Trötthet inducerad av överjordisk rullstolsframdrivning hos personer med en ryggmärgsskada: Spara eller anstränga övre extremiteterna?

Bakgrund och motivering:

Rullstolar är de viktigaste hjälpmedlen som används av personer med ryggmärgsskada (SCI). En dansk studie rapporterade till exempel att 83,5 % av 236 personer använde en manuell rullstol och 27 % en eldriven rullstol, av vilka några använde både en manuell och en elektrisk rullstol. Den repetitiva karaktären av rullstolsframdrivning i kombination med att axeln är utsatt för skador resulterar i en hög förekomst av personer med en SCI som har axelsmärta. Flera faktorer har associerats med axelsmärta men exakta vägar är fortfarande oklara. För att förbättra förebyggande av skador som skulle ha en betydande effekt på axelsmärta är det viktigt att fokusera på biomekaniska och neuromuskulära riskfaktorer som kan modifieras genom träning. Trötthet kan ha en negativ effekt på framdrivningsmekaniken och ytterligare öka risken för skador. Tidigare studier har inducerat trötthet genom ingrepp på ett löpband eller med en ergometer. Det är dock viktigt att undersöka funktionell trötthet, eftersom effekten av trötthet är uppgiftsberoende. Hittills finns det ingen klar förståelse för effekten av funktionell trötthet på biomekaniska och neuromuskulära riskfaktorer hos personer med SCI under rullstolsframdrivning.

Mål:

Huvudmål: Vilken roll spelar muskeltrötthet för att förändra neuromuskuloskeletala och rörliga kroppsfunktioner och strukturer relaterade till axelsmärta hos personer med SCI? Syfte 1: Att definiera hur muskeltrötthet inducerad av rullstolsframdrivning förändrar biomekaniska och neuromuskulära riskfaktorer för axelskador, vilket leder till axelsmärta, hos personer med SCI.

Syfte 2: Att utvärdera hur förändringar i framdrivningsbiomekaniken på grund av framdrivningsinducerad trötthet är associerade med förändringar i senors utseende relaterat till tendinopati hos personer med SCI.

Mål 3: Att identifiera prediktorvariabler (t.ex. aktivitetsnivåer och muskelstyrka) för personer med SCI som är mottagliga för rullstolsframdrivningsinducerad trötthet.

Studiedesign: Upprepade åtgärder inom ämnesdesign

För denna studie kommer 50 deltagare att rekryteras via den schweiziska studiedatabasen för ryggmärgsskada. Antalet 48 deltagare beräknades baserat på en provstorleksuppskattning från en studie som undersökte en högintensiv rullstolsframdrivningsaktivitet som fann att ekogenicitetsförhållandet förändrades signifikant från 1,97 ± 0,74 till 1,73 ± 0,56 (p=0,038) (efter den intensiva rullstolsframdrivningsaktiviteten. För att observera denna förändring på 0,24 skillnad i ekogenicitetsförhållande för bicepssenan vid 80 % statistisk effekt och alfa=0,05, Det behövs 48 deltagare. För att ta hänsyn till avhopp och saknad data kommer 50 deltagare att rekryteras. Alla deltagare kommer att uppfylla de definierade inklusionskriterierna och exkluderas när de uppfyller uteslutningskriterierna.

Datainsamling:

Deltagarna kommer att testas under en session på fyra timmar efter att de har läst och undertecknat det informerade samtycket. Under testsessionen kommer följande mätningar att utföras:

Deltagarens egenskaper och aktivitetsnivåer: Sociodemografiska variabler, skadeegenskaper, förekomst av kontrakturer och spasticitet kommer att definieras med ett allmänt frågeformulär. Dessutom kommer aktivitetsnivåer att definieras med Physical Activity Scale for Individuals with Physical Disabilities (PASIPD).

Deltagarnas vikt kommer att mätas.

Kvantitativt ultraljud före trötthet: Ultraljudsmätningar av biceps brachii och supraspinatus sena i vila kommer att samlas in med Quantitative Ultrasound Protocols (QUS). Denna teknik har använts tidigare och har bevisat stark tillförlitlighet och validitet för mätningar av axelsmärta och tendinopati. Närmare bestämt, för bicepssenans längsgående bild kommer deltagarna att placeras med sin icke-dominanta arm böjd 90˚ vid armbågen och handleden vilande på det ipsilaterala låret. Bilder kommer att tas så att fibrerna är inriktade vinkelrätt mot givaren vilket optimerar kvantifieringen av fiberinriktning och sentjocklek. För att markera hudplatsen för mätningen före utmattning, kommer en referensmarkör av stål att tejpas på huden vid den distala änden av givaren. Det distinkta interferensmönstret som skapas av markören överst på bilderna används för att definiera det område av intresse (ROI) på vilket beräkningarna utförs. För den transversella bilden av supraspinatus kommer deltagarna att placeras med sin icke-dominanta handflata placerad på nedre delen av ryggen, axeln utsträckt och armbågen böjd bakåt. Stålmarkören är nu tejpad mot huden vid den proximala änden av givaren och den bredaste delen av senan avbildas. De specifika positionerna optimerar bildkvaliteten och repeterbarheten för bildprotokollet. Dessutom kommer tre på varandra följande mätningar av det akromio-humerala avståndet för den icke-dominanta handen att samlas in under oladdade och belastade förhållanden (under push-up i rullstol, en gång utan ytterligare instruktioner och en gång med instruktion om att dra tillbaka axlarna) som har varit gjort tidigare.

