Artículo de investigación

Reducción de la función pulmonar asociada con activación muscular anormal con osteoartritis de rodilla y aumento del riesgo de enfermedad cardiovascular

DOI:

10.3791/68958

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6 de marzo de 2026

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1Key Laboratory of Orthopedics and Traumatology of Traditional Chinese Medicine and Rehabilitation, Ministry of Education, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, 2College of Rehabilitation Medicine, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, 3Yangzhi Affiliated Rehabilitation Hospital of Tongji University, 4The Third People's Hospital of Fujian Province, 5National-Local Joint Engineering Research Center of Rehabilitation Medicine Technology, 6Faculty of Sports Sciences, Research Academy of Grand Health, Ningbo University

En este artículo

Resumen

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Este estudio examina la función cardiopulmonar, la actividad física y la activación muscular de las extremidades inferiores en personas con artrosis de rodilla (OA) con mayor riesgo de enfermedad cardiovascular (ECV). Encontramos una relación negativa entre una menor ventilación máxima voluntaria y una mayor activación del bíceps femoral en la OA de rodilla con el grupo de riesgo de ECV.

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este estudio tuvo como objetivo explorar la función cardiopulmonar, la actividad física y la activación de los principales músculos de las extremidades inferiores en personas con osteoartritis de rodilla (OA) con mayor riesgo de enfermedad cardiovascular (ECV). Un total de 21 personas con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV, y 29 personas con artrosis aislada de rodilla, completaron el Cuestionario Internacional de Actividad Física (IPAQ) de formato largo en formato de entrevista. La función pulmonar se evaluó midiendo la Capacidad Vital Forzada (CVF) y la Ventilación Voluntaria Máxima (VVV). La aptitud cardiorrespiratoria se evaluó mediante una prueba de ejercicio cardiopulmonar (CPET) basada en cinta de correr con un protocolo Bruce modificado. Además, se recogieron datos de electromiografía superficial (sEMG) de los principales músculos de las extremidades inferiores de la extremidad sintomática durante tareas de escalada realizadas a una velocidad habitual y autoseleccionada. En comparación con el grupo de OA de rodilla, el grupo de riesgo de OA de rodilla con ECV mostró reducciones significativas en la actividad física vigorosa, la máxima ventilación voluntaria (MVV) y una menor disminución en la captación máxima de oxígeno. Además, el grupo de OA de rodilla con aumento de ECV mostró una mayor activación muscular del bíceps femoral (BF) durante el ascenso y descenso de escaleras. Además, se observó una relación negativa entre un menor MVV y una mayor activación de la BV en la OA de rodilla con el grupo de riesgo de ECV. Estos hallazgos sugieren dos conclusiones principales. En primer lugar, el sEMG sirve como una herramienta valiosa y no invasiva para identificar características clínicas en pacientes con OA de rodilla con riesgo de ECV, detectando activación muscular aberrante durante la subida de escaleras. En segundo lugar, entre estos individuos en riesgo, la función cardiovascular superior está vinculada a un patrón de coordinación muscular de rodilla más equilibrado, reflejado en la relación inversa entre la MVV y la activación del bíceps femoral.

Introducción

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La artrosis de rodilla (OA) es una de las principales causas de discapacidad de movilidad, afectando al 15% de las personas de mediana edad ypersonas mayores. Cada vez hay más evidencia que vincula la artrosis de rodilla con un riesgo elevado de enfermedad cardiovascular (ECV)2,3,4. Las personas con artrosis de rodilla suelen presentar múltiples factores de riesgo para ECV, incluyendo antiinflamatorios no esteroideos e inflamacióncrónica 5. Además, la inactividad física resultante de la artrosis de rodilla es una causa indirecta del aumento del riesgo deECV 5.

La reducción de la actividad física debido a un trastorno de la articulación de la rodilla puede aumentar la prevalencia del síndrome metabólico, incluyendo obesidad, dislipidemia, resistencia a la insulina ehipertensión 6,7,8,9, y luego incrementa el riesgo de ECV 10,11. Además, las limitaciones de actividad física pueden provocar una disminución de la función cardiopulmonar (que abarca tanto la función pulmonar como la aptitud cardiorrespiratoria), lo que está fuertemente asociado con un mayor riesgo deECV 12,13. Por lo tanto, las personas con artrosis de rodilla que presentan un mayor riesgo de ECV también pueden mostrar una reducción en la función cardiopulmonar.

