Effekterna av helkroppsvibrationer på ökad Quadriceps-styrka hos patienter med ACL-rupturer

Effekten av helkroppsvibrationsterapi på att öka styrkan i quadriceps före återuppbyggnad av främre korsbandet

1. Introduktion:

   Främre korsbandsskada (ACL) är en vanlig knäskada inom ortopedisk och idrottsmedicin. Det uppskattas att det finns 200 000 ACL-skador årligen i USA. Enligt Skandinaviens ACL-skaderegister var förekomsten av ACL-skada cirka 32-38/10 000 personer per år. ACL-rekonstruktion (ACLR) har rekommenderats som den optimala behandlingen för att återställa passiv slapphet i knäet hos patienter med ACL-skada som vill återgå till sport. En färsk metaanalys visade dock att endast 42 % av elitidrottare kan återgå till icke-elittävlingsidrotter efter en framgångsrik rekonstruktion och rehabilitering. Cirka 50 % av dem kan inte återvända till idrotten vid 1 år och en tredjedel kan inte återvända två år efter operationen.

   Hittills är orsaken till att vissa patienter kan ha en god funktionell återhämtning efter operation medan andra inte kan det fortfarande okänd. Eftersom det slutliga målet med ACL-rekonstruktion är att hjälpa patienter att återgå till aktivitet före skadan utan hög risk för återskada, är det ytterst viktigt att identifiera de som löper hög risk för dålig återhämtning efter operationen. Vissa tidigare studier drog slutsatsen att preoperativ quadricepsstyrka är en nyckelprediktor för funktionell återhämtning postoperativt. Därför är det mycket viktigt att öka styrkan i quadriceps före operationen. Flera studier implementerade preoperativ rehabilitering fann att en del av patienterna fortfarande inte kunde uppnå symmetrisk quadricepsstyrka, vilket främst på grund av skadeinducerad artrogen hämning och ökade atrofirelaterade biomarkörer gör att dessa patienter har låg respons på traditionell styrketräning.

   Det har visats att helkroppsvibrationer är ett effektivt sätt att minska AMI på grund av ökad kortikomotorisk excitabilitet. Helkroppsvibrationer blir mer och mer populärt som ett extra program för sjukgymnastik för olika sjukdomar. För patienter med främre korsbandsskada indikerar tidigare studier att helkroppsvibrationer är effektivt för att förbättra quadricepsfunktion, neuromuskulär kontroll och balans. Det finns flera mekanismer som kan förklara fördelarna med helkroppsvibrationsterapi för ACLD-patienter. För det första kan vibrationsstimuli öka excitabiliteten av typ Ia afferent neuron via muskelspindlar, vilket resulterar i tonisk vibrationsreflex och förstoring av typ I och typ II muskelfibrer. För det andra kan helkroppsvibrationer sänka rekryteringströsklarna för snabba motorenheter omedelbart, vilket leder till högre aktivering av muskler. För det tredje kan vibrationsstimuli aktivera proprioceptiva receptorer i nedre extremiteter. På molekylär nivå kan låg-amplitud högfrekvent vibration nedreglera Atrogin-1 mRNA och myostatin uttryck. Dessutom visade sig det också vara effektivt för att öka cirkulerande irisin som är en nyligen identifierad myokinnivå akut efter vibrationsövningar. Flera studier rapporterade också att helkroppsvibrationsträning kan minska blodkoncentrationen av TNF-α-receptorer, TNF-α, IL-6 hos äldre och friska personer efter träning. Baserat på ovanstående kan helkroppsvibrationer vara ett mer effektivt och effektivt sätt att förbättra quadricepsstyrkan före operation.

   Den här studien är alltså i första hand till för att besvara forskningsfrågan: Har patienter med större quadriceps-styrkaförbättring före operation också bättre funktionell återhämtning efter ACLR? Det andra syftet är att svara på forskningsfrågan: Är quadriceps-hämning och förändrad träningsinducerad myokinesekretion orsakerna till patientens olika svar på samma intensitetsträning? Det tredje målet är att svara på är helkroppsvibrationer ett mer effektivt och effektivt sätt att förbättra quadricepsstyrkan före operation?

2. Metodik:

   En randomiserad kontrollstudie 2.1 Deltagare: Inklusionskriterier: Vuxen; primär unilateral ACL-ruptur; inga andra skador på nedre extremiteter; BMI <30; inga akuta symtom på skada; väntar på ACLR uteslutningskriterier: BMI≥ 30; graviditet; någon hjärt- eller andningssjukdom; vägra att acceptera ACLR 2.2-interventioner: Patienterna kommer att randomiseras in i två grupper: konventionell grupp och; vibrationsgrupp; konventionell+ styrketräningsgrupp; konventionell +vibrationsgrupp.

