Tanta de cinesiologia e estabilidade do tornozelo em lesões agudas durante a descida da escada (KTAS-SD)

Antecedentes Lesões agudas do tornozelo (ATIS) estão entre as lesões mais comuns experimentadas por atletas, principalmente em esportes como futebol, basquete e corrida. A pesquisa indica que as lesões agudas do tornozelo, particularmente as sustentadas durante esportes de alta intensidade, estão associadas a um risco aumentado de instabilidade funcional a longo prazo em atletas. Maresh revisou a instabilidade funcional que pode resultar após lesão no ligamento do tornozelo e enfatizou a importância da intervenção precoce e a reabilitação efetiva de lesões agudas no tornozelo. Estudos biomecânicos revelaram ainda o impacto das lesões agudas do tornozelo na estabilidade cinética dos membros inferiores. Lesões agudas do tornozelo podem afetar os padrões de movimento da articulação do tornozelo e suas articulações adjacentes (joelho, quadril), resultando em diminuição da estabilidade durante o movimento e aumento do risco de outras lesões. Além disso, Wang, et al. estudou a biomecânica da articulação do joelho por meio da largura da etapa e propôs a idéia de articulações trabalhando juntas durante o movimento, o que também é de grande significado para o entendimento das lesões agudas nas articulações do tornozelo. Para minimizar o risco de lesões agudas no tornozelo, Willson conduziu uma revisão sistemática destacando várias estratégias de prevenção. Isso inclui o uso de aparelhos de tornozelo por atletas, uma seleção cuidadosa de calçados esportivos apropriados e a otimização de programas de treinamento. Juntos, essas medidas visam impedir e efetivamente reduzir a incidência de tais lesões. Portanto, é importante explorar o significado teórico e prático para explorar como melhorar a estabilidade da articulação do tornozelo por meios eficazes, reduzir o risco de lesões esportivas e melhorar a estabilidade do corpo.

Entre as muitas publicações experimentais de pesquisa que exploram as características cinemáticas, mecanismos de cinética e alterações de rigidez articular em pacientes com lesões agudas no tornozelo durante a escalada e escadas descendentes, vários estudos exploraram o impacto de diferentes fatores na estabilidade das articulações do tornozelo. A pesquisa revelou que há uma estreita relação entre mudanças na flexão do tornozelo e ângulos de extensão e eficiência e estabilidade da marcha. Wang et al. Focou sua perspectiva de pesquisa no impacto da largura da etapa nas propriedades biomecânicas da articulação do joelho e enfatizou que a sinergia entre a articulação do tornozelo e a articulação do joelho desempenha um papel indispensável na manutenção da estabilidade geral. Protopapadaki et al. conduziu uma análise abrangente das mudanças nos ângulos de flexão-extensão e momentos da articulação do tornozelo durante a caminhada de escada ascendente e descendente. Eles destacaram que um maior ângulo de flexão do tornozelo durante as ações descendentes da escada pode elevar significativamente o risco de lesão nas articulações do tornozelo. O estudo de Riener et al. focado no ângulo máximo da flexão da articulação do joelho ao descer escadas e descobrir que há uma correlação significativa entre a mudança de ângulo da articulação do joelho, a amplitude de movimento e a carga carregada pela articulação do tornozelo. Novak e Brouwer analisaram as flutuações dos momentos conjuntos durante o processo de escada ascendente e descendente, revelando que o aumento da carga articular do tornozelo em idosos pode induzir o risco de lesão. O estudo de Gill et al. Explorou ainda a conexão intrínseca entre tensão do tronco e equilíbrio postural, enfatizando o importante papel da coordenação entre o tronco e os membros inferiores na manutenção da estabilidade da articulação do tornozelo. Major et al. examinou o impacto da rigidez do pé protético na marcha e na função muscular e apontou que alterações semelhantes de rigidez também podem ter um impacto profundo na estabilidade da articulação do tornozelo de indivíduos saudáveis.

