Os efeitos do treinamento físico no controle neuromuscular do ombro

Significado

O complexo do ombro humano sacrifica a estabilidade em troca de uma grande amplitude de movimento necessária para a manipulação das mãos. Devido à instabilidade inerente da congruência óssea e da restrição ligamentar, o controle dinâmico dos músculos desempenha um papel importante na estabilização do ombro durante o movimento. Os músculos do manguito rotador servem como o principal estabilizador da articulação do ombro, enquanto o deltóide fornece a maior parte do torque necessário para o movimento. Portanto, a coordenação dos músculos deltóide e manguito rotador é essencial para uma função suave e eficiente do ombro. O comprometimento no controle neuromuscular desses músculos pode levar a lesões e dor. Consequentemente, os programas de reabilitação visam restaurar o controle neuromuscular normal desses músculos do ombro, a fim de ajudar a diminuir a dor e melhorar a função do ombro. Embora os programas de reabilitação tenham demonstrado efeitos positivos na diminuição da dor e melhora funcional, ainda não se sabe se eles servem para melhorar o controle neuromuscular dos músculos do ombro.

Embora o deltóide forneça a maior parte do torque necessário para a elevação do ombro, ele também pode produzir uma força superior direta na glenoide. Essa força de cisalhamento tende a puxar a cabeça umeral superiormente, o que pode resultar em diminuição do espaço subacromial. Quando os músculos do manguito rotador funcionam adequadamente, a linha de ação dos músculos do manguito rotador resulta em uma força centralizadora, que pode ajudar a manter a cabeça do úmero no centro da fossa glenóide. No entanto, foi levantada a hipótese de que, se os músculos do manguito rotador não forem capazes de produzir força suficiente durante o movimento do braço, a força de cisalhamento superior produzida pelo deltóide resultará na translação superior da cabeça do úmero. Esse deslocamento anormal pode resultar no impacto dos tecidos subacromiais e, por fim, levar a lesões e dor nos tecidos.

Tradicionalmente, os programas de reabilitação do ombro se concentram no fortalecimento dos músculos do manguito rotador usando o movimento do ombro em que os músculos do manguito rotador mostram alta atividade muscular. No entanto, embora essas atividades levem a um fortalecimento do manguito rotador, o que não se sabe é se o estresse repetitivo imposto ao manguito rotador resulta em adaptações neuromusculares que ajudarão a neutralizar a força de cisalhamento do deltoide.

Esse estresse da reabilitação pode induzir alterações neurológicas e fisiológicas nas estruturas neuromusculares e, assim, alterar o controle neuromuscular de todo o complexo do ombro. Medidas cinemáticas e eletromiográficas (EMG) têm sido amplamente utilizadas para estudar o controle neuromuscular. Enquanto as medidas cinemáticas mostram padrões de movimento, a EMG demonstra o tempo, a sequência e a magnitude do disparo muscular. A cinemática anormal e os padrões EMG foram demonstrados em pacientes com impacto no ombro. Medir os parâmetros do controle neuromuscular pode levar a uma melhor compreensão do mecanismo subjacente do treinamento de exercício do ombro e como as estruturas neuromusculares se adaptam ao estresse do treinamento de exercício. Mais especificamente, essas avaliações podem ser usadas para avaliar se um programa de reabilitação resulta em uma adaptação positiva que pode ajudar os músculos do ombro a lidar com o estresse de atividades como esportes acima da cabeça e carregar ou levantar objetos pesados. Em última análise, isso pode ser usado para projetar um programa de treinamento mais eficiente para atletas e um programa de reabilitação eficaz para pacientes com lesões no ombro.

Inovação

Quando o controle neuromuscular do ombro é investigado nos campos da biomecânica, reabilitação ortopédica e esportes, o foco geralmente é a cinemática e a EMG. Esses parâmetros de cinemática e EMG representam como o complexo do ombro é controlado durante o movimento como resultado da execução do comando motor. A excitabilidade corticoespinhal, amplamente examinada em pacientes com distúrbios neurológicos, também foi recentemente aplicada em biomecânica, reabilitação ortopédica e campos esportivos. A excitabilidade corticospinal representa a eficácia da transmissão neural ao longo da via corticospinal. Além do comprometimento neurológico, lesões ortopédicas e dor também podem afetar a excitabilidade corticoespinhal. Por exemplo, em indivíduos com instabilidade não traumática do ombro, o trapézio inferior demonstra diminuição da excitabilidade. Além disso, a dor muscular tônica experimental sobre o primeiro interósseo dorsal resulta na inibição da excitabilidade cortical e espinhal. Da mesma forma, a dor lombar aguda induzida experimentalmente está associada a diferentes efeitos nos músculos do tronco. Os músculos abdominais profundos, como o transverso do abdome, apresentaram excitabilidade corticoespinhal reduzida. Em contração, músculos mais superficiais, como o eretor da espinha lombar e o oblíquo externo do abdome, demonstraram maior excitabilidade. Além das medidas de cinemática e EMG, que demonstram a estratégia motora geral, a excitabilidade corticoespinhal é outro parâmetro promissor para investigar os detalhes sobre como os músculos deltóide e manguito rotador são controlados desde o córtex motor primário através da medula espinhal até o músculo.

