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Tolerancia a la fatiga muscular isométrica de alta intensidad transcurrido un año de evolución de tenorrafias del tendón de Aquiles: resultados preliminares. Kinesiología (2021) 40(1): 3-8

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Tolerancia a la fatiga muscular isométrica de alta intensidad transcurrido un año de evolución de tenorrafias del tendón de Aquiles: resultados preliminares. Kinesiología (2021) 40(1): 3-8

Abstract and Figures

Introducción: Desafortunadamente, posterior a una tenorrafia del tendón de Aquiles existe abandono de la práctica deportiva. Frente ello, son desconocidas las causas y si la capacidad de tolerancia a la fatiga muscular podría ser un factor en disfunción. Objetivo: Comparar la pendiente y tiempo de la fatiga isométrica de la musculatura plantiflexora superficial entre participantes con una tenorrafia del tendón de Aquiles posterior a 1 año y participantes sanos. Métodos: Diez hombres con tenorrafia Aquiliana y tratamiento kinésico convencional (36,7 ± 10,2 años, 172,6 ± 6,1 cm, 83,1 ± 10,9 kg, IMC 27,3 ± 2,8 kg/m2) y diez participantes sanos (29,9 ± 12,0 años, 171,8 ± 5,8 cm, 81,3 ± 12,0 peso corporal, IMC 27,5 ± 3,7 kg/m2 ) fueron incorporados. Los participantes realizaron una prueba plantiflexora isométrica en un dinamómetro mientras se registró una señal electromiográfica en gastrocnemio medial con un electrodo de alta densidad. La pendiente de la frecuencia peak y el tiempo hasta la fatiga fueron comprados con una prueba-t (α = 5%). Resultados: No se observaron diferencias de las pendientes entre ambos grupos (grupo sano, -0,0051 ± 0,0078 Hz/s vs grupo con tenorrafia, -0,0082 ± 0,0091 Hz/s; p = 0.513). No hubo diferencias para el tiempo hasta la fatiga entre los grupos (grupo sano, 36,1 ± 17,9 s vs grupo con tenorrafia, 32,8 ± 16,0 s; p = 0.692). Conclusión: La tolerancia a la fatiga muscular y el tiempo necesario para sostenerla en alta intensidad (90%) no es un factor de disfunción en pacientes con tenorrafia Aquiliana y terapia kinésica convencional con 1 año postquirúrgico.
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De la Fuente et al.
Kinesiología (2021) 40(1): 3-8
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De la Fuente et al.
Kinesiología (2021) 40(1): 3-8 Kinesiología
ISSN: 0716-4173
ARTÍCULO ORIGINAL
Tolerancia a la fatiga muscular isométrica de alta intensidad
transcurrido un año de evolución de tenorrafias del tendón de
Aquiles: resultados preliminares
Carlos De la Fuente1,2,3, Oscar Valencia4, Gonzalo Valdivia-Lobos2, Javiera Huincahue2, Tamara Paredes2,
María Tapia2, Hugo Henriquez5,6, Felipe P Carpes1
Resumen
Introducción:
Desafortunadamente, posterior a una tenorrafia del tendón de Aquiles existe abandono de la práctica
deportiva. Frente ello, son desconocidas las causas y si la capacidad de tolerancia a la fatiga muscular podría ser un
factor en disfunción. Objetivo: Comparar la pendiente y tiempo de la fatiga isométrica de la musculatura plantiflexora
superficial entre participantes con una tenorrafia del tendón de Aquiles posterior a 1 año y participantes sanos.
Métodos:
Diez hombres con tenorrafia Aquiliana y tratamiento kinésico convencional (36,7 ± 10,2 años, 172,6 ± 6,1 cm, 83,1 ±
10,9 kg, IMC 27,3 ± 2,8 kg/m2) y diez participantes sanos (29,9 ± 12,0 años, 171,8 ± 5,8 cm, 81,3 ± 12,0 peso
corporal, IMC 27,5 ± 3,7 kg/m2) fueron incorporados. Los participantes realizaron una prueba plantiflexora isométrica
en un dinamómetro mientras se registró una señal electromiográfica en gastrocnemio medial con un electrodo de alta
densidad. La pendiente de la frecuencia
peak
y el tiempo hasta la fatiga fueron comprados con una prueba-t (α = 5%).
Resultados:
No se observaron diferencias de las pendientes entre ambos grupos (grupo sano, -0,0051 ± 0,0078 Hz/s
vs grupo con tenorrafia, -0,0082 ± 0,0091 Hz/s; p = 0.513). No hubo diferencias para el tiempo hasta la fatiga entre
los grupos (grupo sano, 36,1 ± 17,9 s vs grupo con tenorrafia, 32,8 ± 16,0 s; p = 0.692).
Conclusión:
La tolerancia a
la fatiga muscular y el tiempo necesario para sostenerla en alta intensidad (90%) no es un factor de disfunción en
pacientes con tenorrafia Aquiliana y terapia kinésica convencional con 1 año postquirúrgico.
