大腿四頭筋の神経筋電気刺激の最適化のための膝と股関節の角度

神経筋電気刺激 (NMES) は、運動学習、除神経筋の保存、非協力的/鎮静状態の個人のトレーニング、疼痛管理と緩和、アスリート、若者、高齢者の機能的パフォーマンスの改善に関連する利点により、さまざまな状況で使用されます。 、重度の心肺疾患を持つ人々のほかに。 NMES に関する確かな蓄積された知識があっても、その可能性は完全には理解されておらず、さまざまな適用可能性において臨床医や科学者がより大きな効果を達成するためには、疑問が明確にされていません。

NMES の効果は、さまざまな長さの大腿四頭筋ではまだ決定されていません。これは、交差する関節または関節 (股関節と膝関節) の角度を変えることによって達成できます。 この問題に取り組んだ試験はおそらく 1 つしかない (Fahey et al., 1984)。 この研究では、膝と股関節を伸ばした状態と膝 (65°) と股関節 (角度は言及されていません) を曲げた状態の 2 つの位置を比較しましたが、この研究の目的は膝の位置の影響のみを評価することでした。 著者らは、NMES が等尺性および等速性筋力を向上させることができることを発見しましたが、治療中に膝が屈曲している場合は、等速性パフォーマンスを改善するのにより効果的である可能性があります. グループは膝を曲げた状態でのみテストされ、膝を伸ばさずにテストされたため、股関節の角度の変化がおそらく結果に影響を与えたため、疑問が生じます. この研究は、バックスらによって発見された唯一の研究でもありました。 （2005）。

正当化: NMES は、リハビリテーション プログラムの主な治療または補助治療として適用される確立されたツールです。 結果における下肢位置の影響を確立する必要があります。 したがって、この研究は、大腿四頭筋の随意および誘発強度、電気的活動、構造、および腱の特性に対するNMESの影響に初めて対処します。

仮説: 健康な若年成人では、NMES の股関節および膝関節角度の変化は、膝伸筋トルク、大腿四頭筋の筋電図活動、構造、腱-腱膜複合体の伸長、および膝蓋腱の腱の特性に影響を与える可能性があります。 これらの要因は、参加者が膝を 60 度屈曲させて座ると促進されます。 一方、大腿四頭筋がより伸ばされたり (膝を 60° にして横たわる)、短くなったり (背臥位または膝を伸ばして (0°) 座っている) 場合、そのような適応は重要ではありません。

方法：健康な若い男性を対象としたクロスオーバー試験です。 手順は、Ceilândia 学部 / ブラジリア大学の Neuromuscular Performance Laboratory および体育学部 / ブラジリア大学の力研究所で実施されます。 被験者は、実験室への5回の訪問を行います（最初の訪問は、各位置でNMESをテストするための習熟セッションになります）、訪問間の最小間隔は48時間です。 ボランティアは、研究のすべての手順、目的、利点、およびリスクについて知らされ、参加前にインフォームド コンセント フォームに署名します (プロジェクトは、大学研究倫理委員会 N 99221818.9.0000.0029 によって承認されました)。

