Effektene av helkroppsvibrasjoner på økende Quadriceps-styrke hos pasienter med ACL-rupturer

Effekten av helkroppsvibrasjonsterapi på å øke quadriceps-styrken før rekonstruksjon av fremre korsbånd

1. Introduksjon:

   Fremre korsbåndskade (ACL) er en vanlig kneskade innen ortopedisk og idrettsmedisin. Det er anslått at det er 200 000 ACL-skader årlig i USA. I følge ACL-skaderegisteret i Skandinavia var forekomsten av ACL-skade ca. 32-38/10000 personer per år. ACL-rekonstruksjon (ACLR) har blitt anbefalt som den optimale behandlingen for å gjenopprette passiv slapphet i kneet hos pasienter med ACL-skade som har et ønske om å gå tilbake til idrett. En fersk metaanalyse viste imidlertid at bare 42 % av eliteidrettsutøvere er i stand til å vende tilbake til ikke-elitekonkurranseidretter etter en vellykket rekonstruksjon og rehabilitering. Omtrent 50 % av dem kan ikke gå tilbake til idretten 1 år og en tredjedel kan ikke komme tilbake 2 år etter operasjonen.

   Til nå er årsaken til at noen pasienter kan ha god funksjonell restitusjon etter operasjonen mens de andre ikke kan, fortsatt ukjent. Siden det endelige målet med ACL-rekonstruksjon er å hjelpe pasienter tilbake til aktivitet før skaden uten høy risiko for ny skade, er det ekstremt viktig å identifisere de som har høy risiko for dårlig restitusjon etter operasjonen. Noen tidligere studier konkluderte med at preoperativ quadriceps styrke er en nøkkelprediktor for funksjonell utvinning postoperativt. Derfor er det svært viktig å øke preoperativ quadriceps styrke. Flere studier implementert preoperativ rehabilitering fant at en del av pasientene fortsatt ikke kunne oppnå symmetrisk quadriceps-styrke, noe som hovedsakelig på grunn av skadeindusert artrogen hemming og økte atrofi-relaterte biomarkører gjør at disse pasientene har lav respons på tradisjonell styrketrening.

   Det har blitt demonstrert at helkroppsvibrasjoner er en effektiv måte å redusere AMI på grunn av økt kortikomotorisk eksitabilitet. Helkroppsvibrasjoner blir mer og mer populært som et tilleggsprogram for fysioterapi for ulike lidelser. For pasienter med ACL-skade indikerer tidligere studier at helkroppsvibrasjon er effektivt for å forbedre quadriceps-funksjonen, nevromuskulær kontroll og balanse. Det er flere mekanismer som kan forklare fordelene med helkroppsvibrasjonsterapi til ACLD-pasienter. For det første kan vibrasjonsstimuli øke eksitabiliteten til type Ia afferent nevron via muskelspindler, noe som resulterer i tonisk vibrasjonsrefleks og utvidelse av type I og type II muskelfibre. For det andre kan helkroppsvibrasjoner redusere rekrutteringsterskler for raske motorenheter umiddelbart, noe som fører til høyere aktivering av muskler. For det tredje kan vibrasjonsstimuli aktivere proprioseptive reseptorer i underekstremitetene. På molekylært nivå kan lav-amplitude høyfrekvent vibrasjon nedregulere Atrogin-1 mRNA og myostatin uttrykk. I tillegg ble det også funnet effektivt å øke sirkulerende irisin som er et nylig identifisert myokinnivå akutt etter vibrasjonsøvelser. Flere studier rapporterte også at helkroppsvibrasjonstrening kan redusere blodkonsentrasjonen av TNF-α-reseptorer, TNF-α, IL-6 hos eldre og friske personer etter trening. Basert på det ovennevnte, kan helkroppsvibrasjon være en mer effektiv og effektiv måte å forbedre quadriceps-styrken før operasjonen.

