Neuromuskulär elektrisk stimulering på humeral adduktorer hos patienter med rotatorkuff-rivning: en observationsstudie

Deltagare Baserat på pilotstudien beräknas en provstorlek på 30 patienter ge 80 % effekt med en effektstorlek på 0,5 (akromiohumeral avståndsskillnad = 0,9 mm med och utan NMES). Försökspersoner med rotatorcuff-rivning kommer att rekryteras från avdelningen för ortopedisk kirurgi eller avdelningen för fysikalisk medicin och rehabilitering vid National Taiwan University Hospital (NTUH). Alla försökspersoner kommer att ges skriftligt informerat samtycke innan de inkluderas i experimentet. Studien är godkänd av NTUH Institutional Review Board.

Instrumentation Tredimensionellt elektromagnetiskt rörelsespårningssystem Polhemus 3Space FASTRAK® (Polhemus Inc., Colchester, VT, USA), ett elektromagnetiskt rörelseanalyssystem med MotionMonitor-mjukvara (Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL, USA), kommer att vara används för att spåra och samla in tredimensionell skulderbladskinematik. Tre sensorer är fästa på den platta benytan av acromion och bröstbenet med tejp, och till den distala humerus mellan de laterala och mediala epikondylerna via kardborreband med självhäftande tejp (Figur 1). De andra sensorerna är fästa med en penna för att digitalisera de 3-dimensionella positionerna på beniga landmärken inklusive bröstkorgen, xiphoid-processen, C7-kotor, T8-kotor, T12-kotor, främre och bakre glenohumeralleden, akromioklavikulär led, roten av ryggraden i ryggraden. scapula, scapulas inferior vinkel och laterala och mediala epikondyler för att bygga skulderkomplexmodellen. Varje mottagare kommer att samplas med hastigheten 120 uppdateringar/sekund dividerat med antalet sensorer.

Ultraljudsmätningar (USG) BenQ T3300 Tablet Ultrasound System (BenQ Medical Technology Corp., Taipei, Taiwan) med en L154BH linjär array 4-15MHz bredbandsgivare kommer att användas för icke-invasiv utvärdering av AHD i 3 aktivt bortförda positioner (vid 0) °, 60° och 90° av axelabduktion). Realtidsavbildning kommer att utföras med snabb B-lägesskanning för att generera bilder med följande inställningar: gain, 66-68; dynamiskt omfång, 75; uthållighet, 3; QScan, 4, för skärpa och utjämning; grå karta, 3; Chroma 0; styrvinkel, 0; och givare, 5,5 MHz. Minsta mätavstånd för denna USG är 1 mm med fel mindre än ± 5 %.

Neuromuskulär elektrisk stimulering (NMES) GM300TE COMBO NMES (Gemore Technology Co., Ltd., New Taipei City, Taiwan), en bärbar maskin med dubbla kontrollerbara kanaler och en manuell switch, kommer att tillämpas på PM och TM. Enligt en tidigare studie moduleras muskelkraftgenerering av stimulerad frekvens, pulsbredd och intensitet. Den ökar linjärt med stimulerad amplitud och pulslängd. Enhetens elektronik skapar de elektriska impulserna med en utfrekvens på 50 Hz och en pulsbredd på 300 mikrosekunder. Det synkrona (S) läget och den asymmetriska rektangulära vågpulsen används under hela experimentet. Amplituden är inställd som muskelkontraktion på motorisk nivå med självuppfattning av maximal tolererbar intensitet. Tiden för tetanisk stimulering är 7 sekunder med 20 sekunders intervall mellan stimuleringarna för att undvika muskeltrötthet. De två cirkulära elektroderna används på varje adduktor för att minimera den stimulerade interferensen med de närliggande musklerna.

Ytelektromyografi (sEMG) Muskelaktivering kommer att samlas in vid 1000 Hz/kanal med upplösningen av en 16-bitars A/D-omvandlare till 16-bitars D/A-analogomvandlare (Model MP 150, Biopac Systems Inc., Aero Camino Goleta, CA, USA). Systemet inkluderar par av cirkulära elektroder av silverklorid (diameter: 10 mm; Ludlow Company LP, Chicopee, MA) med ett mellanelektrodavstånd på 20 mm (mitt till mitt). De insamlade signalerna förstärks med en Grass AC/DC-förstärkare (Model 15A12, Astro-Med Inc., West Warwick, RI, USA) med en förstärkning på 1000 dB, ett common-mode rejection ratio (CMRR) på 86 dB vid 60 Hz och en bandbredd (-3 dB) på 10 till 1000 Hz. Full bandbreddsdata (fångad av programvaran för datainsamling och analyssystem, AcqKnowledge, Biopac, Aero Camino Goleta, CA) reduceras med hjälp av en RMS-algoritm (root mean square) för att producera kuvert med en effektiv samplingshastighet på 50 sampel per sekund. Medelvärdet av de tre försöken för varje uppgift beräknas för dataanalys.