   Konventionell grupp: styrketräning Vibrationsgrupp: Helkroppsvibrationsterapi Konventionell+ vibrationsgrupp: styrketräning+ helkroppsvibrationsterapi Styrketräningsprotokoll: Benpress 75% RM 10 repetitioner*3 Benförlängning 75% RM 10repetitioner*3 Bencurl 75%RM 10 repetitioner *3 Höftabduktion 75% RM 10 repetitioner*3 Höftadduktion 75% RM 10 repetitioner*3 Rak benhöjning 75 RM 10 repetitioner*3 Squat 1 min*6 repetitioner, 1 min vila mellan varje Helkroppsvibration (Fitvibe Excel Pro) protokoll : Vertikal riktning vibration Position: standard knäböj med knä 60 flexion, barfota och händer på handleden Frekvens: 20-60 Hz (justeras med ett steg på 5Hz) Amplitud: 2-4mm Intensitet: 15-30 min (justeras efter patienternas självrapporterad känsla och framsteg)

   Alla ingrepp kommer att ta fem fyra veckor och patienter måste genomföra minst 10 träningspass.

   För att få alla patienter att följa samma postoperativa rehabilitering. En smart telefon-APP som illustrerar vårt postoperativa rehabiliteringsprotokoll kommer att installeras på patienternas smarta telefoner.

   2.3Resultat: 2.3.1 Tidpunkter för utfallsmätningar: baslinje, efter en enda session med WBV, före operation, 3 månader efter operation, 9 månader efter operation.

   2.3.2 Quadriceps styrka och quadriceps frivillig aktivering: Försökspersoners quadriceps toppvridmoment (båda ben) mätning kommer att slutföras på en isokinetisk styrka dynamometer (Biodex System 3, Biodex Medical Systems, Shirley, NY, USA). Under testet placeras försökspersonerna med höften böjd 90° och knäet böjd 30° och försökspersonerna uppmanas att göra sitt bästa för att säkerställa MVIC. Samtidigt kommer testaren att ge ett uppmuntrande ord "hårdare och hårdare" under sammandragningsprocessen. MVIC-testet upprepas 3 gånger per försöksperson. Och tillräcklig vila är tillåten under intervallet för varje upprepning. För att standardisera data kommer individuella MVIC-toppvridmoment att delas med kroppsmassan för varje försöksperson för ytterligare statistisk analys.

   För att kvantifiera quadriceps-aktiveringsförhållandet kommer den överlagrade burst-tekniken att användas.

   Det maximala vridmomentet som registreras från MVIC-testet kommer att matas in i en programvara för att leverera en supramaximal elektrisk stimulans (från DS7R:10-pulser, 100 Hz-tåg) till quadricepsmuskeln när det maximala knäförlängningsmomentet har uppnåtts. Den elektriska stimulansen kommer att levereras genom två självhäftande stimulerande elektroder (8 × 13 cm) applicerade över vastus lateralis-muskeln proximalt och vastus medialis distalt. Quadriceps aktiveringsförhållande kommer att beräknas med hjälp av formeln för central aktiveringsförhållande (CAR), som är (MVIC) / (toppvridmoment som genereras av stimulansen) *100. En CAR på 100 användes för att representera fullständig quadriceps-aktivering. CAR-värden som var ≥ 95 ansågs vara "normala" och/eller representativa för ett hälsosamt CAR-värde. Det maximala CAR-värdet som samlas in kommer att användas för statistisk analys.

   CAR= MVIC/(MVIC+ST) *100 %

   2.3.3 Quadriceps tjocklek: Tidigare studier har bekräftat att quadriceps storlek kan förutsägas exakt från en enda MRI-skanning på mitten av låret. I denna studie, med tanke på kostnads-ineffektiviteten av MRT-undersökning, kommer skjuvvågselastografi ultraljud (version 6.0; Supersonic Imagine, Aix-en-Provence, Frankrike) att användas för att uppskatta quadriceps CSA eftersom flera studier visar att ultraljud är ett tillförlitligt verktyg för kvantifiering av muskel-CSA. Vidare har Abe T et al. fann att det finns en hög korrelation (r=0,91) mellan muskeltjocklek och CSA hos quadriceps. Och Franchi et al. stödja användningen av ultraljudsmätad quadriceps-tjocklek på mellannivå för att övervaka långvarig hypertrofisk respons inducerad av resistent styrketräning som ett alternativ till den mycket dyrare MRT-undersökningen.

   2.3.4 Funktionell prestanda (sSingle leg hop; postural control): Single leg hop (SLH) testet kommer att utföras som tidigare studier rapporterats. Före testning kommer patienter att behöva genomföra en 5 minuters uppvärmning på en stationär motionscykel. En allmän anvisning om hoppuppgiften "Stå på ett ben, hoppa så långt det är möjligt och landa på samma ben" kommer att ges. Tre försök kommer att utföras med varje ben följt av bekantskap. SLH kommer att anses vara korrekt om patienten kan uppnå maximalt hoppavstånd med bibehållen balans i minst 2 sekunder efter landning. Patienterna kommer att uppmanas att börja med sitt icke-skadade ben.