   Dermed er denne studien primært for å svare på forskningsspørsmålet: Har pasienter med større quadriceps styrkeforbedring før operasjon også bedre funksjonell restitusjon etter ACLR? Det andre målet er å svare på forskningsspørsmålet: Er quadriceps-hemming og endret treningsindusert myokinsekresjon årsakene til pasientens ulike responser på samme intensitetstrening? Det tredje målet er å svare på er helkroppsvibrasjon er en mer effektiv og effektiv måte å forbedre quadriceps-styrken før operasjonen?

2. Metodikk:

   En randomisert kontrollstudie 2.1 Deltakere: Inklusjonskriterier: Voksen; primær unilateral ACL-ruptur; ingen andre skader på nedre ekstremiteter; BMI <30; ingen akutte symptomer på skade; venter på ACLR-eksklusjonskriterier: BMI≥ 30; svangerskap; enhver hjerte- eller luftveissykdom; nekte å akseptere ACLR 2.2-intervensjoner: Pasienter vil bli randomisert fordelt i 2 grupper: konvensjonell gruppe og; vibrasjon gruppe; konvensjonell+ styrketreningsgruppe; konvensjonell +vibrasjonsgruppe.

   Konvensjonell gruppe： styrketrening Vibrasjonsgruppe: Helkroppsvibrasjonsterapi Konvensjonell+ vibrasjonsgruppe: styrketrening+ helkroppsvibrasjonsterapi Styrketreningsprotokoll: Benpress 75 % RM 10 repetisjoner*3 Benforlengelse 75 % RM 10repetisjoner*3 Leg curl 75 %RM 10 repetisjoner *3 Hofteabduksjon 75 % RM 10 repetisjoner*3 Hofteadduksjon 75 % RM 10 repetisjoner*3 Rett benheving 75 RM 10 repetisjoner*3 Knebøy 1 min*6 repetisjoner ,1 min hvile mellom hver Helkroppsvibrasjon (Fitvibe Excel Pro) protokoll : Vertikal retning vibrasjon Posisjon: standard knebøy med kne 60 fleksjon, barbeint og hender på håndleddet Frekvens: 20-60 Hz (justert med et trinn på 5Hz) Amplitude: 2-4mm Intensitet: 15-30 min (justert etter pasientens selvrapportert følelse og fremgang)

   Alle intervensjonene vil ta femfire uker og pasienter må gjennomføre minst 10 økter med trening.

   For å få alle pasientene til å følge samme postoperative rehabilitering. En smarttelefon-APP som illustrerer vår postoperative rehabiliteringsprotokoll vil bli installert på pasientenes smarttelefoner.

   2.3 Utfall: 2.3.1 Tidspunkter for utfallsmålinger: baseline, etter en enkelt økt med WBV, før operasjon, 3 måneder etter operasjon, 9 måneder etter operasjon.

   2.3.2 Quadriceps styrke og quadriceps frivillig aktivering : Målingene av quadriceps toppmoment (begge ben) vil bli fullført på et isokinetisk styrkedynamometer (Biodex System 3, Biodex Medical Systems, Shirley, NY, USA). Under testen plasseres forsøkspersonene med hoften bøyd 90° og kneet bøyd 30°, og forsøkspersonene blir bedt om å prøve sitt beste for å sikre MVIC. I mellomtiden vil testeren gi oppmuntrende ord "hardere og hardere" under sammentrekningsprosessen. MVIC-testen gjentas 3 ganger per forsøksperson. Og tilstrekkelig hvile er tillatt under intervallet for hver repetisjon. For å standardisere dataene, vil det individuelle MVIC-toppmomentet deles på kroppsmassen til hvert individ for den videre statistiske analysen.

   For å kvantifisere quadriceps aktiveringsforhold vil den overlagrede burst-teknikken bli brukt.

