Влияние вибрации всего тела на увеличение силы четырехглавой мышцы у пациентов с разрывами передней крестообразной связки

Влияние вибротерапии всего тела на увеличение силы четырехглавой мышцы перед реконструкцией передней крестообразной связки

1. Введение:

   Повреждение передней крестообразной связки (ПКС) является распространенной травмой коленного сустава в ортопедической и спортивной медицине. По оценкам, в США ежегодно происходит 200 000 травм передней крестообразной связки. Согласно системе регистрации травм ПКС Скандинавии, частота травм ПКС составляла около 32-38/10000 человек в год. Реконструкция ПКС (ACLR) была рекомендована в качестве оптимального лечения для восстановления пассивной нестабильности коленного сустава у пациентов с травмой ПКС, которые хотят вернуться к занятиям спортом. Однако недавний метаанализ показал, что только 42% элитных спортсменов могут вернуться в неэлитные соревновательные виды спорта после успешной реконструкции и реабилитации. Около 50% из них не могут вернуться к занятиям спортом через 1 год, а одна треть не может вернуться через 2 года после операции.

   До сих пор неизвестна причина, по которой у одних пациентов может быть хорошее функциональное восстановление после операции, а у других нет. Поскольку конечной целью реконструкции ПКС является помощь пациентам вернуться к активности до травмы без высокого риска повторного повреждения, крайне важно выявить тех, кто подвергается высокому риску плохого восстановления после операции. Некоторые предыдущие исследования пришли к выводу, что дооперационная сила четырехглавой мышцы является ключевым предиктором функционального восстановления после операции. Поэтому увеличение предоперационной силы четырехглавой мышцы очень важно. Несколько исследований, посвященных предоперационной реабилитации, показали, что часть пациентов все еще не может достичь симметричной силы четырехглавой мышцы бедра, что в основном из-за вызванного травмой артрогенного торможения и повышенных биомаркеров, связанных с атрофией, делает этих пациентов слабо реагирующими на традиционные силовые тренировки.

   Было продемонстрировано, что вибрация всего тела является эффективным способом уменьшения ОИМ за счет повышения кортикомоторной возбудимости. Вибрация всего тела становится все более популярной в качестве дополнительной программы физиотерапии при различных заболеваниях. Предыдущие исследования показали, что у пациентов с травмой передней крестообразной связки вибрация всего тела эффективна для улучшения функции четырехглавой мышцы, нервно-мышечного контроля и равновесия. Есть несколько механизмов, которые могут объяснить преимущества вибрационной терапии для всего тела у пациентов с ACLD. Во-первых, вибрационные стимулы могут повышать возбудимость афферентных нейронов типа Ia через мышечные веретена, что приводит к тоническому вибрационному рефлексу и увеличению мышечных волокон типа I и типа II. Во-вторых, вибрация всего тела может немедленно снизить пороги рекрутирования быстрых двигательных единиц, что приведет к более высокой активации мышц. В-третьих, вибрационные раздражители могут активировать проприоцептивные рецепторы нижних конечностей. На молекулярном уровне низкоамплитудная высокочастотная вибрация может подавлять экспрессию мРНК атрогина-1 и миостатина. Кроме того, было обнаружено, что он также эффективен в повышении циркулирующего иризина, который является недавно выявленным уровнем миокина сразу после вибрационных упражнений. В нескольких исследованиях также сообщалось, что вибрационная тренировка всего тела может снизить концентрацию в крови рецепторов TNF-α, TNF-α, IL-6 у пожилых людей и здоровых людей после тренировки. Основываясь на вышеизложенном, вибрация всего тела может быть более эффективным и действенным способом улучшить силу четырехглавой мышцы перед операцией.

   Таким образом, это исследование, прежде всего, должно ответить на вопрос исследования: имеют ли пациенты с более значительным улучшением силы четырехглавой мышцы до операции также лучшее функциональное восстановление после ACLR? Вторая цель состоит в том, чтобы ответить на исследовательский вопрос: являются ли ингибирование четырехглавой мышцы и измененная секреция миокинов, вызванная физической нагрузкой, причинами различной реакции пациента на упражнения одинаковой интенсивности? Третья цель состоит в том, чтобы ответить, является ли вибрация всего тела более эффективным и действенным способом улучшить силу четырехглавой мышцы перед операцией?

2. Методология:

   Рандомизированное контрольное исследование 2.1 Участники: Критерии включения: Взрослые; первичный односторонний разрыв передней крестообразной связки; отсутствие других повреждений нижних конечностей; ИМТ <30; отсутствие острых симптомов травмы; ожидание ACLR Критерии исключения: ИМТ ≥ 30; беременность; любое сердечное или респираторное заболевание; отказаться от принятия ACLR 2.2 Вмешательства: Пациенты будут рандомизированы в 2 группы: обычная группа и; вибрационная группа; группа обычных+ силовых тренировок; обычная +вибрационная группа.

