Resumen
Antecedentes
El ejercicio es uno de los pocos tratamientos que proporcionan mejoras significativas en el dolor lumbar crónico (CLBP). Desarrollamos un dispositivo de ejercicio innovador para los músculos del tronco abdominal. Este dispositivo se puede usar en una posición sentada o de pie y contiene un sistema incorporado para medir la fuerza del músculo del tronco abdominal. Examinamos si los sujetos pueden usar adecuadamente el dispositivo para realizar los ejercicios y medir la fuerza del músculo del tronco abdominal.
Métodos
Recolectamos datos sobre la altura del cuerpo, el peso corporal, el índice de masa corporal y la circunferencia de 30 voluntarios masculinos sanos, y medimos su potencia de agarre y fuerza muscular extensor del tronco utilizando un dinamómetro. Los voluntarios realizaron una prueba de ajuste como un indicador de la fuerza del músculo flexor del tronco, y medimos su fuerza muscular abdominal usando el dispositivo. Luego evaluamos las correlaciones entre la fuerza muscular del tronco abdominal y los parámetros antropométricos, así como la fuerza de otros músculos. En las pruebas posteriores, 5 de los 30 sujetos participaron en dos series de tomografía de emisión de positrones (PET) que consisten en exámenes después de un período de descanso (estudio de control) y durante el ejercicio (estudio de ejercicio). Para el estudio de ejercicio, los sujetos realizaron 2 conjuntos de ejercicios durante 20 minutos usando el dispositivo antes y después de una inyección de 18F-fluorododexyglucosa (FDG). Las imágenes de tomografía computada por PET se obtuvieron 60 minutos después de la inyección de FDG en cada estudio. Comparamos el metabolismo del músculo esquelético de los participantes en ambos estudios utilizando el valor de absorción estandarizado.
Introducción
El dolor lumbar (LBP) es un problema clínico común y tiene implicaciones socioeconómicas adversas significativas (1). Aproximadamente el 80% de las personas experimentan LBP en algún momento de su vida (2, 3). La LBP inespecífica se define como LBP no atribuible a una patología específica reconocible y conocida como infección, tumor, fractura, deformidad estructural, trastorno inflamatorio o síndrome neurológico (4, 5). Este es el tipo más común de LBP (4, 5). Tiene un curso recurrente en la mayoría de los pacientes (6). Elegir entre la gran cantidad de terapias disponibles para LBP podría ser abrumadora para muchos especialistas, pacientes, instituciones de salud e instituciones financieras (7–10).
El ejercicio es uno de los pocos tratamientos que proporcionan una mejora significativa en LBP crónico (CLBP), y se recomienda con frecuencia (5, 9–14). El ejercicio lleva más tiempo aliviar el dolor que la medicación o la inyección. Además, el éxito individual es notoriamente variable y puede depender de la adherencia al paciente al régimen de ejercicio prescrito. La adherencia al ejercicio en pacientes con CLBP puede ser particularmente relevante, especialmente para los ancianos. Las personas mayores con CLBP significativa a menudo experimentan pérdida de flexibilidad y/o deformidad en la columna, o debilidad muscular en el tronco y/o las extremidades (15, 16). Por lo tanto, pueden ser incapaces de continuar haciendo ejercicio, lo que potencialmente conduce a un mayor dolor. Estos problemas tienen un efecto negativo en la adhesión del paciente al ejercicio para CLBP (17), reduciendo el efecto de un mayor ejercicio. Para los pacientes con CLBP, la motivación puede reforzarse especialmente si el ejercicio da como resultado una reducción sustancial del dolor y una función mejorada. Otros factores importantes que pueden afectar la adherencia y la motivación incluyen la capacidad de realizar el ejercicio de manera fácil y continua, y reconocer el efecto más pronto con objetivos alcanzables a corto plazo (17).
