Zmęczenie wywołane przez naziemny napęd wózka inwalidzkiego u osób z urazem rdzenia kręgowego: oszczędzanie kończyny górnej czy nadwyrężenie?

Tło i uzasadnienie:

Wózki inwalidzkie są najważniejszymi urządzeniami pomocniczymi używanymi przez osoby z urazem rdzenia kręgowego (SCI). Duńskie badanie wykazało na przykład, że 83,5% z 236 osób korzystało z ręcznego wózka inwalidzkiego, a 27% z elektrycznego wózka inwalidzkiego, z których część korzystała zarówno z ręcznego, jak i elektrycznego wózka inwalidzkiego. Powtarzalny charakter napędu wózka inwalidzkiego w połączeniu z podatnością barku na urazy skutkuje dużą częstością występowania bólu barku u osób po urazie rdzenia kręgowego. Kilka czynników zostało powiązanych z bólem barku, ale dokładne ścieżki pozostają niejasne. Aby poprawić zapobieganie urazom, które miałyby znaczący wpływ na ból barku, ważne jest skupienie się na biomechanicznych i nerwowo-mięśniowych czynnikach ryzyka, które można modyfikować poprzez trening. Zmęczenie może mieć negatywny wpływ na mechanikę napędu, dodatkowo zwiększając ryzyko kontuzji. Wcześniejsze badania wywoływały zmęczenie poprzez interwencje na bieżni lub ergometrze. Jednak ważne jest zbadanie zmęczenia funkcjonalnego, ponieważ efekt zmęczenia zależy od zadania. Do tej pory nie ma jasnego zrozumienia wpływu zmęczenia funkcjonalnego na biomechaniczne i nerwowo-mięśniowe czynniki ryzyka u osób z SCI podczas napędu wózka inwalidzkiego.

Cele:

Cel główny: Jaka jest rola zmęczenia mięśni w zmianie funkcji i struktur nerwowo-mięśniowo-szkieletowych i ruchowych ciała związanych z bólem barku u osób po urazie rdzenia kręgowego? Cel 1: Określenie, w jaki sposób zmęczenie mięśni wywołane napędem wózka inwalidzkiego zmienia biomechaniczne i nerwowo-mięśniowe czynniki ryzyka urazów barku, prowadzących do bólu barku u osób po SCI.

Cel 2: Ocena, w jaki sposób zmiany w biomechanice napędu spowodowane zmęczeniem wywołanym napędem są powiązane ze zmianami w wyglądzie ścięgien związanymi z tendinopatią u osób po urazie rdzenia kręgowego.

Cel 3: Identyfikacja zmiennych predykcyjnych (np. poziomów aktywności i siły mięśni) dla osób po SCI, które są podatne na zmęczenie wywołane napędem wózka inwalidzkiego.

Projekt badania: powtarzane pomiary w ramach projektu przedmiotowego

Do tego badania 50 uczestników zostanie zrekrutowanych za pośrednictwem bazy danych Swiss Spinal Cord Injury Cohort. Liczbę 48 uczestników obliczono na podstawie oszacowania wielkości próby z badania oceniającego aktywność napędu wózka inwalidzkiego o wysokiej intensywności, w którym stwierdzono, że współczynnik echogeniczności zmienił się istotnie z 1,97 ± 0,74 do 1,73 ± 0,56 (p = 0,038) (po intensywnej aktywności napędu wózka inwalidzkiego. Aby zaobserwować tę zmianę o 0,24 różnicy w stosunku echogeniczności ścięgna mięśnia dwugłowego ramienia przy 80% mocy statystycznej i alfa=0,05, Potrzebnych jest 48 uczestników. W celu uwzględnienia rezygnacji i brakujących danych zostanie zrekrutowanych 50 uczestników. Wszyscy uczestnicy spełnią określone kryteria włączenia i zostaną wykluczeni, gdy spełnią kryteria wykluczenia.

