deelnemers
zeventien deelnemers (elf mannen en zes vrouwen) meldden zich aan om deel te nemen aan deze studie. Deelnemers werden gescreend en uitgesloten op basis van contra-indicaties voor TMS, waaronder epilepsie, hoofdletsel, metalen implantaten of geneesmiddelen die het centrale zenuwstelsel veranderen. Andere uitsluitingscriteria waren een voorgeschiedenis van pathologie in beide kniegewrichten, een voorgeschiedenis van een operatie aan de onderste ledematen of het ruggenmerg, of een voorgeschiedenis van neurologische ziekte. In het geval van een eerdere knieblessure werd het contralaterale (onbeschadigde) kniegewricht gebruikt bij het testen. Deelnemers werd gevraagd om 4 uur voor het testen af te zien van het innemen van cafeïne, alcohol of medicatie. Alle deelnemers hebben schriftelijke geïnformeerde toestemming gegeven voor de experimentele procedures. Ethische goedkeuring voor deze studie werd verleend door de Northern X Regional Ethics Committee, Auckland, Nieuw-Zeeland in overeenstemming met de principes die zijn uiteengezet in de verklaring van Helsinki.
deelnemer positionering
deelnemers werden geplaatst in een isokinetische dynamometer (Biodex 3, Biodex Medical Systems, Shirley, NY, USA) voor de duur van de experimentele procedures. De laterale epicondyle van het dijbeen werd uitgelijnd met de draaias van de dynamometer en de knie gefixeerd in 60° flexie. De riemen werden stevig bevestigd over het distale scheenbeen, de taille en de borst om vreemde bewegingen tijdens de testprocedures te beperken.
experimentele kniegewrichtinfusie
bij een lichte buiging van de knie werd een canule van 23 g ingebracht in het superomediale of, bij twee gelegenheden, het superolaterale aspect van het gewricht. Alle injecties werden uitgevoerd zonder plaatselijke verdoving, onder strikt steriele omstandigheden. Een drukopnemer (Medex Inc., Dublin, OH, USA) en de spuit werden parallel met de canule bevestigd via een Drieweg kraan en drukbestendige slang. Een dextrose zoutoplossing (4% dextrose en 0,19% NaCl) werd in stappen van 15 ml of minder in de gewrichtsruimte geïnjecteerd. De intraarticulaire druk werd voor elke deelnemer gecontroleerd en de infusie stopte wanneer de intraarticulaire druk 50 mmHg bereikte. Er werd gekozen voor een gestandaardiseerde druk van 50 mmHg, omdat eerder is aangetoond dat dit leidt tot opmerkelijke quadriceps AMI en door de deelnemers goed wordt verdragen. Belangrijk is dat we ervoor hebben gekozen om de infusie te standaardiseren naar intra-articulaire druk omdat een vast infusievolume (bijvoorbeeld 60 ml) een relatief slechte schatting geeft van de kapselspanning vanwege grote individuele verschillen in zowel de grootte van de gewrichtsholte als de kapselelastantie. Zowel gewrichtsafscheiding als quadriceps AMI hebben een sterkere correlatie met intra-articulaire druk in vergelijking met intra-articulaire volume. De pijnsensatie die door de gewrichtsinfusie wordt opgewekt, werd gemeten na het terugtrekken van de canule uit het gewricht en vlak voor de metingen na de infusie. Deelnemers werd gevraagd om de pijn die ze in hun knie voelden mondeling te beoordelen op een schaal van 0 (geen pijn) tot 100 (ergste pijn denkbaar).Elektromyografie
voor het verzamelen van quadriceps motor-evoked potentials (EPP’ s), bipolaire Ag-AgCl schijfelektroden (Norotrode 20, Myotronics Inc., Kent, WA, USA) met een inter-elektrode afstand van 2,2 cm werden geplaatst op de huid bovenop de vastus lateralis spierbuik in overeenstemming met de oppervlakte-elektromyografie voor de niet-invasieve diagnostiek van de spieren (SENIAM) richtlijnen . Een grondelektrode (Red Dot, 3 M, St Paul, MN, USA) werd iets onder het middelpunt van het benige oppervlak van het scheenbeen geplaatst. Voorafgaand aan de plaatsing van de elektrode werd de huid geschoren, geschuurd en gereinigd met alcohol om de signaalimpedantie te verminderen. Alle EMG-signalen werden versterkt (x1. 000), gefilterd (10 Hz tot 1.000 Hz) (AMT-8, Bortec Biomedical, Alberta, Canada) en bemonsterd bij 2.000 Hz (Micro 1401, Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK) voordat ze werden opgeslagen op een computer voor verdere analyse. Voorafgaand aan de eerste baseline-metingen werden drie vrijwillige contracties van de quadriceps met maximale inspanning van 5 s uitgevoerd. Het grootste amplitude gemiddelde kwadraat van het vastus lateralis EMG signaal binnen een 1-S venster werd genomen als de MVC. Dit werd gebruikt om het niveau van spieractivering (ongeveer 10% van MVC) te standaardiseren tijdens de TMS-metingen die werden uitgevoerd tijdens actieve spiercontractie.