A gravação de cinesiologia (tapificação de k), como uma tecnologia comumente usada em medicina esportiva e tratamento de reabilitação e tem sido amplamente utilizada em todo o mundo nos últimos anos. Através de sua técnica exclusiva de projeto de material elástico e ajuste, a K-Taping fornece suporte e proteção adicionais para músculos e articulações sem restringir o movimento das articulações, aumentando assim a contração muscular, melhorando a resistência, reduzindo tremores e dor e, finalmente, melhorando a estabilidade articular. No entanto, embora a tapagem de K seja cada vez mais usada no campo da medicina esportiva, seu impacto específico na estabilidade e na eficiência de movimento de juntas específicas (como articulações do tornozelo) ainda requer análise mais aprofundada. Pesquisa de Biz et al. revelou o impacto positivo da realização de k na amplitude de movimento das articulações do tornozelo durante as atividades de corrida, ajudando a melhorar a estabilidade conjunta e o desempenho geral do esporte. O estudo de Wikstrom et al. Enfatizou o papel significativo da tapagem de K no ajuste dos padrões de ativação muscular e momentos nas articulações em pacientes com lesões agudas no tornozelo, especialmente no controle de momentos de eversão do tornozelo. No contexto de escadas ascendentes e descendentes, a pesquisa da equipe de Paquette demonstra que a tapagem de k pode reduzir a carga na articulação do tornozelo, otimizando a trajetória de movimento articular e, consequentemente, diminuir o risco de lesão. Aytar et al. Explorou ainda o efeito da tapagem de k na força muscular e na rigidez das articulações e descobriu que ela pode melhorar significativamente a força muscular na área lesionada e aumentar a rigidez das articulações, aumentando assim a capacidade e a estabilidade do movimento do paciente. Pesquisas da equipe de Ellis revelaram o papel único de fazer o K-Taping na coordenação dos padrões cinemáticos da articulação do tornozelo e da articulação do joelho, ajudando a reduzir a carga na articulação do tornozelo e melhorar a coordenação geral de movimento. Halseth et al. Verificaram ainda o efeito positivo da tapificação de K na expansão da faixa do movimento da articulação do tornozelo e melhorando os níveis de ativação muscular, fornecendo forte apoio à reabilitação do paciente. Ao mesmo tempo, a pesquisa da equipe de Lee observou que a tapagem de K tem um efeito significativo na melhoria da estabilidade da articulação e dos níveis de ativação muscular, especialmente em movimentos de cinética. Além disso, a pesquisa de Fayson et al. Também mostrou que a tapagem de K pode melhorar a rigidez da articulação e a produção de força muscular da articulação do tornozelo, fornecendo um meio eficaz para pacientes com lesões agudas no tornozelo para melhorar a estabilidade dos membros inferiores e reduzir o risco de reinjúrio.

O objetivo deste estudo foi explorar os efeitos de KT e ST na biomecânica de pacientes com lesões agudas usando uma tarefa descendente de escadas. Os investingactors levantaram a hipótese de que, através da intervenção de remendos intramusculares, a estabilidade da articulação do tornozelo de pacientes com K-taping seria fortalecida, o que ajudaria a melhorar a estabilidade da articulação do tornozelo e, portanto, melhor manter o equilíbrio durante o processo de descer escadas descendentes.

Métodos O estudo usou um desenho cruzado randomizado para investigar os efeitos biomecânicos das manchas de eficiência muscular enquanto descendo escadas descendentes. Vinte e sete indivíduos com lesões agudas do tornozelo participaram do estudo. Os indivíduos participaram de dois conjuntos de condições de intervenção: o grupo experimental KT (fita do exercício Kinesio) e o grupo de controle ST (sem fita Kinesio), com três testes de escadas descendentes separadas para cada condição. O desempenho biomecânico dos indivíduos agudamente feridos durante uma tarefa descendente de escadas foi comparado com o grupo ST, com foco na estabilidade do movimento dos membros inferiores e na análise da marcha, forças de impacto, etc. Um sistema de captura de movimento de Vicon, com oito câmeras, foi integrado à plataforma da AMTI Force para coletar dados biomecânicos simultaneamente. Esses dados abrangeram ângulos, momentos e energia articulares durante as fases de pré-peso, média e push-off do membro afetado, conforme documentado em referência. Além disso, os equipamentos de eletromiografia (EMG) de atrasos, Boston, MA, EUA, foram empregados para avaliar os padrões de ativação muscular, conforme descrito em referência.

