ACL断裂患者の大腿四頭筋の筋力向上に対する全身振動の効果

前十字靱帯再建前の大腿四頭筋の筋力向上に対する全身振動療法の効果

1. 序章：

   前十字靱帯（ACL）損傷は、整形外科およびスポーツ医学において一般的な膝損傷です。 米国では年間 200,000 件の ACL 損傷があると推定されています。 スカンジナビアの ACL 損傷登録システムによると、ACL 損傷の発生率は年間 10,000 人あたり約 32 ～ 38 人でした。 ACL再建術（ACLR）は、スポーツ復帰を希望するACL損傷患者の膝受動的弛緩を回復するための最適な治療法として推奨されています。 しかし、最近のメタ分析では、再建とリハビリが成功した後、エリートアスリート以外の競技スポーツに復帰できるのはわずか 42% であることが示されました。 彼らの約50％は術後1年でスポーツに復帰できず、3分の1は術後2年で復帰できません。

   これまでのところ、手術後の機能回復が良好な患者とそうでない患者がいる理由はまだわかっていません。 ACL再建の最終目標は、患者が再受傷リスクを高めることなく受傷前の活動状態に戻れるように支援することであるため、手術後の回復不良のリスクが高い患者を特定することが極めて重要です。 以前のいくつかの研究では、術前の大腿四頭筋の筋力が術後の機能回復の重要な予測因子であると結論付けられています。 したがって、術前に大腿四頭筋の筋力を強化することが非常に重要です。 術前リハビリテーションを実施したいくつかの研究では、患者の一部が依然として対称的な大腿四頭筋の筋力を達成できていないことが判明しました。これは主に、傷害による関節形成抑制と萎縮関連のバイオマーカーの増加が原因で、これらの患者は従来の筋力トレーニングに対する反応が低くなります。

   全身振動は、皮質運動の興奮性を高めるため、AMI を減少させる効果的な方法であることが実証されています。 全身振動は、さまざまな障害に対する理学療法の追加プログラムとしてますます人気が高まっています。 ACL損傷患者の場合、これまでの研究では、全身振動が大腿四頭筋の機能、神経筋の制御、バランスの改善に効果的であることが示されています。 全身振動療法が ACLD 患者にもたらす利点を説明できるメカニズムがいくつかあります。 第一に、振動刺激は筋紡錘を介して Ia 型求心性ニューロンの興奮性を高めることができ、その結果、強直性振動反射が起こり、I 型および II 型筋線維が肥大します。 第二に、全身の振動により速筋運動単位の動員閾値が即座に低下し、筋肉の活性化が高まります。 第三に、振動刺激は下肢の固有受容体を活性化する可能性があります。 分子レベルでは、低振幅の高周波振動はアトロジン-1 mRNA とミオスタチンの発現を下方制御する可能性があります。 さらに、振動運動後に急激に最近確認されたマイオカインレベルである循環イリシンを増加させる効果があることも判明しました。 いくつかの研究では、全身振動トレーニングにより、高齢者や健康な人の運動後の血中 TNF-α 受容体、TNF-α、IL-6 濃度が低下する可能性があることも報告されています。 上記に基づいて、手術前に大腿四頭筋の筋力を向上させるには、全身振動がより効率的かつ効果的な方法である可能性があります。

   したがって、この研究は主に、「手術前に大腿四頭筋の筋力が大幅に向上した患者は、ACLR後の機能回復も良好なのか？」という研究上の疑問に答えることを目的としています。 2 番目の目的は、研究の疑問に答えることです。大腿四頭筋の抑制と運動誘発性のミオカイン分泌の変化が、同じ強度の運動に対する患者の反応の違いの理由ですか? 3 番目の目的は、手術前に大腿四頭筋の筋力を向上させるために、全身振動がより効果的かつ効率的な方法であるかどうかに答えることです。

2. 方法論:

   ランダム化対照試験 2.1 参加者: 参加基準: 成人。原発性片側ACL断裂。下肢には他に怪我はありません。 BMI <30;怪我の急性症状はない。 ACLR待ち 除外基準：BMI≧30。妊娠;心臓または呼吸器疾患; ACLR 2.2 介入の受け入れを拒否する: 患者は無作為に 2 つのグループに割り当てられます。従来のグループと、振動グループ。従来型 + 筋力トレーニング グループ。従来の+振動グループ。