Gromadzenie danych:

Uczestnicy zostaną przetestowani podczas jednej sesji trwającej cztery godziny po przeczytaniu i podpisaniu świadomej zgody. Podczas sesji testowej zostaną wykonane następujące pomiary:

Charakterystyka uczestnika i poziomy aktywności: Zmienne społeczno-demograficzne, charakterystyka urazu, obecność przykurczów i spastyczności zostaną określone za pomocą ogólnego kwestionariusza. Ponadto poziomy aktywności zostaną określone za pomocą Skali Aktywności Fizycznej dla Osób Niepełnosprawnych Fizycznie (PASIPD).

Zmierzona zostanie waga uczestników.

Ilościowe wstępne zmęczenie ultrasonograficzne: Pomiary ultrasonograficzne mięśnia dwugłowego ramienia i ścięgna mięśnia nadgrzebieniowego w spoczynku zostaną zebrane za pomocą ilościowych protokołów ultrasonograficznych (QUS). Technika ta była stosowana wcześniej i okazała się wysoce wiarygodna i trafna w pomiarach bólu barku i tendinopatii. Dokładniej, w przypadku obrazu podłużnego ścięgna mięśnia dwugłowego, uczestnicy zostaną umieszczeni z niedominującą ręką zgiętą pod kątem 90˚ w łokciu i nadgarstkiem spoczywającym na udzie po tej samej stronie. Obrazy zostaną wykonane w taki sposób, aby włókna były ustawione prostopadle do przetwornika, co optymalizuje ilościową ocenę wyrównania włókien i grubości ścięgien. W celu zaznaczenia miejsca pomiaru zmęczenia wstępnego na skórze, na dystalnym końcu przetwornika zostanie przyklejony stalowy znacznik referencyjny. Wyraźny wzór interferencji utworzony przez znacznik na górze obrazów służy do zdefiniowania obszaru zainteresowania (ROI), na którym wykonywane są obliczenia. W przypadku poprzecznego obrazu mięśnia nadgrzebieniowego uczestnicy zostaną umieszczeni z niedominującą dłonią umieszczoną na dolnej części pleców, wyprostowanym ramieniem i zgiętym łokciem do tyłu. Stalowy znacznik jest teraz przyklejony do skóry na proksymalnym końcu przetwornika i obrazowana jest najszersza część ścięgna. Określone pozycje optymalizują jakość obrazu i powtarzalność protokołu obrazowania. Ponadto trzy kolejne pomiary odległości barkowo-ramiennej ręki niedominującej zostaną wykonane w warunkach nieobciążonych i obciążonych (podczas pompki na wózku, raz bez dalszych instrukcji i raz z instrukcją cofnięcia barków), tak jak to zostało zrobić wcześniej.

Ten sam przeszkolony badacz wykona wszystkie pomiary ultrasonograficzne.

Maksymalny sprint i test siły: Przeprowadzony zostanie test sprintu na wysokości 15 m nad ziemią, aby określić wydolność beztlenową. Ponadto zostanie wykonane maksymalne izometryczne pchnięcie do przodu z oporem na wózku inwalidzkim w celu zmierzenia maksymalnej siły. Testy te były stosowane wcześniej. Podczas obu testów siły zewnętrzne będą zbierane przy 100 Hz za pomocą koła SmartWheel. Sprint na 15 m ma na celu określenie wydolności beztlenowej. Uczestnicy będą musieli jak najszybciej przemieścić się z jednego pachołka na drugi stojąc w odległości 15 metrów, co da wynik w postaci maksymalnej jednostronnej mocy wyjściowej. W celu izometrycznego maksymalnego pchnięcia wózek ze SmartWheel zostanie połączony liną z przetwornikiem siły i ścianą. Uczestnik zostanie poproszony o naciskanie tak mocno, jak to możliwe przez 5 sekund z rękami na górze obręczy, aby zmierzyć maksymalną przyłożoną siłę.

Wstępne zmęczenie napędu wózka inwalidzkiego: Uczestnik zostanie poproszony o napędzanie wózka inwalidzkiego na bieżni przez dwie próby po 90 sekund przy dwóch warunkach mocy wyjściowej (średniej i twardej). Podczas prób zbierana będzie kinematyka 3D kończyny górnej, kinetyka 3D przykładana do obręczy wózka oraz aktywacja mięśni aktywnych podczas napędzania wózka.