Palabras claves:
Tendones, Tendón de Aquiles, Rehabilitación
Introducción
El tendón de Aquiles es el tendón que
comúnmente se rompe en la extremidad inferior con
una incidencia hasta 40 eventos cada 100.000
personas-año1. Con frecuencia ocurre de modo
unilateral en hombres sedentarios entre los 20 a 55
años de edad que realizan deporte competitivo sólo
durante fines de semana, que poseen malos hábitos
alimenticios y en general un mal estilo de vida2.
La restitución anatómica del tendón de Aquiles
generalmente sigue un curso de resorte quirúrgico
con técnicas de abordaje abierto como cerrado3, en
busca de promover una mejor mecánica del tríceps
sural, por ejemplo evitando un alargamiento
tendineo3,4. Posteriormente, inicia el proceso de
rehabilitación existiendo manejos inmediatos como
conservadores4-6. No obstante, los pacientes con un
año de evolución postquirúrgica generalmente
presentan alteraciones de activación del tríceps
sural, co-activación muscular durante la marcha7
con disminuido torque plantiflexor8 y cambios en
sinergias musculares de plantiflexores profundos y
superficiales9. En lo particular, tras un año de una
tenorrafia Aquiliana, la musculatura superficial
genera una menor excursión durante una
plantiflexión isométrica denotando una disfunción
de la musculatura superficial del mecanismo
plantiflexor9.
Desafortunadamente, alrededor del 30% de los
pacientes con tenorrafia del tendón de Aquiles
abandona la práctica deportiva10, siendo
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desconocidas las causas y si la capacidad de
tolerancia a la fatiga muscular de la musculatura
plantiflexora superficial podría ser un factor
relevante de disfunción posterior a un año de
evolución, tiempo es esperado un retorno
deportivo4-6. En consecuencia, nuestro objetivo ha
sido comparar la pendiente de la frecuencia máxima
y tiempo hasta la fatiga generado por una
contracción isométrica de la musculatura
plantiflexora entre participantes con una tenorrafia
del tendón de Aquiles con un 1 año de evolución
postquirúrgica y participantes sanos.
Métodos
Diseño de investigación
Esta investigación fue clasificada como analítica de
corte transversal (con grupo control)11. En este
trabajo nosotros hemos presentado resultados
preliminares debido a las complicaciones de
reclutamiento asociado a la situación de salud
experimentada por SARS-COV-2 a nivel nacional.
Todos los datos fueron adquiridos en la unidad de
biomecánica del centro de salud deportivo de la
clínica Santa María (Santiago, Chile) entre mayo de
2019 a marzo de 2020, habiendo sido este estudio
aprobado por el Comité de Ética interno (#200319)
acorde a los principios de la declaración de Helsinki.
Además, para ser parte de este estudio, cada
participante debió dar su consentimiento informado
por escrito
Específicamente, esta investigación comparó un
grupo de participantes con tenorrafia Aquiliana tras
un año de evolución12 y rehabilitación
convencional5,6 con un grupo de participantes sanos.
Todos ellos realizaron una prueba de fatiga
muscular plantiflexora isométrica en un
dinamómetro, mientras fueron adquiridas las
señales electromiográficas del músculo
gastrocnemio medial.
Participantes
Diez hombres con una tenorrafia Aquiliana con
un año de evolución, con técnica Dresden y
tratamiento kinésico convencional (36,7 ± 10,2
años, 172,6 ± 6,1 cm de estatura, 83,1 ± 10,9 kg de
masa corporal, IMC 27,3 ± 2,8 kg/m2) y 10
participantes sanos (29,9 ± 12,0 años, 171,8 ± 5,8
cm de estatura, 81,3 ± 12,0 kg de masa corporal,
IMC 27,5 ± 3,7 kg/m2), fueron incorporados en este
estudio (Tabla 1).
Los criterios de inclusión de los participantes del
grupo con cirugía, incluyó a aquellos voluntarios
hombres entre 20 - 55 años, una tenorrafia de media
sustancia y unilateral3,4, lesiones tendinosas
completa, técnica de reparación quirúrgica
Dresden12, kinesiterapia convencional (4 semanas
de inmovilización que luego siguen hasta la semana
12 un programa de rehabilitación en el cual obtienen
la capacidad de desarrollar tareas funcionales como
caminar, subir una escala y retornar a su trabajo
laboral sin problemas)5,6, con 1 a 1,5 años de
evolución post-quirúrgica y con actividad física
leve-moderada (menos de 150 minutos a la semana).
Con respecto al grupo de voluntarios sanos, los
criterios de inclusión fueron voluntarios hombres
entre 20 - 55 años, realizar menos de 150 minutos a
la semana de actividad física leve-moderada y
actividad deportiva durante fin de semana.