Desarrollamos un dispositivo de ejercicio innovador para los músculos del tronco abdominal (Fig. 1: Dispositivo de ejercicio muscular del tronco para la investigación, fabricado por Nippon Sigmax Co., Ltd, Shinjuku-Ku, Tokio, Japón). Este dispositivo permite a los pacientes realizar ejercicios de fortalecimiento para los músculos del tronco abdominal en una posición sentada o de pie sin requerir el movimiento de la espalda baja dolorosa. Por lo tanto, el ejercicio prescrito es más fácilmente accesible para los pacientes que sufren pérdida de flexibilidad, deformidad en la columna o dolor severo. El dispositivo también contiene un sistema incorporado para medir la fuerza del músculo del tronco abdominal, lo que proporciona una ventaja para reforzar el cumplimiento del ejercicio inigualable por las opciones de tratamiento existentes. Este estudio tuvo como objetivo examinar si la fuerza del músculo del tronco abdominal se puede medir fácilmente y si los sujetos sanos pueden realizar adecuadamente los ejercicios de fortalecimiento muscular utilizando el dispositivo.
(izquierda) Fotografía del dispositivo. (Derecha) Ilustración de un sujeto equipado con dispositivo.
Materiales y métodos
Declaración de ética
Este estudio fue aprobado por el Comité de Ética del Hospital Universitario de Kanazawa y el Centro Médico Avanzado de Kanazawa, y se obtuvo el consentimiento informado por escrito de cada sujeto.
Descripción del dispositivo
1. Medición de la fuerza muscular del tronco abdominal.
El dispositivo tiene un diseño similar al de un esfigmomanómetro, con un manguito inflable y un manómetro mecánico para medir la presión. Para la medición, el manguito se coloca alrededor del abdomen del sujeto, y luego la presión se aplica gradualmente a la pared abdominal. Se usa una bomba operada eléctricamente para inflar el manguito hasta que se encuentre una resistencia adecuada de los músculos abdominales. El valor de presión indicado en el manómetro antes de la medición se define como la presión de referencia (Fig. 2A). La magnitud de la presión de referencia se establece en función de la preferencia del sujeto. A la presión basal, el sujeto ejerce la fuerza máxima posible durante varios segundos al contraer los músculos abdominales. La presión en el manguito se eleva como resultado y alcanza un pico (la presión máxima). Después de que la presión alcanza un pico, disminuye automáticamente cuando se libera el aire en el manguito. El manómetro mecánico calcula e indica un valor de presión que resta la presión de referencia de la presión máxima como el valor de la fuerza muscular (Fig. 2B). El valor de la fuerza muscular se define como el de la fuerza del músculo del tronco abdominal en este estudio.
(A) Indica el punto de tiempo cuando los músculos abdominales del sujeto comienzan a contraerse con la presión. (B) muestra la reducción en la presión en el manguito después del logro de la presión máxima.
2. Modo de entrenamiento para la fuerza muscular del tronco abdominal.
Después de colocar el puño alrededor del abdomen, se aplica una cantidad adecuada de presión a través del manguito. Bajo la presión del manguito, un sujeto contrae los músculos de la pared abdominal intermitente o continuamente (Fig 3). Este ejercicio es similar a los ejercicios y funciones de refuerzo como un ejercicio de estabilización (18). Sin embargo, el ejercicio se realiza bajo la presión del manguito. Esta condición permite a los sujetos contratar fácil y poderosamente los músculos abdominales.
Bajo la presión del manguito, un sujeto contrae los músculos de la pared abdominal. Esta fuerza se ejerce intermitentemente a un ritmo y fuerza cómodos, durante tanto tiempo como el sujeto prefiere.
