Londrina 2015

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU

MESTRADO EM CIÊNCIAS DA REABILITAÇÃO

CYNTHIA GOBBI ALVES ARAÚJO

O EFEITO DA BANDAGEM PATELAR DE MCCONNELL DURANTE EXERCÍCIOS PROPRIOCEPTIVOS EM

MULHERES COM SÍNDROME DA DOR FEMOROPATEL AR: UM ENSAIO CONTROLADO ALEATORIZADO

CYNTHIA GOBBI ALVES ARAÚJO

Cidade ano

AUTOR

Londrina

2015

O EFEITO DA BANDAGEM PATELAR DE MCCONNELL DURANTE EXERCÍCIOS PROPRIOCEPTIVOS EM

MULHERES COM SÍNDROME DA DOR FEMOROPATEL AR: UM ENSAIO CONTROLADO ALEATORIZADO

Dissertação apresentada à UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências da Reabilitação. Orientador: Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior.

CYNTHIA GOBBI ALVES ARAÚJO

O EFEITO DA BANDAGEM PATELAR DE MCCONNELL DURANTE EXERCÍCIOS

PROPRIOCEPTIVOS EM MULHERES COM SÍNDROME DA DOR

FEMOROPATELAR: UM ENSAIO CONTROLADO ALEATORIZADO

Dissertação apresentada à UNOPAR, no Mestrado em Ciências da Reabilitação,

área e concentração em Avaliação e Intervenção em Reabilitação como requisito

parcial para a obtenção do título de Mestre conferida pela Banca Examinadora

formada pelos professores:

_________________________________________ Prof. Dr. Rubens Alexandre da Silva Junior

Universidade Norte do Paraná

_________________________________________ Prof. Dr. Rodrigo Franco de Oliveira

Universidade Norte do Paraná

_________________________________________ Prof. Dr. Leonardo Pena Oliveira Costa

Universidade Cidade de São Paulo (UNICID)

Londrina, 10 de Novembro de 2015.

DEDICATÓRIA

À Jeová, Elba, Giovanna e Enedina, minha família.

AGRADECIMENTOS

Agradeço ao Professor Rubens pela orientação neste projeto e por

acreditar que este trabalho poderia ser realizado em sua melhor qualidade.

Sobretudo, agradeço pelo incentivo e por acreditar no meu crescimento profissional

e pessoal, desde o início.

Agradeço a toda equipe do LAFUP pela acessoria do projeto e a

infraestrutura da UNOPAR que me permitiu realizar essa ação.

A professora Christiane de Souza Guerino Macedo por me

apresentar a temática desse trabalho de forma brilhante e encantadora e por me

fazer acreditar que se pode amar o que faz.

Ao parceiro e amigo Leonardo Shigaki pela motivação diária, pelas

horas de trabalho juntos e por dividir tantas questões nos últimos anos.

As amigas Bárbara, Bruna, Jéssica, Mahara, Mariana, Tiemy e

Vanessa que foram fundamentais para conclusão desse trabalho, direta ou

indiretamente. Todo amor por vocês.

Por fim, gostaria de agradecer a minha família por ser a fonte de

energia durante essa longa caminhada de formação.

GOBBI, Cynthia A.A. O EFEITO DA BANDAGEM PATELAR DE MCCONNELL DURANTE EXERCÍCIOS PROPRIOCEPTIVOS EM MULHERES COM SÍNDROME DA DOR FEMOROPATELAR: UM ENSAIO CONTROLADO ALEATORI ZADO. 2014/2015. 66 folhas. Mestrado em Ciência da Reabilitação – Universidade Norte do Paraná, Londrina, 2015.

RESUMO

Introdução: A bandagem patelar de McConnell pode alterar o padrão de ativação muscular nos exercícios em cadeia fechada em indivíduos com síndrome da dor femoropatelar. Entretanto, não há evidência sobre o efeito da bandagem patelar na ativação dos músculo do quadril e joelho durante a performance em exercícios proprioceptivos. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da bandagem patelar na ativação desses músculos em cinco exercícios de propriocepção em mulheres com Síndrome da Dor Femoropatelar. Métodos: Este estudo foi caracterizado por um ensaio clínico randomizado cego aprovado pelo Comitê de Ética local (No: 846.447). A amostra consistiu em 40 mulheres sedentárias (média de idade de 23 anos e IMC 23,5m/kg2) com a síndrome da dor femoropatelar. As voluntárias foram randomizadas pelo site random.org e em seguida, alocadas em dois grupos por meio de envelopes opacos e selados: Bandagem original (n=20; fita rígida adesiva aplicada segundo a técnica de McConnell) e Placebo (n=20, fita rígida adesiva posicionado verticalmente sem tração das estruturas laterais do joelho). Ambos os grupos realizaram aleatoriamente cinco exercícios de propriocepção:1) Balanço; 2) Cama-elástica; 3) Bosu; 4) Prancha retangular anteroposterior e 5) Prancha retangular mediolateral. Todos os exercícios foram executados em apoio unipodal, membro ipsilateral a lesão com flexão de 30° de joelho durante 15 segundos. Um tempo de repouso de um minuto entre cada exercício foi acordado. A ativação muscular foi mensurada por meio da eletromiografia de superfície (Bagnoli-8, Delsys system, Inc), com frequência de amostragem de 2000 Hz. Os eletrodos foram posicionados unilateralmente (membro de apoio lesado) no Vasto Medial Oblíquo, Vasto Lateral e Glúteo Médio e após a contração isométrica voluntária máxima (CIVM), a amplitude do sinal em Root Mean Square foi computada para cada exercício e em seguida, normalizada pelo maior valor do Root Mean Square durante a CIVM. Os grupos foram aleatorizados através de um envelope opaco e baseado no grupo selecionado, repetiam a sequência de exercícios com bandagem patelar ou com placebo. Uma análise de variância de medidas repetidas foi utilizada para comparar as diferenças entre os dois grupos (Bandagem patelar e Placebo), as sessões (Pre e Pós) e nos três músculos em cada exercício proprioceptivo (SPSS. V20.0; com P

GOBBI, Cynthia A.A. O EFEITO DA BANDAGEM PATELAR DURANTE EXERCÍCIOS PROPRIOCEPTIVOS EM MULHERES COM SÍNDROME DA DOR FEMOROPATELAR: UM ENSAIO CONTROLADO ALEATORIZADO. 2014/2015. 66 folhas. Mestrado em Ciência da Reabilitação – Universidade Norte do Paraná, Londrina, 2015.

ABSTRACT

BACKGROUND: Some authors have suggested the patellar taping can alter the muscle activation pattern in weight-bearing exercises in individuals with Patellofemoral Pain Syndrome. However, there is no evidence about the effect of patellar taping on muscle activation from hip and knee muscles during the performance of proprioceptive exercises. OBJECTIVE: To assess the effect of patellar taping on muscle activation of Vastus Medialis Obliquus, Vastus Lateralis, Gluteus Medius in women with PFPS during five proprioceptive exercises. METHODS: This is a randomized blind placebo-controlled trial approved by Ethical Committee (No: 846.447). The sample consisted of 40 sedentary women (mean age 23 years and BMI 23,5m/kg2) with syndrome, who was randomized by a website random.org and concealed allocated in Patellar Taping Group (n=20; rigid self-adhesive tape applied by McConnell’s technique) and Placebo (n=20, rigid self-adhesive tape positioned vertically without any streching of the lateral structures), by sealed and opaque envelopes. Volunteers performed five proprioceptive exercises randomly: 1) Swing apparatus, 2) Mini-trampoline, 3) Bosu balance ball, 4) Anteroposterior sway on rectangular board and 5) Mediolateral sway on rectangular board. All exercises were performed on one-leg stance position with knee flexion of 30° during 15 seconds. The muscle activation was measured using surface electromyography system (Bagnoli-8, Delsys system, Inc), with sampling frequency of 2000 Hz. The electrodes were placed on limb with Patellofemoral Pain Syndrome on Vastu Medialis Obliquus, Vastus Lateralis and Gluteus Medius. After the maximal voluntary contraction during isometric effort of hip and knee muscles, the computed mean Root Mean Square signal in each exercise was normalized by the higher value of Root Mean Square from Maximal Voluntary Contraction. The normalization was performed to determine the level (in %) of muscle activation across five exercises. After this sequence of exercises, the randomization was done by selecting the group on an opaque envelope. After that, the volunteer repeated the sequence with the original patellar taping or with a placebo one (vertical taping without stretching tissues).Three-way repeated measures analysis of variance was used to compare the differences and the effects of interaction between the five exercises and three muscles (SPSS. V20.0; with P 0.05), between the two groups and sessions, there was difference only between the muscle recruitment independently of the intervention. CONCLUSIONS: Taping is not superior to placebo for increasing of muscle recruitment of hip and knee muscle during proprioceptive exercises.

