Applicazione combinata della contrazione antagonista stimolata elettricamente durante la deambulazione (studio sulla deambulazione)

L'artrosi del ginocchio (KOA) è la causa più comune di disabilità non solo negli Stati Uniti ma anche in Giappone. Il KOA è associato a dolore, debolezza del quadricipite, gonfiore, instabilità, declino del range di movimento, funzione fisica e qualità della vita (QOL) (1). In particolare, la debolezza del quadricipite può contribuire all'incidenza di malattia sintomatica e progressiva (2, 3), causare limitazioni funzionali e disabilità (4) e aumentare il rischio di mortalità (5). Sia l'esercizio aerobico che l'esercizio di resistenza sono raccomandati per il trattamento delle persone con artrosi del ginocchio (KOA) (6). Tuttavia, l'esercizio a intensità moderata o grave è spesso un problema per le persone con dolore al ginocchio o con una storia di infortunio al ginocchio.

La stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES) è ampiamente utilizzata come metodo per aumentare la forza muscolare e migliorare la funzione fisica anche a un'intensità di esercizio bassa-moderata (7). Tuttavia, l'effetto NMES può rivelarsi insufficiente perché l'intensità dell'esercizio è determinata dal livello di resistenza alla stimolazione elettrica dell'utente (7). D'altra parte, la stimolazione elettrica transcutanea, la cosiddetta stimolazione nervosa elettrica transcutanea (TENS), è efficace per alleviare il dolore (8). Il dolore al ginocchio ha ridotto in modo indipendente la forza e l'attivazione del quadricipite (9). La TENS ripristina la funzione motoria del quadricipite inibita (attivazione centrale e muscolare) attraverso il sollievo dal dolore (10). Inoltre, si dice che l'applicazione combinata di stimolazione elettrica (ES) e contrazioni volitive (VC) sia più efficace della sola ES o VC (11). Pertanto, un sistema di allenamento ibrido (HTS) che resiste al movimento di un muscolo agonista che si contrae volontariamente utilizzando la forza generata dal suo antagonista stimolato elettricamente (NMES) è stato sviluppato come un modo per combinare l'applicazione della stimolazione elettrica e la contrazione volontaria (12). HTS è un metodo che elimina gli svantaggi sia dell'esercizio volontario che dell'NMES (13). È stato riferito che HTS è una nuova tecnica di allenamento che può aumentare sia la forza muscolare che la massa muscolare (12, 13, 14, 15). Recentemente, HTS si sta dimostrando promettente come contromisura per il disuso muscoloscheletrico degli astronauti perché la tecnica HTS può generare resistenza all'esercizio all'interno del corpo anche in assenza di gravità (1). Inoltre, HTS può essere utilizzato durante molti diversi tipi di esercizio (ad es. esercizio di estensione del ginocchio, squat e flessione dell'anca, esercizio a piedi ed esercizio in bicicletta) (17, 18). Sembra essere più efficace per il miglioramento della forza muscolare e della funzione fisica combinare l'HTS con un esercizio facile (ad es. estensione del ginocchio, camminata e squat) per i pazienti con KOA.

Lo scopo principale della terapia fisica per KOA non è solo il miglioramento della forza muscolare (il muscolo quadricipite femorale in particolare) ma anche il sollievo dal dolore (19, 20). Il miglioramento della forza muscolare protegge le articolazioni e allevia la stimolazione nocicettiva. Tuttavia, l'esercizio a volte aumenta il dolore. Oltre al cambiamento patologico nelle strutture articolari, i cambiamenti nell'elaborazione del dolore centrale o nella sensibilizzazione centrale sembrano essere coinvolti nel dolore KOA (19). Murphy et al. hanno riferito che il 36% di un campione eterogeneo di pazienti con anca e KOA ha dimostrato evidenza di sensibilizzazione centrale (22). Questa scoperta è stata caratterizzata in modo incompleto, ma è necessario considerare la sensibilizzazione centrale nel trattamento dei pazienti con KOA. Da un punto di vista teorico, l'esercizio ha il potenziale per trattare il processo di sensibilizzazione centrale: ad es. l'esercizio attiva l'analgesia endogena orchestrata dal cervello (23). Un attacco iniziale di esercizio eccentrico ad alta intensità induce una sensibilizzazione centrale, ma un ciclo ripetuto di esercizio facilita i meccanismi spinali protettivi intrinseci (effetto attacco ripetuto) (24). Inoltre, l'esercizio di resistenza omolaterale può prevenire la sensibilizzazione centrale (25). Pertanto, si raccomanda un approccio contingente nel tempo che implichi che il paziente non interrompa gli esercizi una volta aumentata la gravità del dolore locale (22). Sono stati mostrati alcuni rapporti sull'analgesia endogena disfunzionale per i pazienti con dolore muscoloscheletrico in risposta all'esercizio aerobico, ma nessuno dei due tipi di esercizio aerobico è stato in grado di attivare l'analgesia endogena (24). Al momento, non esiste alcuna segnalazione di un metodo di esercizio che sia efficace nei pazienti con dolore da sensibilizzazione centrale. Il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) appartiene alla famiglia neurotrofica dei fattori di crescita. La perdita di BDNF di solito porta alla neurodegenerazione in questi centri motori e alla fine si traduce in diverse gravi malattie motorie, come la sclerosi laterale amiotrofica, le atassie spinocerebellari, il morbo di Parkinson, la malattia di Huntington e la sindrome vestibolare. Questi fattori neurotrofici (ad esempio, la diminuzione del fattore neurotrofico derivato dal cervello) promettono nuove strade per diminuire l'ipereccitabilità del sistema nervoso centrale nei pazienti con dolore da sensibilizzazione centrale (2). Da Graca-Tarrago et al. hanno mostrato che una stimolazione elettrica intramuscolare di 30 minuti nell'osteoartrosi ha diminuito il dolore, aumentato la soglia di pressione del dolore locale (PPT) e diminuito il BDNF (27). Gajewska-Wozniak et al. hanno riferito che la stimolazione elettrica a bassa soglia dei nervi periferici per stimolare le fibre afferenti Ia (segnalazione propriocettiva) potrebbe influenzare l'espressione del BDNF nei ratti (28). HTS è una tecnica di esercizio che utilizza la contrazione muscolare elettricamente eccentrica. Yamaguchi et al. hanno mostrato che il soleo H-riflesso aumentava dopo un HTS in modo negativo nell'esercizio di resistenza convenzionale (29). Questo sembra indicare che HTS serve ad attivare le fibre Ia. L'HTS può influenzare la sensibilizzazione centrale e alleviare il dolore nei pazienti con KOA.