Szybkość rozwoju momentu obrotowego i dobrowolna aktywacja mięśnia czworogłowego uda u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego: analiza ilościowa przed i po pojedynczej sesji manualnej terapii fizycznej

Uczestnictwo w tym badaniu nie zmieni standardu opieki udzielanej w trakcie rehabilitacji pacjenta w fizjoterapii. Podczas wstępnej oceny fizjoterapeutycznej członek zespołu badawczego określi, czy pacjent chciałby wziąć udział w badaniu, a jeśli się na to zdecyduje, uzyska zgodę. Na podstawie obrazu klinicznego standardowa ocena określi podstawowe ograniczenia stawu kolanowego i otaczających go struktur tkanek miękkich oraz nakreśli najlepszy przebieg manualnej interwencji fizjoterapeutycznej, który uzna za właściwy.

Jeśli pacjent zdecyduje się na udział, wykona test maksymalnego skurczu izometrycznego przed testem na urządzeniu do prostowania kolana w klinice fizjoterapii; jest to urządzenie do ćwiczeń powszechnie stosowane do wzmacniania mięśnia czworogłowego uda u pacjentów z różnymi typami patologii kończyn dolnych. Pacjenci będą monitorowani pod kątem wszelkich zmian w bólu podczas tego wstępnego testu przesiewowego zgodnie ze standardowymi procedurami operacyjnymi usługi fizjoterapeutycznej; osoby, u których ból wzrośnie o więcej niż 3/10 punktów w liczbowej skali oceny bólu od wartości wyjściowej, zostaną wykluczone z tego badania i będą liczone jako niepowodzenia przesiewowe; wszyscy inni zostaną włączeni do badania. Następnie pacjent otrzyma kartę spotkania z zespołem badawczym w Army-Baylor Center for Rehabilitation Research Biomechanics Lab w Army Medical Department Center and School, gdzie odbędą się wszystkie formalne testy do tego badania. Wszystkie dane laboratoryjne zostaną zebrane dla obustronnych kończyn dolnych.

Kiedy podmiot zgłosi się do laboratorium, nastąpi następująca sekwencja. Otrzymają formularz zgłoszeniowy do zebrania wszystkich danych wyjściowych, wskaźnika choroby zwyrodnieniowej stawów Western Ontario i uniwersytetów McMaster oraz liczbowej oceny bólu. Oceny bólu będą uzyskiwane w trakcie procedur testowych, aby zapewnić bezpieczeństwo i komfort pacjenta zgodnie ze standardowymi procedurami operacyjnymi oceny bólu w ramach usługi PT. Próg ciśnienia bólu zostanie uzyskany za pomocą ręcznego algometru jako dodatku do numerycznej skali oceny bólu, aby lepiej określić ilościowo poziom bólu. Pomiary progowego ciśnienia bólu będą zbierane obustronnie nad brzuścem mięśnia piszczelowego przedniego około 2,5 cm z boku i 5 cm poniżej guzka kości piszczelowej. Następnie zostanie przeprowadzony test Timed up and Go za pomocą akcelerometru noszonego przez pacjenta w pasie i obustronnie na grzbiecie stopy w celu ilościowego określenia prędkości, z jaką ukończy on test w różnych fazach (siad/stanie, chodzenie, obracanie się). ). Po tym nastąpi pierwsza sesja testów izometrycznych w celu określenia wyjściowej dobrowolnej aktywacji mięśnia czworogłowego i tempa rozwoju momentu obrotowego.

Pacjenci zostaną poddani ocenie funkcji nerwowo-mięśniowej przy użyciu kombinacji dobrowolnych i wywołanych skurczów. Wszystkie procedury testowe zostaną przeprowadzone najpierw na kończynie nie dotkniętej chorobą, a następnie na kończynie dotkniętej chorobą. Najpierw zostaną przetestowane właściwości skurczowe wywołane elektrycznie, następnie siła wolicjonalna, dobrowolna aktywacja, a następnie tempo rozwoju momentu obrotowego.