Luego, se excluyeron participantes para el grupo
sano si presentaban antecedentes traumatológicos,
historia de daño crónico en el tendón de Aquiles y
en el nervio sural. Mientras que como criterios de
exclusión, en ambos grupos, se consideró la
presencia de enfermedad autoinmune, la rotura de
tendón con avulsión ósea, lesión tendinosa
contralateral, traumas musculoesqueléticos de
menos de 6 meses, alteraciones ortopédicas en
extremidad inferior no corregidas, uso de esteroides,
enfermedades trombóticas y alteraciones cognitivas.
Procedimientos
Todos los participantes fueron ubicados en
posición decúbito prono avanzado hasta el borde de
la camilla. Al nivel de la cara plantar del pie, fue
instalado un dispositivo isocinético (HumacNorm,
EEUU) como instrumento gold standard en
dinamometría. Para ello, se consideró como punto
de referencia la tuberosidad anterior de la tibia. La
pelvis y la rodilla del paciente, fueron fijadas a la
camilla mediante velcros, mientras que el tobillo fue
fijado al brazo del dinamómetro mediante una
sujeción rígida.
Previamente a la medición, existió una sesión de
familiarización que empleó movimientos
submáximos de plantiflexión. Luego, se solicitó la
realización de una contracción isométrica voluntaria
máxima de plantiflexión durante 5 segundos. En ese
momento, fue posible obtener el valor máximo del
torque plantiflexor y se calculó el 90% para llevar a
cabo una prueba de fatiga muscular. La prueba se
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realizó hasta el tiempo que los participantes
pudieran sostener un nivel cercano al 90% de la
contracción voluntaria máxima, existiendo una
retroalimentación visual por medio de un monitor de
22 pulgadas (AOC, Chile) frente a cada participante
para un mejor control del torque.
Durante la prueba, un sensor lineal de
electromiografía de superficie de 16 electrodos
separado por 2,5 mm (Otbioeletronica, Italia) y con
señales adquiridas a una frecuencia de adquisición
de 2048 Hz, fue posicionado en el músculo
gastrocnemio medial (GM). El sensor fue siempre
alineado en paralelo respecto a las fibras musculares
por medio de un ecógrafo de cabezal lineal de 12
MHz (Phillips, EEUU).
Estimación de la fatiga muscular
La señal de electromiografía muscular bruta fue
centrada respecto su media aritmética y se filtró con
un filtro pasabanda Butterworth de segundo orden,
con frecuencias de corte entre 20 y 450 Hz. Luego,
se identificó la zona de inervación de cada
participante, escogiendo los tres canales
inmediatamente próximos a esta en una dirección de
despolarización de los trenes de potencial de acción
de inferior a superior, siendo posteriormente
combinadas entre ellas. Luego, a esta señal se le
extrajo la variación de la frecuencia peak durante la
prueba y se realizó una regresión lineal obteniendo
la pendiente de la frecuencia peak. La frecuencia
peak corresponde al máximo valor obtenido desde
el espectro de frecuencias obtenido, con una
transformada rápida de Fourier de ventaneo de 250
ms y sobreposición del 0%.
En el mismo proceso de obtención de la
frecuencia peak fue posible estimar el tiempo hasta
la fatiga, siendo definido como el momento de caída
del torque plantiflexor por debajo del 85% respecto
al máximo desde la señal de torque. La estimación
fue efectuada por medio del software OTBiolab
2.0.6484.0 (OTbioeletronica, Italia) y Matlab 2016a
(Mathworks Inc., Estados Unidos).
Variables
Las pendientes de la frecuencia peak, adquiridas
por medio de una regresión lineal simple desde el
espectro de frecuencia y el tiempo de fatiga, fueron
definidas como la caída mayor al 85% de la
contracción voluntaria máxima por más de 5
segundos, determinadas como el tiempo hasta la
fatiga muscular.
Análisis estadístico
Inicialmente se realizó una prueba confirmatoria
de distribución normal e igual varianza con la
prueba de Shapiro-Wilk y levene’s, con un p>0.05.
Como resultado, los datos son reportados como
media aritmética ± desviación estándar. Tanto las
pendientes de la frecuencia peak y el tiempo hasta la
fatiga fueron comparadas entre los grupos por
medio de una prueba t-student de dos colas
(comparando entre el grupo control vs con
tenorrafia), con un error tipo I del 5%. Todos los
cálculos fueron realizados por medio del software
Matlab 2016a (Mathworks, inc., USA).
Resultados
Las características de los participantes se
resumen en la Tabla 1. No se observaron diferencias
entre las pendientes de fatiga muscular al comparar
ambos grupos (grupo sano: -0,0051 ± 0,0078 Hz/s;
grupo con tenorrafia: -0,0082 ± 0,0091 Hz/s; p =
0,513), Figura 1. En cuanto el tiempo hasta la fatiga
entre los grupos no existió diferencias (grupo sano:
36,1 ± 17,9 s; grupo con tenorrafia: 32,8 ± 16,0 s; p
= 0,692), Figura 1.
