Instabilidade do ombro : variação do retardo eletromecânico em ombros saudáveis e instáveis

Introdução: Instabilidades adquiridas do ombro são uma afecção comum do membro superior na prática esportiva, ocasionadas particularmente pela posição de abdução e rotação lateral da articulação glenoumeral durante movimentos explosivos. O manguito rotador proporciona grande parte da estabilidade dinâmica do ombro, sendo que nos movimentos esportivos, a estabilização necessita ser rápida para evitar a movimentação excessiva da cabeça umeral. O tempo entre a ativação do músculo e a produção de tensão é conhecida como Retardo Eletromecânico (REM), podendo este estar associado à velocidade a qual um músculo transmite sua tensão à articulação. Objetivo: avaliar o REM do músculo infraespinhal durante a rotação lateral (RL), o REM do músculo Peitoral Maior durante a rotação medial (RM) e o atraso entre a ativação do Peitoral Maior e Infraespinhal durante uma RM e relacionar estes eventos com a presença ou não da instabilidade glenoumeral adquirida. O comportamento mecânico do infraespinhal foi avaliado também por meio de mecanomiografia, possibilitando subdividir o REM em relação aos eventos elétricos e mecânicos. Métodos: Os músculos Peitoral Maior e Infraespinhal foram monitorados por eletromiografia (EMG) de superfície (2 kHz); o sinal mecanomiográfico (MMG) (2 kHz) foi coletado do Infraespinhal e os torques (2 kHz) explosivos isométricos de RM e RL do ombro foram coletados na posição do ombro de abdução e rotação lateral a 90° em um dinamômetro. Após uma avaliação funcional do membro superior, 18 indivíduos do sexo masculino, praticantes de atividade esportiva overhead, participaram do estudo, sendo nove com ombros saudáveis e nove com instabilidade glenoumeral anterior. Após a coleta e armazenamento dos sinais, esses foram filtrados e analisados. Os sinais EMG do peitoral maior e EMG e MMG do infraespinhal foram filtrados (EMG 5-500 Hz e MMG 4-400 Hz) e um envoltório linear foi calculado. O início dos sinais foi identificado usando-se o limiar de repouso + 3 desvios padrão para EMG e MMG e 2% do pico de torque para o limiar de força. Os limiares de ativação foram usados para calcular o início de cada sinal (EMG, MMG e Torque). Os intervalos de tempo entre os eventos foram mensurados e comparados entre os grupos (ombro instável, ombro contra-lateral e ombro saudável). Os picos de torque e taxa de produção do torque de RM e RL foram calculados para todos os grupos. Resultados: O REM do infraespinhal em ombros com instabilidade e nos ombros contralaterais ao instável foi menor do que nos ombros saudáveis. Pico de Torque, Taxa de Produção de Torque, atraso entre EMG do peitoral maior e EMG do infraespinhal e REM do peitoral maior não apresentaram diferenças significativas entre os grupos. Conclusão: Ombros instáveis e contralaterais aos instáveis apresentam adaptação crônica do manguito rotador com diminuição do REM. O REM está possivelmente associado ao aumento da rigidez dos elementos elásticos em série. O aumento da demanda pelos estabilizadores dinâmicos em decorrência da falência dos mecanismos estáticos de estabilização do ombro poderia explicar tal adaptação do infraespinhal.Introduction: Acquired shoulder instabilities are a common upper limb injury in sports, mostly related to abduction and external rotation of glenohumeral joint during explosive contractions. Most of the dynamic stabilization of the shoulder joint is provided by the rotator cuff. In sports movements the stabilization must be quick to avoid humeral head excessive motion. The time between muscle activation and force production is named Electromechanical Delay (EMD), and is related to the speed of transmited tension to the joint/bone. Objetive: Evaluate the EMD in the infraspinatus muscle during External Rotation (ER), the EMD of Pectoralis Major during an Internal Rotation (IR) and the delay between Pectoralis Major and Infraspinatus activation during an IR and relate those mesurements to the shoulder stability/instability. The mechanical behaviour of the infraspinatus muscle was also assessed by mechanomyography, enabling to subdivide the EMD with respect to the electrical and mechanical events. Methods: Pectoralis Major and Infraspinatus muscles were monitored by surface Electromyography (EMG) (2kHz); the mechanomyographic (MMG) signal was collected from infraspinatus muscle (2kHz) and the isometric explosive IR and ER of shoulder were collected at 90° of abduction and external rotation on a dynamometer. After a functional evaluation of the shoulder, 18 male subjects, overhead sports participate in the study, nine with stable shoulders and nine with anterior shoulders instability. After data collection and storage, the signals were filtered and analysed. The EMG signals from Pectoralis Major and EMG and MMG from infraspinatus were filtered (EMG 5-500 Hz and MMG 4-400 Hz) and a linear envelope was calculated. The signal onset was identified using the threshold of resting signal plus 3 standart deviations for EMG and MMG and 2% of peak torque to torque threshold. The thresholds were used to calculate the beginning of each signal (EMG, MMG and Torque). The time delays between events were measured and compared between the groups (stable, unstable and contralateral to the unstable). Peak Torque and Rate of Torque Production of IR and ER were calculated to all groups. Results: The infraspinatus EMD in the unstable and contralateral to unstable shoulders were smaller than the healthy shoulders. Peak Torque, Rate of Torque Production, delay between pectoralis major EMG and infraspinatus EMG and pectoralis EMD were not different between the groups. Conclusions: Unstable and contralateral to unstable shoulders showed a chronic adaptation of rotator cuff with decrease in EMD. The EMD could be related to increase in stiffness of series elastic components. The increased demand for the dynamic stabilization caused by the loss of static stabilization mechanism could lead to the infraspinatus adaptation