Key Words: Electromyography. Proprioception. Rehabilitation. Knee.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Sample flow diagram .............................................................................. 50

Figura 2 – Volunteer with patellar taping and EMG electrodes ................................ 51

Figura 3 – Volunteer with placebo taping ................................................................ 51

Figura 4 – Comparision of muscles in five proprioceptive exercises ...................... 51

Figura 5 – Graphs- Comparision of muscles in five proprioceptive exercises......... 52

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Tabela de Características da Amostra .................................................. 47

Tabela 2 – Efeito da Bandagem Patelar nos Exercício Proprioceptivos (Balanço,

Prancha Anteroposterior e Mediolateral) .................................................................. 48

Tabela 3 – Efeito da Bandagem Patelar nos Exercício Proprioceptivos (Cama

Elástica e Bosu) ....................................................................................................... 49

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AKPS Anterior Knee Pain Scale

BMI Body Mass Index

CIVM Contração Isométrica Voluntária Máxima

EMG Electromyography/Eletromiografia

EVA Escala Visual Analógica

GBP Grupo Bandagem Patelar

GM Glúteo Médio/ Gluteus Medius

GP Grupo Placebo

MVC Maximal Voluntary Contration

PFPS Patellofemoral Pain Syndrome

PG Placebo Group

PTG Patellar Taping Group

RMS Root Mean Square

SDFP Síndrome da Dor Femoropatelar

SENIAM Guia Surface EMG for Non-Invasive Assessment of Muscles

VAS Visual Analogic Scale

VL Vasto Lateral/ Vastus Lateralis

VMO Vasto Medial Oblíquo/ Vastus Medialis Obliquus

12

Sumário 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 13

2. OBJETIVOS GERAIS .................................. ......................................................... 15

2.1 Objetivos específicos ....................................................................................... 15 3. REVISÃO DE LITERATURA ............................. .................................................... 16

3.1 BIOMECÂNICA DO JOELHO ......................................................................... 16 3.2 EPIDEMIOLOGIA DA SÍNDROME DA DOR FEMOROPATELAR ................. 17

3.2.1 Mecanismos da Disfunção Femoropatelar ................................................ 18 3.2.1.1 Ângulo Q ............................................................................................... 19 3.2.1.2 Encurtamento muscular ........................................................................ 19 3.2.1.3 Fraqueza muscular ................................................................................ 20 3.2.1.4 Patela alta ............................................................................................. 20 3.2.1.5 Pronação do pé ..................................................................................... 21

3.3.MÉTODO DE AVALIAÇÃO MUSCULAR DO JOELHO .................................. 22 3.3.1 Eletromiografia ......................................................................................... 22

3.4 MÉTODO INTERVENCIONISTA EM REABILITAÇÃO ................................... 23 ARTIGO ................................................................................................................... 26

CONCLUSÃO GERAL ................................... .......................................................... 45

REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 52

APÊNDICES ............................................................................................................ 58

APÊNDICE A - FICHA DE CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA ........................... 59 APÊNDICE B -TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO .......... 60

ANEXOS ................................................................................................................... 62

ANEXO A- NORMAS DE FORMATAÇÃO DO PERIÓDICO JOSPT ..................... 63 ANEXO B- ESCALA DE DESORDEM FEMOROPATELAR .................................. 65 ANEXO C- REGISTRO NO CLINICAL TRIALS ..................................................... 66

13

1. INTRODUÇÃO

A Síndrome da Dor Femoropatelar (SDFP) é caracterizada como dor anterior

no joelho experimentada por adolescentes e adultos jovens,1 sendo as mulheres de

18 a 35 anos mais favoráveis a desenvolver a síndrome com a prevalência de 12-

13%.2 Um dos mecanismos da síndrome é o desequilíbrio muscular do joelho e

quadril, principalmente do músculo quadríceps e glúteo médio, que é considerado o

fator primordial para o surgimento dos sintomas devido à sua influência no

alinhamento da patela e no aumento das forças de compressão femoropatelares.3

Algumas evidências demonstraram que durante os exercícios de

agachamento até 45°, o músculo quadríceps de indivíduos com SDFP, em suas

porções mediais e laterais, apresentam alterações no padrão de recrutamento

muscular.4 Outra característica nessa população é a desigualdade entre músculos

do joelho em que concerne a função de estabilização articular.5 Consequentemente,

tal disfunção pode levar à sobrecarrega das estruturas articulares, alteração do

equilíbrio postural e à piora do quadro clínico de dor anterior do joelho.6,7 Outro fator

importante é a lateralização da patela, que também pode prejudicar a atividade

muscular do quadríceps e a estabilidade articular, além de aumentar os sintomas de

dor.8

Os métodos de intervenção fisioterapêutica para SDFP são variados, desde

analgesia, manipulação, bandagens, exercícios.9 Um método de intervenção

bastante empregado em clínicas de fisioterapia e centros esportivos é o uso da

bandagem rígida como alternativa para minimizar o quadro clínico de dor anterior do

joelho e inferir possíveis alteração na função muscular do quadríceps.10 A bandagem

rígida foi historicamente elaborada em 1984 por Jenny McConnell 11 e tem sido de

grande valor na fisioterapia para tratamento de atletas.12 Uma das principais funções

da bandagem é promover a correção do posicionamento da patela para direção

medial do joelho em relação a linha vertical da gravidade e contribuir no estímulo

proprioceptivo da articulação patelofemoral.12 A articulação patelofemoral é a área

de acometimento da síndrome, pois é formada pela superfície anterior do fêmur

conhecida como cavidade troclear e as facetas posteriores da patela, onde se

interpõem o mecanismo funcional do músculo quadríceps.13 Algumas evidências

sugerem também melhora do padrão de recrutamento muscular e controle

14

neuromuscular do joelho em indivíduos com SDFP submetidos ao uso da bandagem

rígida.14

Por outro lado, os resultados da literatura não se generalizam para todas as

situações de exercícios utilizados na prática clínica. Além disso, algumas

divergências presentes no protocolo experimental limitam as conclusões sobre

assunto, principalmente no trato metodológico do emprego da bandagem, exercícios

utilizados, e variáveis depedentes tais como a escolha das medidas empregadas

como - recrutamento muscular, tempo de ativação dos músculos do joelho e quadril,

equilíbrio, postura, dor e incapacidade.15-17 Apesar de alguns benefícios da

bandagem ao aumentar o recrutamento muscular de vasto medial oblíquo (VMO) e

glúteo médio (GM) e diminuir a dor retropatelar15, pouco se sabe sobre sua

aplicação durante a execução de exercício sensório-motor utilizado nas fases

avançadas de tratamento de lesão de joelho, por exemplo, para melhora do controle

motor e a propriocepção do segmento afetado. Já a importância da avaliação do GM

na SDFP se reafirma nos déficits de força e recrutamento desse músculo

encontrados nessa população.18,19 É provável que o uso da mesma também

contribua na prevenção de futuras lesões e recidivas de disfunções anteriores no

joelho. Porém, novas pesquisas são necessárias para responder algumas dessas

hipóteses.