Tabla 1. Características de los participantes de ambos grupos.
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Discusión
El principal hallazgo de este estudio es la
ausencia de diferencias entre participantes sanos y
pacientes con tenorrafia Aquiliana posterior a un
año, considerando las variables frecuencia peak y
tiempo de fatiga. Este es un hallazgo relevante y
novedoso en la literatura ya que, a un año de
evolución postquirúrgica, generalmente se
encuentran alteraciones neuromusculares en
plantiflexores7,9. Sin embargo, la pendiente asociada
a fatiga muscular y el tiempo necesario para
alcanzarla en este estudio no mostró diferencias
entre los grupos. Esto podría sugerir que la fatiga
muscular isométrica al 90% del gastrocnemio
medial en pacientes con tenorrafia Aquiliana y
tratados con rehabilitación convencional, no
formaría parte de las disfunciones neuromusculares
descritas por la literatura7,9,13 siendo un
conocimiento relevante para el enfoque de
intervención clínico sobre de los déficits de fuerza
de estos pacientes.
Se ha establecido que la inactividad conduce a
atrofia muscular, pérdida de fuerza y potencia14, tal
como ocurriría tras una rotura del tendón de
Aquiles13,15,16. En consecuencia, la capacidad de
sostener cargas en altos niveles de contracción
muscular por la pérdida de unidades motora rápidas
podría haber generado un comportamiento
alterado14. No obstante, en nuestro estudio hemos
observado que dicha incapacidad en pacientes
tratados de modo convencional6 sugiere que
posterior a un año, posiblemente esta disfunción no
sea un componente de las alteraciones
neuromusculares previamente descritas en estos
pacientes. Estas alteraciones principalmente se
centran en alteración de la activación muscular,
generación de fuerza y sinergia muscular entre
musculatura superficial y profunda5-9. No obstante,
es importante destacar que solo se evaluó una
porción del tríceps sural, la cual es responsable de la
mayor generación de fuerza, pero se generan nuevas
interrogantes respecto si el gastrocnemio lateral y
soleo también se comportan del mismo modo.
Recientemente, estudios en el área de
descomposición de unidades motoras han observado
alteraciones neuromusculares posterior a una
patología de artrosis de rodilla, describiendo un
mayor compromiso de unidades motoras de bajo
umbral durante el control de una fuerza isométrica17.
Esto podría ser un nuevo foco de interés por las
implicancias clínicas respecto los focos de
intervención al largo plazo de estos pacientes. Por
nuestra parte, nuestros hallazgos con la prueba de
fatiga al 90% podrían sugerir, en coherencia con los
hallazgos presentados en unidades motoras de bajo
umbral, que los problemas neuromusculares
radiquen en la generación de fuerza y co-activación
muscular con empleo alterado de la población de
unidades motoras de bajo umbral.
En este estudio, en ambos grupos ha existido
fatiga muscular debido a que no se ha podido
sostener una CVM al 90%, cayendo por debajo del
85%. Han existido cambios en las manifestaciones
eléctricas a la fatiga (frecuencia peak) al existir una
pendiente negativa que refiere una compresión del
espectro hacia la izquierda, es decir, hacia
frecuencias más bajas, en coherencia a la
literatura18. A su vez, el tiempo de mantención ha
sido similar en ambos grupos, lo que sugiere
coherencia respecto al resultado electro-
miográfico19. Por ello, es posible que enfoques de
rehabilitación centrados en ejercicios de tolerancia a
la fatiga que recluten unidades motoras de alto
umbral, es decir, de alta intensidad, parecen no ser
los más adecuados para disminuir parte de los
cambios neuromusculares que mantendrían estos
pacientes, posterior a un año de cirugía en el tendón
Figura 1. Resultados de la prueba de fatiga muscular
isométrica en plantiflexores. A. Se observan las pendie ntes
obtenidas en las señales electromiográficas del músculo
gastrocnemio medial durante una contracción isométrica
plantar al 90% de la contracción voluntaria máxima. B. Se
muestra el tiempo necesario para generar fatiga muscular
periférica.
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de Aquiles. Por ello, programas neuromusculares
que centren su interés en entrenamientos de alta
intensidad de la musculatura plantiflexora
superficial, podrían no ser efectivos para las
alteraciones que ocasionan que, alrededor del 30%
de los pacientes con tenorrafia aquiliana abandonen
su práctica deportiva respecto a la literatura10.
Asombrosamente, para este estudio, estas cifras
alcanzaron valores de hasta un 60% de abandono de
la práctica deportiva, es decir, casi el doble que los
reportados por la literatura. No obstante, estos
resultados constituyen resultados preliminares,
cuidadosamente medidos pero que requieren una
lectura precavida de los mismos.