Los patrones anómalos de activación muscular de las extremidades inferiores pueden explicar parcialmente la reducción de la actividadfísica 14. Investigaciones previas han demostrado que patrones anormales de activación neuromuscular, como una mayor activación del gastrocnemio lateral y del isquiotibial medial, están asociados con un dolor de rodilla másintenso 15,16. Por el contrario, la reducción de la contracción del músculo medial de la rodilla se ha correlacionado con disminuciones del dolor de rodilla durante la marcha en individuos conOA de rodilla 17. Además, un dolor intenso de rodilla puede reducir la actividad física, especialmente en actividades físicas moderadas avigorosas 18,19, y luego afectar negativamente a la función cardiopulmonar y contribuir a un mayor riesgo de ECV.

Subir escaleras, una actividad diaria típica, es la tarea que se realiza frecuentemente en personas con OA de rodilla, y puede ser un mejor indicador de limitación de actividad física en comparación con otrasactividades 20,21. Las personas con artrosis de rodilla cambiarían la actividad muscular para minimizar el dolor de rodilla y mantener la estabilización de la rodilla en subirescaleras 22,23. Además, la prueba de subir escaleras es un sustituto válido para evaluar directamente la función cardiopulmonar24. Por lo tanto, examinar el patrón de activación muscular de la extremidad inferior durante la caminata de escaleras y su relación con la función cardiopulmonar puede aportar información única sobre el mecanismo patopatológico del aumento del riesgo de ECV en pacientes con artrosis de rodilla.

Por ello, planteamos la hipótesis de que, en comparación con individuos con artrosis aislada de rodilla, los pacientes con artrosis de rodilla con mayor riesgo de ECV presentan disminución de la actividad física, disminución de la función cardiopulmonar y patrones alterados de activación muscular en las extremidades inferiores. Además, la hipótesis plantea una correlación entre el deterioro de la función cardiopulmonar de los pacientes y los patrones de activación anormales en los músculos de las extremidades inferiores.

Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que investiga la activación de los principales músculos de las extremidades inferiores durante la subida de escaleras en personas con OA de rodilla y mayor riesgo de ECV, así como la relación entre la función cardiopulmonar y la activación muscular durante la subida de escaleras. Los hallazgos de este estudio pueden aportar evidencia para diseñar planes de rehabilitación más precisos para esta población de pacientes.

Protocolo

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Según la Declaración de Helsinki, el protocolo del estudio fue aprobado por la Junta de Ética Institucional del Hospital Popular Tercero de la Provincia de Fujian (# 2020KS-5-1) y registrado en la página web del Registro Chino de Ensayos Clínicos el 18 de noviembre de 2020 (número de identificación ChiCTR2000041115). Todos los participantes proporcionaron formularios escritos de consentimiento informado para participar en el estudio.

Participantes
Aquí, se reclutaron 29 participantes con artrosis de rodilla y 21 participantes con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV del Hospital Tercer Pueblo de la provincia de Fujian y comunidades vecinas. Los criterios de inclusión para el grupo de la OA de rodilla fueron un diagnóstico clínico según el Diagnóstico y Tratamiento de Artrosis25 de 2019, grado unilateral o bilateral de Kellgren/Lawrence (K/L) ≥2, edad 50-65 años, y bajo o ningún riesgo de ECV definido por la Predicción del Riesgo de Enfermedad Cardiovascular por Aterosclerosis en China (China-PAR)26. El grupo de riesgo de ECV de rodilla con mayor riesgo de ECV presentaba la misma edad y síntomas de artritis de rodilla que el grupo de OA de rodilla, pero tenía un riesgo medio o alto de ECV según China-PAR. Los participantes de ambos grupos fueron excluidos si presentaban dolor de espalda severo, otros dolores articulares en las extremidades inferiores, artritis reumatoide, fracturas, patología del sistema neurológico, antecedentes médicos de ECV y/o enfermedad pulmonar.

