用于优化股四头肌神经肌肉电刺激的膝关节和髋关节的角度

神经肌肉电刺激 (NMES) 因其与运动学习、保护去神经肌肉、非合作/镇静个体训练、疼痛控制和缓解以及运动员、年轻人和老年人功能表现的改善相关的好处而被用于各种情况，除了患有严重心肺疾病的人。 即使积累了关于 NMES 的扎实知识，其潜力仍未被充分理解，临床医生和科学家在各种应用可能性中实现更大有效性的问题有待澄清。

NMES 对不同长度的股四头肌的影响尚未确定，这可以通过改变关节或它穿过的关节（臀部和膝盖）的角度来实现。 可能只有一项试验（Fahey 等人，1984 年）解决了这个问题。 在这项研究中，比较了两种姿势：膝盖和臀部伸展与膝盖 (65º) 和臀部（角度未提及）弯曲，尽管该研究的目的只是评估膝盖位置的影响。 作者发现 NMES 可以增加等长和等速力量，但如果在治疗期间弯曲膝盖，它可能更有效地改善等速运动表现。 然后提出问题，因为各组仅在膝盖弯曲而不是伸展的情况下进行测试，并且因为髋部角度的变化可能会影响结果。 这项研究也是 Bax 等人发现的唯一一项研究。 (2005)。

正当性：NMES 是一种成熟的工具，可用作康复计划中的主要或辅助治疗。 有必要确定下肢位置对结果的影响。 因此，本研究将首次探讨 NMES 对股四头肌自主和诱发力量、电活动、结构和肌腱特性的影响。

假设：在健康的年轻人中，NMES 的髋关节和膝关节角度的变化可能会影响膝关节伸肌力矩、股四头肌肌电图活动、结构和肌腱-腱膜复合体伸长以及髌腱的肌腱特性。 当参与者以 60º 屈膝坐下时，这些因素将得到促进。 另一方面，当股四头肌伸长（躺下时膝盖呈 60º）或缩短（背卧或坐时膝盖伸直 (0º)）时，这种适应将不明显。

方法：这是一项针对健康年轻男性受试者的交叉试验。 这些程序将在 Ceilândia 学院/巴西利亚大学的神经肌肉性能实验室和体育学院/巴西利亚大学的力量实验室进行。 受试者将对实验室进行 5 次访问（第一次访问将是熟悉会议以测试每个位置的 NMES），两次访问之间的最短间隔为 48 小时。 志愿者将被告知研究的所有程序、目的、好处和风险，并在参与前签署知情同意书（该项目经大学研究伦理委员会批准 N 99221818.9.0000.0029）