Sendo assim, o principal foco desta pesquisa foi investigar se os resultados

apontados na literatura para o uso da bandagem e as respostas no padrão de

ativação dos músculos do joelho e quadril são generalizados para os exercícios

proprioceptivos; esses que são geralmente empregados em clínicas de fisioterapia e

reabilitação. Os exercícios proprioceptivos se classificam com a execução do

movimento corporal, especificamente dos membros inferiores e do segmento afetado

nas condições como cama elástica, prancha, balanço e bosu. As respostas

neuromusculares durante esses exercícios serão avaliados por meio da

eletromiografia de superfície (EMGs). A EMGs é uma ferramenta de grande

importância para avaliar atividade elétrica muscular durante qualquer ação motora,

seja ela funcional ou de performance física. Sendo assim, espera-se com esta

investigação aprimorar os conhecimentos sobre a bandagem funcional rígida e suas

implicações para as tomadas de decisões clínicas quanto ao processo de prevenção

e tratamento da SDFP por parte dos fisioterapeutas.

15

2. OBJETIVOS GERAIS

Avaliar o efeito da bandagem patelar de McConnell na ativação dos músculos

do joelho e quadril (quadríceps e glúteo médio), por meio da eletromiografia, durante

cinco exercícios proprioceptivos em mulheres com síndrome da dor femoropatelar.

Hipótese: a hipótese pré-estabelecida neste estudo é que a bandagem rígida

contribuirá para maior atividade muscular (vasto medial e glúteo médio) em relação

ao grupo controle (placebo).

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Comparar os parâmetros eletromiográficos dos músculos quadríceps (vasto

medial oblíquo e vasto lateral) e glúteo médio antes e após uso da bandagem

patelar durante cinco condições de exercício proprioceptivos.

16

3. REVISÃO DE LITERATURA

3.1 BIOMECÂNICA DO JOELHO

A articulação patelofemoral é formada pela superfície anterior do fêmur

conhecida como cavidade troclear e as facetas posteriores da patela, onde se

interpõem o mecanismo funcional do músculo quadríceps. A patela é o maior osso

sesamóide do corpo humano e sua função é aumentar a eficácia do braço de

alavanca do tendão patelar em até 50%, além de favorecer a rotação femoral

durante a flexão do joelho.13,20

A patela é passivamente estabilizada pelo seu próprio formato ósseo, pela

tróclea do fêmur, superfície articular cartilaginosa, pelos retináculos peripatelares e

pelo tendão patelar. Setenta e cinco por cento da superfície posterior da patela é

coberta por cartilagem, que possui espessura de 5mm.20

Os estabilizadores dinâmicos do joelho são o conjunto de tendões do sartório,

grácil e semitendíneo que são também conhecidos como “pata de ganso”. A função

dessa estrutura tendínea é promover a rotação interna da tíbia, enquanto os

músculos isquiotibiais, precisamente o bíceps femoral, tem a função de rodar a tíbia

lateralmente. Sobre os músculos anteriores do joelho, o vasto medial traciona a

patela medialmente e o vasto lateral contrapõe essas forças, sustentando

lateralmente a patela. Além disso, o vasto intermédio e o reto femoral tracionam a

patela vertical e lateralmente. 5,20

Quanto a biomecânica da articulação patelofemoral, durante a flexão do joelho

partindo da extensão total, a região distal da patela entra em contato com o côndilo

femoral lateral dos 10° a 20° e em seguida, segue uma curva em forma de “S”,

através da tróclea. Durante a extensão de aproximadamente 30° de flexão, a tíbia

roda lateralmente e a patela é conduzida pela tróclea do fêmur através do músculo

quadríceps. Na flexão completa, a patela repousa sobre a bursa suprapatelar.20

A força de compressão patelofemoral aumenta com a flexão de 0° a 60° do

joelho podendo ultrapassar o peso corporal.19,20 McConnell11 ressalta que força de

reação da articulação patelofemoral aumenta de 0.5 vezes o peso corpóreo durante

a caminhada para 3 a 4 vezes ao subir e descer degraus e 7 a 8 vezes enquanto o

indivíduo realiza um agachamento.

17

Algumas ações biomecânicas do joelho podem ser observadas durante a

prática do exercício físico. Por exemplo, no exercício em cadeia cinética fechada, o

qual é definido como agachamento, é possível observar por análise biomecânica

robusta um maior estresse sobre a articulação patelofemoral de forma progressiva e

linear entre os ângulos de 0° a 90° durante a flexão do joelho. Por outro lado,

durante o exercício de cadeia cinética aberta com resistência, o mesmo estresse

articular aumenta nos graus finais da extensão do joelho (45° a 0°).21

O estudo de Powers et al.21 demonstrou que a sobrecarga articular durante o

exercício em cadeia fechada foi maior aos 90° de flexão, com 123 kgf/cm2,

diminuindo durante a extensão. Ao contrário do exercício em cadeia aberta, onde a

angulação de maior estresse articular foi a 0° obtendo 84 kgf/cm2 com diminuição do

valor conforme a flexão do joelho. Por isso, a sugestão para realizar os exercícios

com menor força de compressão articular seria realizar o agachamento de 0° a 45°

de flexão e em cadeia aberta, permanecer na angulação de 45° a 90° de flexão que

manteria a força resultante a valores mínimos, ou seja, menor que 40,79 kgf/cm2,

que caracteriza o valor limiar de início a dor durante uma atividade como subir e

descer degraus.

3.2 EPIDEMIOLOGIA DA SÍNDROME DA DOR FEMOROPATELAR

A SDFP é uma das desordens musculoesqueléticas mais comum em mulheres

jovens de 18 a 35 anos.22 É a síndrome é definida como dor anterior do joelho ou

retropatelar, agravada durante atividades funcionais.5 A taxa de incidência pode

alcançar, em média, 22/100 pessoas por ano, sendo que as mulheres apresentam

duas vezes mais chances de desenvolver a SDFP que os homens.23 A SDFP leva à

diferentes sintomas e queixas, tais como dor difusa no joelho, má postura,

diminuição da força dos músculos do joelho (ex: quadríceps) e diminuição da

estabilidade articular. Consequentemente, existe um déficit funcional importante do

agrupamento muscular que envolve a síndrome e que leva a limitações das

atividades de vida diária.8

Na avaliação clínica, o paciente pode referir dor retropatelar ao realizar

atividades funcionais diárias como permanecer sentado por tempo prolongado,

ajoelhar, agachar, correr, saltar e subir e descer degraus.6,24 Além dos sinais

clínicos, pode-se comprovar a SDFP com Teste de Clarke, onde o avaliador desloca

18

a patela em direção caudal e solicita a contração do músculo quadríceps, o

resultado positivo seria dor local. O paciente também pode apresentar desconforto à

palpação das bordas medial e lateral da patela.25 Outros sinais também podem ser

observados como o edema, a perda de mobilidade, a sensação de falseio e

instabilidade.26

Recentes estudos demonstram que a SDFP pode aumentar os riscos futuros

da presença de osteoartrose na articulação patelofemoral.27 Uma explicação para

este fenômeno é associada às alterações nos fatores intrínsecos (força muscular e

tempo de ativação) e extrínsecos (cargas de alto impacto), tais como, por exemplo, a

sobrecarga muscular com impacto proporciona um desequilíbrio articular que altera

o contato mecânico da cartilagem e culmina, por consequência, em degeneração e

dor retropatelar. Sabe-se que sobrecargas de alto impacto sobre articulação

femoropatelar promovem microlesões nas estruturas passivas do segmento e que

por fim, causam condromalácea, em alguns casos, a osteoartrose.28

3.2.1.Mecanismos da Disfunção Femoropatelar

Grande parte dos estudos7,29,30 acreditam que a SDFP resulta do mau

alinhamento da patela, levando à excessiva compressão sobre as facetas patelares

em relação aos côndilos femorais. Portanto, os objetivos do tratamento com base em

achados prévios baseavam em apenas promover modificações mecânicas sobre a

patela com a finalidade de melhorar seu movimento articular e alinhamento ao eixo

gravitacional e biomecânico do próprio segmento joelho.

