Hastighet för vridmomentutveckling och frivillig Quadriceps-aktivering hos patienter med knäartros: en kvantitativ analys före och efter en enda session av manuell sjukgymnastik

Genom att delta i denna studie kommer det inte att förändra standarden på vården som ges under patientens rehabilitering i sjukgymnastik. Under den första utvärderingen av sjukgymnastik kommer en medlem av forskargruppen att avgöra om patienten vill delta i studien och om de väljer att göra det kommer de sedan att ge sitt samtycke. Baserat på den kliniska presentationen kommer standardutvärderingen att fastställa de primära begränsningarna för knäleden och omgivande mjukvävnadsstrukturer och skissera det bästa förloppet för manuell sjukgymnastik som bedöms vara lämplig.

Om patienten väljer att delta kommer de att genomföra en pre-test maximal isometrisk kontraktion i knäförlängningsmaskinen på sjukgymnastikmottagningen; detta är en träningsapparat som vanligtvis används för att stärka quadricepsmusklerna för patienter med olika typer av patologi i nedre extremiteter. Patienterna kommer att övervakas för eventuella förändringar i smärta under detta screeningförtest i enlighet med standardförfarandena för fysioterapiservice; de vars smärta ökar med mer än 3/10 poäng på den numeriska smärtskalan från baslinjen kommer att exkluderas från denna studie och kommer att räknas som skärmfel; alla andra kommer att inkluderas i studien. Patienten kommer sedan att få ett mötessedel för att träffa forskargruppen vid Army-Baylor Center for Rehabilitation Research Biomechanics Lab vid Army Medical Department Center och School där alla formella tester för denna studie kommer att äga rum. Alla laboratoriedata kommer att samlas in för de bilaterala nedre extremiteterna.

När försökspersonen rapporterar till labbet kommer följande sekvens att inträffa. De kommer att förses med ett intagsformulär för att samla in alla baslinjedata, Western Ontario och McMaster Universities Osteoarthritis Index och numerisk smärtvärdering. Smärtpoäng kommer att framkallas under hela testprocedurerna för att säkerställa patientsäkerhet och komfort enligt PT-tjänstens standardförfarande för smärtbedömning. Smärttryckströskeln kommer att erhållas med hjälp av en handhållen algometer som ett komplement till den numeriska smärtskalan för att bättre kvantifiera deras smärtnivåer. Smärttryckströskelmått kommer att samlas in bilateralt över Tibialis Anterior muskelbuk ungefär 2,5 cm lateralt och 5 cm under skenbenets tuberkel. Ett Timed up and Go-test kommer sedan att administreras med en accelerometer som bärs av patienten runt midjan och bilateralt på fotryggen för att kvantifiera hastigheten med vilken de slutför testet bland de olika faserna (sitta/stå, gå, vända sig) ). Detta kommer att följas av den första isometriska testsessionen för att fastställa baslinjens frivilliga quadriceps-aktivering och hastigheten för vridmomentutveckling.

Försökspersoner kommer att genomgå bedömning av neuromuskulär funktion med en kombination av frivilliga och framkallade sammandragningar. Alla testprocedurer kommer att utföras på den opåverkade extremiteten först, följt av den påverkade extremiteten. Elektriskt framkallade kontraktila egenskaper kommer att testas först, följt av viljestyrka, frivillig aktivering och sedan hastighet för vridmomentutveckling.

Försökspersonerna kommer att sitta på stolen för HUMAC NORM-testnings- och rehabiliteringssystemet med höfter och knän böjda till 85 grader respektive 60 grader. Ett smalbensfäste från dynamometern kommer att fästas runt försökspersonernas underben så att den distala änden av dynan är ungefär 5 cm proximal till den distala änden av tibia anteriort.

Två tum gånger fyra tum självhäftande muskelstimuleringselektroder kommer att appliceras över muskelmagarna på distala vastus medialis och proximala vastus lateralis. Försökspersoner kommer sedan att genomgå framkallade rycksammandragningar som börjar vid 50mA (400 V, 1000 µs pulsbredd) med användning av en konstant ström muskel- och nervstimulator (Digitimer Ltd., Model DS7R, Hertfordshire, England) medan de sitter i vila. Denna process kommer att fortsätta tills det framkallade vridmomentet når en platå, vid vilken punkt det kommer att avslutas. Syftet med detta test är att bestämma den lägsta strömstyrkan som krävs för att framkalla maximalt quadriceps vridmoment för varje individ. Mängden ström som krävs för att uppnå maximalt framkallat ryckmoment kommer att användas för alla framtida framkallade sammandragningar. Efter detta kommer muskelhastighetsegenskaperna att bedömas med 3 maximala ryckningar, följt av 3 maximala dubbletter vid 100 Hz, alla med 10 sekunders mellanrum. Detta kommer att göras för totalt 6 framkallade sammandragningar. Syftet med detta är att få information relaterad till muskelns perifera hastighetsegenskaper (t.ex. stigningshastigheter och avslappning för vridmoment).