Samma utbildade utredare kommer att utföra alla ultraljudsmätningar.

Maximalt sprint- och styrketest: Ett sprinttest på 15 m över mark kommer att utföras för att definiera anaerob arbetskapacitet. Vidare kommer en maximal isometrisk framskjutning mot motstånd på rullstolen att utföras för att mäta maximal styrka. Dessa tester har använts tidigare. Under båda testerna kommer externa krafter att samlas in vid 100 Hz med SmartWheel. 15m sprinten syftar till att definiera den anaeroba arbetskapaciteten. Deltagarna kommer att krävas att köra så fort som möjligt från en kon till en annan som står 15 meter från varandra, vilket kommer att resultera i ett resultat av maximal ensidig effekt. För det isometriska maximala trycket kommer rullstolen med SmartWheel att kopplas via ett rep till en kraftgivare och en vägg. Deltagaren kommer att uppmanas att trycka så hårt som möjligt i 5 sekunder med händerna ovanpå drivringen för att mäta den maximala applicerade kraften.

Rullstolsframdrivning före trötthet: Deltagaren kommer att uppmanas att framdriva sin rullstol på löpbandet under två försök på 90 sekunder vid två kraftuttagsförhållanden (medellång och hård). Under försöken kommer 3D-kinematik för den övre extremiteten, 3D-kinetik applicerad på rullstolens drivring och muskelaktivering av muskler som är aktiva under rullstolsframdrivning att samlas in.

Trötthetsprotokoll: Figur 8-protokollet (utmattningsintervention) kräver att deltagarna kör tre gånger så många varv som möjligt under fyra minuter vardera. Varje anfall på fyra minuter skiljs åt av 90 sekunders vila. Varje varv består av en höger- och vänstersväng och två kompletta stopp efter ett halvt varv. Mätningar under protokollet inkluderar RPE-skalan (Rate of Perceived Exertion), hjärtfrekvens och framdrivningskinetik.

Rullstolsframdrivning och kvantitativt ultraljud efter trötthet: Samma mätningar som i pre-fatigue testerna kommer att utföras.

Statistiska överväganden:

Syfte 1: Att undersöka effekten av muskeltrötthet inducerad av rullstolsframdrivning på biomekaniska och neuromuskulära riskfaktorer för axelskador, som leder till axelsmärta, hos personer med SCI.

Hypotes 1: Muskeltrötthet inducerad av rullstolsframdrivning kommer att resultera i betydande förändringar i biomekaniska och neuromuskulära riskfaktorer relaterade till axelpatologi.

Beroende variabler av intresse är slagfrekvens, glenohumeral kontaktkraft, nettoledmoment, kinematiska och normaliserade muskelkrafter under rullstolsframdrivning, senans utseende av m. biceps brachii och m. supraspinatus och acromio-humeralt avstånd. En statistisk parametrisk kartläggning (SPM) envägs upprepade mätningar ANOVA kommer att användas för att bedöma meningsfulla variationer över tiden för varje kontinuerlig variabel under rullstolsframdrivning (alfa=0,05).

Syfte 2: Att bestämma sambandet mellan förändringar i framdrivningsbiomekaniken och förändringar i senans utseende relaterat till tendinopati post-fatigue, hos personer med SCI.

Hypotes 2: Det kommer att finnas ett positivt samband mellan förändringar i framdrivningsbiomekaniken och förändringar i senans utseende av m.biceps och m.supraspinatus vid kontroll av kön, nivå och fullständighet av skadan, hälsotillstånd, rörelseomfång och vikt.

Oberoende variabler kommer att vara förändringar i framdrivningsbiomekaniken som väsentligt förändrats efter utmattningsprotokollet och beroende variabler kommer att inkludera förändringar i senans utseende av m.biceps och m.supraspinatus. Kovariater kommer att vara kön, nivå och fullständighet av skadan, hälsotillstånd (spasticitet och kontrakturer), rörelseomfång och vikt. Multivariabel linjär regressionsanalys kommer att användas för att testa hypotesen

Syfte 3: Att undersöka sambandet mellan känsligheten för trötthet och personens egenskaper (aktivitetsnivåer och muskelstyrka), hos personer med SCI.

Hypotes 3: Det kommer att finnas ett negativt samband mellan förändringar i framdrivningsbiomekaniken (inklusive slagfrekvens, skulderbladskinematik och glenohumeral kontaktkraft) och både aktivitetsnivåer och muskelstyrka, när man kontrollerar för kön, nivå och fullständighet av skada, hälsotillstånd (spasticitet och kontrakturer), rörelseomfång och vikt.

Oberoende variabler kommer att vara framdrivningsbiomekanik som väsentligt förändrats efter utmattningsprotokollet och beroende variabler kommer att inkludera fysisk aktivitetsnivå och muskelstyrka. Kovariater kommer att vara kön, nivå och fullständighet av skadan, hälsotillstånd (spasticitet och kontrakturer), rörelseomfång och vikt. Multivariabel linjär regressionsanalys kommer att användas för att testa hypotesen.