Neste sentido, condutas como o fortalecimento dos músculos quadríceps,

principalmente das fibras oblíquas do vasto medial, isquiostibiais e do trato iliotibial

são geralmente empregadas no tratamento da SDFP. Inclui-se também a

mobilização da patela e em alguns casos clínicos, o uso da bandagem patelar, rígida

ou elástica.31 Todavia, recentes pesquisas reconheceram que a disfunção poderia

não somente ser oriunda da articulação patelofemoral, mas de fatores

desencadeadores no segmento proximal ou distal.32-34

Entre os fatores proximais se destacam a disfunção do quadril que colabora

com movimentos excessivos do fêmur em rotação interna e adução, principalmente

19

quando analisado o agachamento bipodal, onde se ressalta um acentuado valgo

dinâmico do joelho em mulheres com SDFP.35,36 Já para os fatores distais, uma

hipótese é a presença de pronação excessiva do pé durante a marcha. Quanto mais

pronado o pé, maior a possibilidade de rotação interna do platô tibial em paralelo ao

fêmur.37 Essas possíveis anormalidades biomecânicas com impacto na cinemática

articular do joelho leva ao aumento do estresse lateral da articulação patelofemoral

com a rotação interna do fêmur abaixo da patela.34

Em suma, os fatores etiológicos que podem contribuir para a SDFP incluem a

fraqueza muscular e fadiga do quadríceps, desequilíbrio na ativação dos vastos

VMO e VL, tensionamento dos tecidos moles do joelho, aumento do ângulo Q,

fraqueza dos músculos do quadril tais como o músculo glúteo médio e alteração da

cinemática do quadril, pé e tornozelo.22

3.2.1.1 Ângulo Q

O ângulo Q é o parâmetro mais frequentemente estudado na SDFP, sendo

que, quando se apresenta de forma acentuada, entre 15° e 20°, é um fator de

predisposição para lateralização da patela e valgo do joelho. O ângulo Q é medido

com paciente em decúbito dorsal sem a ativação do quadríceps e é definido como

um ângulo criado por dois vetores, ambos partindo do centro da patela.Um vetor se

estende à espinha ilíaca anterosuperior e o outro se estende à tuberosidade anterior

da tíbia.38

O aumento do ângulo Q acentua o componente lateral da força resultante que

age sobre a patela, causando um deslizamento lateral no sentido da tróclea femoral

produzindo maior força de compressão articular,39 principalmente, durante a flexão

do joelho em cadeia fechada. O estudo de Powers et al.18 ressalta que o valgo

dinâmico deriva da rotação interna e abdução excessivas do quadril, pois o pé

encontra-se fixo ao solo e uma movimentação no plano transverso e frontal pode

causar medialização do joelho, rotação externa da tíbia e pronação do pé.

3.2.1.2 Encurtamento Muscular

Tensionamento dos músculos que perpassam a região do joelho podem afetar

o alinhamento da patela, como o reto femoral que pode limitar o movimento patelar,

diminuindo a funcionalidade e a eficácia mecânica da articulação patelofemoral. O

20

trato iliotibial traciona a patela lateralmente durante a flexão do joelho em cadeia

fechada, enquanto o encurtamento dos isquiostibiais pode aumentar a força de

reação da articulação patelofemoral pelo aumento do momento de flexão do joelho.40

Já o encurtamento dos gastrocnêmios limita a dorsiflexão de tornozelo, que

aumenta a pronação subtalar e a rotação interna da tíbia, contribuindo para a

lateralização do ligamento patelar e mal alinhamento da patela. Estudos demonstram

que existe associação entre a flexibilidade dos gastrocnêmios e a presença de

SDFP.41,42 Também, torna-se importante avaliar a resistência passiva dos

isquiostibiais, uma vez que a mesma, demanda maior força de quadríceps ou causa

um discreto flexo de joelho que desencadeia maior força de reação da articulação

patelofemoral. 40

3.2.1.3 Fraqueza muscular

A fraqueza dos músculos do quadril na síndrome femoropatelar tem sido

discutida na literatura atual. Ireland et al43 demonstrou que a força de abdutores e

rotadores externos é significativamente menor em indivíduos com a síndrome. A

disfunção de glúteo médio, mais especificamente, pode aumentar a rotação interna

de quadril e contribuir para o aumento do vetor de força do valgo de joelho e,

consequentemente, para o aumento da dor.

Estudos demonstram que a fraqueza de extensores do joelho é um preditor

para SDFP. Adicionalmente, a diminuição da força dos músculos flexores de joelho,

abdutores de quadril estão associados a SDFP. 23,41

A revisão de Rathleef et al.3 sugere que a força de músculos do quadril reduz

conforme o avanço da doença, entretanto, força de quadril pode não ser um fator de

risco para SDFP. Considerando estudos que encontraram associação entre a

fraqueza de músculos do quadril e a presença de SDFP,18,44,45 faz-se recomendável

o fortalecimento dos abdutores e rotadores externos do quadril nesses indivíduos.3

3.2.1.4 Patela Alta

A patela alta é associada ao encurtamento de reto femoral e à um longo

ligamento patelar, que pode ser um fator de predisposição para subluxações

patelares.46 Estudos demonstram que a atividade muscular de índivíduos com a

síndrome é menor comparada com o grupo controle.47 A insuficiência do vasto

21

medial gera a ausência de uma força medializadora eficiente que contraponha a

lateralização da patela. Na prática clínica, o profissional pode determinar a origem do

mal alinhamento da patela observando seu posicionamento com e sem contração do

quadríceps. 24

Em suma, tanto a displasia troclear, quanto a patela alta podem induzir a

inclinação e deslizamento lateral da patela, diminuindo a área de contato e aumento

o estresse articular.9

3.2.1.5 Pronação do pé

As desordens dinâmicas mais citadas do membro inferior são adução

excessiva e rotação interna do quadril, assim como, excessiva e prolongada

pronação do retropé durante a marcha.29 A mecânica normal dita que a articulação

tibiofemoral deve estender enquanto o corpo passa sobre o pé fixo ao solo, mas isso

não pode garantir a rotação externa da tíbia necessária para a extensão, como

aconteceria em cadeia aberta. Todavia, o sistema locomotor compensa esse

mecanismo através da rotação do fêmur internamente sobre a tíbia, garantindo a

rotação externa da mesma para a extensão do joelho. Entretanto, esse mecanismo

pode apresentar malefícios a articulação patelofemoral. Enquanto o fêmur rotaciona,

a compressão entre a supercífie lateral da patela e o côndilo lateral aumenta,

propiciando o aparecimento dos sintomas da SDFP.37 Portanto, a principal teoria

defende que a excessiva pronação impossibilita a rotação externa natural da tíbia

quando o membro está em extensão. Esse fator induz a rotação interna do fêmur

compensatória que resulta em uma reação tibiofemoral e pode produzir sintomas

patelofemorais.

O estudo de Aliberti et al.29 destacou que indivíduos com SDFP exibem um

padrão de rollover do pé iniciando a fase de contato inicial com o apoio medial do

retropé, já na fase de propulsão o apoio é direcionado lateralmente no mediopé.

Essas alterações durante o processo de rollover podem auxiliar na detecção da

causa primária da SDFP e podem ser utilizadas para desenvolver técnicas de

intervenção voltadas para a disfunção da extremidade de membro inferior. Alguns

estudos sugerem as órteses para o pé como uma intervenção indireta para atingir o

movimento patelofemoral pelo controle da pronação do retropé.46,48,49

22

3.3 MÉTODO DE AVALIAÇÃO MUSCULAR DO JOELHO

3.3.1 Eletromiografia

A eletromiografia (EMG) é o registro da atividade elétrica dos músculos. A

técnica consiste em registrar, processar e analisar os sinais mioelétricos oriundos

das respostas neuromusculares. No que se refere aos parâmetros da EMG no

domínio do tempo, uma medida preconizada na literatura é a amplitude do sinal da

EMG, chamada de Root Mean Square (RMS).50 Esse método demonstra-se válido e

confiável para o tratamento do sinal eletromiográfico.51

Acreditava-se que o VMO era o músculo mais acometido do quadríceps após

uma lesão do joelho, pois este apresenta maior atrofia em comparação com os

demais músculos do joelho.52 Todavia, algumas evidências demonstraram que

ocorre uma diminuição do recrutamento das fibras musculares do quadríceps como

um todo, e não somente do VMO.53,54 Sendo assim a análise por meio da EMG é

uma ferramenta de suma importância pois permite avaliar de forma isolada a

contribuição dos diferentes músculos do próprio quadríceps, tais como as diferenças

no padrão de ativação dos (VMO vs. VL), por exemplo, em diferentes condições de

exercício.26

Alguns estudos4,55 consideram que não existe diferença significativa no tempo

de resposta da ativação muscular entre o grupo com SDFP e o grupo controle (sem

dor anterior no joelho). O estudo de Bevilaqua et al.56 avaliou o tempo de reação

reflexa do quadríceps, por meio da eletromiografia, em 12 mulheres saudáveis e 12

com SDFP, demonstrou que ocorre um atraso neuromuscular no tempo de ativação

do VMO com relação ao VL e Vasto Lateral Longo (VLL); entretanto, não se

observou diferença entre VL e VLL, tampouco, entre os grupos.