Os participantes deste estudo, as análises de eficácia a priori foram realizadas usando o software G*Power (versão: 3.1.9.7; Henry Düsseldorf, Düsseldorf, Alemanha) para determinar o tamanho da amostra necessário para o projeto experimental. Os resultados demonstraram que era necessário um tamanho mínimo de 27 participantes para atingir um tamanho de efeito moderado de 0,50. Ao completar a escala AOFAS (American Orthopedical Foot & Torthle Society), bem como a escala VAS, foram selecionados 27 indivíduos com lesões agudas no tornozelo da Universidade Ningbo (idade: 18,30 ± 25,80 anos; Altura: 162,45 ± 185.14 cm; Peso: 60,20 ± 85,05 kg). Os participantes foram escolhidos de acordo com os seguintes critérios: os sujeitos haviam sofrido pelo menos uma entorse aguda da articulação do tornozelo. Aqueles que experimentaram sintomas de dor e instabilidade durante atividades diárias ou esportes. Nenhuma outra doenças graves afeta a função dos membros inferiores (por exemplo, artrite, lesões graves do joelho, etc.). AOFAS <80 pontos e VAS ≤ 3 no lado afetado. O início da lesão geralmente é limitado a 7 dias para garantir que esteja na fase aguda. Os participantes mantiveram um nível constante de atividade diária durante o período do estudo. Critérios de exclusão: História de lesão estrutural grave ou cirurgia no tornozelo (por exemplo, cirurgia de reconstrução do ligamento, cirurgia artroscópica, etc.). Presença de doença neuromuscular ou mulheres durante a gravidez. Alergia a materiais de adesivo muscular ou história da doença da pele. Cirurgia ou reabilitação relacionada ao tornozelo nos últimos 6 meses. Antes do início da coleta de dados, todos os participantes forneceram seu consentimento informado por escrito. Além disso, o estudo recebeu a aprovação ética do Comitê de Ética da Universidade Ningbo, garantindo que a pesquisa tenha aderido aos mais altos padrões éticos (número de aprovação: TY2025004).

Procedimentos de coleta de dados Todos os testes experimentais foram realizados no Laboratório de Biomecânica do Exercício do Instituto de Saúde Grande, situado na Universidade Ningbo em Ningbo, China. O laboratório está equipado com um sofisticado sistema de captura de movimento Vicon (Oxford Metrotics Ltd, Oxford, Reino Unido). Esse sistema de última geração incorpora oito câmeras de alta precisão, que foram empregadas para registrar com precisão dados de movimento tridimensional, à medida que os participantes estavam envolvidos na atividade de escadas descendentes. A frequência de amostragem para o sistema de captura de movimento Vicon (Oxford Metrotics Ltd, Oxford, Reino Unido) foi configurada a 200 Hz, e o sistema foi submetido a calibração meticulosa antes de cada teste para garantir medições precisas da cinemática e movimento articulares. A calibração incluiu marcadores refletivos de posicionamento em locais predefinidos na área de captura e ajustando as câmeras para obter o alinhamento e precisão ideais. Este procedimento foi repetido no início de cada sessão de coleta de dados para manter a consistência nas medições. A plataforma de força, proveniente da AMTI em Watertown, Massachusetts, EUA, foi configurada com uma frequência de amostragem de 1000 Hz. Essa configuração de frequência específica foi deliberadamente escolhida para garantir uma gravação precisa e detalhada das forças de reação do solo, à medida que os participantes descendiam as escadas. Através dessa alta taxa de amostragem, quaisquer variações sutis e alterações dinâmicas nas forças exercidas no solo durante o processo de descendência da escada podem ser capturadas e analisadas com precisão. Os dois sistemas foram sincronizados com precisão para garantir a coleta contínua de dados. O ponto de contato inicial durante a descida da escada foi determinado com base em um critério específico. Foi identificado quando a força de reação vertical do solo registrou um valor superior a 10 nm. Esse método padronizado para identificar o ponto de contato inicial permitiu uma análise de dados consistente e precisa, facilitando uma compreensão mais aprofundada dos processos biomecânicos envolvidos na descendência da escada. A plataforma AMTI Force também foi calibrada antes de cada teste após as instruções do fabricante, que envolviam aplicar uma carga conhecida para verificar e ajustar a saída de força para leituras precisas.

