Cuantificación de las contribuciones de brazos y piernas durante el ejercicio repetitivo de bipedestación asistida eléctricamente en parapléjicos: un estudio piloto
Summary
La contribución de los brazos en Sit-To-Stand (SitTS) está determinada por la condición muscular de las piernas. Se descubrieron varias estrategias de compensación en los esfuerzos por lograr ciclos completos de SitTS. Estos hallazgos triangulan las medidas biomecánicas de las personas con lesión medular (LME) con su sensación subjetiva de carga soportada por ambas extremidades a lo largo de los enfoques de SitTS.
Abstract
La ejecución de Sit-to-Stand (SitTS) en pacientes con lesión medular incompleta (LME) involucra la función motora tanto en las extremidades superiores como en las inferiores. El uso de soporte para el brazo, en particular, es un factor de asistencia significativo durante la ejecución del movimiento SitTS en la población con LME. Además, la aplicación de la estimulación eléctrica funcional (FES) en los músculos del cuádriceps y el glúteo mayor es uno de los tratamientos prescritos para la LME incompleta para mejorar la acción muscular de los movimientos simples de las extremidades inferiores. Sin embargo, la contribución relativa de las extremidades superiores e inferiores durante el SitTS no se ha investigado a fondo. Dos parapléjicos motores incompletos de la LM realizaron ejercicios repetitivos de SitTS a fatiga. Su desempeño se investigó como un estudio de casos y controles de método mixto comparando SitTS con y sin la asistencia de FES. Se completaron tres series de pruebas SitTS con un período de descanso de 5 minutos asignado entre series, con sensores de mecanomiografía (MMG) colocados sobre los músculos rectos femorales bilateralmente. El ejercicio se dividió en 2 sesiones; Día 1 para los SitTS voluntarios y Día 2 para los SitTS asistidos por FES. Se realizaron cuestionarios después de cada sesión para recopilar la opinión de los participantes sobre su experiencia repetitiva en el SitTS. El análisis confirmó que un ciclo de SitTS podría dividirse en tres fases; Fase 1 (Preparación para ponerse de pie), Fase 2 (Asiento) y Fase 3 (Inicio de la extensión de cadera), que contribuyeron con el 23% ± 7%, el 16% ± 4% y el 61% ± 6% del ciclo de SitTS, respectivamente. La contribución de los brazos y las piernas durante el movimiento SitTS varió en diferentes participantes en función del grado muscular de sus piernas según el Consejo de Investigación Médica (MRC) de sus piernas. En particular, las fuerzas aplicadas en los brazos comienzan a aumentar claramente cuando las fuerzas en las piernas comienzan a disminuir durante la bipedestación. Este hallazgo está respaldado por la señal de MMG significativamente reducida que indica fatiga muscular en las piernas y su sensación de cansancio reportada.
Introduction
Sit-To-Stand (SitTS) es un movimiento significativo en la actividad de la vida diaria (ADL) de un ser humano. También es un requisito previo para las actividades funcionales básicas, como estar de pie, trasladarse y caminar. Para los pacientes con lesión medular (LM) incompleta, parapléjicos en particular, el ejercicio SitTS es una actividad crucial para su independencia funcional 1,2. Este ejercicio es esencial para el entrenamiento de la independencia, que a la larga ayuda a la población con LME a mejorar su calidad de vida. Con el fin de realizar un ejercicio suficiente y adecuado de SitTS, los conocimientos sobre su biomecánica y actividad muscular deben ser medibles durante el entrenamiento.
En un programa de rehabilitación clínica, los pacientes con LME con grado de la Escala de Deterioro de la Asociación Americana de Lesiones de la Médula Espinal (ASIA), AIS C tienen una mejor progresión y posibilidades de recuperar su función motora que aquellos con grado AIS B, que tienen déficits motores completos. El rendimiento del SitTS juega un papel importante en un paciente con LM para indicar su funcionalidad motora durante el proceso de recuperación3. Sin embargo, los pacientes con LME AIS C requieren apoyo tanto de las extremidades superiores como de las inferiores para lograr una serie exitosa de movimientos repetidos de SitTS. El soporte de las extremidades superiores juega un papel importante en la descarga de las rodillas, al tiempo que proporciona fuerzas de elevación adecuadas y asegura el equilibrio del cuerpo durante el ejercicio4.
El propósito de este estudio es describir las contribuciones biomecánicas de brazos y piernas a lo largo de SitTS repetitivos en individuos con LM incompleta. Este estudio sitúa el análisis biomecánico en relación con el sentido subjetivo de los participantes sobre el rendimiento muscular de sus brazos y piernas y la sensación de “esfuerzo y cansancio” a lo largo del ejercicio SitTS.
Muchos estudios previos de SitTS solo se concentraron en investigar los aspectos cinemáticos y cinéticos de la actividad 4,5,6,7. En un contexto más amplio de entrenamiento SitTS, el desarrollo de este método, que incluye el bipedestación instrumentado (SF) y el análisis de la placa de fuerza, podría llevar a los investigadores a evaluar la contribución de las extremidades superiores e inferiores de otras poblaciones, como el accidente cerebrovascular, los ancianos y los pacientes con osteoartritis 8,9,10. Un estudio previo de Zoulias et al., instrumentó hardware y software a medida de SF presentó un diseño de marco grande11. Este método puede ser difícil de replicar. Por lo tanto, este estudio de SitTS destacó un SF instrumentado portátil que puede ser adoptado por otros investigadores con una configuración de laboratorio de análisis de movimiento existente.
Protocol
Representative Results
Discussion
El presente estudio demostró una contribución del peso corporal en individuos con LME durante el ejercicio SitTS. Este estudio presentó el SF como un dispositivo de asistencia esencial para que los parapléjicos realicen un ciclo exitoso de SitTS. Además, se elaboró un SF instrumentado para garantizar que la fuerza armamentística también pueda ser evaluada28. La aplicación de MMG se agregó en el estudio para observar el músculo SitTS principal que ayuda a los investigadores a comprender …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores reconocen y agradecen a todos los voluntarios de LME que participaron en este estudio. Esta investigación fue apoyada por el Ministerio de Educación Superior de Malasia y la Universidad de Malaya a través de la Subvención No. FP002-2020; FRGS/1/2020/SKK0/UM/02/1.
Materials
| Customade chair | A customade chair was built to following to the force plate's dimension. | ||
| FES RehaStim 2 | Hasomed | A device that can stimulate electrical current towards the muscle. | |
| FlexiForce A201 | Tekscan, Inc., USA | Force ranges: 0-100 lbs. (440 N) | Force sensors is used to capture arms force at standing frame. |
| Foldable standing frame | Height: 70.0 cm – 90.0 cm. | A walking frame that was bought from local medical company. | |
| Motion Analysis | Vicon Oxford, UK | A system that records kinematic and kinetics of the activity. | |
| Serial port terminal application | CoolTerm | version 1.4.6; Roger Meier's | An application to record the force sensor data. |
| Vibromyography software | BIOPAC System Inc., USA | AcqKnowledge 4.3.1 | A software to record and strore raw MMG data. It also function for offline analyses. |
| VMG transducers and BIOPAC Vibromyography system | BIOPAC System Inc., USA | BP150 and HLT100C | A device to measure muscle activity. |
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