Stimulation électrique neuromusculaire sur les adducteurs huméraux chez les sujets présentant une déchirure de la coiffe des rotateurs : une étude observationnelle

Participants Sur la base de l'étude pilote, une taille d'échantillon de 30 patients est calculée pour fournir une puissance de 80 % avec une taille d'effet de 0,5 (différence de distance acromio-humérale = 0,9 mm avec et sans NMES). Les sujets de déchirure de la coiffe des rotateurs seront recrutés dans le département de chirurgie orthopédique ou le département de médecine physique et de réadaptation de l'hôpital universitaire national de Taiwan (NTUH). Tous les sujets recevront un consentement éclairé écrit avant d'être inclus dans l'expérience. L'étude est approuvée par le NTUH Institutional Review Board.

Instrumentation Système de suivi de mouvement électromagnétique tridimensionnel Le Polhemus 3Space FASTRAK® (Polhemus Inc., Colchester, VT, US), un système d'analyse de mouvement électromagnétique avec le logiciel MotionMonitor (Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL, US), sera utilisé pour suivre et collecter la cinématique scapulaire tridimensionnelle. Trois capteurs sont fixés à la surface osseuse plate de l'acromion et du sternum avec du ruban adhésif, et à l'humérus distal entre les épicondyles latéral et médial via des bandes Velcro avec du ruban adhésif (Figure 1). Les autres capteurs sont attachés par un stylet pour numériser les positions tridimensionnelles sur des repères osseux comprenant l'échancrure sternale, le processus xiphoïde, les vertèbres C7, les vertèbres T8, les vertèbres T12, l'articulation gléno-humérale antérieure et postérieure, l'articulation acromio-claviculaire, la racine de la colonne vertébrale du l'omoplate, l'angle inférieur de l'omoplate et les épicondyles latéral et médial pour construire le modèle complexe de l'épaule. Chaque récepteur sera échantillonné au rythme de 120 mises à jour/seconde divisé par le nombre de capteurs.

Mesures d'échographie (USG) Le système d'échographie pour tablette BenQ T3300 (BenQ Medical Technology Corp., Taipei, Taiwan) avec un transducteur à large bande linéaire L154BH 4-15 MHz sera utilisé pour l'évaluation non invasive de l'AH dans 3 positions d'abduction active (à 0 °, 60° et 90° d'abduction de l'épaule). L'imagerie en temps réel sera réalisée avec un balayage rapide en mode B pour générer des images avec les paramètres suivants : gain, 66-68 ; plage dynamique, 75 ; persistance, 3 ; QScan, 4, pour la netteté et le lissage ; carte grise, 3 ; Chroma 0 ; angle de braquage, 0 ; et transducteur, 5,5 MHz. La distance de mesure minimale de cet USG est de 1 mm avec une erreur inférieure à ± 5 %.

Stimulation électrique neuromusculaire (NMES) Le GM300TE COMBO NMES (Gemore Technology Co., Ltd., New Taipei City, Taiwan), une machine portable avec deux canaux contrôlables et un interrupteur manuel, sera appliqué au PM et au TM. Selon une étude précédente, la génération de force musculaire est modulée par la fréquence stimulée, la largeur d'impulsion et l'intensité. Il augmente linéairement avec l'amplitude stimulée et la durée de l'impulsion. L'électronique de l'unité crée les impulsions électriques avec une fréquence de sortie de 50 Hz et une largeur d'impulsion de 300 microsecondes. Le mode synchrone (S) et l'impulsion d'onde rectangulaire asymétrique sont utilisés tout au long de l'expérience. L'amplitude est définie comme une contraction au niveau du moteur musculaire avec une auto-perception de l'intensité maximale tolérable. Le temps de stimulation tétanique est de 7 secondes avec des intervalles de 20 secondes entre les stimulations pour éviter la fatigue musculaire. Les deux électrodes circulaires sont utilisées sur chaque adducteur pour minimiser l'interférence stimulée avec les muscles voisins.

Électromyographie de surface (sEMG) L'activation musculaire sera collectée à 1000 Hz/canal avec la résolution d'un convertisseur A/N 16 bits vers un convertisseur analogique N/A 16 bits (modèle MP 150, Biopac Systems Inc., Aero Camino Goleta, Californie, États-Unis). Le système comprend des paires d'électrodes circulaires en chlorure d'argent (diamètre : 10 mm ; Ludlow Company LP, Chicopee, MA) avec une distance interélectrode de 20 mm (centre à centre). Les signaux collectés sont amplifiés avec un amplificateur Grass AC/DC (Modèle 15A12, Astro-Med Inc., West Warwick, RI, USA) avec un gain de 1000 dB, un taux de réjection en mode commun (CMRR) de 86 dB à 60 Hz , et une bande passante (-3 dB) de 10 à 1000 Hz. Les données de la bande passante complète (capturées par le logiciel des systèmes d'acquisition et d'analyse des données, AcqKnowledge, Biopac, Aero Camino Goleta, CA) sont réduites à l'aide d'un algorithme racine carrée (RMS) pour produire des enveloppes avec un taux d'échantillonnage effectif de 50 échantillons par seconde. La moyenne des trois essais pour chaque tâche est calculée pour l'analyse des données.