No estudo de Chen et al.47 52 indivíduos (26 saudáveis e 26 com SDFP)

foram avaliados com relação ao atraso eletromecânico no VMO e VL. Os voluntários

foram submetidos a estimulação elétrica do quadríceps visando promover a

contração muscular. Por meio do ultrassom de imagem, foi verificado o movimento

da patela resultante da contração muscular produzida. Os resultados obtidos

demonstraram que assim como o atraso do VMO foi maior no grupo SDFP, o atraso

eletromecânico do VL foi menor em indivíduos com a síndrome. Sendo que no grupo

SDFP, o atraso do VMO foi significativamente maior que o VL, o que não se

demonstrou no grupo controle.

23

A revisão sistemática de Chester et al.4 corrobora com os resultados de Chen

et al.47 quando afirma que baseado em 14 artigos analisados, o VMO apresenta

atraso significativo com relação ao VL no grupo SDFP em comparação com grupo

controle. Embora, muitos artigos considerem o atraso da ativação de VMO/VL como

fator importante no tratamento de indivíduos com SDFP, não se pode dizer que esse

desfecho é um preditor da síndrome como sugerido por Lankhorst et al.57

O papel do GM como abdutor do quadril tem ganhado ênfase na pesquisa

como uma possível vertente no tratamento da SDFP. Após os achados do Powers et

al.18 com relação a contribuição dos músculos do quadril na síndrome, abriu-se um

leque para investigações a respeito do músculo GM. Alguns autores18,44 afirmam que

mulheres com SDFP apresentam menor ativação deste músculo comparado ao

grupo controle durante tarefas em cadeia fechada. Rathleef et al.3 realizou uma

revisão sistemática com objetivo de identificar se a fraqueza do GM pode ser um

fator de predição para desenvolvimento da síndrome. Os autores desta revisão

apresentaram resultados inconclusivos devido à natureza dos estudos, desfechos e

protocolo do estudo.

O estudo de Brindle et al.55 em 2003, por outro lado, aponta para necessidade

do fortalecimento do GM nessa população. Neste estudo, 16 pacientes com SDFP e

12 indivíduos no grupo controle, entre homens e mulheres, realizaram a tarefa de

subir e descer degraus. Os resultados observados foram que o grupo patológico

apresentou atraso no padrão de ativação do GM além de um menor tempo na

duração da contração muscular do próprio músculo. Foi sugerido pelos autores que

o treinamento muscular do GM e de outros músculos em torno do quadril deve ser

implementado no processo de reabilitação de pacientes com SDFP.

3.4 MÉTODOS INTERVENCIONISTAS EM REABILITAÇÃO

O tratamento fisioterápico quanto a disfunção da SDFP visa aliviar a dor por

meio do alinhamento patelar em relação à vertical, de forma a melhorar o movimento

em torno do sulco troclear. Existem fortes evidências de que indivíduos com SDFP

apresentam fraqueza de músculos do quadril comparado com pessoas saudáveis.58

A revisão de Prins et al.58 concluiu, com forte evidência, que indivíduos com SDFP

apresentam força muscular diminuída de rotadores externos, abdutores e extensores

24

do quadril e moderada evidência para fraqueza de flexores e rotadores internos.

Acrescentando a esse assunto, um estudo recente27 sobre o assunto concluiu que o

tratamento com o objetivo de corrigir as alterações biomecânicas de origem proximal

como o quadril, somado ao fortalecimento dos músculos do joelho como quadríceps,

é o mais adequado quando se tem o objetivo de melhorar os sintomas clínicos dos

pacientes com SDFP.

Outros recursos terapêuticos incluem a bandagem patelar, o alongamento

dos músculos envolvidos (quadríceps, isquiostibiais, gastrocnêmios, tibial anterior e

glúteo médio), especificamente o fortalecimento do músculo VMO, GM e rotadores

externos do quadril, estimulação elétrica de VMO e gastrocnêmio medial, ultrassom,

crioterapia para diminuir os sintomas clínicos de dor e o uso de órteses para o pé.42

Por outro lado, a bandagem patelar é um dos método para o tratamento da SDFP.

Embora o exercício isolado tenha bons resultados quanto aos desfechos de dor e

funcionalidade, o programa de exercícios associado à bandagem patelar rígida

apresenta melhores resultados64, concluindo que esta pode ser usada de forma

complementar ao tratamento, melhorando a estabilidade articular e possivelmente,

promovendo melhora no padrão de recrutamento muscular do joelho.

A bandagem rígida foi criada por Jenny McConnell11 em 1984, como uma

forma de diminuir a incongruência patelar, alterando a biomecânica da patela e

direcionando-a para medial. Essa técnica tem como objetivo corrigir o deslizamento

lateral, a rotação medial e a inclinação da patela em pacientes com SDFP.59

O método McConnell tem sido amplamente utilizado no tratamento de SDFP,

porém o efeito dessa intervenção ainda é inconclusivo. Larsen et al.60 demonstraram

que a bandagem foi significativamente efetiva para deslocar a patela medialmente,

mas foi ineficaz para manter este posicionamento após o exercício.

Algumas evidências trazem que a bandagem rígida demonstra bons

resultados quanto a diminuição da dor anterior do joelho16,61,62 e alinhamento da

patela.63 O estudo de Whittingham et al.64 envolveu 30 indivíduos com SDFP

direcionados um programa de tratamento de 4 semanas, onde foram subdivididos

em: bandagem associado a exercícios, placebo associado a exercícios e exercícios

isolados. Como resultado, observou-se que o grupo exercício associado a

bandagem rígida apresentou melhora na pontuação da escala visual analógica e no

questionário de funcionalidade em duas, três e quatro semanas, porém não

25

apresentou diferença quanto ao efeito imediato, em uma semana. Contudo, algumas

pesquisas32,61,64,65 indicam melhora da dor imediata após a aplicação da bandagem

patelar durante tarefas funcionais.

Os resultados da intervenção com bandagem em relação a avaliação

eletromiográfica dos vastos ainda é contraditória. Uma recente revisão sistemática49,

três estudos de alta qualidade17,61,66 indicaram uma antecipada contração muscular

do VMO com a aplicação da bandagem patelar, porém moderada evidência indicou

que não houve diferença estatística na relação VMO:VL com a bandagem. Todavia,

nos achados de Ng et al.17 não foi possível encontrar diferença significante na

amplitude eletromiográfica do VMO durante o apoio unipodal com perturbações

dinâmicas, assim como, Kaya et al.10 indicam que o uso da bandagem durante

exercícios terapêuticos é eficaz para corrigir o tempo de ativação do VMO com

relação ao VL. Por outro lado, nenhum estudo direcionou tal análise durante os

principais exercícios de propriocepção utilizados em clínicas de reabilitação para

tratamento de lesões e disfunções do joelho.

A propriocepção é definida por aquisição do estímulo consciente e

inconsciente do sistema sensório-motor.67 A anormalidade desse sistema pode

predispor a uma patologia musculoesquelética por alterar o controle do movimento

desencadeado por um estresse anormal das estruturas teciduais e pela dor. Esse

mecanismo está diretamente ligado ao surgimento de déficits funcionais em

pacientes com lesão articular do joelho.