La principal limitante de este estudio fue la
incapacidad de continuidad de reclutamiento de
participantes dada la pandemia SARS-CoV-2, por
ello los resultados pueden ser descritos como
resultados preliminares. Secundariamente, la
cantidad de electrodos lineales al unísono para haber
medido musculatura solea y gastrocnemia lateral
también ha sido una limitación. La incapacidad de
poder haber reclutado sujetos de similar edad, no
obstante, esto no generó influencia en los presentes
resultados. Finalmente, el posicionamiento en prono
generó que algunos participantes no se sintieran del
todo confortables con la prueba realizada, sin
embargo, nosotros hemos garantizado por medio de
instrucciones y alentado a los pacientes a desarrollar
sus máximos niveles de fuerza muscular.
Conclusiones
Los pacientes tratados con la técnica de Dresden,
con terapia kinesiológica convencional y evolución
de un año postquirúrgico, recuperan tanto la
tolerancia a la fatiga muscular isométrica
plantiflexora como el tiempo necesario para
sostenerla a un nivel del 90% de la contracción
voluntaria isométrica máxima.
Agradecimientos
FPC agradece el soporte otorgado por CNPq, agencia nacional de
tecnología y desarrollo de Brasil (Fondos 301048/2019-3 y
406715/2018-1).
Financiamiento
CNPq, agencia nacional de tecnología y desarrollo de Brasil (Fondos
301048/2019-3 y 406715/2018-1).
Conflicto de interés
Los autores declaran no tener conflicto de interés
Detalles de los autores
1 Laboratory of Neuromechanics, Universidade Federal do Pampa,
Campus Uruguaiana, Uruguaiana, Brazil.
2 Carrera de Kinesiología, Departamento de Cs. de la Salud, Facultad de
Medicina, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile.
3 Clínica MEDS, Santiago, Santiago, Chile.
4 Laboratorio Integrativo de Biomecánica y Fisiología del Esfuerzo,
Escuela de Kinesiología, Universidad de los Andes, Chile.
5 Traumatología, Clínica Santa María-Instituto Traumatológico, Facultad
de Medicina, Universidad de Chile, Santiago, Chile.
6 Centro de Salud Deportivo, Clínica Santa María, Santiago, Chile.
Correspondencia a:
Carlos De la Fuente, MSc., Eng. MSc., PhD(s).
Pontificia Universida Catolica de Chile, Santiago, Chile.
delafuentte@gmail.com
Recibido:
Noviembre 2020
Publicado:
Marzo 2021
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Key points: The neural strategies behind the control of force during muscle pain are not well understood as previous research has been limited in assessing pain responses during low-force contractions only. Here we compared, for the first time, the behaviour of motor units recruited at low and high forces in response to pain. The results showed that motor units activated at low forces were inhibited while those recruited at higher forces increased their activity in response to pain. When analysing lower and higher-threshold motor unit behaviour at high forces we observed differential changes in discharge rate and recruitment threshold across the motor unit pool. These adjustments allow the exertion of high forces in acute painful conditions but could eventually lead to greater fatigue and stress of the muscle tissue. Abstract: During low force contractions, motor unit (MU) discharge rates decrease when muscle pain is induced by injecting nociceptive substances into the muscle. Despite this consistent observation, it is currently unknown how the central nervous system regulates MU behaviour in the presence of muscle pain at high forces. For this reason, we analyzed the tibialis anterior MU behaviour at low and high forces. Surface EMG signals were recorded from 15 healthy participants (26 (3) years, 6 females) using a 64-electrode grid while performing isometric ankle dorsiflexion contractions at 20% and 70% of the maximum voluntary force (MVC). Signals were decomposed and the same MUs were tracked across painful (intramuscular hypertonic saline injection) and non-painful (baseline, isotonic saline, post pain) contractions. At 20% MVC, discharge rates decreased significantly in the painful condition (baseline vs. pain: 12.7 (1.1) Hz to 11.5 (0.9) Hz, P < 0001). Conversely, at 70% MVC, discharge rates increased significantly during pain (baseline vs. pain: 19.7 (2.8) Hz to 21.3 (3.5) Hz, p = 0.029) and recruitment thresholds decreased (baseline vs. pain: 59.0 (3.9) %MVC to 55.9 (3.2) %MVC, p = 0.02). These results show that there is a differential adjustment between low-and high-threshold motor units during painful conditions. An increase in excitatory drive to high threshold motor units is likely required to compensate for the inhibitory influence of nociceptive afferent inputs on low-threshold motor units. These differential mechanisms allow the force output to be maintained during acute pain but this strategy could lead to increased muscle fatigue and symptom aggravation in the long term. This article is protected by copyright. All rights reserved.