   従来グループ：筋力トレーニング 振動グループ：全身振動療法 従来+振動グループ：筋力トレーニング+全身振動療法 筋力トレーニングプロトコル：レッグプレス 75%RM 10回*3 レッグエクステンション 75%RM 10回*3 レッグカール 75%RM 10回*3 股関節外転 75% RM 10 回*3 股関節内転 75% RM 10 回*3 ストレートレッグレイズ 75RM 10 回*3 スクワット 1 分*6 回、各回の休憩 1 分 全身振動 (Fitvibe Excel Pro) プロトコル：垂直方向の振動 位置：膝60度屈曲の標準的なスクワット、裸足で手首に手を置く 周波数：20〜60Hz（5Hzステップで調整） 振幅：2〜4mm 強度：15〜30分（患者の症状に応じて調整）自己申告の感覚と進歩）

   すべての介入には 54 週間かかり、患者は少なくとも 10 セッションの運動を完了する必要があります。

   すべての患者様に同じ術後のリハビリテーションを行っていただくため。 術後リハビリテーションの手順を説明するスマートフォンアプリを患者様のスマートフォンにインストールします。

   2.3 結果: 2.3.1 結果測定の時点: ベースライン、WBV の 1 回セッション後、手術前、手術後 3 か月、手術後 9 か月。

   2.3.2 大腿四頭筋の筋力および大腿四頭筋の自発的活性化：被験者の大腿四頭筋のピークトルク（両脚）の測定は、等速性筋力計（Biodex System 3、Biodex Medical Systems、シャーリー、ニューヨーク州、米国）で完了します。 テスト中、被験者は股関節を 90 度曲げ、膝を 30 度曲げた状態で配置され、被験者は MVIC を確保するために最善を尽くすように求められます。 一方、検査者は収縮の過程で「ますます強く」と励ましの言葉を与えます。 MVIC テストは被験者ごとに 3 回繰り返されます。 そして、各繰り返しの合間には十分な休息が与えられます。 データを標準化するために、個々の MVIC ピーク トルクは、さらなる統計分析のためにすべての被験者の体重で除算されます。

   大腿四頭筋の活性化率を定量化するには、重ね合わせバースト技術が使用されます。

   MVIC テストで記録されたピーク トルクはソフトウェアに入力され、最大膝伸展トルクに達すると、大腿四頭筋に最大超電気刺激 (DS7R:10 パルス、100 Hz トレインから) が送られます。 電気刺激は、外側広筋の近位側と内側広筋の遠位側に適用される 2 つの粘着性刺激電極 (8 × 13cm) を介して送達されます。 大腿四頭筋の活性化率は、(MVIC) / (刺激によって生成されるピーク トルク) *100 である中心活性化率公式 (CAR) を使用して計算されます。 CAR 100 は、完全な大腿四頭筋の活性化を表すために使用されました。 95 以上の CAR 値は、「正常」および/または健康な CAR 値を表すとみなされました。 収集された最大 CAR 値は統計分析に使用されます。

   CAR= MVIC/(MVIC+ST) *100%

   2.3.3 大腿四頭筋の厚さ: これまでの研究で、大腿部の中間レベルでの 1 回の MRI スキャンから大腿四頭筋のサイズを正確に予測できることが確認されています。 この研究では、MRI 検査のコスト効率の悪さを考慮して、超音波が信頼できるツールであることがいくつかの研究で実証されているため、せん断波エラストグラフィー超音波 (バージョン 6.0、Supersonic Imagine、エクス アン プロヴァンス、フランス) を使用して大腿四頭筋 CSA を推定します。筋肉CSAの定量化に。 さらに、Abe T et al.高い相関があることがわかりました(r=0.91) 大腿四頭筋の筋肉の厚さとCSAの間。 そしてフランキら。はるかに高価な MRI 検査の代替として、抵抗筋力トレーニングによって誘発される長期の肥大反応をモニタリングするために、超音波で測定された中レベルの大腿四頭筋の厚さの使用を支持しています。

   2.3.4 機能的パフォーマンス（シングルレッグホップ、姿勢制御）：シングルレッグホップ（SLH）テストは、以前の研究で報告されているように実行されます。 検査の前に、患者はエアロバイクで 5 分間のウォームアップを完了する必要があります。 「片足で立ち、できるだけ遠くまでジャンプし、同じ足で着地する」というジャンプ課題に関する一般的な指示が与えられます。 各脚で 3 回のトライアルを実行し、その後慣れを行います。 患者が着地後少なくとも 2 秒間バランスを維持しながら最大ホップ距離を達成できた場合、SLH は正しくみなされます。 患者には、負傷していない脚から始めるように指示されます。