Sendo assim o foco desta pesquisa é unir um método de intervenção como a

bandagem patelar com atividade dos principais músculos envolvidos na SDFP

durante exercícios que envolvam o sistema de controle postural tais como o apoio

unipodal em superfícies instáveis utilizados na reabilitação do joelho, como: prancha

retangular, balanço, cama elástica e bosu. Os resultados desta pesquisa terão

implicações importantes para o estudo da análise do comportamento muscular na

síndrome da dor femoropatelar e para a prescrição de exercícios proprioceptivos

para essa população.

26

ARTIGO

This article will be submitted to the Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy after thesis defence.

MCCONNELL’S PATELLAR TAPING DOES NOT ALTER KNEE AND HIP

MUSCLE ACTIVITY DURING PROPRIOCEPTIVE EXERCISES: A RANDOMIZED PLACEBO-CONTROLLED TRIAL IN WOMEN WITH PATELLOFEMOR AL PAIN

SYNDROME

Authors: 1Cynthia Gobbi Alves Araújo, 2Christiane de Souza Guerino Macedo, 2Daiene Ferreira, 1Leonardo Shigaki, 1Rubens A. da Silva.

1 Center of Research in Healthy Sciences, Masters Program in Rehabilitation

Sciences, Laboratory of Functional Assessment and Human Motor Performance, Universidade Norte do Paraná (UNOPAR), Londrina-PR, Brazil. 2 Department of Physical Therapy, Universidade Estadual de Londrina (UEL), Londrina-PR, Brazil. The protocol for this study was approved by the Ethics Committee on Research of

the Universidade Norte do Paraná. Address correspondence to Cynthia Gobbi, Centro de Pesquisa em Ciências da Saúde, Rua Marselha, 145 – Jd. Piza. CEP:

86041-140. Londrina-PR, Brazil. E-mail: cynthiagobbi@hotmail.com

Abstract

STUDY DESIGN: Randomized placebo-controlled trial. OBJECTIVES: To assess the effect of patellar taping on muscle activation of the Vastus Medialis Obliquus, Vastus Lateralis, and Gluteus Medius in women with Patellofemoral Pain Syndrome during five proprioceptive exercises. BACKGROUND: Evidences suggest that patellar taping can alter the muscle activation pattern during weight-bearing exercises. However, there is no evidence concerning this change during the performance of proprioceptive exercises in individuals with Patellofemoral Pain Syndrome. METHODS: The sample consisted of 40 sedentary women with syndrome, who were randomly allocated in two groups: Patellar Taping and Placebo (vertical taping on patella without any streching of lateral structures of the knee). Volunteers performed five proprioceptive exercises randomly: 1) Swing apparatus, 2) Mini-trampoline, 3) Bosu balance ball, 4) Anteroposterior sway on a rectangular board and 5) Mediolateral sway on a rectangular board. All exercises were performed on one-leg stance position, ipsilateral to the syndrome, with knee flexion of 30° during 15 seconds. Muscle activation was measured using a surface electromyography across Vastus Medialis and Vastus Lateralis muscles. Maximal voluntary contraction was performed of hip and knee muscles in order to normalized electromyography signal relative to maximum effort during the exercises. RESULTS: The ANOVA results reported no significant interaction (P>.05) and no significant differences (P >.05) between groups and sessions in all exercise conditions. CONCLUSIONS: Patellar taping is not better than placebo for increasing the muscular recruitment of hip and knee muscles during proprioceptive exercises. Trial registration number: ClinicalTrials.gov NCT02322515. LEVEL OF EVIDENCE: Therapy, Level 1b. KEY WORDS: Electromyography. Rehabilitation. Knee. Taping.

27

1 Background

The Patellofemoral Pain Syndrome (PFPS) is characterised by the presence

of retropatellar or anterior knee pain that may increase during functional activities

such as ascending or descending stairs, squatting, kneeling, running or prolonged

sitting.4,18 This syndrome is one of the most common clinical conditions encountered

in the sporting and general population with a higher prevalence in young women.18,34

The prevalence of PFPS can reach 12.3% in women with ages between 15 and 35

years, while the incidence is 33/1000 person-years.5 The PFPS represents

approximately 21% of all knee complaints across health management services.

Approximately 10 to 25% of individuals that seek physical therapy treatment obtain a

diagnosis of PFPS.35

The syndrome is most related to females due to structural differences in the

length of the pelvis, femoral anteversion, increased angle Q, tibial external rotation,

quadriceps strength and ligament laxity of the knee.37 The aetiology of PFPS is

multifactorial, but can often be related to malalignment of the lower limbs, tightness of

the iliotibial tract, weakness and fatigue of the vastus medialis obliquus (VMO), timing

difference of EMG onset between the VMO and vastus lateralis (VL) and weakness

of the gluteus medius (GM). Also, some evidence showed increased activity of the

quadriceps and maltracking of the patella on the trochlear groove.19,40,41

On the other hand, muscle imbalance between the VMO and VL is also a

determinant factor in the aetiology and the syndrome mechanisms of PFPS.38 This

muscle imbalance alters patellar kinematics and contributes to the increase of

compressive forces and patella overload. Mc Connell27,28 reported that there are four

positions of the patella that can increase knee overload, especially on the

28

patellofemoral joint: 1) lateral glide, 2) lateral tilt, 3) posterior tilt of the inferior angle

limit of the patella and 4) excessive rotation.

One way to counteract the lateral forces of the patellofemoral joint and

medialize the patella is using patellar taping. Patellar taping has been used to

minimize anterior knee pain and decrease compressive forces on the patellofemoral

joint during knee flexion movements.10,31 Previous studies have shown that the use

of patellar taping contributes to the balance of muscle activity of the VMO and VL,23,36

and to the decrease of onset timing of the ratio VMO:VL.11,20,26 Furthermore, this

external and rigid stabilising mechanism may reduce anterior pain.13

A few studies have investigated the action mechanism of taping by reflecting

improvements of hip muscle activity.15,33,39 It is well known that pelvic muscles could

influence injury mechanisms of the tibiofemoral and patellofemoral joint.39 Fukuda et

al.17 demonstrated the impact of the pelvis component on patellar biomechanics.

These authors pointed out that strengthening of abductors and hip external rotators

has a positive impact on clinical outcomes such as pain and disability in women with

PFPS. Additionally, Cowan et al.11 affirmed that patellar taping may contribute to the

improvement of motor control of the gluteus medius muscle.

Concerning motor control responses of the knee, studies have shown changes

in the proprioceptive mechanisms of action in patients with this syndrome due to the

involvement of peripatellar mechanoreceptors.2 Therefore, patellar taping might be an

important tool for physical therapists in minimizing the effects of proprioceptive

deficits in individuals with PFPS. Callaghan et al.8 assessed the knee joint position

sense in healthy individuals and revealed that patellar taping improved spatial

perception in subjects that were classified as having a “poor positional sense”. The

29

authors concluded that patellar taping may interact with proprioceptive mechanisms

of the knee joint by stimulation of muscles, tendons and ligaments.

On the other hand, it would be interesting to know whether these results can

also be generalized to the practice of proprioceptive exercises, which are considered

as important in knee disorder rehabilitation programs. These exercises help to

improve motor control, balance, motor coordination and reflex responses of

stimulated muscles. Callaghan et al.9 demonstrated a beneficial effect of patellar

taping for subjects with PFPS classified with “poor proprioception”, and Felicio et al.16

have also demonstrated a positive effect of taping on neuromuscular responses of

postural control in these individuals. However, it is necessary to expand these results

to other situations. In fact, little is known about the efficacy of patellar taping during

the most important proprioceptive exercises utilized for PFPS rehabilitation. This

warrants more investigation of patella taping on knee and hip electromyography

(EMG) measurements across different proprioceptive exercises.

The purpose of this clinical trial was to assess the effect of patellar taping on

muscle activation of the knee muscles (VMO and VL) and hip muscle (GM) during the

most common proprioceptive exercises in women with PFPS. The hypothesis was

that patellar taping could contribute to an increase of VMO and GM muscle activity. A

second purpose was only to determine if there is difference between the activity of

the muscles investigated (knee versus hip) across exercises.