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Background Achilles tendon ruptures are a common injury and are increasing in incidence. Several management strategies exist for both non-operative and operative care, with each strategy offering unique risks and benefits. Traditional pairwise meta-analyses have been performed to compare management strategies; however, all treatment options have never been integrated in a single analysis. Network meta-analysis (NMA) is a generalization of pairwise meta-analysis, which allows for the comparison of multiple interventions based on all available direct and indirect evidence. The objectives of this review are to synthesize the evidence on the management options for acute Achilles tendon rupture and identify which treatment gives the best functional outcomes. Methods A systematic review with NMA is planned. An electronic literature search will be performed in conjunction with an experienced information specialist in MEDLINE, EMBASE, CINAHL, PEDro, and the Cochrane Central Register of Controlled Trials. We will include randomized controlled trials with a minimum 6-month follow-up. Two independent reviewers will screen citations for eligibility, extract study data, and perform risk of bias assessments. The primary outcome will be disease-specific functional outcome scores (AOFAS, Leppilahti, modified Leppilahti) at 1 year. Secondary outcomes will include complications (re-rupture, sural nerve injury, wound complications, deep infection, secondary surgeries), strength, range of motion, return to work, return to sport, and quality-of-life measures (including the SF-36 questionnaire). Traditional pairwise meta-analyses will be performed for all direct comparisons where evidence is available, and NMAs will subsequently be performed where possible to compare all management strategies. Discussion The data generated from this review will provide health-care providers with a clear evidence synthesis of all Achilles tendon rupture management strategies. Additionally, these data will be incorporated into the development of a patient decision aid to assist patients and clinicians in making a preference-based decision when faced with an Achilles tendon rupture. Systematic review registration PROSPERO CRD42018093033. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1186/s13643-018-0912-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.
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Background Over the past thirty years, there has been dramatic increase in incidence of Achilles tendon rupture in the athletic population. The purpose of this study was to compare the lower extremity mechanics of Achilles tendon ruptured runners with healthy controls. Methods The participants with a past history of an Achilles tendon repair (n = 11) and healthy control (n = 11) subgroups were matched on sex, age, type of regular physical activity, mass, height, footfall pattern and lateral dominancy. Running kinetics and kinematics of the ankle, knee and hip were recorded using a high-speed motion capture system interfaced with a force platform. Achilles tendon length was measured using ultrasonography. Main outcome measures were lower extremity joint angles and moments during stance phase of running and Achilles tendon lengths. ResultsAthletes from Achilles tendon group had an affected gastro-soleus complex. Athletes with history of Achilles tendon rupture had reduced ankle range of motion during second half of the stance phase of running (Δ7.6°), an overextended knee during initial contact (Δ5.2°) and increased affected knee range of motion (Δ4.4°) during the first half of stance phase on their affected limb compared to the healthy control group. There was a 22% increase in the maximal hip joint moment on contralateral side of the Achilles tendon group compared to the healthy controls. Conclusion These results suggest a compensation mechanism, relatively extended knee at initial ground contact against the deficit in the muscle-tendon complex of the triceps surae. Overextension during sporting activities may place the knee at risk for further injury. Avoidance of AT lengthening and plantarflexion strength deficit after surgery and during rehabilitation might help to manage AT rupture since these factors may be responsible for altered running kinematics.
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Background: The aim of management of Achilles tendon rupture is to reduce tendon lengthening and maximize function while reducing the rerupture rate and minimizing other complications. Purpose: To determine changes in Achilles tendon resting angle (ATRA), heel-rise height, patient-reported outcomes, return to play, and occurrence of complications after minimally invasive repair of Achilles tendon ruptures using nonabsorbable sutures. Study design: Cohort study; Level of evidence, 3. Methods: Between March 2013 and August 2015, a total of 70 patients (58 males, 12 females) with a mean age of 42 ± 8 years were included and evaluated at 6 weeks and 3, 6, 9, and 12 months after repair of an Achilles tendon rupture. Surgical repair was performed using either 4-strand or 6-strand nonabsorbable sutures. After surgery, patients were mobilized, fully weightbearing using a functional brace. Early active movement was permitted starting at 2 weeks. Results: There were no significant differences in the ATRA, Achilles Tendon Total Rupture Score (ATRS), and Heel-Rise Height Index (HRHI) between the 4- and 6-strand repairs. The mean (SD) relative ATRA was -13.1° (6.6°) (dorsiflexion) following injury; this was reduced to 7.6° (4.8°) (plantar flexion) directly after surgery. During initial rehabilitation at 6 weeks, the relative ATRA was 0.6° (7.4°) (neutral) and -7.0° (5.3°) (dorsiflexion) at 3 months, after which ATRA improved significantly with time to 12 months (P = .005). At 12 months, the median ATRS was 93 (range, 35-100), and the mean (SD) HRHI and Heel-Rise Repetition Index were 81% (0.22%) and 82.9% (0.17%), respectively. The relative ATRA at 3 and 12 months correlated with HRHI (r = 0.617, P < .001 and r = 0.535, P < .001, respectively). Conclusion: Increasing the number of suture strands from 4 to 6 does not alter the ATRA or HRHI after minimally invasive Achilles tendon repair. The use of a nonabsorbable suture during minimally invasive repair when used together with accelerated rehabilitation did not prevent the development of an increased relative ATRA. The ATRA at 3 months after surgery correlated with heel-rise height at 12 months.
