Stimolazione elettrica neuromuscolare e controllo motorio

Fase I: Studio preliminare Verranno reclutati soggetti di età compresa tra 20 e 40 anni con e senza storia di lombalgia. I soggetti interessati alla partecipazione saranno sottoposti a un processo di screening utilizzando la lista di controllo dei criteri di inclusione-esclusione e riceveranno brevi informazioni sullo studio. Se soddisfano tutti i criteri di inclusione, verrà eseguito il processo di consenso.

Dopo aver ottenuto il consenso informato scritto, tutti i soggetti compileranno la scheda informativa per i dati anagrafici. I punti di riferimento del corpo saranno identificati. Questi punti di riferimento includono 1) processo spinoso lombare di L2-L5, 2) faccetta articolare L4-5 (2 cm lateralmente alla metà inferiore del processo spinoso di L4) e 3) muscolo multifido lombare (2 cm lateralmente al processo spinoso L5 e 3 cm lateralmente al processo spinoso L2). Le faccette articolari bilaterali L4-5 verranno utilizzate per posizionare il trasduttore a ultrasuoni per catturare il muscolo multifido lombare, mentre la posizione del muscolo multifido lombare verrà utilizzata per posizionare gli elettrodi NMES. Quindi, i soggetti saranno sottoposti a misure di esito clinico inclusa l'osservazione clinica del modello di movimento aberrante durante i movimenti funzionali, SLR passivo, test della lunghezza dei muscoli posteriori della coscia, test di Thomas e Ober modificati, forza muscolare addominale e della schiena.

I soggetti saranno in posizione prona sul lettino da trattamento con torace (livello T3) e bacino (livello S2) fissati saldamente al letto. Verrà posizionato un dinamometro portatile sul torace per misurare la forza di estensione della schiena. Quindi, il trasduttore a ultrasuoni verrà posizionato sulla faccetta articolare L4-5 destra dal valutatore-A. Verrà registrata l'attivazione del muscolo multifido lombare destro a riposo. Quindi, il valutatore-A sposterà il trasduttore sulla faccetta articolare L4-5 sinistra per misurare l'attivazione del muscolo multifido lombare sinistro. Successivamente, al soggetto verrà chiesto di eseguire 2 ripetizioni di massima contrazione isometrica volontaria (MVIC) del muscolo estensore della schiena con 1 minuto di riposo tra le ripetizioni. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare destro e sinistro durante MVIC e registrerà la forza di estensione posteriore dal dinamometro portatile per entrambe le ripetizioni. I dati delle ripetizioni 1 e 2 verranno utilizzati per stabilire l'affidabilità intra-valutatore della misurazione dell'ecografia e calcolare il cambiamento minimo rilevabile, mentre i dati dei muscoli multifidi lombari destro e sinistro verranno utilizzati per determinare la differenza tra i lati destro e sinistro. Al soggetto verrà chiesto di valutare la valutazione dello sforzo percepito (RPE) e di riposarsi per 5 minuti per prevenire l'affaticamento muscolare. Dopo il periodo di riposo, il valutatore-B eseguirà il processo esatto come valutatore-A. Questi dati verranno utilizzati per stabilire l'affidabilità inter-valutatore della misurazione dell'ecografia. Il valutatore A e il valutatore B sono accecati dal gruppo del soggetto.

Gli elettrodi NMES saranno posizionati sui muscoli multifidi lombari bilaterali (elettrodo positivo a L3 ed elettrodo negativo a L5). Il trasduttore ad ultrasuoni verrà posizionato sulla faccetta articolare L4-5 per catturare l'attivazione del muscolo multifido lombare. L'NMES verrà prima impostato in modalità faradica (20 Hz, 1 ms). L'investigatore aumenterà l'intensità con incrementi di 1 mA. Verranno registrati i dati di imaging ad ultrasuoni, mentre al soggetto verrà chiesto di valutare il livello di disagio 0-10 ogni incremento di 5 mA. Il valutatore-A e il valutatore-B registreranno l'intensità utilizzata per suscitare la contrazione del muscolo multifido lombare osservabile. L'intensità NMES aumenterà fino al livello massimo di disagio (10 su 10). Al soggetto verrà chiesto di valutare l'RPE e di prendersi un periodo di riposo per 10 minuti per prevenire l'affaticamento muscolare. Dopo il periodo di riposo, l'NMES verrà impostato in modalità interferenziale (6000 Hz, frequenza di battimento 20-50 Hz, effetto scansione). L'investigatore ripeterà l'intero processo di raccolta dei dati. I dati provenienti da due modalità di stimolazione verranno utilizzati per determinare la modalità e la dose appropriate per attivare i muscoli multifidi lombari.

