Neuromusculaire elektrische stimulatie op humerale adductoren bij proefpersonen met rotator cuff scheur: een observatieonderzoek

Deelnemers Op basis van de pilotstudie wordt een steekproefomvang van 30 patiënten berekend om 80% power te leveren met een effectgrootte van 0,5 (acromiohumeraal afstandsverschil = 0,9 mm met en zonder NMES). Proefpersonen met rotatorcuffscheuren zullen worden geworven bij de afdeling Orthopedische chirurgie of de afdeling Fysische Geneeskunde en Revalidatie van het National Taiwan University Hospital (NTUH). Alle proefpersonen krijgen schriftelijke geïnformeerde toestemming voordat ze aan het experiment worden toegevoegd. De studie is goedgekeurd door de NTUH Institutional Review Board.

Instrumentatie Driedimensionaal elektromagnetisch bewegingsvolgsysteem De Polhemus 3Space FASTRAK® (Polhemus Inc., Colchester, VT, VS), een elektromagnetisch bewegingsanalysesysteem met MotionMonitor-software (Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL, VS), wordt gebruikt om driedimensionale scapulaire kinematica te volgen en te verzamelen. Drie sensoren zijn met plakband bevestigd aan het platte benige oppervlak van het acromion en het borstbeen, en aan het distale opperarmbeen tussen de laterale en mediale epicondylus via klittenband met plakband (figuur 1). De andere sensoren worden met een stylus bevestigd om de 3-dimensionale posities op benige oriëntatiepunten te digitaliseren, waaronder de sternale inkeping, processus xiphoid, C7-wervels, T8-wervels, T12-wervels, voorste en achterste glenohumerale gewricht, acromioclaviculaire gewricht, wortel van de wervelkolom van de scapula, onderste hoek van de scapula en laterale en mediale epicondylen om het schoudercomplexmodel te bouwen. Elke ontvanger wordt gesampled met een snelheid van 120 updates/seconde gedeeld door het aantal sensoren.

Echografie (USG) metingen Het BenQ T3300 tablet-echografiesysteem (BenQ Medical Technology Corp., Taipei, Taiwan) met een L154BH lineaire array 4-15 MHz breedbandtransducer zal worden gebruikt voor niet-invasieve evaluatie van AHD in 3 actief geabduceerde posities (op 0 °, 60° en 90° schouderabductie). Realtime beeldvorming wordt uitgevoerd met snel scannen in B-modus om beelden te genereren met de volgende instellingen: versterking, 66-68; dynamisch bereik, 75; volharding, 3; QScan, 4, voor scherpte en gladheid; grijze kaart, 3; Chroma 0; stuurhoek, 0; en omvormer, 5,5 MHz. De minimale meetafstand van deze USG is 1 mm met een fout van minder dan ± 5%.

Neuromusculaire elektrische stimulatie (NMES) De GM300TE COMBO NMES (Gemore Technology Co., Ltd., New Taipei City, Taiwan), een draagbare machine met dubbel bestuurbare kanalen en een handmatige schakelaar, zal worden toegepast op de PM en TM. Volgens een eerdere studie wordt het genereren van spierkracht gemoduleerd door gestimuleerde frequentie, pulsbreedte en intensiteit. Het neemt lineair toe met de gestimuleerde amplitude en pulsduur. De elektronica van het apparaat creëert de elektrische impulsen met een uitgangsfrequentie van 50 Hz en een pulsbreedte van 300 microseconden. De synchrone (S) modus en asymmetrische rechthoekige golfpuls worden gedurende het hele experiment gebruikt. De amplitude wordt ingesteld als samentrekking op spiermotorisch niveau met zelfperceptie van maximaal aanvaardbare intensiteit. De tijd van tetanische stimulatie is 7 seconden met intervallen van 20 seconden tussen stimulaties om spiervermoeidheid te voorkomen. De twee ronde elektroden worden op elke adductor gebruikt om de gestimuleerde interferentie met de nabijgelegen spieren te minimaliseren.

Oppervlakte-elektromyografie (sEMG) Spieractivering wordt verzameld bij 1000 Hz/kanaal met de resolutie van een 16-bits A/D-omzetter naar 16-bits D/A-analoge omzetter (Model MP 150, Biopac Systems Inc., Aero Camino Goleta, CA, VS). Het systeem bevat paren cirkelvormige zilverchloride-elektroden (diameter: 10 mm; Ludlow Company LP, Chicopee, MA) met een interelektrode-afstand van 20 mm (hart op hart). De verzamelde signalen worden versterkt met een Grass AC/DC-versterker (Model 15A12, Astro-Med Inc., West Warwick, RI, VS) met een versterking van 1000 dB, een common-mode rejection ratio (CMRR) van 86 dB bij 60 Hz , en een bandbreedte (-3 dB) van 10 tot 1000 Hz. Gegevens over de volledige bandbreedte (vastgelegd door de software voor data-acquisitie en analysesystemen, AcqKnowledge, Biopac, Aero Camino Goleta, CA) worden gereduceerd met behulp van een root mean square (RMS)-algoritme om enveloppen te produceren met een effectieve bemonsteringssnelheid van 50 monsters per seconde. Het gemiddelde van de drie proeven voor elke taak wordt berekend voor gegevensanalyse.