Recogida de datos
Este estudio evaluó la actividad física, función pulmonar, aptitud cardiopulmonar y actividad muscular de los sujetos mediante la administración del Cuestionario Internacional de Actividad Física (IPAQ)27 de formato largo, prueba de función pulmonar, prueba de esfuerzo cardiopulmonar y electromiografía superficial (sEMG; Figura 1).

Evaluación de la actividad física
Los niveles diarios de actividad de los participantes se evaluaron utilizando la versión china del Cuestionario Internacional de Actividad Física (IPAQ) de formato largo, examinando la validez y fiabilidad de la versión china del Cuestionario Internacional de Actividad Física, formato largo (IPAQ-LC)27, administrado en formato de entrevista. Este estudio recopiló y analizó datos sobre actividad física durante el tiempo libre, actividades domésticas y de jardinería (jardín), relacionadas con el trabajo y el transporte en el último mes utilizando el IPAQ. Las puntuaciones se informaron en equivalentes metabólicos (MET) por minuto/semana, que se calcularon multiplicando el número de minutos por semana de actividades realizadas por sus respectivos valores de MET. Finalmente, las puntuaciones se clasificaron en actividad física al caminar, moderada, vigorosa y actividad física total. Se excluyeron casos del análisis si se informaron respuestas sobre la hora o la frecuencia como desconocidos, negados a responder o faltantes.

Prueba de función pulmonar
Antes de la prueba, realizamos una calibración instrumental. La calibración incluyó preparación ambiental, calibración de volumen y calibración de sensores de flujo/volumen. Se indicó a los participantes que se abstuvieran de comer durante 2 horas antes del experimento.

Se aplicó un clip nasal para asegurar un flujo de aire oral exclusivo. El sujeto luego selló sus labios alrededor de la boquilla para evitar fugas. Durante la maniobra se ofreció un fuerte estímulo verbal para maximizar el esfuerzo. Los participantes fueron asesorados por terapeutas respiratorios experimentados utilizando las directrices de la American Thoracic Society sobre el Sistema de Pruebas de Función Pulmonar (230 V, 50/60 Hz, 508 VA, IP20). La espirometría incluyó mediciones de capacidad vital forzada (CVF), volumen espiratorio forzado en 1 s (VEM 1), volumen espiratorio forzado en 1 s/capacidad vital forzada (VEM1/VCF) y ventilación voluntaria máxima (VVM). Cada sujeto generaba al menos tres maniobras técnicamente aceptables. Se requiere un inicio brusco de la exhalación para la medición de la CVF y elVE 1 , y la exhalación debe durar al menos 6 segundos, con menos del 5% de variación entre maniobras repetidas. Durante la prueba MVV, se indica al sujeto que realice las maniobras de respiración más profundas y rápidas posibles durante 12 segundos. Los mejores resultados de prueba fueron elegidos por el técnico como aquellos con los valores más altos de FVC,FEV 1, MVV y las mejores curvas de flujo y volumen.

Prueba de esfuerzo cardiopulmonar
Tras realizar la prueba de función pulmonar durante al menos 5 minutos, se instaló un electrocardiógrafo (ECG) de 12 derivaciones, un manguito automático, una mascarilla para respirar y un fotómetro de oxígeno para monitorizar la frecuencia cardíaca, el electrocardiografo, la presión arterial, el intercambio de gases y la saturación de oxígeno.

Los participantes se sometieron a un CPET incremental máximo utilizando la cinta de correr y el protocolo Bruce modificado (véase Tabla 1). Los valores cardiopulmonares basales se evaluaron durante un periodo de descanso de 3 minutos sentado en la silla; Después, se realizó un calentamiento de 3 minutos en una cinta de correr a una velocidad de 2,7 km/h sin inclinación cero. Tras el calentamiento, la intensidad del ejercicio se incrementó cada 3 minutos según el protocolo Bruce Modificado, con etapas secuenciales de la siguiente manera: 2,7 km/h con pendiente 0%, 2,7 km/h con pendiente 5%, 2,7 km/h con pendiente 10%, 4,0 km/h con pendiente 12%, 5,4 km/h con pendiente 14% y 6,7 km/h con pendiente 16%, Con el objetivo de alcanzar el máximo esfuerzo. Se desaconsejaba agarrarse a los pasamanos de la cinta; sin embargo, algunos pacientes necesitaban los pasamanos para mantener el equilibrio.