Todos os participantes usavam roupas padronizadas e permanecem descalças para garantir a visibilidade dos marcadores do corpo usados ​​para a captura de movimento. Medições antropométricas, incluindo altura, peso e comprimento da perna, foram documentadas. Um total de 38 marcadores, cada um com 14 mm de diâmetro, foram colocados nos membros inferiores e no tronco seguindo o modelo OpenSIM Gait-2392. Reflective markers were placed on specific anatomical landmarks, The placement of EMG sensors adhered to the SENIAM guidelines, with eight sensors positioned on the muscle groups of the soleus, medial and lateral gastrocnemius, tibialis anterior, rectus femoris, and medial and lateral vastus muscles, The EMG system, used to capture muscle activation data, underwent calibration using standardized Protocolos, que incluíram a verificação da precisão do sinal do sensor e otimizar o sistema para minimizar o ruído e garantir a aquisição consistente de dados. Para melhorar a qualidade do sinal, foram realizadas técnicas de preparação da pele, como barbear e a aplicação de géis de limpeza. A confiabilidade do sistema EMG no registro da atividade muscular durante o exercício foi validada em estudos anteriores.

O sistema de captura de movimento de Vicon, a plataforma AMTI Force e o sistema EMG foram sincronizados para permitir a aquisição de dados integrados. Antes de iniciar o experimento, foi realizado um procedimento de calibração estática para apoiar a criação subsequente de manikins. Os participantes foram introduzidos pela primeira vez nas condições e procedimentos experimentais. Durante a coleta de dados estática, os participantes estavam na plataforma de força com os pés alinhados paralelos ao eixo y, os braços estendidos em um ângulo de 45 ° de seus lados e o olhar fixado para a frente. Esta postura foi mantida até a conclusão da coleta de dados estática. O método de análise da marcha RLA do Rancho Los Amigos (RLA) Medical Center, Califórnia, EUA, foi usado.

Neste estudo, foram aplicados a canetapagem de 5 cm de largura (Kinesio®tex GOLDTM) aos participantes, que foram caracterizados como capazes de serem esticados para 140% de seu comprimento original. A técnica de tapagem de K foi aplicada após a metodologia descrita por Jackson et al. Este experimento usou um agrupamento randomizado e design de crossover para dividir os sujeitos no grupo KT e no grupo ST. O grupo KT utilizou a tapagem K (quatro fitas foram aplicadas ao pé (o pé foi mantido em dorsiflexão a 90 graus) para fornecer suporte e estabilidade. A primeira fita foi ancorada no ponto médio abaixo do osso do calcanhar, com 20% de tensão aplicada nas duas extremidades para estender as laterais do calcanhar e do tálus e girar levemente sobre o músculo anterior da tibial para minimizar a rotação do tornozelo lado a lado; A segunda fita foi aplicada lateralmente com 50% de tensão ao osso do salto lateral, estendendo -se ao redor do calcanhar até o primeiro osso metatarso medial para limitar a rotação do pé; E a terceira fita, novamente com 50% de tensão, foi aplicada ao tálus medial, enrolada no calcanhar e enrolada no primeiro osso metatarso medial para limitar a rotação do pé.

A terceira fita, também com 50% de tensão, começa no tálus medial, envolve o calcanhar e sobre o quarto e o quinto metatarsals para melhorar ainda mais a estabilidade plantar; A quarta fita está ancorada do osso navicular, envolve o pé plantar até o osso cuneiforme lateral com 20% de tensão, depois aumenta para 80% de tensão em torno do tendão de Aquiles posteriormente para ancorá -lo ao tornozelo lateral e finalmente se estende a 50% da tensão para cobrir o primeiro e o segundo osso metatarsois e envolver a área. (Esse método de aplicação do patch é adequado para as necessidades de proteção e suporte nos esportes através da distribuição precisa da tensão e controle direcional para limitar completamente a rotação e o giro do pé e, ao mesmo tempo, para fortalecer a estabilidade da articulação do tornozelo e a sola do pé) no grupo ST, o adesivo muscular não foi usado e apenas o teste de rotina foi realizado. A tarefa experimental foi um teste descendente de escadas, que foi realizado em uma escada de quatro etapas (cada etapa tinha 300 mm de comprimento, 900 mm de largura e 170 mm de altura), e os indivíduos foram solicitados a concluir a tarefa de descer a escada 20 vezes com uma marcha natural em cada condição experimental. Todos os sujeitos deveriam estar descalços. O teste foi dividido em duas condições, o grupo KT e o grupo ST, com uma quebra de 5 a 10 minutos entre as condições para evitar interferências de fadiga. Dados cinemáticos, escadas descendentes O tempo e estabilidade da marcha foram registradas durante o experimento, e a percepção subjetiva foi coletada. No final do experimento, o adesivo muscular foi removido, o local do patch foi limpo e os dados foram organizados e backup para fornecer uma base para a análise subsequente. A segurança dos sujeitos foi garantida ao longo do experimento para evitar acidentes.