• 最大随意等尺性収縮 (MVIC): 等速性ダイナモメーターは、トルクを記録するために使用されます。 機器の軸は、視覚的に膝の軸 (大腿骨の外側上顆) と一致します。 力変換器のレバー アームは、ストラップで外果の 2 ～ 3 cm 上にしっかりと取り付けられます。 腰と膝の角度はゴニオメーターで調整します。 被験者は、体の動きを最小限に抑えるために、胸と骨盤帯にベルトを掛けて椅子にしっかりと固定されます。 個人は、手を肩に置いて腕を交差させ、ひざをストラップに対して伸ばすように指示されます。「最大の力まで 3 秒間徐々に押して (ランピング収縮)、4 秒間維持し、その後徐々に力の量を減らします。さらに3秒間」。 収縮の数は、超音波評価の数に対応します: 4 つの筋肉 (大腿直筋と 3 つの広筋) + 膝蓋骨近位腱 + 膝蓋骨遠位腱 x 3 測定 = 18、それぞれ 1 分の休憩で区切られます。
• 神経筋電気刺激 (NMES): NMES は、習熟時に評価され、その後のセッションの随意収縮プロトコルの終了後に (15-18 回) 生成される最大電気誘発等尺性トルクを生成するために使用されます。 電気刺激装置を使用します。 パラメータはデジタルオシロスコープを使用して検証されます。 デバイスは、2 対の 25 cm2 接着電極に接続されるケーブルに接続されます。 最初の遠位電極は、上前腸骨棘 (ASIS) と内側靭帯が位置する空間との間の線の 80% に配置されます。 近位電極は、内側広筋のペン型電極で識別される対応する運動点に配置されます。 もう一方の遠位電極は、ASIS から膝蓋骨の外側に形成される線の 2/3 に配置されますが、近位電極は、ペン型電極で識別される運動点に配置されます。外側広筋。 パルス電流が使用されます: 周波数 = 100 Hz、パルス持続時間 = 400 μs、立ち上がり時間 = 3 秒、オン時間 = 4 秒、減衰時間 = 3 秒、オフ時間 = 1 分。 使用される強度は、慣れ親しんだときに得られるものか、許容される場合はそれ以上になります。
• 表面の電気的活動と活性化レベル: 外側広筋、内側広筋、および大腿直筋の表面筋電図 (EMG) 活動は、それぞれ直径 20 mm で記録直径 10 mm の塩化銀の 2 つの丸い電極によってバイポーラに記録されます。 20 mm の電極間距離 (中心から中心) で分離されています。 電極は筋腹に縦方向に配置され、参照電極は反対側の下肢の膝蓋骨に取り付けられます。 NMES 電極の場合と同様に、次のセッションで電極が適切に配置されるようにマーキングが行われます。 2 つの電極間のインピーダンスの減少 (<5 kΩ) は、やすりで皮膚をこすり、アルコールで洗浄することによって得られます。 EMG 信号は、帯域幅周波数 15 Hz ～ 5.0 キロヘルツで増幅されます (コモン モード除去率 = 90 デシベル、インピーダンス = 100 ミリオーム、ゲイン = 1000)。
• 筋肉の構造: 筋肉の厚さ、羽状角、筋束の長さは、7.5 メガヘルツのリニア トランスデューサを備えた B モードのポータブル超音波を使用して、安静時および MVIC および NMES 中に取得されます。 深さ、ゲイン、圧縮、超音波の設定は、評価間および患者ごとに一定に保たれます。 筋肉ごとに 3 つのビデオが取得され、平均値が統計分析に使用されます。 再現性を高めるために、評価者はトランスデューサを取り外して、マークされた位置に再配置します。 ビデオはデバイスに保存され、特定のソフトウェアで処理するためにコンピューターに転送されます。 ビデオは、筋束の方向と平行に保ちながら、筋肉の縦平面に配置されたトランスデューサで取得されます。 複数の線維束が途切れることなく示されると、トランスデューサの適切な位置合わせが達成されます。 大腿直筋、中間広筋、外側広筋、内側広筋は、それぞれ、上前腸骨棘の内側面と上縁との間の距離の 50%、60%、および 75% (近位から遠位) の割合で評価されます。 Blazevichらから適応した膝蓋骨の。 （2006）。 大腿直筋と中間広筋は大腿部の前面で可視化され、外側広筋はトランスデューサを正中線から横方向に 5 cm 動かすことで可視化され、内側広筋はトランスデューサを 3 cm 離して可視化されます。太ももの内側方向。 ペネーション角度は、筋肉の深部腱膜のエコーと束の間のスペースのエコーとの間で形成される角度であり、筋肉の深部腱膜から 3 ～ 4 mm 上で測定されます。 束の長さは筋線維の全長と見なされますが、束が長すぎて始点から挿入までを測定できないため、ブラゼビッチらの式から推定長が得られます。 （2006）、変数として筋肉の厚さ、束の角度、および表面と深部の腱膜の間の角度を使用します。
• 腱-腱膜複合体の伸長: 筋腱の伸長は、深部腱膜の変位によって推定されます。 計算のために、筋肉構造の分析のために取得された録音が使用されます。 ただし、前のトピックのデータの静的な性質とは異なり、この変数は動的なアプローチを使用します。これは、点 (P) が安静時の深部腱膜における線維束の接触点 (挿入) として使用され、最大収縮中の最終位置を考慮すると、P. したがって、P (dL) の変位は、深部腱膜と遠位腱の伸長の指標と見なされます。
• 腱の特性: 膝蓋腱の静止長は、腱の後面に沿って、膝蓋骨の挿入から脛骨への挿入まで、縦方向 (矢状面) で超音波トランスデューサーを使用してその経路を追跡することによって測定されます。 トランスデューサーの中央領域は、腱挿入のそれぞれに配置され（後面を考慮して）、その時点で皮膚にマークが付けられ、腱の長さの測定に測定テープが使用されます。 膝蓋腱の断面積は、その長さの 25%、50%、および 75% (安静時) での軸平面画像から計算されます。 腱力の計算には、大腿骨の長さを個別に測定することによって推定される、内モーメント アームによる推定総膝伸展モーメント (筋電図法によって得られた大腿二頭筋の活性化に対して補正された) の比率が使用されます。 Visser et al (1990) の方程式に。 腱の応力は、断面積によって腱に適用される力の比率によって計算されます。 腱のひずみは、元の長さに対する長さの変化 (ΔL/Lo) を使用して計算され、パーセンテージで表されます。 ヤング率、または弾性率は、応力をひずみで割ることによって得られます。 腱の剛性は、腱に加えられた力をその長さで生成された伸びで割ることによって計算されます。 トランスデューサの長さでは膝蓋腱全体を可視化できないため、参照用に低刺激性の反響吸収粘着テープを腱の中心に配置します。 したがって、画像は、テープから近位挿入まで、そしてテープから離れて遠位挿入まで取得される。 画像は測定のために再構成されます。 変形は、膝蓋骨と脛骨の間の長さの変化として定義され、フレームごとに測定されます。