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Background: It remains controversial whether nonsurgical or surgical treatment provides better calf muscle strength recovery after an acute Achilles tendon rupture (ATR). Recent evidence has suggested that surgery might surpass nonsurgical treatment in restoring strength after an ATR. Purpose: To assess whether magnetic resonance imaging (MRI) findings could explain calf muscle strength deficits and the difference between nonsurgical and surgical treatments in restoring calf muscle strength. Study design: Randomized controlled trial; Level of evidence, 1. Methods: From 2009 to 2013, 60 patients with acute ATRs were randomized to surgery or nonsurgical treatment with an identical rehabilitation protocol. The primary outcome measure was the volume of calf muscles assessed using MRI at 3 and 18 months. The secondary outcome measures included fatty degeneration of the calf muscles and length of the affected Achilles tendon. Additionally, isokinetic plantarflexion strength was measured in both legs. Results: At 3 months, the study groups showed no differences in muscle volumes or fatty degeneration. However, at 18 months, the mean differences between affected and healthy soleus muscle volumes were 83.2 cm(3) (17.7%) after surgery and 115.5 cm(3) (24.8%) after nonsurgical treatment (difference between means, 33.1 cm(3); 95% CI, 1.3-65.0; P = .042). The study groups were not substantially different in the volumes or fatty degeneration of other muscles. From 3 to 18 months, compensatory hypertrophy was detected in the flexor hallucis longus (FHL) and deep flexors in both groups. In the nonsurgical treatment group, the mean difference between affected and healthy FHL muscle volumes was -9.3 cm(3) (12%) and in the surgical treatment group was -8.4 cm(3) (10%) ( P ≤ .001). At 18 months, Achilles tendons were, on average, 19 mm longer in patients treated nonsurgically compared with patients treated surgically ( P < .001). At 18 months, surgically treated patients demonstrated 10% to 18% greater strength results ( P = .037). Calf muscle isokinetic strength deficits for the entire range of ankle motion correlated with soleus atrophy (ρ = 0.449-0.611; P < .001). Conclusion: Treating ATRs nonsurgically with a functional rehabilitation protocol resulted in greater soleus muscle atrophy compared with surgical treatment. The mean Achilles tendon length was 19 mm longer after nonsurgical treatment than after the surgical treatment of ATRs. These structural changes partly explained the 10% to 18% greater calf muscle strength observed in patients treated with surgery compared with those treated nonsurgically. Registration: NCT02012803 ( ClinicalTrials.gov identifier).
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ATP provides the energy in our muscles to generate force, through its use by myosin ATPases, and helps to terminate contraction by pumping Ca(2+) back into the sarcoplasmic reticulum, achieved by Ca(2+) ATPase. The capacity to use ATP through these mechanisms is sufficiently high enough so that muscles could quickly deplete ATP. However, this potentially catastrophic depletion is avoided. It has been proposed that ATP is preserved not only by the control of metabolic pathways providing ATP but also by the regulation of the processes that use ATP. Considering that contraction (i.e. myosin ATPase activity) is triggered by release of Ca(2+), the use of ATP can be attenuated by decreasing Ca(2+) release within each cell. A lower level of Ca(2+) release can be accomplished by control of membrane potential and by direct regulation of the ryanodine receptor (RyR, the Ca(2+) release channel in the terminal cisternae). These highly redundant control mechanisms provide an effective means by which ATP can be preserved at the cellular level, avoiding metabolic catastrophe. This Commentary will review some of the known mechanisms by which this regulation of Ca(2+) release and contractile response is achieved, demonstrating that skeletal muscle fatigue is a consequence of attenuation of contractile activation; a process that allows avoidance of metabolic catastrophe.
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This study proposes a comparison between two percutaneous techniques of subcutaneous Achilles tendon rupture by evaluating the risk of lesion developing, the morbidity of the surgical technique adopted and the effectiveness of each technique. Sixty patients were operated at Padua Orthopaedic Clinic by using the two different procedures: (1) Ma and Griffith in 30 cases and (2) Tenolig in 30 cases. Risk of rupture developing has been evaluated in relation to sex, age, side, kind of trauma, work and presence of preoperative risk factors. The Morbidity of surgical technique has been evaluated in with respect to surgical time, hospital permanence, immobilization, active nonweight-bearing mobilization, assisted weight bearing until the full one, number of early and late complications before and after hospital discharge. Effectiveness has been evaluated in relation to return time to common life, work and sport; anatomical and functional features have been evaluated using McComis score, rating results as: very good (from 80 to 70), good (from 69 to 60), fair (from 59 to 50) and poor (<50). Tenolig group shows shorter average time from hospital admission and operation, hospital permanence and immobilization (P < 0.05), and it results in an easier and quicker execution and functionally stimulates the tendon healing in a short time. Effectiveness was the same for both techniques because average McComis score was good (P = 0.35), and there was no significant differences in common life returning time (P = 0.12). Tenolig technique seems to be preferable to Ma and Griffith.
