Resumen
El entrenamiento de carga y resistencia habitual (RT) puede conducir a cambios en la morfología muscular y tendinosa, así como en sus propiedades mecánicas que pueden medirse mediante la técnica de elastografía de onda de corte (SWE). El objetivo de este estudio fue analizar las adaptaciones de propiedades mecánicas Vastus lateral (VL) y el tendón rotuliano (PT) a un protocolo RT de 8 semanas usando SWE. Presentamos 15 jóvenes de salud no entrenados a un RT de 8 semanas dirigido para el mecanismo de extensor de rodilla. El módulo de corte de VL y PT (μ) se evaluó antes y después de la intervención con SWE. El grosor PT (PTT), el grosor del músculo VL (VL MT) y el par de extensión de la rodilla (KT) también se medían antes y después de la intervención para garantizar la eficiencia de RT. Se observaron aumentos significativos en VL MT y KT (pre = 2.40 ± 0.40 cm y post = 2.63 ± 0.35 cm, p = 0.0111 y pre = 294.66 ± 73.98 nm y Post = 338.93 ± 76.39 nm, p = 0.005, respectivamente). El RT de 8 semanas también fue efectivo para promover adaptaciones VL μ (pre = 4.87 ± 1.38 kPa y post = 9.08.12 ± 1.86 kPa, p = 0.0105), pero no en afectación significativa de PT μ (pre = 78.85 ± 7.37 kPa y y Post = 66.41 ± 7.25 kPa, P = 0.1287) ni PTT (línea de base = 0.364 ± 0.053 cm y Post = 0.368 ± 0.046 cm, p = 0.71). El presente estudio mostró que un protocolo de entrenamiento de resistencia de 8 semanas fue efectivo para adaptar VL μ pero no PT μ. Se debe realizar más investigaciones con especial atención a intervenciones más largas, a una posible capacidad de respuesta individual diferencial PT y al entorno de tensión estatal de reposo muscular.
Introducción
Los músculos esqueléticos actúan como motores activos y primarios para los movimientos de segmentos del cuerpo (1), mientras que los tendones representan un tejido conectivo importante con alta resistencia a la carga de tracción, responsable de la transmisión de la fuerza muscular al hueso (2). Tanto el entorno de tracción del tendón como los niveles de demanda muscular determinarán las adaptaciones en estas estructuras (3,4). Según el entorno de sobrecarga, los tendones pueden aumentar la resistencia y el grosor o sufrir inflamación y desorganización estructural (5). El aumento de la demanda muscular y el régimen de entrenamiento, especialmente contra una alta resistencia externa, puede provocar hipertrofia, cambios en la arquitectura o, a veces, lesiones y degeneración (1). Debido a su función fundamental para estar en posición recta, caminar y correr y un deterioro significativo en el movimiento normal durante las situaciones patológicas, el mecanismo de extensor de rodilla (cuádriceps y el tendón rotuliano (PT)) las propiedades mecánicas han recibido un interés particular recientemente (6–10).
En las últimas décadas, los cambios en las propiedades mecánicas de PT han sido objeto de muchos estudios. Sus adaptaciones al régimen de sobrecarga, los protocolos de entrenamiento de resistencia (RT), el envejecimiento y las condiciones patológicas se documentaron ampliamente (6,11–13). Sin embargo, las adaptaciones estructurales e histológicas de PT a la sobrecarga aún no se entienden completamente. Gran parte del conocimiento sobre sus cambios mecánicos in vivo se deriva del análisis indirecto basado en imágenes de ultrasonido en modo B (EE. UU.) Combinadas con dinamometría. Sin embargo, este método está sujeto a inexactitudes debido a posibles errores de calibración y malas interpretaciones del desplazamiento de estructuras (9,14). Por otro lado, el análisis de propiedades mecánicas musculares no es factible utilizando esta estrategia debido a la naturaleza dinámica de la contracción muscular, incluso en acciones isométricas, y la ausencia de puntos de referencia anatómicos intrínsecos para calcular la tensión y el desplazamiento. Otras metodologías, como aplicación de un durómetro para describir un índice de dureza muscular, también son muy limitadas y la reproducibilidad de este dispositivo específico no se ha evaluado sistemáticamente (15).