transcraniële magnetische stimulatie
om het effect van sterke vrijwillige contracties op corticomotorische prikkelbaarheid te minimaliseren , werd een rustperiode van 5 minuten gegeven tussen de prestaties van MVC ‘ s en het begin van TMS-procedures. Stimuli werden over de hoofdhuid geleverd met een bistim 2002 en een double cone coil (Magstim Company, Whitland, UK). De spoel werd geplaatst over de contralaterale primaire motor cortex zodat de geïnduceerde stroomstroom was in een posterieure-anterieure richting. Ten eerste werd de optimale plaats voor stimulatie (hot spot) gevonden door het leveren van een reeks suprathreshold stimuli als de spoel systematisch over de hoofdhuid werd bewogen tot de grootste quadriceps MEP werd opgewekt. Dit werd meestal gevonden ongeveer 1 tot 2 cm laterale en anterior aan de top. De hot spot werd gemarkeerd op de hoofdhuid met een vilten pen en alle verdere testen afgerond met de spoel gehouden direct over deze positie. De plaats van de spoel op het hoofd van de deelnemer werd herhaaldelijk gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de plaats en de hoek van stimulatie onveranderd bleven. Rust motor drempel (RMT) werd bepaald met behulp van een trapmethode en werd gedefinieerd als de laagste stimulatie intensiteit (% van de maximale stimulator output) die een duidelijk waarneembare MEP in vier van de acht opeenvolgende stimuli oproept. De actieve motoriedrempel (AMT) werd op identieke wijze bepaald met behoud van een vrijwillige quadricepscontractie bij ongeveer 10% van MVC. Om dit niveau van activering te bereiken, kregen de deelnemers realtime visuele feedback van hun EMG-signaal.
afhankelijke variabelen
de volgende afhankelijke variabelen werden onderzocht in de quadriceps: 1) MEP Gebied, 2) corticale stille periode (CSP) duur, 3) korte interval intracortical inhibition (SICI) en 4) intracortical facilitation (ICF). Single-pulse TMS (teststimuli only) werd gebruikt om de quadriceps Europarlementariërs en de CSP uit te lokken, terwijl gepaarde pulse TMS (conditionering en teststimuli) werd gebruikt om SICI en ICF te meten. MEP gebied biedt een maat voor de algehele corticomotorische prikkelbaarheid, terwijl de CSP duur, SICI en ICF informatie over de prikkelbaarheid van intracorticale routes (dat wil zeggen, binnen de motorische cortex zelf). MEP gebied, SICI en ICF werden verzameld met de quadriceps spier rust (rust conditie) en tijdens een tonische vrijwillige spiercontractie bij ongeveer 10% van MVC (actieve conditie). De CSP duur werd verzameld tijdens de actieve toestand alleen. Voor de rusttoestand werden de testprikkels geleverd met een stimulatieintensiteit van 120% RMT en de conditioneringsprikkels met 70% en 90% RMT voor respectievelijk SICI en ICF. Voor de actieve toestand werden de testprikkels ingesteld op 120% AMT en de conditioneringsprikkels op 70% en 90% AMT voor respectievelijk SICI en ICF. Voor zowel de rust-als de actieve omstandigheden werd een interstimulus-interval van 2 ms gebruikt voor SICI en 15 ms voor ICF.