Kraftmätningssystem Det kraftkänsliga mätsystemet (FlexiForce ELFTM, New Taipei City, Taiwan) kombinerar tre enpunkts FlexiForce B201-sensorer, ett handtag som innehåller USB-gränssnittselektronik och Windows-kompatibel programvara. Tre cirkulära sensorer (diameter 9,53 mm; tjocklek 0,203 mm) kan detektera kraftomfånget så lågt (4,4-111) N), medelhög (111-667 N) respektive höga (667-4448 N) nivåer. Detta säkerställer att de olika krafterna under maximal frivillig isometrisk kontraktion kan mätas av lämplig sensor. När sensorn detekterar kraften visar programvaran ett histogram, kurvdiagram eller nummer på kraften som detekteras som biofeedback i realtid. Samplingshastigheten för datainsamlingen är inställd på 200 Hz.

Tillvägagångssätt Manliga försökspersoner ombeds ta av sig sina skjortor och kvinnliga försökspersoner ombeds att bära en baddräkt med öppen rygg under hela experimentet. Försökspersonerna ombeds att göra det isometriska abducerade och adderade maximala isometriska kontraktionstestet mot kraftsensorerna på den anpassade järnringen. Den maximala kraften registreras samtidigt som medelvärdet under de isometriska maximala isometriska kontraktionsuppgifterna. Därefter bedöms akromiohumeralt avstånd med USG-sond i 3 abducerade positioner (viloläge, 60° och 90°) med en specialdesignad dynamisk goniometer som omger den distala delen av humerus. USG-sonden appliceras parallellt med humerusskaftet och över den främre delen av den främre akromialmarginalen. Tre bilder krävs för varje position. Tjugosekunders intervall mellan varje bild förhindrar muskeltrötthet. Efter USD-avbildningen placeras sEMG-elektroder på teres major och pectoralis major efter att området har torkats rent med alkohol och skrubbats för att minska impedansen i huden. Efter placeringen av elektroderna hänger försökspersonen sin arm i en neutral sittställning med en kraftmätningssensor i kontakt med handleden. Varje försöksperson utför fem försök med den isometriska abduktionen respektive adduktionsuppgiften vid 60 % av maximal kraft baserat på kraftvärdeåterkoppling i realtid.

Därefter mäts skulderbladskinematiken under armhöjning med FASTRAK i 5 försök. Först fäster en sjukgymnast sensorerna för att bygga upp det lokala koordinatsystemet för axeln. Sedan ber operatören försökspersonen att höja armen för att säkerställa att vinkeln var över 90° och att dra tillbaka skulderbladet för att bekräfta den axiella riktningen för skulderblads inre/extern rotation som visas på systemet. För det andra instrueras försökspersonerna att höja armen så högt som möjligt med en bekväm hastighet inom 3 sekunder och sedan långsamt sänka armen till startpositionen. En hörbar metronom inställd på 1 Hz används som signal under höjduppgiften.

Alla försökspersoner uppmanas att utföra samma bedömning med NMES. Ordningen för NMES-ansökan till teres major eller pectoralis major kommer att randomiseras. Alla de optimala NMES-tillbehören bekräftas med rekryteringsaktiviteten av den motoriska punktpennan. Därefter säkerställs den maximala tolererbara intensiteten och registreras i de tre bortförda positionerna. Därefter utförs skulderbladskinematiken under armhöjning och de akromiohumerala avståndsmätningarna i specifika armpositioner under NMES på en av måladduktorerna. Försökspersonerna uppmanas att hålla den specifika armpositionen med NMES i minst 3 sekunder i varje försök under den akromiohumerala avståndsmätningen. Dessutom upprätthålls NMES i minst 7 sekunder under den kinematiska scapularföljningen under armhöjning. Efter 10 minuters paus efter bedömningarna genomförs NMES på en annan adduktormuskel. Efter NMES-stimuleringen utför försökspersonerna samkontraktionsbedömningen omedelbart. Muskelaktivitetsdata i både isometrisk abduktion och adduktion samlas omedelbart in före och efter NMES. Därefter analyseras data för skulderbladskinematiken under armhöjning och det akromiohumerala avståndet i viloläge och vid 60° och 90° av axelabduktion.

Statistisk analys Data kommer att analyseras i Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), version 22 (International Business Machines Corp., New York, USA). Shapiro-Wilk-testet används för att testa normalitet. Med normalfördelning kommer tvåvägs ANOVA (3 villkor x 3 positioner för akromiohumerala avståndsmätningar och 3 villkor x 6 positioner för skulderbladskinematiken) att användas. Alfanivån är satt till 0,05 med tvåsidig testning. Utan normalfördelning används ett icke-parametriskt test (Friedman-test) för dataanalys. Samkontraktionsförhållanden mellan baslinje och omedelbart efter NMES jämförs med t-test eller Wilcoxon signed-rank test oavsett om distributionen är normal eller inte.