2 Methods

This study was begun after acceptance by the Ethical Committee in Research

of Universidade Norte do Paraná (N°: 846.447). The volunteers, after have been

invited, were given an explanation of the research purposes and signed a Consent

30

Form. The study was prospectively registered as a randomized controlled trial in

www.Clinical Trials.gov (Trial registration number NCT02322515).

Participants

The sample of this study was composed of 40 female volunteers aged

between 18 and 35 years, who were recruited from the university community. The

sample size was calculated from the data of a pilot study considering a power of 80%

and a significance level of 5%. The estimated sample size using the differences

between experimental group (n= 9/patellar taping) comparing to control group (n=

9/placebo) at muscle activity by EMG measurement after taping use was Δ = -1,80 ±

2,0 versus 4.46 ± 3,6%, respectively. A sample size of 20 patients per group was

necessary, given an anticipated dropout rate of 10%. All the volunteers were

diagnosed with PFPS based on the clinical assessment of one qualified physical

therapist. For inclusion criteria, all participants were sedentary, so they should not

have practiced any regular exercises or participated in a program of rehabilitation for

the last six months. They presented anterior knee pain for at least three months and

referred pain in three functional activities such as squatting, ascending and

descending stairs, kneeling, running or sitting for a prolonged time.41 The pain

intensity, measured by a Visual Analog Scale needed to be higher or equal to three,

as suggested by Santos et al.41 and Mostamand et al.32 For both groups, the

exclusion criteria were: history of severe injury to the knee (meniscal, ligaments or

tendon tears), history of surgery on the locomotor apparatus or history of patellar

instability; existence of neurologic, cardiovascular or rheumatologic disease;

pregnancy; diabetes; use of medication and/or physical therapy in the last six

31

months; previous experience with patellar taping or hypersensitivy to self-adhesive

tape.

Sixty-two volunteers were invited, 21 were absent and 1 had dwarfism, so she

was excluded from the study. Forty participants were randomly allocated in two

groups as it follows (Figure 1) :

A) Patellar Taping Group (PTG, n = 20): A second physical therapist applied

adhesive tape to the affected knee of subjects in the patellar taping group and the

placebo group. The taping techniques used were those detailed by McConnell29 to

correct patella malalignments. The medialization of the patella was performed with a

rigid self-adhesive taping positioned on the lateral border and tensioned up to the

medial femur condyle, which provides a stretching of lateral structures of the knee.

B) Placebo Group (PG, n = 20): This group was submitted to a placebo procedure,

which consisted of the aplication of vertical taping on the patella, without any

streching of the lateral structures of the knee.(FIGURE 4)

Until the end of the assessment, the participants were unaware in which group

they were allocated, PTG or PG.

Before EMG measurement, the functionality of in individuals with PFPS was

determined by the Anterior Knee Pain Scale (AKPS)14, which was cross-culturally

adapted into Portuguese language and clinimetrically tested in the Brazilian

population. The AKPS is composed by 13 questions on the influence of anterior knee

pain on functional activities. Each alternative is related to a score, the higher the final

score, the smaller the impairment of the knee. The knee pain was also determined by

a visual analog scale, which consists of a rating scale of 10 cm, where 0 corresponds

to “no pain” and 10, “the maximum level of pain”42

32

Randomization

The subjects were informed about the possibility of being part of one of the

two groups. The randomization schedule was generated using the website

random.org. The allocation schedule was printed on cards. These cards were

sequentially numbered in opaque and sealed envelopes, each containing the name

of one of the groups. The envelopes were selected by a third examiner, who did not

know the measurements of the study. The sequence of the proprioceptive exercises

was randomized using opaque envelopes in order to exclude the possibility of

ordering bias, such as muscle fatigue and learning effects.

Primary outcome

Electromyography (EMG)

The system of capture of the electromyography signal used was the Bagnoli-8,

Delsys system, Inc. (Wellesley, MA, USA). All EMG signals were captured from three

pre-amplified active surface electrodes (gain: 1000) consisting of two silver bars (10-

mm long, 1-mm wide) spaced 10 mm apart. EMG signals from the recording sites

were band-pass filtered between 20 and 450 Hz, at a sampling rate of 2000 Hz. After

the skin at the electrode sites was shaved and abraded with alcohol to minimise

electrical impedance, electrodes were positioned on the respective muscles: vastus

medialis obliquus, vastus lateralis and gluteus medius, following the

recommendations of the Guide of Surface EMG for Non-Invasive Assessment of

Muscles (SENIAN) on muscle fiber direction.21 The reference electrode was

positioned on the anterior tuberosity tibial of the assessed limb.

33

From the EMG signals corresponding to the MVCs, a moving Root Mean

Square (RMS) processing method was executed on successive 250ms (512 points)

time-windows to determine temporal information of the event and define the mean

amplitude RMS across five exercises (detailed below) for each muscle. After the

isometric maximal voluntary contraction (MVC) of each muscle group, knee extensor

(quadriceps: VMO and VL) and hip abductors (GM), the peak value of EMG-RMS

across three MVC trials (RMSCVM), computed with a 100ms time-window, was used

to normalize EMG-RMS during exercises in order to determine the level (%) of

muscle activation.7

During the proprioceptive exercises, EMG-RMS values were also calculated

for each muscle (VMO, VL e GM) on an average representation of muscle activity

(RMSMEAN-EXERCISES) corresponding to the exercise protocol. It was then normalized in

order to achieve the percentage (%) of muscle recruitment related to the RMS

maximal peak of the MVC (RMSMVC).6 The normalization for each muscle group was

performed using the equation:

Equation 1:

%RMS (level of muscle activity) = [ (RMS MEAN-EXERCISES / RMSMVC) x100% ]

Experimental Protocol

After the volunteers were familiarized with the devices and the experimental

protocol, they performed the maximal voluntary contraction (MVC) of the quadriceps

on a fixed chair at 60° of knee flexion23,26 with hip and knee stabilization. The

participant performed a maximum extension effort against a support above the lateral

malleolus and with upper limbs crossed on the trunk (FIGURE 2). To evaluate the

34

MVC of the gluteus medius, the participant laid on their side with 10° of abduction

and performed a maximum effort against a support tape 10cm above the lateral

femur condyle.25 For both muscle groups, the MVC was performed with three trials

of up to 8 seconds with one minute of rest between them. Simultaneously, EMG

measurements were recorded in order to compute the peak value of RMS (RMSCVM),

as described in the last section.

Afterwards, the order of the five exercises was presented randomly: (1)

anteroposterior sway on a rectangular rocker board, (2) mediolateral sway on a

rectangular rocker board, (3) swing apparatus, (4) minitrampoline, and (5) bosu

balance ball. In all exercise conditions, the participants stood in one-leg stance,

where the weight-bearing knee was flexed at 30°, while the non-weight-bearing knee

was flexed at 90°.(FIGURE 3) A visual reference was affixed approximately 2.50m

from the assessment position. The volunteers performed one set of 15 seconds for

each of the five exercises, with 60 seconds of rest between them.

Blinding

For both EMG recording and exercise evaluation, all volunteers were kept

blinded to the allocation group for pre and post intervention by taping.

Statistical Analysis

Demographic data and all outcome measures were expressed as mean and

standard deviation. The normality distribution of baseline measurements of the

samples were confirmed by Shapiro Wilk Test. Altought the main purpose was

determine the effect of taping, a three-way repeated measures analysis of variance

were performed to determine the effects on Groups (PTG vs PG), as well as on

35

Sessions (pre and post-taping) and Muscles (VMO, VL, GM) and interactions

(Groups×Sessions×Muscles) in EMG normalized measures (%RMS = level of muscle

activity) across the five exercises. A Tukey post-hoc analysis was employed when

necessary to localize the differences between muscles. Variance homogeneity was

tested with the Levene Test and EMG-RMS data was transformed into Log10 with

ANOVA. All statistical analysis was performed with the SPSS program (20.0 version

for Windows) with a significance level of 5% (p < 0.05). Intention to treat analysis was

performed in order to maintain the subjects on the group they were allocated.