   Det maksimale dreiemomentet registrert fra MVIC-testen vil bli lagt inn i en programvare for å levere en supramaksimal elektrisk stimulus (fra DS7R:10-pulser, 100 Hz-tog) til quadriceps-muskelen når det maksimale kneforlengelsesmomentet er nådd. Den elektriske stimulansen vil bli levert gjennom to selvklebende stimulerende elektroder (8 × 13 cm) påført over vastus lateralis-muskelen proksimalt og vastus medialis distalt. Quadriceps aktiveringsforhold vil bli beregnet ved å bruke formelen for sentral aktiveringsforhold (CAR), som er (MVIC) / (toppmoment generert av stimulus) *100. En CAR på 100 ble brukt for å representere fullstendig quadriceps-aktivering. CAR-verdier som var ≥ 95 ble ansett for å være "normale" og/eller representative for en sunn CAR-verdi. Den maksimale CAR-verdien som samles inn vil bli brukt til statistisk analyse.

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

   2.3.3 Quadriceps-tykkelse: Tidligere studier har bekreftet at quadriceps-størrelsen kunne forutsies nøyaktig fra en enkelt MR-skanning på midtre nivå av låret. I denne studien, med tanke på kostnadsineffektiviteten ved MR-undersøkelse, vil skjærbølge-elastografi ultralyd (versjon 6.0; Supersonic Imagine, Aix-en-Provence, Frankrike) bli brukt til å estimere quadriceps CSA siden flere studier viser at ultralyd er et pålitelig verktøy for kvantifisering av muskel CSA. Videre har Abe T et al. fant at det er en høy korrelasjon (r=0,91) mellom muskeltykkelse og CSA av quadriceps. Og Franchi et al. støtte bruk av ultralydmålt mellomnivå quadriceps-tykkelse for overvåking av langsiktig hypertrofisk respons indusert av motstandsdyktig styrketrening som et alternativ til den mye dyrere MR-undersøkelsen.

   2.3.4 Funksjonell ytelse (sSingle leg hop; postural kontroll): Single leg hop (SLH)-testen vil bli utført som tidligere studier rapportert. Før testing vil pasienter bli pålagt å gjennomføre en 5 minutters oppvarming på en stasjonær treningssykkel. Det vil bli gitt en generell instruks om hoppoppgaven «Stå på ett bein, hopp så langt det er mulig og land på samme bein». Tre forsøk vil bli utført med hvert ben etterfulgt av familiarisering. SLH vil bli ansett som riktig hvis pasienten er i stand til å oppnå maksimal hoppavstand mens balansen opprettholdes i minst 2 s etter landing. Pasienter vil bli bedt om å starte med sitt ikke-skadde ben.

   Biodex Stability System (med programvareversjon 3.1, Biodex Medical Systems) vil bli brukt til å evaluere postural kontroll. Deltakerne vil bli plassert med begge føttene på plattformen og i en komfortabel stilling med knefleksjon rundt 15°. Fotstillingene registrert i den første økten vil bli brukt ved alle etterfølgende vurderinger. Hver pasient må opprettholde den statiske posisjonen med plattformen gradvis redusert i stabilitet fra nivå 8 til nivå 4 innen 25 sekunder. Det vil være totalt 3 forsøk, med 10 sekunders hviletid mellom. Gjennomsnittlig ±standardavvik for OSI, API og MLI vil bli registrert.

   2.3.5 Pasienter rapporterte utfall: Det subjektive funksjonelle utfallet vil bli evaluert av Lysholm kneskåringssystem, IKDCs subjektive skåringssystem og Tegner aktivitetsskåre. Psykologisk beredskap for retur til spill vil bli evaluert av ACL-RSI. IKDC består av 10 spørsmål om symptomer og aktivitet fra 0 til 100 hvor 100 betyr perfekt knefunksjon. Tegner-skåren er et aktivitetsnivå skalert fra 1 (lav aktivitet) til 10 (svært høy aktivitet). ACL-RSI-skalaen med 12 elementer måler tre spesifikke psykologiske konstruksjoner - følelser, tillit til ytelse og risikovurdering - på en skala fra 0 til 100. Denne skalaen er en prediktiv parameter for en vellykket RTS etter ACLR.