La elastografía de onda de corte (SWE) recibió un interés particular en la rutina de imágenes de los Estados Unidos, lo que permite una evaluación estática de las propiedades mecánicas de los tejidos (8,16). Las imágenes de la onda de cizallamiento supersónica (SSI) pueden determinar el módulo de corte (μ) en una región de interés determinada (ROI) basada en la combinación de una fuerza de radiación y un sistema de imágenes de adquisición ultrarrápida (17–19). Por lo tanto, el μ se calcula a partir de la velocidad de las ondas de corte de propagación suponiendo un medio isotrópico y homogéneo (20,21). Analizando el PT, SWE ha revelado la reducción de PT μ después de los regímenes de cambio de estiramiento, el envejecimiento, la tendinopatía y los procedimientos quirúrgicos (19,22–24). SWE también se validó externamente y, aunque μ y el módulo elástico de la tracción, representan diferentes medidas, Pt μ mostró una fuerte correlación positiva con in vitro modelos (25,26). En el estudio muscular, SWE ha mostrado una fuerte correlación positiva con el entorno de carga muscular pasivamente o durante la contracción activa (R2> 0.9) (27–29). SWE también detectó reducciones en los músculos μ después de los protocolos de estiramiento a largo plazo (30), entrenamiento de resistencia excéntrica (31), Envejecimiento (32), patologías musculoesqueléticas (33) y μ aumenta durante el daño muscular agudo (34).
Aunque las adaptaciones mecánicas de Pt y los cambios estructurales de cuádriceps después del entrenamiento de resistencia monitoreado por nosotros están ampliamente documentados (35,36), hasta donde sabemos, ningún estudio previo evaluó los cambios PT o cuádriceps μ promovidos por un protocolo RT usando SSI. Los cambios en la reticulación del colágeno del tendón, así como la arquitectura muscular, pueden afectar la fuerza final a la falla (25,26). Estas adaptaciones podrían reflejarse en las variaciones de la rigidez del tendón. Por lo tanto, nuestra hipótesis inicial fue que el rigidez de Pt y la hipertrofia cuádriceps después de la RT observada en estudios anteriores utilizando la evaluación de los Estados Unidos, se reflejaría como un aumento en μ en la evaluación de SSI. Por lo tanto, nuestro objetivo principal era evaluar los cambios en PT y cuádriceps μ usando SWE, después de un protocolo RT progresivo.
Materiales y métodos
Declaración de ética
El Comité de Ética del Hospital Universitario aprobó este estudio (número de registro 2.811.595). Los procedimientos experimentales se realizaron de acuerdo con la Declaración de Helsinki. Todos los participantes recibieron instrucciones sobre los procedimientos de estudio y proporcionaron consentimiento informado por escrito antes de las pruebas.
Procedimiento experimental
El estudio se realizó en el Departamento de Ingeniería Biomédica en nuestra universidad entre julio de 2017 y agosto de 2018. Se midió el peso corporal y la altura de todos los sujetos y se calculó el índice de masa corporal (IMC). La edad y la pierna dominante fueron informados. Todos los sujetos PT y VL se sometieron a la evaluación SSI pre y después de la intervención. Como una forma para asegurar que el protocolo RT fuera efectivo, el grosor muscular vasto lateral (VL MT) y el par extensor de rodilla (KT) se midieron al inicio y después de las ocho semanas de RT. El grosor de PT (PTT) se midió antes y después de la intervención para detectar posibles adaptaciones estructurales del tendón. Todas las medidas posteriores a la intervención se realizaron a la semana después de la última sesión de entrenamiento.
El protocolo de intervención y adquisición de datos está disponible en dx.doi.org/10.17504/protocols.io.ykwfuxe.
Sujetos
En este estudio longitudinal, 15 voluntarios masculinos no entrenados (28.6 ± 3.26 años, 177.3 ± 6.88 cm de altura, 91.8 ± 17.25 kg de masa corporal y 28.84 kg/m2 del índice de masa corporal) se examinó la rodilla correcta. La edad se estableció entre 25 y 40 años para eliminar cualquier variación de las propiedades de PT debido a la edad o el género. Ninguno de los sujetos había participado en ningún entrenamiento sistemático o actividad física durante al menos 6 meses. Cualquier historia clínica o informe de dolor/lesiones de rodilla, enfermedad sistémica o cirugía previa de rodilla se consideró como criterios de exclusión. Todos los sujetos fueron diestros.