Embora evidências consistentes sugiram que o treinamento de habilidades motoras está associado ao aumento da excitabilidade, os efeitos do treinamento de força na excitabilidade corticoespinal ainda não são bem conhecidos e podem depender dos músculos e da tarefa de treinamento. O treinamento do controle neuromuscular pode estar associado tanto ao aprendizado motor quanto ao treinamento de força. O padrão de controle e disparo pode ser diretamente reaprendido conscientemente, o que envolve aumentos na força e no aprendizado motor. Por estar associada a um processo de aprendizagem, a excitabilidade pode aumentar após o treinamento. Foi demonstrado que as alterações na excitabilidade estão correlacionadas com um efeito de aprendizagem motora, de modo que as alterações na excitabilidade após o treinamento podem estar correlacionadas com alterações no EMG do manguito rotador. Após a prática repetitiva, os padrões de movimento consciente podem se tornar automáticos, alterando assim o padrão EMG de ativação do manguito rotador.

Os objetivos do estudo são (1) investigar o efeito do treinamento físico no controle neuromuscular do complexo do ombro em indivíduos saudáveis, incluindo cinemática, EMG e excitabilidade corticoespinhal, e (2) examinar a relação entre a excitabilidade corticoespinal, EMG e medidas de força. Os resultados do estudo podem ajudar a entender o mecanismo neurológico e biomecânico subjacente do treinamento físico e ajudar a projetar os protocolos de treinamento ou reabilitação para atletas ou pacientes com lesões no ombro.

Abordagem

Um desenho experimental randomizado controlado será usado para investigar o efeito do exercício do manguito rotador. Indivíduos saudáveis ​​serão recrutados e distribuídos aleatoriamente em dois grupos, grupo exercício e grupo controle.

Todas as medidas serão feitas duas vezes, antes e depois de um tratamento de quatro semanas. Eletrodos de eletromiografia (EMG) de fios finos serão inseridos nos músculos supraespinhoso e infraespinhoso do manguito rotador. Eletrodos EMG de superfície serão usados ​​para os músculos deltóide médio e escapular. A estimulação magnética transcraniana (EMT) será utilizada para avaliar a excitabilidade corticoespinal dos músculos deltóide e manguito rotador. Uma bobina de estimulação de bobina dupla plana será usada para fornecer um estímulo de pulso único sobre o córtex motor, aproximadamente 4 cm lateral da bissecção da linha média e da linha biauricular. Sensores de rastreamento eletromagnético serão anexados ao braço, escápula e tórax para medir a cinemática do ombro.

Os parâmetros de excitabilidade corticospinal também serão medidos quando o braço estiver a 90° de elevação com um nível de contração muscular basal de 10% da contração voluntária máxima (MVC). A intensidade da estimulação TMS será definida em 10% abaixo do limite e aumentada em incrementos de 5% até que a resposta sature. Cinco estímulos serão entregues em cada intensidade de estimulação. A amplitude pico a pico do potencial evocado motor (MEP) será medida e calculada a média nas cinco tentativas em cada intensidade. A curva da relação entre a intensidade do estímulo e a amplitude do MEP é sigmoidal e será ajustada com a equação de Boltzmann.

MEP(s) = MEPmax/(1+ e^(m(S - 50s)))

Nessa equação, MEP(s) é a amplitude do potencial evocado motor, MEPmax é a amplitude máxima de MEP, m é a inclinação da função e S50 é a intensidade do estímulo na qual o MEP é 50% do MEPmax. A inclinação máxima da função ocorre em S50. O limite da curva é a interseção x da tangente à função no ponto de inclinação máxima.

Três parâmetros, MEPmax, m e limiar de interceptação x, serão usados ​​para modelar a excitabilidade corticoespinhal, o que fornece mais detalhes da excitabilidade do trato corticoespinhal. O valor do limiar de interceptação x é semelhante ao limiar motor e representa a intensidade do estímulo necessária para ativar os elementos corticospinais e motoneurônios mais excitáveis. A inclinação indica a eficiência de recrutamento (ganho) do trato corticospinal. O MEPmax reflete o equilíbrio entre os componentes excitatórios e inibitórios do trato corticospinal.

A cinemática escapular e umeral e a EMG dinâmica dos músculos do manguito rotador e deltóide serão registradas durante três tentativas de elevação do braço no plano escapular. Os dados EMG da raiz quadrada média serão calculados em quatro incrementos de movimento de 30° durante a elevação do braço de 0° a 120°. A cinemática escapular será apresentada a 30°, 60°, 90° e 120° de elevação umeral.

Os sujeitos serão testados a propriocepção do ombro. Eles usarão óculos de proteção, que darão dicas visuais para guiá-los até o alvo. Três posições-alvo serão apresentadas: ângulos de elevação umerotorácica de 50°, 70° e 90° no plano escapular. Os sujeitos serão instruídos a alcançar o alvo novamente sem nenhuma pista visual após relaxar os braços ao lado do corpo. Os erros entre o ângulo alvo e o ângulo que eles retornaram serão calculados.

Ambos os programas de tratamento durarão quatro semanas. Os indivíduos do grupo de exercícios terão exercícios de reabilitação padrão para a síndrome do impacto do ombro. O exercício será baseado em um estudo de tratamento anterior conduzido pelo Dr. Karduna e será modificado para enfatizar a facilitação e fortalecimento dos músculos do manguito rotador. Os indivíduos do grupo de controle não receberão nenhum exercício. Os sujeitos controle serão solicitados a manter suas atividades regulares e terão apenas duas avaliações.

Uma análise de variância (ANOVA) bidirecional será usada para examinar as diferenças no controle neuromuscular após o tratamento entre os grupos de controle e exercício. As variáveis ​​dependentes serão as alterações da cinemática, EMG e excitabilidade após o tratamento. As variáveis ​​independentes serão ângulos e grupos de elevação umeral. A correlação entre as mudanças das medidas de TMS, as medidas de EMG e as forças serão examinadas por meio de uma análise de correlação.