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Aim This systematic review and meta-analysis sought to identify return to play (RTP) rates following Achilles tendon rupture and evaluate what measures are used to determine RTP. Design A systematic review and meta-analysis were performed. Studies were assessed for risk of bias and grouped based on repeatability of their measure of RTP determination. Data sources PubMed, CINAHL, Web of Science and Scopus databases were searched to identify potentially relevant articles. Eligibility criteria for selecting studies Studies reporting RTP/sport/sport activity in acute, closed Achilles tendon rupture were included. Results 108 studies encompassing 6506 patients were included for review. 85 studies included a measure for determining RTP. The rate of RTP in all studies was 80% (95% CI 75% to 85%). Studies with measures describing determination of RTP reported lower rates than studies without metrics described, with rates being significantly different between groups (p<0.001). Conclusions 80 per cent of patients returned to play following Achilles tendon rupture; however, the RTP rates are dependent on the quality of the method used to measure RTP. To further understand RTP after Achilles tendon rupture, a standardised, reliable and valid method is required.
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Purpose: The purpose of this study was to describe the angle of clinical failure during cyclical mobilization exercises in the Achilles tendon of human cadaveric specimens that were repaired using the Dresden technique and FiberWire® No. 2. The secondary aim was to identify the secure limit of mobilization, the type of failure, and the type of apposition. Methods :The lower limbs of eight males (mean age: 60.3 ± 6.3 years) were repaired with the Dresden technique following complete, percutaneous mid-substance Achilles tendon rupture. A basal tension of 10 N at 30° of plantarflexion was placed on each specimen. The angle of the ankle during clinical failure (tendon ends separation > 5 mm) was then tested via cyclical exercises (i.e. 100 cycles between 30° and 15° of plantarflexion; 100 cycles between 15° of plantarflexion and 0°; 100 cycles between 0° and 15° of dorsiflexion; and 100 cycles between 15° of dorsiflexion and full dorsiflexion). Clinical failure was determined using the Laplacian edge detection filter, and the angle of clinical failure was obtained using a rotatory potentiometer aligned in relation to the intermalleolar axis of each foot specimen. The type of failure (knot, tendon, or suture) and apposition (termino-terminal or non-termino-terminal) were determined. Descriptive statistics were used to obtain the mean; standard deviation; 95% confidence interval; 1st, 25th, 50th, 75th, and 100th percentiles; and the standard error of the mean for angle data. Proportions were used to describe the type of failure and apposition. Results: The main results were a mean angle of clinical failure equal to 12.5° of plantarflexion, a limit of mobilization equal to 14.0° of plantarflexion, tendon failure type, and non-termino-terminal apposition in all specimens. Conclusions: While the mean angle of clinical failure in human cadaveric models was 12.5° of plantarflexion, after 14.0° of plantarflexion, the percutaneous Dresden technique was found insecure for cyclical mobilization exercises, with a 5% range of error. These findings are clinically relevant as they provide mechanical limits for diminishing the risk of Achilles lengthening during immediate rehabilitation.
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Background: Rupture of the Achilles tendon is a common injury during working years. Aggressive rehabilitation may provide better outcomes, but also a greater chance of re-rupture. Objective: To determine if aggressive rehabilitation has better clinical outcomes for Achilles tendon function, Triceps surae function, on-leg heel rise capacity and lower complication rate during twelve weeks after percutaneous Achilles tendon repair compared to conventional rehabilitation. Design: Randomized controlled trial. Method: Thirty-nine patients were prospectively randomized. The aggressive group (n=20, 41.4±8.3 years) received rehabilitation since the first day after surgery. The conventional group (n=19, 41.7±10.7 years) rested for 28 days, followed by rehabilitation. The statistical parameters were the Achilles tendon rupture score (ATRS), verbal pain scale, time to return to work, pain medication consumption, Achilles tendon strength, dorsiflexion range of motion (RoM), injured-leg calf circumference, calf circumference difference, one-leg heel rise repetition and difference, re-rupture rate, strength deficit rate, and other complication rates. Mixed-ANOVA and Bonferroni’s post-hoc test was performed for multiple comparisons. Student’s t-test was performed for parameters measured on the 12th week. Results: The aggressive group with respect to the conventional group had a higher ATRS; lower verbal pain score; lower pain medication consumption; early return to work; higher Achilles tendon strength; higher one-leg heel rise repetitions; and lower one-leg heel rise difference. The re-rupture rate was 5% and 5%, the strength deficit rate was 42% and 5%, and other complications rate was 11% and 15% in the conventional and aggressive group, respectively. Conclusion: Patients with Dresden repair and aggressive rehabilitation have better clinical outcomes, Achilles tendon function and one-leg heel rise capacity without increasing the postoperative complications rate after 12 weeks compared to rehabilitation with immobilization and non-weight-bearing during the first 28 days after surgery.