   Обычная группа: силовая тренировка Группа вибрации: вибрационная терапия всего тела Обычная группа + вибрация: силовая тренировка + вибротерапия всего тела Протокол силовой тренировки: Жим ногами 75% RM 10 повторений*3 Разгибание ног 75% RM 10 повторений*3 Сгибание ног 75% RM 10 повторений *3 Отведение бедра 75% RM 10 повторений*3 Приведение бедра 75% RM 10 повторений*3 Подъем прямой ноги 75 RM 10 повторений*3 Приседания 1 мин*6 повторений, 1 мин отдыха между каждым Протокол вибрации всего тела (Fitvibe Excel Pro) : Вибрация в вертикальном направлении Положение: стандартный присед со сгибанием колена на 60°, босиком и руками на запястье Частота: 20-60 Гц (регулируется с шагом 5 Гц) Амплитуда: 2-4 мм Интенсивность: 15-30 мин (регулируется в зависимости от состояния пациента) самооценка самочувствия и прогресса)

   Все вмешательства займут пять-четыре недели, и пациенты должны выполнить как минимум 10 сеансов упражнений.

   Для того, чтобы все пациенты проходили одинаковую послеоперационную реабилитацию. Приложение для смартфонов, иллюстрирующее наш протокол послеоперационной реабилитации, будет установлено на смартфоны пациентов.

   2.3 Результаты: 2.3.1 Временные точки для измерения результатов: исходный уровень, после одного сеанса WBV, до операции, через 3 месяца после операции, через 9 месяцев после операции.

   2.3.2 Сила четырехглавой мышцы и произвольная активация четырехглавой мышцы: Измерение пикового крутящего момента четырехглавой мышцы (обе ноги) субъектов будет выполнено на динамометре изокинетической силы (Biodex System 3, Biodex Medical Systems, Ширли, Нью-Йорк, США). Во время теста испытуемых укладывают так, чтобы их бедро было согнуто на 90°, а колено — на 30°, и испытуемых просили сделать все возможное, чтобы обеспечить MVIC. Между тем, тестер будет давать ободряющее слово «тяжелее и сильнее» в процессе сокращения. Тест MVIC будет повторяться 3 раза по каждому предмету. И в интервале каждого повторения допускается достаточный отдых. Чтобы стандартизировать данные, индивидуальный пиковый крутящий момент MVIC будет разделен на массу тела каждого субъекта для дальнейшего статистического анализа.

   Для количественной оценки коэффициента активации четырехглавой мышцы будет использоваться метод наложенного пакета.

   Пиковый крутящий момент, зарегистрированный в результате теста MVIC, будет введен в программное обеспечение для подачи сверхмаксимального электрического стимула (от DS7R: 10 импульсов, серия 100 Гц) к четырехглавой мышце после достижения максимального крутящего момента при разгибании колена. Электрический стимул будет подаваться через два самоклеящихся стимулирующих электрода (8 × 13 см), накладываемых на латеральную широкую мышцу бедра проксимально и на медиальную широкую мышцу бедра. Коэффициент активации четырехглавой мышцы будет рассчитываться с использованием формулы коэффициента центральной активации (CAR), которая равна (MVIC) / (пиковый крутящий момент, создаваемый стимулом) * 100. CAR, равный 100, использовался для представления полной активации четырехглавой мышцы. Значения CAR, которые были ≥ 95, считались «нормальными» и / или репрезентативными для здорового значения CAR. Максимальное полученное значение CAR будет использоваться для статистического анализа.

   АВТОМОБИЛЬ= МВИК/(МВИК+СТ) *100%

   2.3.3 Толщина квадрицепса. Предыдущие исследования подтвердили, что размер квадрицепса можно точно предсказать по одному МРТ-сканированию на среднем уровне бедра. В этом исследовании, учитывая экономическую неэффективность МРТ-обследования, ультразвуковая эластография сдвиговой волны (версия 6.0; Supersonic Imagine, Экс-ан-Прованс, Франция) будет использоваться для оценки поперечного сечения четырехглавой мышцы бедра, поскольку несколько исследований демонстрируют, что ультразвук является надежным инструментом. для количественного определения CSA мышц. Кроме того, Abe T et al. обнаружено, что существует высокая корреляция (r = 0,91) между толщиной мышцы и ППС четырехглавой мышцы. А Франчи и др. поддерживают использование измеренной ультразвуком толщины четырехглавой мышцы среднего уровня для мониторинга долгосрочной гипертрофической реакции, вызванной силовыми тренировками с отягощениями, в качестве альтернативы гораздо более дорогому МРТ-обследованию.

   2.3.4 Функциональные показатели (прыжок на одной ноге; постуральный контроль): Прыжок на одной ноге (SLH) будет проводиться в соответствии с предыдущими исследованиями. Перед тестированием пациенты должны будут пройти 5-минутную разминку на велотренажере. Будет дана общая инструкция по прыжковому заданию «Встать на одну ногу, прыгнуть как можно дальше и приземлиться на ту же ногу». Каждой ногой выполняется по три попытки с последующим ознакомлением. SLH будет считаться правильным, если пациент сможет достичь максимальной дистанции прыжка, сохраняя равновесие не менее 2 с после приземления. Пациентов попросят начать с неповрежденной ноги.