Toda la prueba fue supervisada por cardiólogos profesionales. Durante la fase de reposo, se midió la presión arterial (BP) una vez y se monitorizó continuamente con ECG de 12 derivaciones, frecuencia cardíaca (FC) y saturación de oxihemoglobina. Durante la fase de ejercicio, se monitorizaron continuamente el ECG, la frecuencia cardíaca y la saturación de oxihemoglobina, y la presión arterial ambulatoria, los síntomas y el nivel de fatiga se monitorizaron cada 3 minutos. El ejercicio se detuvo cuando los participantes alcanzaron la frecuencia cardíaca máxima, o cuando la captación de oxígeno no aumentó mientras la carga de ejercicio aumentaba, o la puntuación percibida (valoraciones de esfuerzo percibido (RPE) de los Borg (6-20)28) fue superior a 17. Durante la recuperación, se monitorizaron continuamente el ECG, la frecuencia cardíaca y la saturación de oxihemoglobina, y se midió la presión arterial cada 2 minutos. La prueba se detuvo prematuramente por síntomas como falta de aire significativa, constricción torácica o mareos, ectopía ventricular progresiva > 3 latidos, nueva fibrilación auricular, disminución sostenida de la presión arterial sistólica > 20 mmHg respecto a la etapa anterior, o depresión de más de 5 mm segmento ST.

El personal de pruebas era hábil en procedimientos de emergencia, con equipos esenciales (incluyendo desfibrilador, oxígeno y mascarillas respiratorias) y medicamentos (por ejemplo, epinefrina, atropina, lidocaína, nitroglicerina y glucosa) disponibles en las instalaciones. En cualquier caso crítico, la prueba se cancelaba inmediatamente. La gestión implicaba mantener las vías respiratorias patentadas, administrar oxígeno y establecer el acceso intravenoso. Las intervenciones posteriores de reanimación y farmacologia siguieron los protocolos de Soporte Vital Cardíaco Avanzado (ACLS), simultáneamente con la activación del equipo de respuesta de emergencia para el traslado del paciente.

Se realizaron mediciones respiración a respiración de la captación de oxígeno (VO 2), la salida de dióxido de carbono (VCO 2), la ventilación mínima (VE), la presión parcial de osígeno al final de la marea (PETO 2) y el dióxido de carbono (PETCO2). La frecuencia cardíaca (FC) se registró cada 1 segundo. El valor más alto dentro de los últimos 60 segundos de ejercicio se definió comoVO 2pico,VCO 2pico,VE pico,pico de frecuencia cardíaca y el pico del pulso de oxígeno (VO 2 /pico de frecuencia cardíaca),PETO 2pico, PETCO2pico. El umbral anaeróbico (AT) se definió mediante el enfoque modificado de la pendienteen V 29. La reserva de frecuencia cardíaca (HRR) se definió como 220 - a -HR Max durante la fase de ejercicio, en la que se representa a por edad y HRMax representa la frecuencia cardíaca máxima.

Señales sEMG de las extremidades inferiores durante la subida de escaleras
Antes de colocar los electrodos, los participantes llevaron zapatillas deportivas Anta adquiridas de forma uniforme y realizaron cinco pruebas de negociación de escaleras. Estas pruebas se ejecutaban a una velocidad diaria de caminata autoseleccionada y sin el uso de pasamanos. Cada escalón estaba fijado a una anchura de 100 cm, una altura de 20 cm y una profundidad de 30 cm. Las velocidades de ascenso y descenso de las escaleras se registraban mediante sistemas de temporización infrarroja situados tanto en el primer como en el escalón superior. La velocidad media del ±10% en las pruebas de negociación de cinco escaleras se definió como la velocidad normal. Los ensayos oficiales con velocidades que se desviaban de la velocidad normal fueron excluidos del análisis posterior.