Système de mesure de force Le système de mesure sensible à la force (FlexiForce ELFTM, New Taipei City, Taïwan) combine trois capteurs FlexiForce B201 à point unique, une poignée contenant une électronique à interface USB et un logiciel compatible Windows. Trois capteurs circulaires (diamètre 9,53 mm ; épaisseur 0,203 mm) sont capables de détecter la plage de force aussi faible (4,4-111 N), moyenne (111-667 N) et élevée (667-4448 N), respectivement. Cela garantit que les différentes forces pendant la contraction isométrique volontaire maximale peuvent être mesurées par le capteur approprié. Lorsque le capteur détecte la force, le logiciel affiche un histogramme, un graphique de courbe ou le numéro de la force détectée comme bio-feedback en temps réel. Le taux d'échantillonnage de la collecte de données est fixé à 200 Hz.

Procédures Les sujets masculins sont invités à enlever leurs chemises, et les sujets féminins sont invités à porter un maillot de bain à dos ouvert tout au long de l'expérience. Les sujets sont invités à faire le test isométrique de contraction isométrique maximale en abduction et en adduction contre les capteurs de force sur l'anneau de fer personnalisé, respectivement. La force maximale est simultanément enregistrée comme valeur moyenne pendant les tâches de contraction isométrique maximale isométrique. Ensuite, la distance acromiohumérale est évaluée par sonde USG dans 3 positions d'abduction (position de repos, 60° et 90°) avec un goniomètre dynamique conçu sur mesure entourant la partie distale de l'humérus. La sonde USG est appliquée parallèlement à la diaphyse de l'humérus et sur la face antérieure de la marge acromiale antérieure. Trois images sont requises pour chaque position. Des intervalles de vingt secondes entre chaque image préviennent la fatigue musculaire. Après l'imagerie USD, des électrodes sEMG sont placées sur le grand rond et le grand pectoral après que la zone a été nettoyée avec de l'alcool et frottée pour réduire l'impédance de la peau. Après le placement des électrodes, le sujet suspend son bras dans une position assise neutre avec un capteur de mesure de force en contact avec le poignet. Chaque sujet effectue cinq essais de la tâche d'abduction et d'adduction isométrique respectivement à 60 % de la force maximale sur la base d'un retour de valeur de force en temps réel.

Ensuite, la cinématique scapulaire lors de l'élévation du bras est mesurée par FASTRAK dans 5 essais. Tout d'abord, un physiothérapeute attache les capteurs pour construire le système de coordonnées local de l'épaule. Ensuite, l'opérateur demande au sujet d'élever le bras pour s'assurer que l'angle était supérieur à 90 ° et de rétracter l'omoplate pour confirmer la direction axiale de la rotation interne/externe scapulaire affichée sur le système. Deuxièmement, les sujets sont chargés d'élever le bras aussi haut que possible à une vitesse confortable dans les 3 secondes, puis d'abaisser lentement le bras jusqu'à la position de départ. Un métronome audible réglé sur 1 Hz est utilisé comme repère pendant la tâche d'élévation.

Tous les sujets sont invités à effectuer la même évaluation avec NMES. L'ordre d'application du NMES au grand rond ou au grand pectoral sera randomisé. Tous les attachements NMES optimaux sont confirmés avec l'activité de recrutement par le stylo point moteur. Par la suite, l'intensité maximale tolérable est assurée et enregistrée dans les trois positions enlevées. Ensuite, la cinématique scapulaire lors de l'élévation du bras et les mesures de distance acromio-humérale dans des positions spécifiques du bras sont effectuées lors de la NMES sur l'un des adducteurs cibles. Les sujets sont invités à maintenir la position spécifique du bras avec NMES pendant au moins 3 secondes dans chaque essai pendant la mesure de la distance acromiohumérale. De plus, le NMES est maintenu pendant au moins 7 secondes pendant le suivi cinématique scapulaire lors de l'élévation du bras. Après une pause de 10 minutes suivant les évaluations, une NMES sur un autre muscle adducteur est réalisée. Suite à la stimulation NMES, les sujets effectuent immédiatement l'évaluation de la co-contraction. Les données d'activité musculaire à la fois en abduction isométrique et en adduction sont immédiatement collectées avant et après NMES. Ensuite, les données de la cinématique scapulaire lors de l'élévation du bras et de la distance acromio-humérale en position de repos et à 60° et 90° d'abduction de l'épaule sont analysées.

Analyse statistique Les données seront analysées dans le package statistique pour les sciences sociales (SPSS), version 22 (International Business Machines Corp., New York, États-Unis). Le test de Shapiro-Wilk est utilisé pour tester la normalité. Avec une distribution normale, des ANOVA bidirectionnelles (3 conditions x 3 positions pour les mesures de distance acromiohumérale et 3 conditions x 6 positions pour la cinématique scapulaire) seront utilisées. Le niveau alpha est fixé à 0,05 avec un test bilatéral. Sans distribution normale, un test non paramétrique (test de Friedman) est utilisé pour l'analyse des données. Les rapports de co-contraction entre la ligne de base et immédiatement après le NMES sont comparés par le test t ou le test de rang signé de Wilcoxon, que la distribution soit normale ou non.