Protocolo de entrenamiento de resistencia
Los participantes fueron designados para el entrenamiento de resistencia de ocho semanas para el músculo femoral cuádriceps que consistía en sentadillas de peso libre (SQ) y extensiones de rodilla (KE) en una máquina de extensión de rodilla (Matfitness, São Paulo, Brasil) en este orden de ejercicio preciso. El protocolo RT fue diseñado en base a las recomendaciones de ACSM para individuos sanos y adaptado en función de estudios previos con un diseño similar (37). La frecuencia del programa de capacitación fue de 2 sesiones por semana con al menos 72 horas de descanso entre sesiones. Se realizaron un total de 16 sesiones en el período de entrenamiento de 8 semanas con todas las sesiones que ocurren entre las 8 y las 10 a.m.
Al inicio, se realizaron pruebas de 10RM para ambos ejercicios. Todos los sujetos se sometieron a una familiarización antes de las pruebas durante la cual los sujetos realizaron los mismos ejercicios que se usan en las pruebas de 10RM con el objetivo de estandarizar la técnica de cada ejercicio. Las 10 pruebas de RM y la nueva prueba se realizaron en 2 días no consecutivos separados por 48-72 horas. La carga de resistencia más pesada lograda en cualquiera de los días de prueba se consideró los 10 rm de un ejercicio determinado. El 10RM se determinó en no más de cinco intentos, con un intervalo de descanso de cinco minutos entre intentos y se permitió un período de recuperación de 10 minutos antes del inicio de la prueba del próximo ejercicio.
Las pruebas de 10RM se usaron para establecer la carga de entrenamiento inicial. Los sujetos recibieron instrucciones de realizar ambos ejercicios para fallar en todos los conjuntos y los pesos se ajustaron continuamente para mantener los ejercicios en un rango de repeticiones de 8 a 12, con un intervalo de descanso de dos minutos entre conjuntos. Se usó un rango de movimiento completo en SQ y KE. El programa RT siguió una periodización lineal y un volumen progresivo con cuatro conjuntos por ejercicio en las semanas 1–4 y seis conjuntos por ejercicio en las semanas 5–8. Antes de cada sesión de entrenamiento, los participantes realizaron un calentamiento específico, que consta de 20 repeticiones en aproximadamente el 50% de la resistencia utilizada en el primer ejercicio de la sesión de entrenamiento (SQ). El tiempo de contracción fue autodeterminado ya que los individuos recibieron instrucciones de realizar ambos ejercicios hasta la falla concéntrica en el rango de repetición de 8-12 con la carga más alta posible. La adhesión al programa fue superior al 90% en todas las personas y un profesional de fortaleza y acondicionamiento y un médico supervisó todas las sesiones de capacitación. Se proporcionó aliento verbal durante todas las sesiones de capacitación.
Medición del módulo de corte del tendón rotuliano y el grosor
En este estudio se utilizó un Aixplorer US (V.11, Imágenes Supersónicas, AIX-En-Provence, Francia) con un transductor de matriz lineal de 60 mm a una frecuencia de 4–15 MHz. El transductor se colocó en el polo inferior de la rótula y se alineó con el tendón rotuliano, sin presión sobre una cantidad generosa de gel de acoplamiento. El modo B se usó para ubicar y alinear el PT longitudinalmente. Cuando se capturó una imagen clara del PT, se activó el modo de elastografía de onda de corte. El transductor se mantuvo estacionaria durante aproximadamente 10 segundos durante la adquisición del mapa SWE. Se adquirieron y guardaron un total de cuatro imágenes para el análisis de procesamiento fuera de línea. El escaneo de Pt se realizó con el sujeto en la mentira supina y la rodilla a 30 ° de flexión (38). La rodilla fue apoyada en un estabilizador de rodilla personalizado para mantener la pierna en alineación neutra en los planos coronales y transversales (Fig. 1). Antes de las pruebas, a los sujetos se les permitió descansar de 10 minutos para garantizar que las propiedades mecánicas de PT se evaluaran en estado de reposo. La temperatura ambiente se controló a 20 ° C para todas las adquisiciones de imágenes y el mismo operador experimentado realizó todos los exámenes.
El Q-Box seleccionado fue el rectángulo posible más grande para considerar más información de elasticidad PT. Los valores μ se obtuvieron mediante una rutina de matlab personalizada y los límites de ROI se definieron como el área entre 5 y 25 mm del polo inferior de la rótula, excluyendo el Paratendon (Fig. 2) (39). La rutina personalizada calculó el μ dividiendo la media E generada desde el sistema por 3 (21).