Maximal frivillig isometrisk kontraktionstestning kommer att bedömas härnäst. Styrketester börjar med att försökspersonerna utför 3 submaximala (50 %, 75 %, 90 % maximal ansträngning) isometriska knäförlängningssammandragningar för att bekanta sig med dem. Efter bekantskap kommer försökspersonerna att utföra minst 2 maximala frivilliga isometriska sammandragningar av quadricepsmusklerna för att bestämma den maximala frivilliga knästräckkraften som varje individ kan generera. För tillförlitlighet kommer forskarna att kräva två sammandragningar som ger liknande värden på vridmoment (definierat som en skillnad på högst 5 % mellan försöken). Efter att det maximala vridmomentet har identifierats på ett tillförlitligt sätt, kommer quadriceps-aktivering att testas med den interpolerade dubbletttekniken (IDT).[30] Detta test inkluderar minst två fem sekunder maximala frivilliga isometriska kontraktioner under vilka en dubblett vid stimulansintensiteten bestämd i steg ett introduceras när vridmomentet som produceras av patienten når ett tröskelvärde som bestäms under maximal frivillig isometrisk kontraktionstestning. En andra stimulans av samma intensitet avges kort efter att patienten återgår till vila efter varje försök för att bedöma muskeln i dess potentierade tillstånd. Två minuters vila kommer att ges mellan varje försök. För att producera tillförlitlighet mellan försök som liknar styrketestning kommer forskarna att kräva två sammandragningar som ger liknande värden för frivillig aktivering (definierad som en skillnad på högst 5 % i frivillig aktivering mellan försöken).

Hastigheten för vridmomentutvecklingen kommer att mätas efter fullbordandet av maximala frivilliga isometriska kontraktionsförsök. Totalt fem giltiga repetitioner kommer att genomföras som varar i ungefär en sekund för varje sammandragning. För att räknas som ett giltigt försök måste storleken på vridmomentet som uppnås under dessa korta sammandragningar överstiga 75 % av maximal frivillig isometrisk kontraktion. En viloperiod på 30 sekunder mellan sammandragningarna kommer att ges för att möjliggöra tillräcklig vila. En entusiastisk och högljudd verbal signal kommer att ges för varje sammandragning. Instruktioner att "sparka så snabbt och så hårt som möjligt" kommer att användas eftersom verbala signaler har rapporterats påverka typen av rörelse som patienten utför. Visuell feedback och högljudd verbal uppmuntran kommer att användas för att framkalla största möjliga muskelaktivering.

Behandlingen kommer att inledas inom tio minuter efter att den första isometriska prövningen har avslutats inom Army-Baylor Center for Rehabilitation Research. Forskarna kommer att använda en pragmatisk manuell fysioterapimetod som är anpassad för varje ämne. Detta tillvägagångssätt kommer att använda riktade manuella terapitekniker för knäleden och mjuka vävnader med gratis terapeutiska övningar för att förstärka den identifierade rörelsestörningen. All behandling kommer att utföras av en styrelsecertifierad sjukgymnast med avancerad manuell fysioterapi-gemenskapsutbildning. Behandlingen kommer att vara evidensbaserad och är standardvård för en manuell sjukgymnastutbildad leverantör. Tidpunkten för behandlingssessionen är kongruent med vad som vanligtvis observeras på en sjukgymnastikklinik och kommer att pågå i cirka 30 minuter.

Kontrollgruppen kommer att få samma tid ansikte mot ansikte med en fysioterapeut. Interventionen kommer att omfatta en 30-minuters utbildningskurs om knäartros som kommer att täcka olika ämnen för att inkludera en kort beskrivning av patofysiologin, diagnosen, prognosen och olika behandlingsalternativ som finns tillgängliga förutom rehabilitering. Forskarna kommer att ge utdelningar om allmän träning och gemensamma sparande aktiviteter och avslutar korten med en frågestund.

För insamling av data efter behandling kommer varje patient att genomgå testning för maximal frivillig isometrisk kontraktion, frivillig aktivering och hastighet av vridmomentutveckling på samma sätt som beskrivits ovan. För frivillig aktiveringstestning kommer samma stimulansintensitet som bestämdes under insamling av data före behandling att användas. Dessutom kommer försökspersoner inte att behöva utvärdera de kontraktila egenskaperna hos deras quadriceps muskelgrupp efter behandlingen. Anledningen till att inte upprepa denna bedömning är för att elektriskt framkallade kontraktila egenskaper endast kvantifierar perifera fysiologiska egenskaper hos muskler och denna studies avsikt är att mäta förändringar som tillskrivs central drivkraft (dvs. förändringar i den motoriska cortex och/eller ryggmärgen).

Omedelbart efter den 30 minuter långa behandlingssessionen kommer försökspersonerna att upprepa den inställda tidpunkten och testa och bedöma sin smärta via den numeriska smärtskalan. Omedelbart efter detta kommer patienten att genomgå maximal frivillig isometrisk kontraktionstestning, frivillig aktivering och test av vridmomentutveckling på samma sätt som tidigare beskrivits. Samma stimulatorinställningar som användes under förtestet kommer att användas för eftertestet. Vid slutet av datainsamlingen kommer forskarna att säkerställa att patienten har ett uppföljningsbesök på Brooke Army Medical Centers sjukgymnastikklinik för att påbörja sin formella rehabilitering, och på så sätt säkerställa att alla försökspersoner får standardvård för sina knä. smärta. Eftersom all data kommer att samlas in på en enda dag i en session kommer inga e-post- eller telefonsamtal att krävas vid slutförandet av labbtestningen.