Protocol
alle TMS-parameters werden verzameld bij baseline (B1) en opnieuw na een rustperiode van 10 minuten (B2) (figuur 1). Bij alle meetintervallen werden 8 Enkele puls en 16 gepaarde pulsstimuli (8 SICI, 8 ICF) eerst in rust en vervolgens tijdens de contractie van de quadriceps toegediend. De volgorde van de stimuli werd gerandomiseerd en er werd een interstimulus-interval van 6 s gebruikt. Na gezamenlijke infusie (P1) werden acht enkelvoudige pulsstimuli in rust toegediend met dezelfde stimulusintensiteit als B1 en B2. Indien nodig werd de testprikkelintensiteit vervolgens aangepast voor de daaropvolgende metingen van SICI en ICF om ervoor te zorgen dat een test MEP van dezelfde grootte (±10%) als B1 test MEP werd opgeroepen. Dit proces werd herhaald voor de uitkomstmetingen in de actieve toestand, met de toevoeging van nog eens acht enkele pulsstimuli om de CSP te beoordelen. De conditioneringsstimulusintensiteit bleef op alle meetpunten onveranderd.
Diagram ter illustratie van het studieprotocol. Maximale inspanning vrijwillige contracties (MVC) van de quadriceps werden uitgevoerd voorafgaand aan de eerste metingen van de afhankelijke variabelen. Na een rustperiode van 5 minuten werd transcraniële magnetische stimulatie gebruikt om de afhankelijke variabelen te meten bij baseline 1 (B1), 10 minuten later bij baseline 2 (B2) en vervolgens onmiddellijk na experimentele kniegewrichtinfusie (P1). Bij elk meetinterval werden de afhankelijke variabelen gemeten met de quadriceps in rust (rusttoestand) en vervolgens tijdens een quadricepscontractie bij 10% van de maximale vrijwillige contractie (actieve toestand).
gegevensverwerking en-analyse
voor de rusttoestand werd het EMG-signaal gecorrigeerd en werd de 50 ms voorafgaand aan het stimulusartefact visueel gecontroleerd op contaminatie door vrijwillige spieractiviteit. Responsen werden uit de verdere analyse verwijderd als de stilte in het EMG-signaal niet werd gehandhaafd (<5% van de opnames werd verwijderd). Aangezien de geregistreerde leden van het Europees Parlement typisch polyfasisch waren (Figuur 2), werd de oppervlakte van het gemiddelde, gecorrigeerde lid van het Europees Parlement berekend . Voor zowel de rust-als de actieve omstandigheden werden de MEP-gebieden op de B2-en P1-meetpunten genormaliseerd tot MEP-gebied op B1. SICI en ICF werden bepaald door het gemiddelde MEP-gebied van de geconditioneerde respons uit te drukken ten opzichte van het gemiddelde MEP-gebied van de overeenkomstige testrespons (enkele puls) bij elke meetperiode . De CSP-duur werd berekend als de tijd vanaf het begin van de stimulus tot de eerste terugkeer van de EMG naar de gemiddelde gerectificeerde prestimulus EMG .
Rectified motor evoked potential (MEP) geregistreerd uit de quadriceps tijdens actieve spiercontractie. Let op het stimulus artefact (initiële grote positieve afbuiging) gevolgd door de grotere polyfasische MEP en vervolgens de stille periode in de lopende EMG volgend op de MEP (corticale stille periode).
statistische analyse
de normaliteit van de afhankelijke variabele verdelingen werd gecontroleerd met behulp van de Shapiro-Wilk-test. De T-test met één monster werd gebruikt om te beoordelen of het genormaliseerde MEP-gebied significant verschilde van B1 op de B2-of P1-tijdpunten. Analyse van variantie met herhaalde metingen van één monster (ANOVA) werd gebruikt om verschillen in duur van SICI en CSP in de tijd te analyseren. In het geval dat een significant effect van de tijd werd gevonden, werden geplande contrasten gebruikt om te beoordelen of de variabelen significant verschilden van B1 op de B2-of P1-tijdpunten. Omdat ICF niet voldeed aan een normale verdeling in zowel de rust-als de actieve omstandigheden, werd Friedman ‘ s test gebruikt om deze variabele in de tijd te analyseren. Herhaalde metingen ANOVA werd gebruikt om ervoor te zorgen dat het RMS-niveau van achtergrond-EMG in de 50 ms voorafgaand aan het stimulusartefact in de loop van de tijd niet verschilde tijdens de actieve toestand. Het alfaniveau voor alle statistische tests was ingesteld op P <0,05.