• 最大自主等长收缩 (MVIC)：等速测力计将用于记录扭矩。 设备轴将在视觉上与膝轴（股骨外上髁）对齐。 力传感器的杠杆臂将用带子牢固地固定在外踝上方 2-3 厘米处。 臀部和膝盖的角度将使用测角仪进行调整。 受试者将被稳固地固定在椅子上，胸部和骨盆带上系有安全带，以尽量减少身体运动。 将指导个人交叉双臂，双手放在肩上，并通过逐渐推动 3 秒（斜坡收缩）直至最大力量，保持 4 秒，然后逐渐减少力量，将膝盖靠在带子上多 3 秒”。 收缩的次数将对应于超声评估的次数：4 块肌肉（股直肌和三块股肌）+ 近端髌腱 + 远端髌腱 x 3 个测量值，每个 = 18，每个间隔 1 分钟休息。
• 神经肌肉电刺激 (NMES)：NMES 将用于产生最大的电诱发等长扭矩，这将在熟悉过程中进行评估，并将在后续会议的自愿收缩协议结束后生成（15-18 次）。 将使用电刺激器设备。 将使用数字示波器验证参数。 该设备将连接到将连接到两对 25 cm2 粘性电极的电缆。 第一个远端电极将放置在髂前上棘 (ASIS) 和内侧韧带所在空间之间连线的 80% 处。 近端电极将放置在相应的运动点，用笔型电极标识，在股内侧肌中。 另一个远端电极将位于从 ASIS 到髌骨外侧形成的线的 2/3，而近端电极将放置在肌肉腹部的运动点，用笔型电极标识股外侧肌。 它将使用脉冲电流：频率 = 100 Hz，脉冲持续时间 = 400 μs，上升时间 = 3 s，开启时间 = 4 s，衰减时间 = 3 s，关闭时间 = 1 分钟。 使用的强度将是熟悉时获得的强度，或者如果可以容忍则更大。
• 表面电活动和激活水平：股外侧肌、股内侧肌和股直肌的表面肌电图 (EMG) 活动将通过两个圆形氯化银电极双极记录，每个电极的直径为 20 毫米，记录直径为 10 毫米，由 20 mm 的电极间距离（中心到中心）隔开。 电极将纵向放置在肌肉腹部，参考电极将连接到对侧下肢的髌骨。 与 NMES 电极的情况一样，将进行标记以确保在接下来的会话中电极将被相应放置。 两个电极之间的阻抗降低 (<5 kΩ) 将通过用砂纸磨擦皮肤并用酒精清洁来获得。 EMG 信号将以 15 Hz 至 5.0 kHz 的带宽频率进行放大（共模抑制率 = 90 分贝，阻抗 = 100 毫欧，增益 = 1000）。
• 肌肉结构：肌肉厚度、羽状角和束状长度将在休息时以及在 MVIC 和 NMES 期间使用 B 模式的便携式超声和 7.5 兆赫的线性换能器获得。 深度、增益、压缩和超声设置将在评估之间以及从一个患者到另一个患者保持不变。 对于每块肌肉，将获得三个视频，并将平均值用于统计分析。 为了获得更好的再现性，评估人员将移除传感器并将其重新定位在标记位置。 视频将存储在设备上，然后传输到计算机以在特定软件中进行处理。 这些视频将通过位于肌肉纵向平面中的换能器获得，使其与肌束方向平行。 当不间断地显示多个分束时，将实现换能器的正确对齐。 股直肌、股中间肌、股外侧肌、股内侧肌将分别以髂前上棘内侧与上缘之间距离的百分比 50%、60% 和 75%（近端到远端）进行评估髌骨，改编自 Blazevich 等人。 (2006)。 股直肌和股中间肌将在大腿前部显示，股外侧肌将通过从中线向外侧移动 5 cm 的换能器显示，股内侧肌将通过换能器从中线移动 3 cm 显示大腿内侧方向。 羽状角是肌肉深腱膜回声与束间空间回声之间形成的角度，在肌肉深腱膜上方 3 至 4 毫米处测量。 束长度将被视为肌纤维的总长度，但是，由于束太长而无法从原点到插入进行测量，因此估计长度将从 Blazevich 等人的公式中获得。 (2006)，它使用肌肉厚度、束角和浅表和深部腱膜之间的角度作为变量。
• 肌腱-腱膜复合体伸长：肌腱伸长将通过深部腱膜的位移来估计。 对于计算，将使用为分析肌肉结构而获得的记录。 然而，与上一主题数据的静态性质不同，该变量使用动态方法，因为点 (P) 将用作静止深部腱膜中束的接触点（插入）和位移P 在最大收缩期间考虑其最终位置时。 因此，P (dL) 的位移被认为是深部腱膜和远端肌腱伸长的指示。
• 肌腱特性：髌腱的静息长度将通过在纵向（矢状）平面中用超声换能器跟踪其路径来测量，从髌骨插入点开始，沿着肌腱的后表面到胫骨处的插入点。 换能器的中心区域将放置在每个肌腱插入处（考虑其后表面），然后在该点的皮肤上做一个标记，并使用卷尺测量肌腱长度。 髌腱的横截面积将根据其长度（静止时）的 25%、50% 和 75% 处的轴向平面图像进行计算。 肌腱力的计算将使用内部力臂估计的全膝伸展力矩（针对通过肌电图获得的股二头肌的激活进行校正）的比率，这将通过单独测量股骨的长度来估计，根据到 Visser 等人 (1990) 的方程。 肌腱应力将通过其横截面积施加到肌腱的力比来计算。 肌腱中的应变将使用原始长度的长度变化 (ΔL / Lo) 来计算，并以百分比表示。 杨氏模量或弹性模量将通过应力除以应变获得。 肌腱刚度将通过将施加到肌腱的力除以其长度产生的伸长来计算。 由于换能器的长度不允许整个髌腱可视化，因此将在肌腱中心放置低过敏性回声吸收胶带以供参考。 因此，将从胶带到近端插入，然后从胶带到远端插入，获得图像。 将重建图像以进行测量。 变形将被定义为髌骨和胫骨之间的长度变化，这将逐帧测量。