deltagere
sytten deltagere (elleve mænd og seks kvinder) meldte sig frivilligt til at deltage i denne undersøgelse. Deltagerne blev screenet og udelukket baseret på kontraindikationer til TMS, herunder epilepsi, hovedskade, metalimplantater eller medicin, der ændrer centralnervesystemet. Yderligere eksklusionskriterier var tidligere historie med patologi i begge knæled, en historie med underekstremitet eller rygmarvskirurgi eller en historie med neurologisk sygdom. I tilfælde af en tidligere knæskade blev det kontralaterale (uskadede) knæled anvendt til test. Deltagerne blev bedt om at afstå fra at indtage koffein, alkohol eller medicin i 4 timer før test. Alle deltagere gav skriftligt informeret samtykke til de eksperimentelle procedurer. Etisk godkendelse af denne undersøgelse blev givet af det regionale etiske udvalg i Auckland i overensstemmelse med principperne i Helsinki-erklæringen.
Deltagerpositionering
deltagerne blev placeret i et isokinetisk dynamometer (Biodeks 3, Biodeks Medical Systems, Shirley, NY, USA) i varigheden af de eksperimentelle procedurer. Den laterale epicondyle af lårbenet var justeret med dynamometerets rotationsakse og knæet fikseret i 60 mm bøjning. Stropper blev fastgjort over den distale skinneben, talje og bryst for at begrænse fremmed bevægelse under testprocedurerne.
eksperimentel knæledinfusion
med knæet hvilende i let bøjning blev en 23-g kanyle indsat i det superomediale eller ved to lejligheder det superolaterale aspekt af leddet. Alle injektioner blev udført uden lokalbedøvelse under strengt sterile forhold. En tryktransducer., Dublin, OH, USA) og sprøjte blev fastgjort parallelt med kanylen via en trevejshane og trykbestandig slange. En glucosesaltopløsning (4% glucosesalt og 0,19% NaCl) blev injiceret i ledrummet i trin på 15 ml eller derunder. Intraartikulært tryk blev overvåget for hver deltager, og infusionen stoppede, når intraartikulært tryk nåede 50 mmHg. Et standardiseret tryk på 50 mmHg blev valgt, da dette tidligere har vist sig at føre til bemærkelsesværdige kvadriceps AMI og tolereres godt af deltagerne,. Det er vigtigt, at vi valgte at standardisere infusionen til intraartikulært tryk, da et indstillet infusionsvolumen (for eksempel 60 ml) giver et relativt dårligt skøn over kapselspænding på grund af store individuelle forskelle i både størrelsen på ledhulen og kapselelastans. Både fælles afferent udledning og kvadriceps AMI har en stærkere korrelation med intraartikulært tryk sammenlignet med intraartikulært volumen. Den smertefølelse, der blev fremkaldt af den fælles infusion, blev målt efter tilbagetrækning af kanylen fra leddet og lige før målingerne efter infusionen. Deltagerne blev bedt om at verbalt bedømme enhver smerte, de følte i deres knæ på en skala fra 0 (ingen smerte) til 100 (værste smerte tænkelige).
elektromyografi
at indsamle motor-fremkaldte potentialer (MEP ‘ er), bipolære Ag-AgCl-skiveelektroder (Norotrode 20, Myotronics Inc. 2,2 cm blev anbragt på huden over vastus lateralis muskelmaven i overensstemmelse med overfladeelektromyografi til ikke-invasiv vurdering af muskler (SENIAM) retningslinjer . En jordelektrode (Red Dot, 3 M, St Paul, MN, USA) var placeret lidt under midtpunktet af den benede overflade af tibia. Før elektrodeplacering blev huden barberet, slibet og renset med alkohol for at reducere signalimpedansen. Alle EMG-signaler blev forstærket (1.000), filtreret (10 gange til 1.000 gange) (AMT-8, Bortec Biomedical, Alberta, Canada) og udtaget ved 2.000 gange (Micro 1401, Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK), inden de blev gemt på en computer til yderligere analyse. Tre 5-s maksimal indsats frivillige sammentrækninger af kvadriceps blev udført før de første baseline målinger. Den største amplitude rod gennemsnit kvadrat af vastus lateralis EMG signal inden for et 1-s vindue blev taget som MVC. 10% af MVC) under de TMS-foranstaltninger, der blev udført under aktiv muskelkontraktion.