Instabilidade do ombro : variação do retardo eletromecânico em ombros saudáveis e instáveis

Introdução: Instabilidades adquiridas do ombro são uma afecção comum do membro superior na prática esportiva, ocasionadas particularmente pela posição de abdução e rotação lateral da articulação glenoumeral durante movimentos explosivos. O manguito rotador proporciona grande parte da estabilidade dinâmica do ombro, sendo que nos movimentos esportivos, a estabilização necessita ser rápida para evitar a movimentação excessiva da cabeça umeral. O tempo entre a ativação do músculo e a produção de tensão é conhecida como Retardo Eletromecânico (REM), podendo este estar associado à velocidade a qual um músculo transmite sua tensão à articulação. Objetivo: avaliar o REM do músculo infraespinhal durante a rotação lateral (RL), o REM do músculo Peitoral Maior durante a rotação medial (RM) e o atraso entre a ativação do Peitoral Maior e Infraespinhal durante uma RM e relacionar estes eventos com a presença ou não da instabilidade glenoumeral adquirida. O comportamento mecânico do infraespinhal foi avaliado também por meio de mecanomiografia, possibilitando subdividir o REM em relação aos eventos elétricos e mecânicos. Métodos: Os músculos Peitoral Maior e Infraespinhal foram monitorados por eletromiografia (EMG) de superfície (2 kHz); o sinal mecanomiográfico (MMG) (2 kHz) foi coletado do Infraespinhal e os torques (2 kHz) explosivos isométricos de RM e RL do ombro foram coletados na posição do ombro de abdução e rotação lateral a 90° em um dinamômetro. Após uma avaliação funcional do membro superior, 18 indivíduos do sexo masculino, praticantes de atividade esportiva overhead, participaram do estudo, sendo nove com ombros saudáveis e nove com instabilidade glenoumeral anterior. Após a coleta e armazenamento dos sinais, esses foram filtrados e analisados. Os sinais EMG do peitoral maior e EMG e MMG do infraespinhal foram filtrados (EMG 5-500 Hz e MMG 4-400 Hz) e um envoltório linear foi calculado. O início dos sinais foi identificado usando-se o limiar de repouso + 3 desvios padrão para EMG e MMG e 2% do pico de torque para o limiar de força. Os limiares de ativação foram usados para calcular o início de cada sinal (EMG, MMG e Torque). Os intervalos de tempo entre os eventos foram mensurados e comparados entre os grupos (ombro instável, ombro contra-lateral e ombro saudável). Os picos de torque e taxa de produção do torque de RM e RL foram calculados para todos os grupos. Resultados: O REM do infraespinhal em ombros com instabilidade e nos ombros contralaterais ao instável foi menor do que nos ombros saudáveis. Pico de Torque, Taxa de Produção de Torque, atraso entre EMG do peitoral maior e EMG do infraespinhal e REM do peitoral maior não apresentaram diferenças significativas entre os grupos. Conclusão: Ombros instáveis e contralaterais aos instáveis apresentam adaptação crônica do manguito rotador com diminuição do REM. O REM está possivelmente associado ao aumento da rigidez dos elementos elásticos em série. O aumento da demanda pelos estabilizadores dinâmicos em decorrência da falência dos mecanismos estáticos de estabilização do ombro poderia explicar tal adaptação do infraespinhal.Introduction: Acquired shoulder instabilities are a common upper limb injury in sports, mostly related to abduction and external rotation of glenohumeral joint during explosive contractions. Most of the dynamic stabilization of the shoulder joint is provided by the rotator cuff. In sports movements the stabilization must be quick to avoid humeral head excessive motion. The time between muscle activation and force production is named Electromechanical Delay (EMD), and is related to the speed of transmited tension to the joint/bone. Objetive: Evaluate the EMD in the infraspinatus muscle during External Rotation (ER), the EMD of Pectoralis Major during an Internal Rotation (IR) and the delay between Pectoralis Major and Infraspinatus activation during an IR and relate those mesurements to the shoulder stability/instability. The mechanical behaviour of the infraspinatus muscle was also assessed by mechanomyography, enabling to subdivide the EMD with respect to the electrical and mechanical events. Methods: Pectoralis Major and Infraspinatus muscles were monitored by surface Electromyography (EMG) (2kHz); the mechanomyographic (MMG) signal was collected from infraspinatus muscle (2kHz) and the isometric explosive IR and ER of shoulder were collected at 90° of abduction and external rotation on a dynamometer. After a functional evaluation of the shoulder, 18 male subjects, overhead sports participate in the study, nine with stable shoulders and nine with anterior shoulders instability. After data collection and storage, the signals were filtered and analysed. The EMG signals from Pectoralis Major and EMG and MMG from infraspinatus were filtered (EMG 5-500 Hz and MMG 4-400 Hz) and a linear envelope was calculated. The signal onset was identified using the threshold of resting signal plus 3 standart deviations for EMG and MMG and 2% of peak torque to torque threshold. The thresholds were used to calculate the beginning of each signal (EMG, MMG and Torque). The time delays between events were measured and compared between the groups (stable, unstable and contralateral to the unstable). Peak Torque and Rate of Torque Production of IR and ER were calculated to all groups. Results: The infraspinatus EMD in the unstable and contralateral to unstable shoulders were smaller than the healthy shoulders. Peak Torque, Rate of Torque Production, delay between pectoralis major EMG and infraspinatus EMG and pectoralis EMD were not different between the groups. Conclusions: Unstable and contralateral to unstable shoulders showed a chronic adaptation of rotator cuff with decrease in EMD. The EMD could be related to increase in stiffness of series elastic components. The increased demand for the dynamic stabilization caused by the loss of static stabilization mechanism could lead to the infraspinatus adaptation