   Система стабилизации Biodex (с версией программного обеспечения 3.1, Biodex Medical Systems) будет использоваться для оценки постурального контроля. Участники будут располагаться обеими ногами на платформе и в удобном положении со сгибанием колена около 15°. Положения стоп, записанные на первом занятии, будут использоваться во всех последующих оценках. Каждый пациент должен сохранять статическое положение с постепенным снижением устойчивости платформы с уровня 8 до уровня 4 в течение 25 секунд. Всего будет 3 попытки с 10-секундным отдыхом между ними. Будет записано среднее ± стандартное отклонение OSI, API и MLI.

   2.3.5 Результаты, о которых сообщают пациенты. Субъективный функциональный результат будет оцениваться по шкале Lysholm для коленного сустава, системе субъективной оценки IKDC и шкале активности Тегнера. Психологическая готовность к возвращению в игру будет оцениваться ACL-RSI. IKDC состоит из 10 вопросов о симптомах и активности в диапазоне от 0 до 100, где 100 означает идеальную функцию колена. Шкала Тегнера представляет собой уровень активности по шкале от 1 (низкая активность) до 10 (очень высокая активность). Шкала ACL-RSI с 12 пунктами измеряет три конкретных психологических конструкта — эмоции, уверенность в своих силах и оценку риска — по шкале от 0 до 100. Эта шкала является прогностическим параметром для успешного RTS после ACLR.

   2.3.6 Биомаркеры в сыворотке крови: Кровь берут на исходном уровне, через 30 минут после 1-дневных упражнений и после завершения 4-недельных упражнений.

   О методе отбора проб сыворотки сообщили Perez-Lopez et al. Образцы крови центрифугируют в течение 15 минут при 1000 g и хранят при температуре -80°C. Для определения концентрации IL-15, IL-15Rα, миостатина, IL-6, IL-10, IGF-1, иризина в сыворотке будут использованы два набора высокочувствительного иммуноферментного анализа (ELISA) в двух повторностях.

   2.3.7 Оценка отека и боли: (будет измеряться через 1 неделю и 3 месяца после операции) Отек коленного сустава будет оцениваться путем измерения среднего обхвата надколенника с помощью стандартной рулетки (ширина ленты = 8 мм). Разница между поврежденной стороной и контралатеральной стороной будет записана для дальнейшего анализа. Измерение будет выполнять тот же опытный исследователь.

   Боль будет оцениваться по хорошо зарекомендовавшей себя числовой шкале оценки боли. Хорошо зарекомендовавшая себя числовая шкала оценки боли будет оценивать боль. Пациенты заканчивают эту шкалу на основе своих субъективных ощущений в соответствии с введением в шкалу.

   2.3.8 Пассивная слабость коленного сустава Пассивная слабость коленного сустава будет измеряться коленным артрометром KT-1000. KT-1000 — это объективный инструмент для травм и реконструкции передней крестообразной связки, который измеряет переднее движение большеберцовой кости относительно бедренной кости. Тест включает в себя привязывание KT-1000 к ноге, оттягивание большеберцовой кости вперед и количественную оценку объема движения в миллиметрах (мм).

   2.3.9 Мотивация и социальная когнитивная переменная и приверженность реабилитации Для измерения мотивации к лечению будет использоваться реабилитационная версия опросника саморегуляции лечения. Анкета использовалась среди пациентов с ПКС в Гонконге и получила подтверждающие доказательства ее достоверности и надежности. Для измерения переменных из теории запланированного поведения будет использоваться китайская версия Шкалы теории запланированного поведения для реабилитации после травм, которая была разработана и проверена на основе предыдущих исследований реабилитации после травм.

   Приверженность к реабилитации будет оцениваться по шкале приверженности к реабилитации при травмах, о которой сообщают сами пациенты. Шкала является одним из наиболее широко используемых инструментов, о которых сообщают сами пациенты, которые были проверены на китайском языке, и она также использовалась среди пациентов с ПКС для измерения их приверженности реабилитации с убедительными доказательствами, подтверждающими ее психометрические свойства.

3. Статистика:

В качестве основного результата использовалась сила четырехглавой мышцы. При расчетном размере эффекта 0,3 для увеличения силы четырехглавой мышцы после WBV на основе аналогичного исследования и при допущении 20% отсева было продемонстрировано, что каждая группа должна набирать 50 участников, всего 125160 человек. Исходные характеристики будут проверены с использованием независимых t-тестов для параметрических параметров и теста x2 для непараметрических параметров. Дисперсионный анализ с повторными измерениями (ANOVA) со временем в качестве фактора повторных измерений для меры результатов будет использоваться для анализа различий между 24 группами. Тесты внутрипациентного эффекта использовались, чтобы найти любую разницу между различными временными интервалами в каждой группе. Контраст с F-статистикой будет использоваться для обнаружения различий в разные моменты времени в апостериорном анализе. U-критерий Манна-Уитни будет использоваться для сравнения любых различий между 24 группами в переменных результата. Для всех статистических тестов альфа-уровень будет установлен на 0,05 и будет выполняться с использованием статистического пакета для социальных наук (IBM SPSS Ver. 24).