Per determinare la fattibilità del protocollo proposto, l'NMES sarà impostato in modalità interferenziale. Lo sperimentatore aumenterà l'intensità della NMES fino a quando il muscolo multifido lombare aumenterà del 10% in spessore. Quindi, al soggetto verrà chiesto di eseguire MVIC del muscolo estensore posteriore. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare destro e sinistro durante MVIC e registrerà la forza di estensione posteriore dal dinamometro portatile attaccato al torace. L'investigatore ridurrà l'intensità NMES a zero. Il soggetto riposerà per 10 minuti. Successivamente, al soggetto verrà chiesto di eseguire un altro MVIC del muscolo multifido lombare senza NMES. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare e registrerà la forza di estensione della schiena. Gli elettrodi NMES verranno rimossi e la pelle del soggetto verrà pulita. I dati (MVIC e MVIC+NMES) saranno utilizzati per determinare preliminarmente l'esistenza di inibizione muscolare artrogena del muscolo multifido lombare. Inoltre, i dati MVIC senza NMES tra pre e post-NMES saranno utilizzati per determinare l'esistenza dell'effetto di ritenzione di NMES.

Per determinare la fattibilità dell'intervento proposto, l'NMES verrà applicato utilizzando la modalità interferenziale sui muscoli multifidi lombari bilaterali. L'investigatore aumenterà l'intensità fino alla massima tolleranza del soggetto. La stimolazione verrà impostata a 10 secondi di attivazione e 60 secondi di disattivazione per ridurre al minimo l'affaticamento muscolare. Il tempo NMES totale è di 15 minuti. Questa dose di intervento si basa su studi precedenti di Hicks et al. L'esercizio di oscillazione del quadrupede verrà utilizzato come allenamento per il controllo motorio in questo studio. Questo esercizio si basa sul concetto di compromissione del sistema di movimento. Al soggetto verrà chiesto di eseguire la posizione quadrupede con la colonna vertebrale in posizione neutra, spalle e fianchi a 90 gradi, fianchi centrati sulle ginocchia e piedi rivolti lontano dal corpo con il dorso dei piedi sulla superficie di appoggio. Quindi, al soggetto verrà chiesto di eseguire il dondolio all'indietro spingendo indietro con entrambe le mani. Questa istruzione verbale sarà data al soggetto come "Tieni la schiena dritta durante tutto il movimento. Pensa a muoverti sui fianchi e non sulla schiena. Muovi i fianchi allo stesso modo". Il soggetto esegue l'oscillazione all'indietro nella posizione che causa una rotazione pelvica posteriore osservabile e/o palpabile. Al soggetto verrà chiesto di eseguire il dondolio di ritorno a questo punto target sotto la supervisione dello sperimentatore per 10 ripetizioni seguite da 1 minuto di riposo per ridurre al minimo l'affaticamento muscolare. Al soggetto verrà chiesto di valutare l'RPE dopo il completamento di 10 ripetizioni. Quindi, l'investigatore rivaluterà nuovamente il punto target per le successive 10 ripetizioni. Questo processo verrà eseguito continuamente per 15 minuti.

Dopo il completamento dell'intervento, il soggetto sarà sottoposto alla raccolta dei dati post-intervento utilizzando lo stesso protocollo, tranne che solo il valutatore-A eseguirà la raccolta dei dati post-intervento. Gli elettrodi NMES verranno riapplicati ai muscoli multifidi lombari bilaterali. Il trasduttore a ultrasuoni verrà riposizionato nella faccetta articolare L4-5 e il dinamometro portatile verrà riposizionato nel torace. Al soggetto verrà chiesto di eseguire 2 ripetizioni di MVIC del muscolo estensore posteriore con 1 minuto di riposo tra le ripetizioni. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare destro e sinistro durante MVIC e registrerà la forza di estensione posteriore dal dinamometro portatile per entrambe le ripetizioni. Lo sperimentatore aumenterà l'intensità della NMES fino a quando il muscolo multifido lombare aumenterà del 10% in spessore. Quindi, al soggetto verrà chiesto di eseguire MVIC del muscolo estensore posteriore. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare destro e sinistro durante MVIC e registrerà la forza di estensione posteriore dal dinamometro portatile attaccato al torace. L'investigatore ridurrà l'intensità NMES a zero. Il soggetto riposerà per 10 minuti. Successivamente, al soggetto verrà chiesto di eseguire un altro MVIC del muscolo multifido lombare senza NMES. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare e registrerà la forza di estensione della schiena. Gli elettrodi NMES verranno rimossi e la pelle del soggetto verrà pulita. I dati pre e post intervento saranno utilizzati per determinare la fattibilità dell'intervento proposto.