La piel sobre los músculos objetivo se prepara luego afeitando, abrasando ligeramente con papel de lija de grano fino y limpiando con alcohol al 70% para reducir la impedancia y asegurar un contacto óptimo. Tras la preparación de la piel, se colocaron electrodos EMG superficiales en los vientres musculares objetivo. El estudio utilizó un sistema sEMG inalámbrico para medir la actividad muscular durante la fase de postura a una frecuencia de muestreo de 2000 Hz. Se colocaron electrodos adhesivos de Ag/AgCl pre-gelificados (distancia fija entre electrodos de 10 mm) en el tibial anterior (TA), la cabeza medial del músculo gastrocnemio (MG), bíceps femoral (BF), recto femoral (RF), vasto medial (VM), vasto lateral (VL). glúteo mayor (GMAX) y glúteo medio (GMED) (véase la Tabla 2). Los participantes realizaron entonces la contracción isométrica máxima voluntaria (MVIC) para cada músculo investigado, que se utilizó en pruebas de normalización de amplitud (véase la Tabla 3). Se instruyó a los participantes para realizar la acción de prueba con el máximo esfuerzo durante 4-5 segundos. Se ofreció un fuerte estímulo verbal durante cada prueba. Este procedimiento se repitió 3 veces con un intervalo de descanso de 2 minutos entre ensayos para prevenir la fatiga. Tras la prueba MVIC, se pidió a los participantes que realizaran cinco ensayos exitosos de ascenso y descenso de escaleras a velocidad normal. Los datos sEMG durante la fase de postura se seleccionaron en el tercer y cuarto escalón de la escalera personalizada de ocho escalones del laboratorio.

Las señales sEMG de la fase de postura de las tareas de escaleras y MVIC se procesaban en el software Visual3D. Los datos en bruto se filtraron primero paso banda (20-450 Hz), rectificaron en onda completa, suavizaron con una ventana de raíz cuadrada media (RMS) de 50 ms y finalmente se filtraron pasa bajos a 6 Hz para crear una envolvente lineal. La fase de postura se identificó a partir de la fuerza de reacción vertical del suelo (umbral >10 N). La envolvente lineal para cada fase de la postura se normalizó en el tiempo a 101 puntos y se normalizó en amplitud al valor máximo correspondiente de MVIC. Finalmente, se calculó el RMS de cada dato sEMG normalizado durante la fase de postura para reflejar la magnitud de la actividad muscular. El análisis se centró en la rodilla más sintomática en los sujetos de ambos grupos. Si los síntomas de ambas rodillas eran similares, se seleccionaron datos para el miembro dominante en tecnología.

Análisis estadístico
Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando SPSS Statistics 25.0. Todas las variables se presentaron como media ±desviación estándar. La prueba de Shapiro-Wilk se utilizó para comprobar la normalidad de todas las variables cuantitativas. La diferencia de variables normalmente distribuidas de dos muestras independientes en demografía, parámetros de función cardiopulmonar y RMS se evaluó utilizando pruebas t de muestras independientes; la diferencia entre variables de distribución sesgada se evaluó utilizando la prueba de Kruskal-Wallis. Las puntuaciones del IPAQ y las diferencias de calificaciones K/L se evaluaron utilizando la prueba Kruskal-Wallis. Se utilizó la prueba de chi-cuadrado para comparar la diferencia de género. Se detectaron correlaciones entre diferentes y potentes parámetros de la función cardiopulmonar (pico de captación de ogénigeno (VO 2pico), máxima ventilación voluntaria (MVV) y RMS (bíceps femoral (BF)) en OA de rodilla con grupo de riesgo de ECV utilizando correlaciones de Spearman.

Resultados

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Características de los participantes
De los 50 participantes incluidos en este estudio, 29 estaban en el grupo de OA de rodilla y 21 en el grupo de OA de rodilla con riesgo de ECV elevado. No hubo diferencias significativas entre los dos grupos en edad, altura, masa, IMC, distribución por género, circunferencia de cintura, circunferencia de cadera, relación cintura-cadera o grado K/L. Además, el grupo de OA de rodilla y el grupo de riesgo de ECV de rodilla no difirieron significativamente en las puntuaciones30 de la Puntuación de Resultados de Osteoartritis de Rodilla (KOOS) (véase la Tabla 4).