Krachtmeetsysteem Het krachtgevoelige meetsysteem (FlexiForce ELFTM, New Taipei City, Taiwan) combineert drie enkelpunts FlexiForce B201-sensoren, één handgreep met USB-interface-elektronica en Windows-compatibele software. Drie cirkelvormige sensoren (diameter 9,53 mm; dikte 0,203 mm) kunnen het krachtbereik zo laag detecteren (4,4-111 N), gemiddeld (111-667 N) en hoog (667-4448 N) niveaus, respectievelijk. Dit zorgt ervoor dat de verschillende krachten tijdens maximale vrijwillige isometrische contractie kunnen worden gemeten door de juiste sensor. Wanneer de sensor de kracht detecteert, geeft de software een histogram, curvegrafiek of nummer van de gedetecteerde kracht weer als real-time biofeedback. De bemonsteringsfrequentie van de gegevensverzameling is vastgesteld op 200 Hz.

Procedures Mannelijke proefpersonen wordt gevraagd hun shirt uit te doen en vrouwelijke proefpersonen wordt gevraagd om tijdens het experiment een badpak met open rug te dragen. De proefpersonen wordt gevraagd om respectievelijk de isometrische abductie- en adductie maximale isometrische contractietest uit te voeren tegen de krachtsensoren op de aangepaste ijzeren ring. De maximale kracht wordt gelijktijdig geregistreerd als de gemiddelde waarde tijdens de isometrische maximale isometrische contractietaken. Vervolgens wordt de acromiohumerale afstand beoordeeld door een USG-sonde in 3 ontvoerde posities (rustpositie, 60° en 90°) met een speciaal ontworpen dynamische goniometer die het distale deel van de humerus omringt. De USG-sonde wordt parallel aan de humerusschacht en over het anterieure aspect van de anterieure acromiale rand aangebracht. Voor elke positie zijn drie afbeeldingen vereist. Intervallen van twintig seconden tussen elk beeld voorkomen spiervermoeidheid. Na de USD-beeldvorming worden sEMG-elektroden op de teres major en pectoralis major geplaatst nadat het gebied is schoongeveegd met alcohol en geschrobd om de impedantie van de huid te verminderen. Na plaatsing van de elektroden laat de proefpersoon zijn/haar arm in een neutrale zithouding hangen waarbij een krachtmeetsensor contact maakt met de pols. Elke proefpersoon voert vijf proeven uit van respectievelijk de isometrische abductie- en adductietaak bij 60% van de maximale kracht op basis van real-time krachtwaardefeedback.

Daarna wordt de scapulaire kinematica tijdens het optillen van de arm gemeten door FASTRAK in 5 proeven. Eerst bevestigt een fysiotherapeut de sensoren om het lokale coördinatensysteem voor de schouder op te bouwen. Vervolgens vraagt ​​de operator de proefpersoon om de arm omhoog te brengen om er zeker van te zijn dat de hoek groter is dan 90° en om het schouderblad terug te trekken om de axiale richting van de interne/externe rotatie van het scapulier die op het systeem wordt weergegeven, te bevestigen. Ten tweede krijgen de proefpersonen de opdracht om de arm binnen 3 seconden met een comfortabele snelheid zo hoog mogelijk op te heffen en vervolgens de arm langzaam naar de uitgangspositie te laten zakken. Een hoorbare metronoom ingesteld op 1 Hz wordt gebruikt als richtsnoer tijdens de elevatietaak.

Alle proefpersonen wordt gevraagd dezelfde beoordeling uit te voeren met NMES. De volgorde van NMES-toepassing op de teres major of pectoralis major zal willekeurig zijn. Alle optimale NMES-bijlagen worden bevestigd met de rekruteringsactiviteit door de motorische puntpen. Vervolgens wordt de maximaal toelaatbare intensiteit verzekerd en vastgelegd in de drie ontvoerde posities. Vervolgens worden de scapulaire kinematica tijdens armelevatie en de acromiohumerale afstandsmetingen in specifieke armposities uitgevoerd tijdens NMES op een van de beoogde adductoren. Proefpersonen wordt gevraagd om de specifieke armpositie met NMES gedurende ten minste 3 seconden vast te houden in elke poging tijdens de acromiohumerale afstandsmeting. Bovendien wordt de NMES gedurende ten minste 7 seconden aangehouden tijdens de scapulaire kinematische tracking tijdens het optillen van de arm. Na een pauze van 10 minuten na de beoordelingen wordt NMES uitgevoerd op een andere adductorenspier. Na de NMES-stimulatie voert de proefpersoon onmiddellijk de co-contractiebeoordeling uit. De spieractiviteitsgegevens in zowel isometrische abductie als adductie worden onmiddellijk vóór en na NMES verzameld. Vervolgens worden de gegevens van de scapulaire kinematica tijdens armelevatie en de acromiohumerale afstand in rustpositie en bij 60° en 90° schouderabductie geanalyseerd.

Statistische analyse De gegevens worden geanalyseerd in Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), versie 22 (International Business Machines Corp., New York, VS). De Shapiro-Wilk-test wordt gebruikt om te testen op normaliteit. Bij normale verdeling worden tweeweg-ANOVA's (3 condities x 3 posities voor acromiohumerale afstandsmetingen en 3 condities x 6 posities van scapulaire kinematica) gebruikt. Het alfaniveau is bij tweezijdige toetsing vastgesteld op 0,05. Zonder normale verdeling wordt een niet-parametrische test (Friedman-test) gebruikt voor gegevensanalyse. Co-contractieverhoudingen tussen basislijn en onmiddellijk na NMES worden vergeleken door middel van t-test of Wilcoxon-rangtest, ongeacht of de verdeling normaal is of niet.