Spier uithoudingsvermogen van de bovenste en onderste extremiteit

Het is onduidelijk of de spier dysfunctie in COPD patiënten zich uitstrekt over
het hele lichaam of dat vooral de benen zijn aangedaan. De meeste studies over
spierfunctie in COPD patiënten zijn gericht op de benen. Echter, de verwachting
is dat de spierfunctie in de armen relatief behouden blijft in COPD patiënten.
Er worden tegenwoordig veel verschillende testmodellen en protocollen gebruikt
voor het bepalen van spieruithoudingsvermogen van COPD patiënten. De methoden
kunnen onderverdeeld worden in vrijwillige kracht of exogene spierstimulatie.
Kortademigheid en vermoeidheid, veel voorkomende kenmerken van COPD patiënten,
kunnen een vrijwillige uithoudingstest beïnvloeden. Hierdoor kunnen testen die
maximale vrijwillige contracties vereisen, submaximale resultaten geven.
Beperkingen van vrijwillige methoden kunnen voorkomen worden door
niet-vrijwillige spier activering. De verkregen data is dan onafhankelijk van
de motivatie van de patiënt en centrale activeringsfactoren. Stimulatie van de
motorische eindplaten kan geschikt zijn om spieruithoudingsvermogen te meten in
de armen en benen van COPD patiënten. Deze techniek is enkel nog toegepast op
de quadriceps spier in COPD patiënten. In 2007 hebben Swallow et al. gebruik
gemaakt van herhaalde magnetische stimulatie van de intramusculaire takken van
de femorale zenuw om het uithoudingsvermogen van de quadriceps in gezonde
mensen en COPD patiënten te bepalen. Prikkels werden gegeven met 30Hz, een
cyclus van 0.4 (2s aan, 2s uit) en voor 50 herhalingen. Ze vonden een kortere
tijd voor de kracht om tot 70% van baseline te dalen in de COPD groep. Verder
concludeerden ze dat het herhaalde spierstimulatie, een veilige en
reproduceerbare manier was om uithoudingsvermogen van de quadriceps te bepalen
in gezonde ouderen en in patiënten met een ernstige medische conditie (COPD).
Wüst et al. (2008) onderzocht de vermoeidheid van de quadriceps spier in rokers
en niet rokers door stimulatie met 30Hz herhalingen voor 2 minuten (1s aan, 1s
uit). De belangrijkste bevinding van dit onderzoek was een lagere skeletspier
vermoeidheid in rokers. Verder lijkt deze manier van stimuleren toepasbaar in
de onderste en bovenste extremiteit.
De effecten van elektrische spierstimulatie parameters (amplitude, frequentie
en duur) op spiervermoeidheid van de knie extensoren zijn eerder bestudeerd in
gezonde proefpersonen. Echter, informatie over de reproduceerbaarheid van een
spier uithoudingstest gebruik makende van elektrische stimulatie over zowel de
bovenste en onderste extremiteit is momenteel niet beschikbaar. Ook referentie
waarden van de ratio tussen spieruithoudingsvermogen van de onderste en
bovenste extremiteit is niet bekend. Voordat spieruithoudingsvermogen testen
gebruikmakende van elektrische stimulatie veelvuldig toegepast worden bij een
klinische populatie (zoals COPD patiënten), dient eerst de reproduceerbaarheid
bij gezonden getest te worden.

Onderzoeken van de reproduceerbaarheid van de niet-vrijwillige uithoudingstest
in gezonde proefpersonen. De hypothese is dat de uithoudingstest
reproduceerbaar is.
Vergelijken van arm en been spier uithoudingsvermogen in gezonde personen. De
verwachting is dat het spieruithoudingsvermogen van de arm lager is dan dat van
de been.
Vergelijken van het spieruithoudingsvermogen getest op drie verschillende
intensiteiten. Er wordt geen effect van intensiteit verwacht.