   2.3.6 Biomarkører i blodserum: Blod vil bli tatt ved baseline, 30 minutter etter 1 dags øvelser og etter fullført 4 ukers øvelser.

   Teknikken for serumprøvetaking ble rapportert av Perez-Lopez et al. Blodprøver vil bli sentrifugert i 15 minutter ved 1000 g og lagret ved -80°C. To høysensitive enzymkoblede immunosorbentanalysesett (ELISA) vil bli brukt for å bestemme serumkonsentrasjonen av IL-15, IL-15Ra, myostatin, IL-6, IL-10, IGF-1, irisin i duplikater.

   2.3.7 Hevelse og smertevurdering: (måles 1 uke og 3 måneder postoperativt) Hevelse i kneleddet vil bli evaluert ved måling av mid-patellaromkrets med standard målebånd (båndbredde = 8 mm). Forskjellen mellom skadet side og kontralateral side vil bli registrert for videre analyse. Den samme erfarne forsker skal utføre målingen.

   Smerte vil bli estimert av den veletablerte numeriske smerteskalaen Den veletablerte numeriske smertevurderingsskalaen vil estimere smerte. Pasienter vil fullføre denne skalaen basert på deres subjektive følelse i henhold til introduksjonen på skalaen.

   2.3.8 Kneets passive slapphet Den passive slappheten i kneet vil bli målt med KT-1000 knearthrometer. KT-1000 er et objektivt instrument for ACL-skade og rekonstruksjon, som måler fremre tibial bevegelse i forhold til femur. Testen innebærer å feste KT-1000 til benet, trekke skinnebenet anteriort og kvantifisere mengden bevegelse i millimeter (mm).

   2.3.9 Motivasjon og sosial kognitiv variabel og rehabilitering etterlevelse For å måle behandlingsmotivasjon vil skaderehabiliteringsversjonen av Treatment Self-Regulation Questionnaire brukes. Spørreskjemaet har blitt brukt blant ACL-pasienter i Hong Kong og har mottatt støttende bevis for dets validitet og pålitelighet. For å måle variablene fra teorien om planlagt atferd, vil den kinesiske skaderehabiliteringsversjonen av Theory of Planned Behavior Scale som er utviklet og validert fra tidligere studier om skaderehabilitering bli brukt.

   Rehabiliteringsoverholdelsen vil bli estimert ved hjelp av Self-Reported Injury Rehabilitation Adherence Scale. Skalaen er et av de mest brukte selvrapporterte instrumentene som har blitt validert på kinesisk språk, og den har også blitt brukt blant ACL-pasienter for å måle deres rehabiliteringsoverholdelse med sterke bevis for å støtte dens psykometriske egenskaper.

3. Statistikk:

Quadriceps styrke ble brukt som primært resultat. Med en estimert effektstørrelse på 0,3 for økningen i quadriceps-styrke etter WBV basert på en lignende studie og forutsatt en 20 % utmattelsesrate, ble det demonstrert at hver gruppe skulle rekruttere 50 forsøkspersoner, og 125160 totalt. Baseline-karakteristikker vil bli testet ved hjelp av uavhengige t-tester for parametriske parametere og x2-testen for ikke-parametriske parametere. Gjentatte mål variansanalyse (ANOVA) med tid som gjentatte mål faktor for utfallsmålet vil bli brukt for å analysere forskjellen mellom de 24 gruppene. Tester av effekt innenfor pasienten ble brukt for å finne forskjeller mellom ulike tidsintervaller i hver gruppe. Kontrast med F-statistikk vil bli brukt til å oppdage forskjellen på forskjellige tidspunkt i post hoc-analysen. Mann-Whitney U-testen vil bli brukt for å sammenligne for eventuelle forskjeller mellom de 24 gruppene i utfallsvariablene. For alle statistiske tester vil alfanivået settes til 0,05 og utføres ved hjelp av Statistical Package for Social Sciences (IBM SPSS Ver. 24).