Углы коленных и тазобедренных суставов для оптимизации нейромышечной электростимуляции четырехглавой мышцы бедра

Нервно-мышечная электрическая стимуляция (NMES) используется в различных контекстах из-за ее преимуществ, связанных с моторным обучением, сохранением денервированных мышц, тренировками у некооперативных / седативных людей, контролем и облегчением боли, а также улучшением функциональных возможностей спортсменов, молодых и пожилых людей. , кроме людей с тяжелым сердечно-легочным заболеванием. Даже при наличии солидных накопленных знаний о НМЭС ее потенциал до конца не изучен, и необходимо прояснить вопросы для достижения большей эффективности клиницистами и учеными в различных возможностях применения.

Эффекты NMES еще не были определены в четырехглавой мышце бедра на разной длине, что может быть достигнуто путем изменения угла сустава или суставов, которые она пересекает (тазобедренного и коленного). Вероятно, существует только одно исследование (Fahey et al., 1984), посвященное этому вопросу. В исследовании сравнивались два положения: колено и бедро выпрямлены по сравнению с коленом (65º) и согнуты в бедре (угол не указан), хотя цель исследования состояла в том, чтобы оценить влияние только положения колена. Авторы обнаружили, что NMES может увеличить изометрическую и изокинетическую силу, но может быть более эффективным для улучшения изокинетических показателей, если колено согнуто во время лечения. Затем возникают вопросы, потому что группы тестировались только с согнутыми коленями, а не с разогнутыми, и потому что изменение угла бедра, вероятно, повлияло на результаты. Это исследование также было единственным, обнаруженным Bax et al. (2005).

Обоснование: NMES является признанным инструментом, применяемым в качестве основного или дополнительного лечения в программах реабилитации. Необходимо установить влияние положения нижних конечностей на исходы. Таким образом, в этом исследовании впервые будет рассмотрено влияние NMES на произвольную и вызванную силу четырехглавой мышцы, электрическую активность, архитектуру и свойства сухожилий.

Гипотеза: у здоровых молодых людей изменение угла тазобедренного и коленного суставов при НМЭС может влиять на крутящий момент разгибателя колена, электромиографическую активность четырехглавой мышцы, архитектуру и удлинение комплекса сухожилия-апоневроза, а также сухожильные свойства сухожилия надколенника. Эти факторы будут облегчаться, когда участники сидят, колено сгибается под углом 60º. С другой стороны, когда четырехглавая мышца более удлинена (лежа с коленом под углом 60º) или укорочена (лежа на спине или сидя с разогнутым коленом (0º), такие адаптации не будут значительными.

Методы. Это перекрестное исследование со здоровыми молодыми мужчинами. Процедуры будут выполняться в Лаборатории нервно-мышечной деятельности факультета Сейландии/Университета Бразилиа и в Лаборатории силы факультета физического воспитания/Университета Бразилиа. Субъекты совершат 5 посещений лаборатории (первое посещение будет ознакомительным для тестирования NMES в каждой позиции) с минимальным интервалом 48 часов между посещениями. Добровольцы будут проинформированы обо всех процедурах, целях, преимуществах и рисках исследования и перед участием подпишут форму информированного согласия (проект одобрен Комитетом по исследовательской этике Университета N 99221818.9.0000.0029)