Protokół dotyczący zmęczenia: Protokół z figury 8 (interwencja dotycząca zmęczenia) wymaga od uczestników przejechania trzy razy większej liczby okrążeń przez cztery minuty każde. Każdy czterominutowy atak jest oddzielony 90 sekundami odpoczynku. Każde okrążenie składa się ze skrętu w prawo i w lewo oraz dwóch pełnych zatrzymań po połowie okrążenia. Pomiary podczas protokołu obejmują skalę postrzeganego wysiłku (RPE), częstość akcji serca i kinetykę napędu.

Napęd wózka inwalidzkiego i ilościowe badanie ultrasonograficzne po zmęczeniu: Przeprowadzone zostaną te same pomiary, co w testach przed zmęczeniem.

Względy statystyczne:

Cel 1: Zbadanie wpływu zmęczenia mięśni wywołanego napędem wózka inwalidzkiego na biomechaniczne i nerwowo-mięśniowe czynniki ryzyka urazów barku prowadzących do bólu barku u osób po urazie rdzenia kręgowego.

Hipoteza 1: Zmęczenie mięśni wywołane napędem wózka spowoduje znaczące zmiany w biomechanicznych i nerwowo-mięśniowych czynnikach ryzyka związanych z patologią barku.

Interesujące zmienne zależne to częstotliwość uderzeń, siła kontaktowa stawu ramienno-ramiennego, momenty netto w stawach, kinematyczne i znormalizowane siły mięśni podczas napędu wózka inwalidzkiego, wygląd ścięgien m. bicepsa ramienia i m. nadgrzebieniowy i odległość barkowo-ramienna. Statystyczne mapowanie parametryczne (SPM) jednokierunkowej ANOVA z powtarzanymi pomiarami zostanie wykorzystane do oceny znaczących zmian w czasie dla każdej zmiennej ciągłej podczas napędu wózka inwalidzkiego (alfa=0,05).

Cel 2: Określenie związku między zmianami w biomechanice napędu a zmianami w wyglądzie ścięgien związanymi z tendinopatią powysiłkową u osób po urazie rdzenia kręgowego.

Hipoteza 2: Będzie istniał pozytywny związek między zmianami biomechaniki napędu a zmianami w wyglądzie ścięgien mięśnia dwugłowego i mięśnia nadgrzebieniowego przy uwzględnieniu płci, poziomu i kompletności urazu, warunków zdrowotnych, zakresu ruchu i wagi.

Zmiennymi niezależnymi będą zmiany w biomechanice napędu, które znacząco zmieniły się po protokole zmęczeniowym, a zmiennymi zależnymi będą zmiany w wyglądzie ścięgien m.biceps i m.supraspinatus. Współzmiennymi będą płeć, poziom i kompletność urazu, warunki zdrowotne (spastyczność i przykurcze), zakres ruchu i waga. Analiza wielowymiarowej regresji liniowej zostanie wykorzystana do sprawdzenia hipotezy

Cel 3: Zbadanie zależności między podatnością na zmęczenie a cechami osobniczymi (poziom aktywności i siła mięśniowa) u osób po urazie rdzenia kręgowego.

Hipoteza 3: Będzie istniała ujemna zależność między zmianami biomechaniki napędu (w tym częstotliwością uderzeń, kinematyką łopatki i siłą kontaktową stawu ramienno-ramiennego) a zarówno poziomem aktywności, jak i siłą mięśni, przy uwzględnieniu płci, stopnia i kompletności urazu, warunków zdrowotnych (spastyczność i przykurcze), zakres ruchu i ciężar.

Zmiennymi niezależnymi będą biomechanika napędu, która znacząco zmieniła się po protokole zmęczenia, a zmiennymi zależnymi będą poziomy aktywności fizycznej i siła mięśni. Współzmiennymi będą płeć, poziom i kompletność urazu, warunki zdrowotne (spastyczność i przykurcze), zakres ruchu i waga. Analiza wielowymiarowej regresji liniowej zostanie wykorzystana do sprawdzenia hipotezy.