Badani będą siedzieć na krześle do testowania i rehabilitacji systemu HUMAC NORM z biodrami i kolanami zgiętymi odpowiednio pod kątem 85 stopni i 60 stopni. Mocowanie piszczeli z dynamometru zostanie zamocowane wokół podudzia pacjenta tak, aby dystalny koniec wkładki znajdował się około 5 cm proksymalnie do dystalnego końca kości piszczelowej z przodu.

Samoprzylepne elektrody do stymulacji mięśni o wymiarach 2 na 4 cale zostaną nałożone na brzuśce dystalnego mięśnia obszernego przyśrodkowego i proksymalnego mięśnia obszernego bocznego. Następnie badani będą przechodzić wywołane skurcze skurczowe, począwszy od 50 mA (400 V, szerokość impulsu 1000 µs) przy użyciu stałego stymulatora mięśni i nerwów (Digitimer Ltd., model DS7R, Hertfordshire, Anglia), siedząc w spoczynku. Proces ten będzie kontynuowany, dopóki wywołany moment obrotowy nie osiągnie plateau, w którym to momencie zostanie zakończony. Celem tego testu jest określenie najniższego natężenia prądu niezbędnego do wywołania maksymalnego momentu obrotowego mięśnia czworogłowego uda u każdego badanego. Ilość prądu niezbędna do osiągnięcia szczytowego wywołanego momentu skurczowego zostanie wykorzystana dla wszystkich przyszłych wywołanych skurczów. Następnie właściwości szybkości mięśni zostaną ocenione za pomocą 3 maksymalnych drgań, a następnie 3 maksymalnych dubletów przy 100 Hz, wszystkie w odstępie 10 sekund. Zostanie to zrobione w sumie dla 6 wywołanych skurczów. Celem tego jest uzyskanie informacji związanych z właściwościami prędkości obwodowej mięśnia (np. szybkości narastania i relaksacji momentu obrotowego).

W następnej kolejności zostaną ocenione testy maksymalnego wolicjonalnego skurczu izometrycznego. Badanie siły rozpocznie się od wykonania przez badanych 3 submaksymalnych (50%, 75%, 90% maksymalnego wysiłku) skurczów izometrycznych prostowania kolana w celu zapoznania się. Po zapoznaniu się badani wykonają co najmniej 2 maksymalne dobrowolne skurcze izometryczne mięśnia czworogłowego uda, aby określić szczytową dobrowolną siłę prostownika kolana, jaką każdy z badanych może wygenerować. Aby uzyskać niezawodność, badacze będą potrzebować dwóch skurczów, które wytworzą podobne wartości momentu obrotowego (zdefiniowane jako nie więcej niż 5% różnicy między próbami). Po wiarygodnym określeniu szczytowego momentu obrotowego, aktywacja mięśnia czworogłowego zostanie przetestowana za pomocą techniki interpolowanego dubletu (IDT).[30] Ten test obejmuje co najmniej dwa pięciosekundowe maksymalne dobrowolne skurcze izometryczne, podczas których wprowadzany jest dublet przy natężeniu bodźca określonym w kroku pierwszym, gdy moment obrotowy wytwarzany przez badanego osiąga próg określony podczas testu maksymalnego dobrowolnego skurczu izometrycznego. Drugi bodziec o takim samym natężeniu jest dostarczany wkrótce po powrocie badanego do spoczynku po każdej próbie w celu oceny mięśnia w stanie wzmocnienia. Pomiędzy każdą próbą przewidziane są dwie minuty odpoczynku. Aby uzyskać niezawodność między próbami podobną do testów wytrzymałościowych, badacze będą potrzebować dwóch skurczów, które dają podobne wartości dobrowolnej aktywacji (zdefiniowanej jako nie więcej niż 5% różnicy w dobrowolnej aktywacji między próbami).

Szybkość rozwoju momentu obrotowego zostanie zmierzona po zakończeniu prób maksymalnego dobrowolnego skurczu izometrycznego. Wykonanych zostanie w sumie pięć prawidłowych powtórzeń trwających około jednej sekundy dla każdego skurczu. Aby uznać próbę za ważną, wielkość momentu obrotowego osiągniętego podczas tych krótkich skurczów musi przekraczać 75% maksymalnego dobrowolnego skurczu izometrycznego. Pomiędzy skurczami zostanie podany 30-sekundowy okres odpoczynku, aby umożliwić odpowiedni odpoczynek. Przy każdym skurczu zapewniona zostanie entuzjastyczna i głośna wskazówka słowna. Instrukcje „kopać tak szybko i tak mocno, jak to możliwe” zostaną wykorzystane, ponieważ zgłoszono, że sygnały słowne wpływają na rodzaj ruchu wykonywanego przez pacjenta. Wizualna informacja zwrotna i głośna zachęta słowna zostaną wykorzystane do wywołania największej możliwej aktywacji mięśni.