Alle proefpersonen worden gerekruteerd op de universiteit Maastricht.
Deelnemende proefpersonen moeten informed consent geven en moeten het
bewegingslaboratorium van de universiteit vijf keer bezoeken. De proefpersonen
worden geïnstrueerd om uitgerust te arriveren en geen zware inspanningen te
leveren in de voorgaande 24 uur. Tijdens het eerste bezoek zullen de
proefpersonen gewend raken met alle test procedures en zullen ze een maximale
arm en been kracht meting uitvoeren. Tijdens de volgende drie bezoeken zullen
de proefpersonen drie arm en drie been uithoudingstesten uitvoeren, op drie
verschillende intensiteiten. Tijdens het laatste bezoek zal een been en arm
uithoudingstest herhaald worden op de hoogste intensiteit van de voorgaande
drie intensiteiten. De totale duur zal ongeveer 225 minuten (45 minuten x 5
dagen) bedragen voor de proefpersonen.

Test procedures
Proefpersonen zullen verbaal en schriftelijk geinformeerd worden. Ze hebben
tenminste één dag de tijd om te beslissen of ze willen deelnemen aan het
onderzoek. Kenmerken als leeftijd, geslacht, lengte, gewicht en BMI zullen
verzameld worden. De kracht en uithoudingstesten worden uitgevoerd op een
dynamometer (Biodex system 3, Biodex corporation, Shirley, New York, U.S.), die
geïnitialiseerd en gekalibreerd zal worden volgens de instructies van de
fabrikant. Voor zowel de been als de arm test zal de rechter ledemaat gemeten
worden. Alle experimenten zullen beginnen met het verkrijgen van de correcte
zit positie. Deze correcte positie zal bepaald worden tijdens het eerste bezoek
en zal tijdens de volgende bezoeken herhaald worden.

Kracht test
De proefpersonen zullen twee kracht testen uitvoeren, één voor het bepalen van
de maximale kracht van de quadriceps femoris spier en één voor het bepalen van
de maximale kracht van de biceps brachii spier. Hiervoor zullen drie
isometrische maximale vrijwillige contracties (MVC*s) uitgevoerd worden, die
elk 3s duren en elk gevolgd worden door 120s rust. De testafnemer zal aftellen
en verbaal aanmoedigen om de kracht te maximaliseren. De gemeten maximale
kracht (Nm) zal gebruikt worden voor bepaling van het percentage MVC dat
overeenkomt met de gemeten piek kracht tijdens de uithoudingstest.

Uithoudingstest
De uithoudingstest zal uitgevoerd worden met spierstimulatie. Voor het testen
van de bovenste extremiteit zullen twee rubberen elektroden (4 x 6 cm) in
sponzen geplaatst worden op de motorische eindplaten van de biceps brachii.
Voor het testen van de onderste extremiteit zullen twee rubberen elektroden (8
x 12 cm) in sponzen geplaatst worden op de motorische eindplaten van de
quadriceps femoris. De elektroden zullen bevestigd worden met klittenband. De
elektrische stimulatie zal gegeven worden met de TENSMED S84 (Enraf Nonius).
Het stimulatie protocol duurt 300s, bestaande uit herhalingen van 2s stimulatie
en 2s rust. De stimulatie frequentie zal ingesteld staan op 30Hz, met een
pulsbreedte van 400 µs.

Van de dynamometer output zullen peak torque (Nm), TLIM (aantal contracties tot
20, 30 en 40% torque daling) en de 'steady state' (% piek torque)berekend
worden.

De totale duur van het experiment zal voor de proefpersonen 225 minuten
(verspreid over 5 dagen) bedragen. Tijdens het eerste bezoek zullen de
proefpersonen drie maximale vrijwillige contracties (MVC's) uitvoeren op een
dynamometer met hun elleboog flexoren en knie extensoren. Tijdens de drie
volgende bezoeken zullen de proefpersonen een biceps en een quadriceps
uithoudingstest uitvoeren met behulp van spier stimulatie. Deze testen zullen
worden uitgevoerd op drie verschillende intensiteiten. Elektrische prikkels
(300s: 2s aan, 2s uit, 30Hz) worden geleverd met behulp van twee rubberen
elektroden op de motorische eindplaten van de biceps brachii en de quadriceps
femoris. Er zijn geen risico's of voordelen geassocieerd met dit onderzoek.