<i>In Vivo</i> Dynamic Deformation of Articular Cartilage in Intact Joints Loaded by Controlled Muscular Contractions

<p>(a) Exposed mouse knee preparation showing the medial tibial plateau (T), and the medial femoral condyle (F) with the meniscus removed. (b) Tibio-femorol cartilage-on-cartilage space decreased to zero during muscular loading. Arrows show cartilage deformation area.</p

Normalized (relative to maximum = 100%) knee extensor forces as a function of time.

<p>The medial tibio-femoral joint space narrowed during loading with (a) 35% of muscular loading (n = 7), the two cartilage surfaces never touch and no sign of cartilage deformation was noticed at this force. (b) 50% of muscular loading (n = 7), the cartilage-on-cartilage space reached zero and cartilage thickness decreased for these loading conditions. In both cases, medial tibio-femoral cartilage-on-cartilage space returned back to its original position in ~20s following the removal of force.</p

Peak compressive strains as a function of normalised muscle force for static and dynamic loading.

<p>For static loading, articular cartilage surfaces do not touch below approximately 40% of maximal muscle force, then cartilage strain increased between about 40–70% of the maximal force, and remained almost constant from 70–80% of maximal force (n = 7). For dynamic loading, articular surfaces did not touch below ~40% of the maximal isometric muscle force. Beyond ~40% force porduction, cartilage strains increased almost lineary between 50–80% of the maximal force (n = 6). Vertical bars on the side show significant differences between groups.</p

Normalized (relative to maximum = 100%) knee extensor forces as a function of time.

<p>Muscles were stimulated for 8s at a voltage and frequency producing approximately (a) 50% of the maximal muscle force, cartilage compressive strain (mean ±1SD; n = 7) increased almost linearly 3s after the force application. Cartilage takes 20s for full recovery upon unloading. (b) 80% of the maximal isometric force. Cartilage compressive strain (mean ±1SD; n = 7) increased rapidly and reached near steady state conditions at 6s following force application. Cartilage tissue recovered to its original shape within approximately 45s following force removal.</p