• Максимальное произвольное изометрическое сокращение (MVIC): для регистрации крутящего момента будет использоваться изокинетический динамометр. Ось оборудования будет визуально совмещена с осью колена (латеральный надмыщелок бедренной кости). Рычаг датчика силы будет прочно закреплен на 2-3 см выше латеральной лодыжки с помощью ремешка. Углы бедра и колена будут отрегулированы с помощью гониометра. Субъекты будут надежно закреплены на стуле ремнями через грудь и тазовый пояс, чтобы свести к минимуму движения тела. Людей проинструктируют скрестить руки, положив руки на плечи, и вытянуть колено к ремню, постепенно нажимая в течение 3 с (нарастающее сокращение) до максимальной силы, удерживая ее в течение 4 с, а затем постепенно уменьшая величину силы. более 3 с". Количество сокращений будет соответствовать количеству ультразвуковых исследований: 4 мышцы (прямая мышца бедра и три широкие мышцы) + проксимальное сухожилие надколенника + дистальное сухожилие надколенника x 3 измерения для каждого = 18, каждое из которых отделено 1 минутой отдыха.
• Нервно-мышечная электрическая стимуляция (NMES): NMES будет использоваться для создания максимального электрически вызванного изометрического крутящего момента, который будет оцениваться при ознакомлении и будет генерироваться (15-18 раз) после окончания протокола произвольных сокращений последующих сеансов. Будет использоваться электростимулятор. Параметры будут проверены с помощью цифрового осциллографа. Устройство будет подключено к кабелям, которые будут соединены с двумя парами клейких электродов площадью 25 см2. Первый дистальный электрод будет размещен на 80% линии между передней верхней остью подвздошной кости (ASIS) и пространством, где расположена медиальная связка. Проксимальный электрод будет помещен в соответствующую моторную точку медиальной широкой мышцы бедра, обозначенную электродом в виде ручки. Другой дистальный электрод будет расположен на 2/3 линии, которая проходит от ASIS до латеральной стороны надколенника, а проксимальный электрод будет помещен в двигательную точку, идентифицированную электродом в виде ручки, в мышечном брюшке коленного сустава. латеральная широкая мышца бедра. Будет использоваться импульсный ток: частота = 100 Гц, длительность импульса = 400 мкс, время нарастания = 3 с, время включения = 4 с, время затухания = 3 с, время выключения = 1 мин. Используемая интенсивность будет такой же, как и при ознакомлении, или выше, если ее можно переносить.
• Поверхностная электрическая активность и уровень активации: активность поверхностной электромиографии (ЭМГ) латеральной, медиальной и прямой мышц бедра будет регистрироваться биполярно с помощью двух закругленных электродов из хлорида серебра, каждый из которых имеет диаметр 20 мм и диаметр записи 10 мм и разделены межэлектродным расстоянием (от центра до центра) 20 мм. Электроды будут располагаться продольно в брюшке мышцы, а контрольный электрод будет прикреплен к надколеннику контралатеральной нижней конечности. Как и в случае с электродами NMES, будет сделана маркировка, чтобы гарантировать, что в следующих сеансах электроды будут размещены соответствующим образом. Уменьшение импеданса (<5 кОм) между двумя электродами достигается зачисткой кожи наждачной бумагой и очисткой спиртом. Сигналы ЭМГ будут усиливаться с полосой частот от 15 Гц до 5,0 кГц (коэффициент подавления синфазного сигнала = 90 децибел, импеданс = 100 мОм, коэффициент усиления = 1000).
• Архитектура мышц: Толщина мышц, угол перистости и длина пучков будут получены в покое и во время MVIC и NMES с использованием портативного ультразвука в режиме B с линейным датчиком 7,5 мегагерц. Глубина, усиление, сжатие и настройки ультразвука будут оставаться постоянными между оценками и от одного пациента к другому. Для каждой мышцы будут получены три видео, а средние значения будут использованы для статистического анализа. Для лучшей воспроизводимости оценщик удалит и переместит датчик в отмеченное место. Видео будут храниться на устройстве, а затем передаваться на компьютер для обработки в специальном программном обеспечении. Видео будут получены с датчиком, расположенным в продольной плоскости мышцы, удерживая его параллельно направлению пучков. Правильное выравнивание датчика достигается при непрерывном отображении нескольких пучков. Прямая мышца бедра, промежуточная широкая мышца, латеральная широкая мышца бедра, медиальная широкая мышца бедра будут оцениваться, соответственно, в процентах 50%, 60% и 75% (проксимально-дистально) расстояния между медиальной частью передней верхней подвздошной ости и верхней границей надколенника, адаптировано из Blazevich et al. (2006). Прямая мышца бедра и промежуточная широкая мышца бедра будут визуализированы на передней поверхности бедра, латеральная широкая мышца бедра будет визуализирована путем перемещения датчика на 5 см в латеральном направлении от срединной линии, а медиальная широкая мышца бедра будет визуализирована с помощью датчика на 3 см выше медиальное направление бедра. Угол перистости представляет собой угол, образованный между эхосигналом глубокого апоневроза мышц и эхопространством пространства между пучками, измеренный на 3–4 мм выше глубокого апоневроза мышц. Длина пучка будет рассматриваться как общая длина мышечного волокна, однако, поскольку пучки слишком длинные, чтобы их можно было измерить от начала до места прикрепления, предполагаемая длина будет получена по формуле Blazevich et al. (2006), в которых в качестве переменных используются толщина мышцы, угол пучка и угол между поверхностным и глубоким апоневрозом.
• Удлинение сухожильно-апоневрозного комплекса: Удлинение мышечно-сухожильного комплекса будет оцениваться по смещению глубокого апоневроза. Для расчета будут использованы записи, полученные для анализа мышечной архитектуры. Однако, в отличие от статического характера данных предыдущей темы, эта переменная использует динамический подход, поскольку точка (P) будет использоваться как точка контакта (вставки) пучка в глубокий апоневроз в состоянии покоя и смещения P при рассмотрении его конечного положения во время максимального сокращения. Поэтому смещение Р (дл) считается признаком удлинения глубокого апоневроза и дистального сухожилия.
• Свойства сухожилия: длина сухожилия надколенника в покое измеряется путем отслеживания его пути ультразвуковым датчиком в продольной (сагиттальной) плоскости, начиная от места прикрепления надколенника до места прикрепления на большеберцовой кости вдоль задней поверхности сухожилия. Центральная область датчика будет помещена в каждое место прикрепления сухожилия (учитывая его заднюю поверхность), а затем в этой точке будет сделана отметка на коже, и измерительная лента будет использоваться для измерения длины сухожилия. Площадь поперечного сечения сухожилия надколенника будет рассчитана по изображениям в аксиальной плоскости на 25%, 50% и 75% его длины (в состоянии покоя). При расчете усилия на сухожилие будет использоваться отношение расчетного общего момента разгибания колена (с поправкой на активацию двуглавой мышцы бедра, полученное с помощью электромиографии) к внутреннему плечу момента, которое будет оцениваться путем индивидуального измерения длины бедренной кости в соответствии с к уравнению Visser et al (1990). Напряжение сухожилия будет рассчитываться по соотношению сил, приложенных к сухожилию, по площади его поперечного сечения. Деформация сухожилия будет рассчитываться с использованием изменения длины по сравнению с исходной длиной (ΔL / Lo) и будет выражаться в процентах. Модуль Юнга, или модуль упругости, будет получен путем деления напряжения на деформацию. Жесткость сухожилия рассчитывается путем деления силы, приложенной к сухожилию, на удлинение, возникающее по его длине. Поскольку длина датчика не позволяет полностью визуализировать сухожилие надколенника, для справки в центр сухожилия будет помещена гипоаллергенная эхопоглощающая клейкая лента. Таким образом, изображения будут получены от ленты до проксимального введения, а затем от ленты до дистального введения. Изображения будут реконструированы для измерения. Деформация будет определяться как изменение длины между надколенником и большеберцовой костью, которое будет измеряться кадр за кадром.