévrose profonde. Pour le calcul seront utilisés les enregistrements acquis pour l'analyse de l'architecture musculaire. Cependant, contrairement au caractère statique des données du thème précédent, cette variable utilise une approche dynamique, puisque le point (P) sera utilisé comme point de contact (insertion) d'un fascicule dans l'aponévrose profonde au repos et le déplacement de P en considérant sa position finale lors d'une contraction maximale. Par conséquent, le déplacement de P (dL) est considéré comme une indication de l'allongement de l'aponévrose profonde et du tendon distal.
• Propriétés du tendon : La longueur au repos du tendon rotulien sera mesurée en traçant son trajet avec le transducteur à ultrasons dans le plan longitudinal (sagittal), en partant de l'insertion rotulienne jusqu'à l'insertion au niveau du tibia, le long de la face postérieure du tendon. La région centrale du transducteur sera placée dans chacune des insertions du tendon (en tenant compte de sa face postérieure), puis une marque sur la peau sera faite à cet endroit et un ruban à mesurer sera utilisé pour la mesure de la longueur du tendon. La section transversale du tendon rotulien sera calculée à partir d'images en plan axial à 25 %, 50 % et 75 % de sa longueur (au repos). Le calcul de la force tendineuse utilisera le rapport du moment d'extension total du genou estimé (corrigé de l'activation du muscle biceps fémoral obtenu par électromyographie) par le bras de moment interne, qui sera estimé en mesurant individuellement la longueur du fémur, selon à l'équation de Visser et al (1990). La contrainte du tendon sera calculée par le rapport de force appliqué au tendon par sa section transversale. La déformation dans le tendon sera calculée en utilisant la variation de longueur sur la longueur d'origine (ΔL / Lo) et sera exprimée en pourcentage. Le module d'Young, ou module d'élasticité, sera obtenu en divisant la contrainte par la déformation. La raideur tendineuse sera calculée en divisant la force appliquée au tendon par l'allongement généré dans sa longueur. Comme la longueur du transducteur ne permet pas la visualisation complète du tendon rotulien, un ruban adhésif hypoallergénique absorbant l'écho sera placé au centre du tendon à titre de référence. Ainsi, des images seront obtenues du ruban jusqu'à l'insertion proximale puis en partant du ruban jusqu'à l'insertion distale. Les images seront reconstruites pour la mesure. La déformation sera définie comme la variation de la longueur entre la rotule et le tibia, qui sera mesurée image par image.