Para coletar dados biomecânicos e garantir que os sujeitos completem com precisão a tarefa descendente das escadas, o estudo agendará primeiro os sujeitos para realizar um aquecimento padronizado para garantir que os músculos da extremidade inferior sejam totalmente ativados. Antes do início do teste, os sujeitos se familiarizaram com a manobra descendente de escadas, praticando e marcando posições claras e finais na escada para garantir um ritmo consistente para cada teste. Os dados para cada teste foram coletados usando um sistema de captura de movimento de alta precisão e plataforma de força, envolvendo principalmente alterações nos ângulos da junta e do tornozelo, sinais EMG e forças articulares. Se o sujeito falhou em concluir o movimento ou a moção não foi padronizada, foi considerada uma falha e não foi contada na análise de dados.

Sistema de imagem de fluoroscopia de fluorescência de fluorescência de alta velocidade Biplano Sistema de imagem de fluoroscopia de fluorescência de alta velocidade (DFIS) compreende um sistema de fluoroscopia de movimento e um sistema de resolução de dados. O primeiro consiste em dois emissores de alta tensão e fontes de luz, dois braços robóticos móveis com receptores e intensificadores de fluorescência e duas câmeras de alta velocidade. As distâncias entre os 2 emissores e receptores de alta tensão são 132.2 cm e 128,6 cm, respectivamente, com um ângulo de 119,6 ° entre os receptores de imagem; Os parâmetros de tiro foram definidos da seguinte forma: uma tensão de 60 kV, uma corrente de 63 Ma, uma frequência de tiro de 100 Hz, uma velocidade de exposição de 1/1000 s e uma resolução de imagem de 1024 * 1024 pixels.

O arquivo de calibração do ambiente gerado pelo XMALAB foi importado para o software Rhinoceros para processamento adicional. Seu módulo de modelagem foi usado para reconstruir o espaço de tiro e restaurar as posições relativas dos dois pares de emissores de fluorescência e receptores de imagem no espaço virtual; Enquanto isso, as imagens de raio-x calibrado e tornozelo calibrado e os modelos 3D da tíbia, o tálus e o calcâneo foram importados. The coordinate systems of the tibia, talus and heel were established according to previous standards, and the tibial-posterior, lateral-medial and superior-inferior directions corresponded to the x-axis, y-axis and z-axis, respectively, whereas plantar/dorsiflexion, inversion/eversion, and internal/external rotation were defined as the motion around the tibial-posterior, lateral-medial and Eixos superiores inferior, respectivamente. Os modelos esqueléticos importados foram então girados e traduzidos no espaço 3D reconstruído pelo software Rhinoceros até que as projeções esqueléticas em cada quadro correspondessem aos contornos esqueléticos nas imagens fluoroscópicas.

The 6DOF data of the superior talar joint (talus versus tibia) and the inferior talar joint (heel versus talus) were calculated using the Coordinate System Calculation Plug-in Rhinoceros, which includes kinematic data in three translational (tibial-posterior, lateral-medial and superior-inferior) and three rotational (plantar/dorsiflexion, inversion/eversion, and internal/external rotation) directions. Os valores positivos representam a tradução externa, avançada e ascendente do tálus em relação à tíbia (calcanhar em relação ao tálus), bem como à dorsiflexão, inversão e rotação interna; Os valores negativos representam a tradução para dentro, para trás e descendente, bem como a flexão plantar, a eversão e a rotação externa.