Fase II: studio randomizzato controllato Lo studio di fase II utilizzerà un campione di convenienza di età compresa tra 20 e 40 anni. I soggetti con e senza storia di lombalgia saranno reclutati da volantini affissi in 2 cliniche universitarie di fisioterapia, così come il passaparola di soggetti e amici. I soggetti interessati alla partecipazione saranno sottoposti a un processo di screening utilizzando la lista di controllo dei criteri di inclusione-esclusione e riceveranno brevi informazioni sullo studio. Se soddisfano tutti i criteri di inclusione, verrà eseguito il processo di consenso.

Dopo aver ottenuto il consenso informato scritto, tutti i soggetti compileranno la scheda informativa per i dati anagrafici. Quindi, ai soggetti verrà chiesto di cambiare il loro panno in canotta da laboratorio per esporre la loro zona lombare. Saranno identificati gli stessi punti di riferimento corporei dello studio preliminare. I soggetti saranno in posizione prona sul lettino da trattamento con torace (livello T3) e bacino (livello S2) fissati saldamente al letto. Verrà posizionato un dinamometro portatile sul torace per misurare la forza di estensione della schiena. Gli elettrodi NMES verranno posizionati sui muscoli multifidi lombari bilaterali e il sistema verrà impostato in modalità interferenziale. Quindi, il trasduttore a ultrasuoni verrà posizionato sulla faccetta articolare L4-5 destra dal valutatore-A.

Al soggetto verrà chiesto di eseguire 2 ripetizioni di MVIC del muscolo estensore posteriore con 1 minuto di riposo tra le ripetizioni. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare destro e sinistro a riposo e durante MVIC, oltre a registrare la forza di estensione posteriore dal dinamometro portatile per entrambe le ripetizioni. Lo sperimentatore aumenterà l'intensità della NMES fino a quando il muscolo multifido lombare aumenterà del 10% in spessore. Quindi, al soggetto verrà chiesto di eseguire MVIC del muscolo estensore posteriore. Rater-A misurerà l'attivazione del muscolo multifido lombare destro e sinistro durante MVIC e registrerà la forza di estensione posteriore dal dinamometro portatile attaccato al torace. Gli elettrodi NMES verranno rimossi e la pelle del soggetto verrà pulita. I dati (MVIC e MVIC+NMES) saranno utilizzati per determinare l'esistenza di inibizione muscolare artrogena del muscolo multifido lombare. Dopo la raccolta dei dati pre-intervento, i soggetti con LPC compromesso verranno assegnati in modo casuale a NMES combinato con gruppo di addestramento al controllo motorio (COMB) o gruppo di addestramento al controllo motorio da solo (MCT) utilizzando un numero generato casualmente in buste nascoste.

Il gruppo COMB riceverà il NMES utilizzando la modalità interferenziale sui muscoli multifidi lombari bilaterali. L'intensità sarà fissata alla massima tolleranza del soggetto. La stimolazione verrà impostata a 10 secondi di attivazione e 60 secondi di disattivazione per ridurre al minimo l'affaticamento muscolare. Il tempo NMES totale è di 15 minuti. Dopo il NMES, il gruppo COMB riceverà 30 minuti di formazione sul controllo motorio basata sul concetto di compromissione del sistema di movimento. Questo allenamento di controllo motorio si concentrerà sul controllo del muscolo multifido lombare in vari compiti funzionali. Si ritiene che ripristini le unità motorie negli individui con inibizione muscolare artrogenica. Questo allenamento di controllo motorio dura circa 30 minuti. Il gruppo COMB riceverà un intervento due volte a settimana per 8 settimane. Usiamo il programma di allenamento motorio di 8 settimane perché diversi studi hanno mostrato un miglioramento significativo dopo un programma di allenamento di 8 settimane.1,8 Per i soggetti nel gruppo MCT, riceveranno placebo NMES (senza corrente elettrica) e lo stesso programma di allenamento per il controllo motorio del gruppo COMB. Il terapista che fornisce l'addestramento al controllo motorio sarà all'oscuro dell'incarico di gruppo. Dopo il completamento del programma di intervento, ogni soggetto sarà sottoposto alla raccolta dei dati post-intervento immediatamente dopo la prima sessione (Post-1) e dopo 8 settimane (Post-2) di intervento per determinare l'effetto della stimolazione elettrica neuromuscolare combinata e del controllo motorio allenamento in individui con controllo lombopelvico compromesso.