transkraniel magnetisk stimulering
for at minimere effekten af stærke frivillige sammentrækninger på kortikomotorisk ophidselse blev der givet en 5-minutters hvileperiode mellem udførelsen af MVC ‘ er og begyndelsen af TMS-procedurer. Stimuli blev leveret over hovedbunden ved hjælp af en BiStim 2002 og en dobbelt keglespole (Magstim Company, Hvidland, UK). Spolen blev anbragt over den kontralaterale primære motorbark, således at den inducerede strømstrøm var i en posterior-anterior retning. For det første blev det optimale sted for stimulering (hot spot) fundet ved at levere en række suprathreshold stimuli, da spolen systematisk blev flyttet over hovedbunden, indtil det største kvadriceps MEP blev fremkaldt. 1 til 2 cm lateral og forreste til toppunktet. Hot spot blev markeret i hovedbunden med en filtpen, og al yderligere test blev afsluttet med spolen holdt direkte over denne position. Placeringen af spolen på deltagerens hoved blev kontrolleret gentagne gange for at sikre, at placeringen og stimuleringsvinklen forblev uændret. Hvilemotortærskel (RMT) blev bestemt ved hjælp af en trappemetode og blev defineret som den laveste stimuleringsintensitet (%af maksimal stimulatorudgang), der fremkalder et klart synligt MEP i fire ud af otte på hinanden følgende stimuli. Den aktive motortærskel (AMT) blev bestemt på en identisk måde, samtidig med at der blev opretholdt en frivillig kvadriceps-sammentrækning ved ca.10% af MVC. For at opnå dette aktiveringsniveau fik deltagerne visuel feedback i realtid af deres EMG-signal.
afhængige variabler
følgende afhængige variabler blev undersøgt fra kvadriceps: 1) MEP-Område, 2) kortikal stille periode (CSP) Varighed, 3) kort interval intracortical inhibering (SICI) og 4) intracortical facilitering (ICF). Enkeltpuls TMS (kun teststimuli) blev brugt til at fremkalde kvadriceps MEP ‘ erne og CSP, mens parret puls TMS (konditionering og teststimuli) blev brugt til at måle SICI og ICF. MEP-området giver et mål for den samlede kortikomotoriske ophidselse, mens CSP-varigheden, SICI og ICF giver information om ophidselse af intrakortiske veje (det vil sige inden for selve motorbarken). MEP område, SICI og ICF blev opsamlet med kvadriceps muskel hvilende (hvilende tilstand) og under en tonisk frivillig muskelkontraktion ved ca.10% af MVC (aktiv tilstand). CSP-varigheden blev kun indsamlet under den aktive tilstand. For hviletilstanden blev teststimuli leveret med en stimuleringsintensitet på 120% RMT og konditioneringsstimuli ved henholdsvis 70% og 90% af RMT for SICI og ICF. For den aktive tilstand blev teststimuli indstillet til 120% AMT og konditioneringsstimuli indstillet til henholdsvis 70% og 90% AMT for SICI og ICF. Til både hvilende og aktive forhold blev der anvendt et interstimulusinterval på 2 ms for SICI og 15 ms for ICF.