   Biodex stabilitetssystem (med mjukvaruversion 3.1, Biodex Medical Systems) kommer att användas för att utvärdera postural kontroll. Deltagarna kommer att placeras med båda fötterna på plattformen och i en bekväm position med knäböjning runt 15°. Fotpositionerna som registrerades under den första sessionen kommer att användas vid alla efterföljande bedömningar. Varje patient måste bibehålla den statiska positionen med plattformen gradvis minskad i stabilitet från nivå 8 till nivå 4 inom 25 sekunder. Det blir totalt 3 försök, med en vilotid på 10 sekunder mellan dem. Medelvärdet ± standardavvikelsen för OSI, API och MLI kommer att registreras.

   2.3.5 Patienter rapporterade utfall: Det subjektiva funktionella resultatet kommer att utvärderas med Lysholms knäpoängsystem, IKDC:s subjektiva poängsystem och Tegners aktivitetspoäng. Psykologisk beredskap för återgång till spel kommer att utvärderas av ACL-RSI. IKDC består av 10 frågor om symtom och aktivitet från 0 till 100 där 100 innebär perfekt knäfunktion. Tegner-poängen är en aktivitetsnivå skalad från 1 (låg aktivitet) till 10 (mycket hög aktivitet). ACL-RSI-skalan med 12 punkter mäter tre specifika psykologiska konstruktioner - känslor, tilltro till prestation och riskbedömning - på en skala från 0 till 100. Denna skala är en prediktiv parameter för en framgångsrik RTS efter ACLR.

   2.3.6 Biomarkörer i blodserum: Blodet tas vid baslinjen, 30 minuter efter 1 dags träning och efter avslutad 4 veckors träning.

   Tekniken för serumprovtagning rapporterades av Perez-Lopez et al. Blodprover kommer att centrifugeras i 15 minuter vid 1000 g och förvaras vid -80°C. Två högkänsliga enzymkopplade immunosorbentanalyssatser (ELISA) kommer att användas för att bestämma serumkoncentrationen av IL-15, IL-15Ra, myostatin, IL-6, IL-10, IGF-1, irisin i duplikat.

   2.3.7 Svullnad och smärtbedömning: (kommer att mätas 1 vecka och 3 månader efter operationen) Knäledssvullnad kommer att utvärderas genom mätning av mitten av patellaromkretsen med ett standardmåttband (tejpbredd = 8 mm). Skillnaden mellan skadad sida och kontralateral sida kommer att registreras för vidare analys. Samma erfarna forskare kommer att utföra mätningen.

   Smärta kommer att uppskattas av den väletablerade numeriska smärtskalan. Den väletablerade numeriska smärtskalan kommer att uppskatta smärta. Patienterna kommer att avsluta denna skala baserat på deras subjektiva känsla enligt inledningen på skalan.

   2.3.8 Knä passiv slapphet Den passiva slappheten i knät kommer att mätas med KT-1000 knäartrometer. KT-1000 är ett objektivt instrument för ACL-skada och rekonstruktion, som mäter främre tibiala rörelser i förhållande till lårbenet. Testet går ut på att spänna fast KT-1000 på benet, dra skenbenet framåt och kvantifiera mängden rörelse i millimeter (mm).

   2.3.9 Motivation och social kognitiv variabel och rehabiliteringsföljsamhet För att mäta behandlingsmotivation kommer skaderehabiliteringsversionen av Treatment Self-Regulation Questionnaire att användas. Frågeformuläret har använts bland ACL-patienter i Hong Kong och har fått stöd för dess validitet och tillförlitlighet. För att mäta variablerna från teorin om planerat beteende kommer den kinesiska skaderehabiliteringsversionen av Theory of Planned Behavior Scale som har utvecklats och validerats från tidigare studier om skaderehabilitering att användas.

   Rehabiliteringsföljsamheten kommer att uppskattas av Self-Reported Injury Rehabilitation Adherence Scale. Skalan är ett av de mest använda självrapporterade instrumenten som har validerats på kinesiska språket, och den har också använts bland ACL-patienter för att mäta deras rehabiliteringsföljsamhet med starka bevis för att stödja dess psykometriska egenskaper.

3. Statistik:

Quadriceps styrka användes som det primära resultatet. Med en uppskattad effektstorlek på 0,3 för ökningen i quadricepsstyrka efter WBV baserat på en liknande studie och med antagande av 20% attrition, visades det att varje grupp borde rekrytera 50 försökspersoner och 125160 totalt. Baslinjeegenskaper kommer att testas med hjälp av oberoende t-tester för parametriska parametrar och x2-testet för icke-parametriska parametrar. Variansanalys av upprepade mätningar (ANOVA) med tiden som faktor för upprepade mätningar för utfallsmåttet kommer att användas för att analysera skillnaden mellan de 24 grupperna. Tester av effekt inom patienten användes för att hitta någon skillnad mellan olika tidsintervall i varje grupp. Kontrast med F-statistik kommer att användas för att upptäcka skillnaden vid olika tidpunkter i post hoc-analysen. Mann-Whitney U-testet kommer att användas för att jämföra för eventuella skillnader mellan de 24 grupperna i utfallsvariablerna. För alla statistiska tester kommer alfanivån att sättas till 0,05 och utföras med hjälp av Statistical Package for Social Sciences (IBM SPSS Ver. 24).