Estudio 1: Evaluación de la medición de la fuerza muscular mediante el uso del dispositivo
Treinta hombres sanos con una edad media de 31 años (rango, 24-42 años) sin que LBP se ofreciera como voluntario para este estudio. Obtuvimos mediciones antropométricas que incluyen altura corporal, peso corporal, índice de masa corporal y circunferencia. Medimos la potencia de agarre de los participantes y la fuerza del músculo extensor del tronco (músculo posterior) utilizando un dinamómetro y realizamos una prueba de ajuste para medir la frecuencia de abdominales de 30 segundos como un indicador de la fuerza del músculo flexor del tronco ((19). Además, medimos la fuerza del músculo del tronco abdominal usando nuestro dispositivo. Evaluamos las correlaciones entre la fuerza del músculo del tronco abdominal y las mediciones antropométricas, así como la fuerza de otros músculos.
Estudio 2: Evaluación del entrenamiento de fortalecimiento muscular mediante el uso del dispositivo
Cinco de los 30 hombres se sometieron a tomografía de emisión de positrones (PET) escaneando con 18F-fluorododoglucosa (FDG) para examinar la actividad muscular durante los ejercicios de fortalecimiento muscular utilizando el dispositivo. Participaron en dos series de PET que consisten en un examen después de un período de descanso (estudio de control) y durante el ejercicio (estudio de ejercicio) para evaluar la actividad muscular inducida por el ejercicio. La actividad muscular durante el ejercicio se ha examinado en estudios previos utilizando escaneos PET (20–23). El FDG asumido por las células musculares no se metaboliza y permanece en las células como FDG-6-fosfato después de la fosforilación. Por lo tanto, la acumulación de FDG en el músculo puede usarse como un indicador para la ingesta de glucosa por el músculo y el nivel de actividad muscular. El metabolismo de la glucosa medido por FDG-PET muestra una alta correlación con la intensidad de la actividad muscular, y su confiabilidad como indicador para medir la cantidad de actividad muscular ha sido confirmado (24, 25).
Ninguno de los sujetos estaba tomando ningún medicamento, y todos estaban saludables según lo juzgado utilizando su historial médico y sus exámenes físicos. Todos los sujetos se abstuvieron de comer y beber durante al menos 6 horas antes del examen, así como la actividad física extenuante durante al menos 1 día antes del experimento. Para el estudio de control, los participantes se sometieron a tomografía computaron PET (PET-CT) después del descanso. Después de que se inyectaron 37 MBQ de FDG por vía intravenosa en una posición sentada, los sujetos permanecieron sentados hasta que comenzó el examen. Para el estudio de ejercicio, los participantes realizaron ejercicios de fortalecimiento muscular utilizando el dispositivo durante 20 minutos, seguido de una inyección de FDG. Inmediatamente después de la inyección, cada sujeto ejerció nuevamente durante 20 minutos y luego se quedó sentado hasta que comenzó el examen. En los exámenes de exploración PET, los participantes fueron colocados en una posición anatómica supina en un lecho del escáner que facilitó el desplazamiento longitudinal a la pórtica de un sistema PET-CT (Discovery PET/CT 690; GE Healthcare, Milwaukee, WI, EE. UU.). Las imágenes PET-CT se obtuvieron 60 minutos después de la inyección de FDG en cada estudio. Se confirmó que el nivel de glucosa en plasma de cada sujeto era normal antes de la inyección de FDG.
El escaneo se realizó con un campo de visión axial de 60 cm y una resolución transaxial de 4.9 mm (ancho completo a medio máximo (FWHM) en el campo de visión central sin medio de dispersión). Antes de la exploración de emisiones, se realizó una tomografía computarizada no mejorada para la corrección de la atenuación y la orientación muscular. El escaneo de emisiones se realizó en el modo tridimensional 50 minutos después de la administración de FDG a los 3 minutos por estación de cama. El tiempo de emisión total fue de 39 a 42 minutos. Las imágenes se reconstruyeron con la maximización de la expectativa de subconjunto ordenado tridimensional, con dos iteraciones y 16 subconjuntos. Después de la reconstrucción, se aplicó un FWHM Gaussian después del filtro FWHM de 6.4 mm.