protokol
alle TMS-parametre blev indsamlet ved baseline (B1) og igen efter en 10 minutters hvileperiode (B2) (Figur 1). Ved alle måleintervaller blev 8 enkeltpuls og 16 parrede pulsstimuli (8 SICI, 8 ICF) leveret først i hvile og derefter under sammentrækning af kvadriceps. Rækkefølgen af stimuli blev randomiseret, og et interstimulusinterval på 6 s blev anvendt. Efter fælles infusion (P1) blev otte enkeltpulsstimuli leveret i hvile ved anvendelse af den samme stimulusintensitet som B1 og B2. Om nødvendigt blev teststimulusintensiteten derefter justeret for de efterfølgende målinger af SICI og ICF for at sikre, at et testmep af samme størrelse (10%) som B1 testmep blev fremkaldt,. Denne proces blev gentaget for udfaldsmålingerne i den aktive tilstand med tilføjelse af yderligere otte enkeltpulsstimuli til vurdering af CSP. Konditioneringsstimulusintensiteten forblev uændret på tværs af alle Målepunkter.
Diagram, der illustrerer undersøgelsesprotokollen. Maksimal indsats frivillige sammentrækninger (MVC) af kvadriceps blev udført før de første målinger af de afhængige variabler. Efter en 5 minutters hvileperiode blev transkraniel magnetisk stimulering brugt til at måle de afhængige variabler ved baseline 1 (B1), 10 minutter senere ved baseline 2 (B2) og derefter umiddelbart efter eksperimentel knæledsinfusion (P1). Ved hvert måleinterval blev de afhængige variabler målt med kvadriceps i hvile (hviletilstand) og derefter under en kvadriceps sammentrækning ved 10% af maksimal frivillig sammentrækning (aktiv tilstand).
databehandling og analyse
for hviletilstanden blev EMG-signalet rettet, og 50 ms forud for stimulusgenstanden blev visuelt kontrolleret for kontaminering ved frivillig muskelaktivitet. Svarene blev fjernet fra yderligere analyse, hvis stilheden i EMG-signalet ikke blev opretholdt (<5% af optagelserne kasseret). Da de registrerede MEP ‘ er typisk var polyfasiske (figur 2), blev arealet af det gennemsnitlige, korrigerede MEP beregnet . For både hvilende og aktive forhold blev MEP-områderne ved målepunkterne B2 og P1 normaliseret til MEP-området ved B1. SICI og ICF blev bestemt ved at udtrykke det gennemsnitlige MEP-område for det konditionerede respons i forhold til det gennemsnitlige MEP-område for den tilsvarende test (enkeltpuls) respons ved hver måleperiode . CSP-varigheden blev beregnet som tiden fra stimulusudbrud til den første tilbagevenden af EMG til den gennemsnitlige korrigerede prestimulus EMG .
Rectified motor evoked potential (MEP) registreret fra kvadriceps under aktiv muskelkontraktion. Bemærk stimulusgenstanden (indledende stor positiv afbøjning) efterfulgt af det større polyfasiske MEP og derefter den stille periode i den igangværende EMG efter MEP (kortikal stille periode).
statistisk analyse
normaliteten af de afhængige variable fordelinger blev kontrolleret ved hjælp af Shapiro-vilk-testen. T-testen med en prøve blev brugt til at vurdere, om det normaliserede MEP-område var signifikant forskelligt fra B1 på B2-eller P1-tidspunkterne. En-prøve gentagne målinger variansanalyse (ANOVA) blev brugt til at analysere forskelle i SICI og CSP varighed over tid. I tilfælde af at der blev fundet en signifikant effekt af tiden, blev planlagte kontraster brugt til at vurdere, om variablerne adskiller sig markant fra B1 på B2-eller P1-tidspunkterne. Da ICF ikke var i overensstemmelse med en normal fordeling under hverken hvilende eller aktive forhold, blev Friedmans test brugt til at analysere denne variabel over tid. Gentagne målinger ANOVA blev brugt til at sikre, at RMS-niveauet for baggrunds-EMG i 50 ms forud for stimulusgenstanden ikke adskiller sig over tid under den aktive tilstand. Alfa-niveauet for alle statistiske tests blev sat til P <0,05.