Os dados cinemáticos e cinéticos coletados de Vicon foram exportados para o formato de arquivo C3D e depois convertidos em um sistema de coordenadas, filtrado de passes baixos, dados extraídos e formatados para dados de força cinemática e de reação do solo (GRF) usando MATLAB (Mathworks, Massachusetts, EUA). Os arquivos C3D foram convertidos em formatos de arquivo TRC e MOT usando o MATLAB e posteriormente importados para o OpenSim (Stanford University, Stanford, CA, EUA) para calcular parâmetros biomecânicos. As simulações musculoesqueléticas foram realizadas usando um modelo com 23 graus de liberdade e 92 atuadores musculares. As ferramentas de escala da OpenSIM permitiram a criação de modelos musculoesqueléticos específicos para o assunto, adaptando um modelo genérico para alinhar-se às dimensões do corpo individuais. Esses ajustes de escala foram aplicados a comprimentos de segmento, propriedades de inércia de segmento e pontos de fixação muscular. Os pontos de origem muscular e inserção, juntamente com os braços do momento muscular, foram adaptados para combinar as dimensões dos membros de cada participante. Momentos residuais nos planos frontal e lateral foram minimizados durante o processo de simulação. A ferramenta cinemática inversa usou uma otimização de mínimos quadrados ponderados para calcular os ângulos das articulações, reduzindo as discrepâncias entre as posições geradas por modelo e marcadores experimentais. A ferramenta de cinética inversa calculou momentos da articulação para cada grau de liberdade, e o poder articular foi determinado multiplicando a velocidade angular pelo momento articular em cada etapa do tempo.

Um algoritmo de otimização estática foi utilizado para estimar a ativação muscular e a força muscular, e os resultados foram comparados à atividade de EMG da superfície registrada durante experimentos para validar o modelo. A relação sinal / ruído foi otimizada através da realização de análises residuais em um subconjunto de dados de estudos anteriores. Os dados cinemáticos e cinéticos foram filtrados usando um filtro passa-baixo de Butterworth, de quarta ordem de lag zero, com frequências de corte de 12 e 20 Hz, respectivamente. Os sinais EMG de superfície foram pré-processados ​​por filtragem de passa-banda com um filtro de Butterworth de quarta ordem na faixa de frequência de 10-400 Hz. Isto foi seguido pela retificação de ondas completas e filtragem passa-baixa com uma frequência de corte de 6 Hz. Além disso, os sinais EMG foram normalizados dividindo a amplitude EMG pela amplitude máxima da raiz-quadra da raiz (RMS). Os sinais foram ainda normalizados usando a contração voluntária máxima (MVC) para determinar o nível de ativação de cada músculo. Os resultados da ativação muscular registrados pelos sensores EMG foram comparados com os simulados pelo modelo musculoesquelético para avaliar a validade e a precisão do modelo.

A precisão do modelo foi aprimorada usando equações e plug-ins específicos no OpenSIM. Os ângulos articulares foram calculados usando um algoritmo de cinemática inversa, enquanto momentos articulares foram determinados usando um algoritmo cinético inverso. Um algoritmo de redução residual também foi aplicado para abordar inconsistências cinéticas no modelo. A ferramenta cinemática inversa otimizou os cálculos do ângulo da junta, empregando uma abordagem de mínimos quadrados ponderados para minimizar as discrepâncias entre as posições de marcadores previstos e experimentais. Os momentos articulares foram calculados para cada grau de liberdade no modelo, e a potência articular foi subsequentemente calculada como o produto da velocidade angular e o momento da articulação em cada momento.

Os dados de análise estatística dos ensaios inferiores da escada foram analisados ​​usando um teste t de amostras emparelhado (com um nível de significância de 0,05 e uma potência de teste de 0,80) e mapeamento paramétrico estatístico (SPM1D) para avaliar as diferenças entre as condições de controle. A cinética dos sujeitos, a cinemática, as forças musculares e os deslocamentos ósseos foram processados ​​e analisados ​​usando o SPSS para Windows (versão 25.0, SPSS Science Inc., Chicago, IL, EUA).