3 Results

The groups (placebo and taping) were homogeneous regarding demographic

data and clinical parameters, such as age, weight, height, BMI, VAS, pain duration

and AKPS) (Table 1) . There were no loss to follow up.

The ANOVA results reported no significant interaction (P>.05) and no

significant differences (P >.05) between groups and sessions in all exercise

conditions. Overall, taping was not efficient to increase knee and hip activation, being

similar to placebo, across five exercises (results are illustrated in Tables 2 and 3 and

FIGURE 5)

4 Discussion

The results of this randomized placebo-controlled trial demonstrated that

there were no differences in taping effects on muscle activation of hip and knee

muscles in women with PFPS during different proprioceptive exercises. This result

remained when the sessions (pre and post) were compared in the two groups.

However, the present study also revealed one important finding, where the mean for

36

the GM muscle produced higher activity (%) than the VMO (%) and VL (%) in both

taping and placebo groups.

4.1 Taping effects

Several lines of evidence have investigated the impact of patellar taping

intervention methods on pain, function and muscle activation during functional tasks,

such as ascending and descending stairs or squatting, in subjects with PFPS.10,36,44 A

systematic review reported by Barton et al.3 concluded that there is moderate

evidence for patellar taping on the onset timing of the VMO:VL activity ratio.10,31,21 To

explain this finding, the study of Mostamand et al.31 assessed the muscle activation

of 18 subjects with PFPS and 18 controls during unipodal squatting across three

experimental conditions: with taping, without taping and after daily use until pain

relief. The use of taping in the two groups contributed to faster VMO contraction

responses during unipodal squat exercise and decreased the VMO:VL ratio.

Supporting these results, Cowan et al.9 also reported that patellar taping associated

with an exercise program could change motor control and onset timing of VMO over

VL contraction, resulting in a significant increase of VMO activity in individuals with

PFPS. In fact, these results are not generalized for the sub-maximal sensory-motor

exercises used to improve proprioception in knee disorders such as patellar

syndrome during rehabilitation programs.

On the other hand, NgGy et al35 evaluated the vastii of 16 subjects with PFPS

by EMG measurement under three experimental conditions (with and without taping,

and placebo) after have induced knee muscle fatigue. The volunteers performed a

single-legged standing task with and without a mechanical perturbation caused on

the back of the knee joint, and then the EMG signal was recorded. These authors

37

reported no significant taping effects over placebo on amplitude EMG and onset

timing of vastii in both pre and post-fatigue tasks. This is in agreement with the

results from the present study. Keet et al. 24 affirmed that taping can decrease the

amplitude of the VMO signal while ascending stairs. However, Cowan et al.12 added

that the taping application did not alter the signal amplitude for the same task, which

makes the literature inconclusive on this issue.

This is the first study to investigate the effects of taping on muscle activity from

knee (VMO and VL) and hip (GM) muscles during proprioceptive exercises.

Therefore, comparisions with others studies that evaluated functional activities is

limited. In the current study, differences in muscle activation were not found between

PTG and PG. This result could be due to the type of exercise performed during

assessment, in this case, the volunteers stood in a single-legged position on unstable

surfaces, which demands a lower muscle utilization rate of the lower limbs compared

to “ascending and descending” stairs, such as unipodal squatting. This could be the

main reason for the disparity between groups. Probably, if the exercise were more

intense, this finding could have changed. There are no studies that assessed the

impact of taping on muscle activation for intense exercises such as running or

jumping.

4.2. Muscles effects (secondary purpose)

In all devices utilized, the GM muscle obtained the higher activation value,

which emphazises hip stabilization in patients with PFPS. It is well known that in this

population, the GM presents a delay of onset timing of contraction and lower signal

amplitude during “ascending and descending” stairs when compared to a control

group.5 Considering the GM deficit of activation in patients with PFPS, Lee and Cho26

38

utilized a hip brace to stabilize the pelvis in order to demonstrate that the strength

deficit of abductors can cause compensations in postural control characterised by

greater mediolateral sway in women with PFPS. Avoiding excessive hip medial

rotation and adduction, very common in this population, these authors obtained lower

punctuation of center of pressure (COP) measured on platform force. Therefore,

these findings only confirm results described in the literature on the role of GM

activation in postural control and even more the effect on proprioceptive exercises.

Balance in PFPS patients is evaluated by the movement strategy used, and if

there is difficulty in performing this activity a rehabilitation program may be

prescribed.22 Proprioceptive exercises are usually performed in a unipodal stance on

unstable surfaces in clinical practice. In the current study, there are many

hypotheses for the higher activation of the hip muscle in single-legged standing.

Probably, the GM may have presented a higher activation due to the mechanical

position during these exercises. This muscle is required for stabilizing the femoral

neck in the acetabulum during swing phases.1 Considering that individuals with PFPS

present strength deficits of hip abductors15 possibly the GM must recruit more fibers

in order to perform the same task in contrast to healthy subjects. Another hypothesis

is that damage of mechanoreceptors9 affects standing balance and the resulting

motion is primarily around the hip joint. The hip strategy makes larger corrections

possible whereas the ankle strategy is limited by the foot’s ability to exert torque in

contact with the surface.43 Therefore, the GM is needed to stabilize the pelvis,

recruiting more motor units.

4.3 Limitations of this study

In the present study, we utilized the amplitude of the EMG signal instead of

39

onset timing of contraction, because the preparation for the proprioceptive tasks

required a previous contraction of the muscles in order to maintain postural control

and good execution on an unstable surface. For this reason, it became impossible to

measure the onset timing of vastii and GM contraction, and in addition, a recent

study30 revealed that the relative amplitude of the vastii can be utilized with high

levels of reliability while onset timing has poor to moderate reliability between tests.

Electromyography assessment in a one-legged stance on a stable surface

could also have been added to this study in order to compare the exercises with

baseline muscle activity.

5 Conclusion

Patellar taping does not affect knee and hip muscle activity during

proprioceptive exercises in a randomized controlled trial in women with

patellofemoral pain syndrome. However, the GM muscle was recruited (% activity)

more than knee muscles (VMO % and VL %) during all exercises in both groups

(taping and placebo). These results have implications for the use of patellar taping in

proprioceptive exercise prescription for PFPS rehabilitation programs.

6 Acknowledgements

We acknowledge CAPES for financial support during this project.

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45

CONCLUSÃO GERAL

Os resultados desta pesquisa sugerem que a bandagem rigida não é

superior ao placebo para o aumento do recrutamento muscular dos músculos VMO,

VL e GM nos cinco exercícios proprioceptivos. Entretanto, foi observada uma

diferença nos padrões de recrutamento dos músculos em todas atividades,

destacando a maior contribuição do GM, seguido do VMO e VL. Essa nova

evidência contribui para as tomadas de decisões clínicas quanto à intervenção por

meio da bandagem rígida com a finalidade de aumentar a atividade dos músculos

envolvidos na síndrome da dor femoropatelar.

46

Ilustrações

Table 1. Demographic data

Characteristics PTG (mean SD) PG (mean SD)

N 20 20 Age(yrs) 23 (3.32) 23 (3.41) Weight(kg) 61 (11.01) 61 (14.32) Height (m) 1.58 (0.05) 1.62 (0.06) BMI (Kg/m 2) 24 (3.78) 23 (4.70) Painful Limb Left (55%) Right (65%) Dominant Limb Right (90%) Right (95%) VAS on the day (0-10) 1.80 (2.60) 2.20 (2.26) VAS usually (0-10) 6 (1.77) 6 (1.71) Pain duration (months) 47 (45.22) 57 (40.83) AKPS (0-100) 73.75 (11.11) 72.25 (10.78) PTG: Patellar Taping Group; PG: Placebo Group; BMI: Body Mass Index; VAS: Visual Analogic Scale; AKPS: Anterior Knee Pain Scale questionnaire.12

47

48

49

FIGURE 1. CONSORT flow chart, including ITT analysis. Abbreviation: ITT, intention to treat.

50

FIGURE 3. Volunteer with EMG surface

electrodes on minitrampoline

FIGURE 2.Maximal isometric voluntary

contraction of quadriceps

FIGURE 4. A – Placebo Taping. B – Patellar

Taping

A B

51

52

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