   Biodex Stability System (ソフトウェア バージョン 3.1、Biodex Medical Systems) を使用して、姿勢制御を評価します。 参加者はプラットフォーム上に両足を置き、膝を約 15 度曲げた快適な姿勢をとります。 最初のセッションで記録された足の位置は、その後のすべての評価で使用されます。 各患者は、25 秒以内にプラットフォームの安定性がレベル 8 からレベル 4 まで段階的に低下して、静止位置を維持する必要があります。 トライアル間には 10 秒の休憩時間を挟んで、合計 3 回のトライアルが行われます。 OSI、API、および MLI の平均 ±標準偏差が記録されます。

   2.3.5 患者が報告した転帰: 主観的な機能転帰は、Lysholm 膝スコアリング システム、IKDC 主観的スコアリング システム、および Tegner 活動スコアによって評価されます。 プレー復帰に向けた心理的な準備はACL-RSIによって評価される。 IKDC は、症状と活動に関する 0 から 100 までの 10 の質問で構成されます。100 は膝が完全に機能していることを意味します。 テグナー スコアは、1 (低活性) から 10 (非常に高い活性) までのスケールで表される活性レベルです。 12 項目からなる ACL-RSI スケールは、感情、パフォーマンスへの信頼、リスク評価という 3 つの特定の心理的構成要素を 0 から 100 のスケールで測定します。 このスケールは、ACLR 後の RTS の成功を予測するパラメーターです。

   2.3.6 血清中のバイオマーカー: ベースライン、1 日の運動の 30 分後、および 4 週間の運動の完了後に血液を採取します。

   血清サンプリングの技術は Perez-Lopez らによって報告されました。 血液サンプルは 1000 g で 15 分間遠心分離され、-80°C で保存されます。 2 つの高感度酵素結合免疫吸着測定法 (ELISA) キットを使用して、IL-15、IL-15Rα、ミオスタチン、IL-6、IL-10、IGF-1、イリシンの血清濃度を二重に測定します。

   2.3.7 腫れと痛みの評価: (術後 1 週間と 3 か月後に測定されます) 膝関節の腫れは、標準的な巻尺 (テープ幅 = 8 mm) で膝蓋骨中央周囲を測定することによって評価されます。 損傷した側と反対側の違いは、さらなる分析のために記録されます。 同じ経験豊富な研究者が測定を実行します。

   痛みは、確立された数値的痛み評価スケールによって推定されます。十分に確立された数値的痛み評価スケールによって、痛みが推定されます。 患者は、スケールの導入に従って、主観的な感覚に基づいてこのスケールを完成させます。

   2.3.8 膝他動的弛緩度 膝他動的弛緩度は、KT-1000 膝関節計によって測定されます。 KT-1000 は、大腿骨に対する前脛骨の動きを測定する、ACL 損傷および再建のための客観的な機器です。 このテストでは、KT-1000 を脚にストラップで固定し、脛骨を前方に引っ張り、その動きの量をミリメートル (mm) 単位で定量化します。

   2.3.9 モチベーションおよび社会的認知変数とリハビリテーション遵守率 治療モチベーションを測定するために、治療自己規制アンケートの傷害リハビリテーション版が使用されます。 このアンケートは香港の ACL 患者の間で使用されており、その有効性と信頼性を裏付ける証拠が得られています。 計画行動理論からの変数を測定するために、傷害リハビリテーションに関する以前の研究から開発され検証された計画行動理論スケールの中国傷害リハビリテーションバージョンが使用されます。

   リハビリテーション遵守率は、自己申告による傷害リハビリテーション遵守率スケールによって推定されます。 このスケールは、中国語で検証されている最も広く使用されている自己報告手段の 1 つであり、その心理測定特性を裏付ける強力な証拠により、ACL 患者の間でリハビリテーション遵守を測定するためにも使用されています。

3. 統計：

大腿四頭筋の筋力が主要結果として使用されました。 同様の研究に基づき、WBV 後の大腿四頭筋の筋力増加に対する効果量を 0.3 と推定し、減少率を 20% と仮定すると、各グループに 50 人の被験者、合計 125,160 人の被験者を募集する必要があることが実証されました。 ベースライン特性は、パラメトリック パラメーターの独立した t 検定とノンパラメトリック パラメーターの x2 検定を使用してテストされます。 結果測定の反復測定因子としての時間を伴う反復測定分散分析 (ANOVA) を使用して、24 グループ間の差異を分析します。 患者内効果の試験を利用して、各グループの異なる時間間隔間の差異を見つけました。 F 統計との対比は、事後分析のさまざまな時点での差異を検出するために使用されます。 マン-ホイットニー U 検定を使用して、24 グループ間の結果変数の差異を比較します。 すべての統計テストでは、アルファ レベルが 0.05 に設定され、社会科学用統計パッケージ (IBM SPSS Ver. 24）。