Leczenie zostanie rozpoczęte w ciągu dziesięciu minut od zakończenia pierwszej próby izometrycznej w Army-Baylor Center for Rehabilitation Research. Naukowcy wykorzystają pragmatyczne podejście do fizjoterapii manualnej, które jest dostosowane do każdego pacjenta. Podejście to będzie wykorzystywać ukierunkowane techniki terapii manualnej stawu kolanowego i tkanek miękkich z uzupełniającymi ćwiczeniami terapeutycznymi w celu zwiększenia zidentyfikowanego upośledzenia ruchu. Wszystkie zabiegi będą wykonywane przez certyfikowanego fizjoterapeutę z zaawansowanym szkoleniem w zakresie fizjoterapii manualnej. Zapewnione leczenie będzie oparte na dowodach i stanowi standardową opiekę dla dostawcy przeszkolonego w zakresie fizjoterapii manualnej. Czas sesji terapeutycznej jest zgodny z tym, co jest powszechnie obserwowane w gabinecie fizjoterapeutycznym i trwa około 30 minut.

Grupa kontrolna otrzyma taką samą ilość czasu twarzą w twarz z fizjoterapeutą. Interwencja obejmie 30-minutowe zajęcia edukacyjne na temat choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego, które obejmą różne tematy, w tym krótki opis patofizjologii, diagnozy, rokowania i różnych opcji leczenia dostępnych oprócz rehabilitacji. Naukowcy przekażą materiały informacyjne na temat ogólnych ćwiczeń i wspólnych działań sparingowych oraz zakończą odprawę sesją pytań i odpowiedzi.

W celu zebrania danych po leczeniu każdy pacjent zostanie poddany testom maksymalnego dobrowolnego skurczu izometrycznego, dobrowolnej aktywacji i tempa rozwoju momentu obrotowego w taki sam sposób, jak opisano powyżej. Do testów dobrowolnej aktywacji zostanie użyta ta sama intensywność bodźca, która została określona podczas zbierania danych przed leczeniem. Ponadto osoby badane nie będą wymagały oceny właściwości kurczliwych grupy mięśnia czworogłowego uda po leczeniu. Powodem, dla którego nie powtórzono tej oceny, jest to, że właściwości skurczowe wywołane elektrycznie określają ilościowo tylko obwodowe właściwości fizjologiczne mięśni, a celem tego badania jest zmierzenie zmian przypisywanych napędowi ośrodkowemu (tj. zmiany w obrębie kory ruchowej i/lub rdzenia kręgowego).

Natychmiast po 30-minutowej sesji terapeutycznej pacjenci powtórzą pomiar czasu i przejdą test oraz ocenią swój ból za pomocą numerycznej skali oceny bólu. Bezpośrednio po tym, osobnik zostanie poddany testom maksymalnego dobrowolnego skurczu izometrycznego, dobrowolnej aktywacji i testom tempa rozwoju momentu obrotowego w taki sam sposób, jak opisano wcześniej. Te same ustawienia stymulatora, które zostały użyte podczas testu wstępnego, zostaną użyte w teście końcowym. Na zakończenie zbierania danych naukowcy upewnią się, że pacjent ma zaplanowaną wizytę kontrolną w klinice fizjoterapii Brooke Army Medical Center w celu rozpoczęcia formalnej rehabilitacji, zapewniając w ten sposób, że wszyscy pacjenci otrzymają standardową opiekę nad kolanem ból. Ponieważ wszystkie dane zostaną zebrane w ciągu jednego dnia podczas jednej sesji, po zakończeniu testów laboratoryjnych nie będą wymagane żadne połączenia e-mailowe ani telefoniczne.