Evaluación de la actividad física
En comparación con el grupo de OA de rodilla, el grupo de riesgo de AVC de rodilla mostró niveles más bajos de actividades de intensidad vigorosa (p = 0,044; véase la Tabla 5). Este menor nivel de actividad vigorosa apoya la hipótesis de que existe una reducción en la actividad física diaria entre los pacientes con artrosis de rodilla y con riesgo de ECV.

Prueba de función pulmonar
En comparación con el grupo de OA de rodilla, el grupo de riesgo de OA y ECV mostró una ventilación voluntaria máxima más baja (MVV; p = 0,004; véase la Tabla 6). Este menor MVV apoya la hipótesis de que los pacientes con OA de rodilla y riesgo elevado de ECV presentan función pulmonar alterada.

Prueba de esfuerzo cardiopulmonar
Sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre ambos grupos en la aptitud cardiopulmonar (véase la Tabla 6). Inconsistente con la hipótesis actual, el aumento del riesgo cardiovascular no se asoció con una reducción significativa de la aptitud cardiorrespiratoria entre los pacientes con artrosis de rodilla.

Señales sEMG de las extremidades inferiores durante la subida de escaleras
En cuanto a los parámetros de activación muscular, en comparación con el grupo de OA de rodilla, el grupo de riesgo de ECV mostró una mayor activación de la BF tanto en el ascenso de escaleras (p = 0,013) como en el descenso (p = 0,001; véase la Tabla 7). La mayor activación de la FC apoya la hipótesis de patrones alterados de activación muscular en las extremidades inferiores durante la subida de escaleras en pacientes con osteoartritis de rodilla y riesgo cardiovascular elevado. Además, se encontró que la RMS de BF durante el ascenso de escaleras se correlacionó significativamente con la MVV en la OA de rodilla con grupo de riesgo de ECV (r = −0,452, p = 0,040; véase la Tabla 8). Esta correlación apoya la hipótesis de que los patrones anormales de activación muscular de las extremidades están asociados con un deterioro de la función pulmonar en pacientes con artrosi de rodilla y riesgo de ECV.

En comparación con el grupo de rodilla, la OA de rodilla con el grupo de riesgo de ECV presenta niveles significativamente menores de actividades vigorosas, menor MVV y una mayor activación de la FC durante la subida de escaleras. Además, existe una correlación negativa entre el menor MVV y una mayor activación de la BF en la OA de la rodilla con el grupo de riesgo de ECV.

Disponibilidad de datos:
Los conjuntos de datos en bruto y procesados generados durante este estudio contienen información sensible del paciente y no están disponibles públicamente en un formato completo y sin procesar para proteger la privacidad del paciente. Los datos desidentificados y procesados están disponibles a petición razonable del autor correspondiente. Todas las solicitudes requieren la aprobación del Comité de Ética del Tercer Hospital Popular de la provincia de Fujian. Los datos en bruto se archivan en los servidores seguros del Hospital del Tercer Pueblo de la provincia de Fujian y se mantendrán durante un mínimo de 10 años tras su publicación.

Figura 1
Figura 1: Diagrama de flujo del experimento total. Abreviaturas: K/L = Kellgren / Lawrence, CVD = enfermedad cardiovascular, China-PAR = Predicción del riesgo de enfermedad cardiovascular por aterosclerosis en China, OA = osteoartritis, IPAQ = Cuestionario Internacional de Actividad Física, sEMG = electromiografía superficial Por favor haga clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Tabla 1: Protocolo Bruce modificado del programa específico para pruebas en cinta de correr. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 2: colocación de sEMG. Abreviaturas: GMAX = glúteo mayor, GMED = músculos glúteos medios, BF = bíceps femoral, VM = vasto medial, VL = vasto lateral, RF = recto femoral, TA = tibial anterior, MG = cabeza medial del músculo gastrocnemio, ASIS = columna anterosuperior antero, PSIS = columna posterior superior. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 3: Prueba MVIC muscular. Abreviaturas: MVIC = contracción isométrica voluntaria máxima, GMAX = glúteo mayor, GMED = músculos glúteos medios, BF = bíceps femoral, VM = vasto medial, VL = vasto lateral, RF = recto femoral, TA = tibial anterior, MG = cabeza medial del músculo gastrocnemio. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 4: Características de dos grupos. #: datos distribuidos sesgados, *: datos distribuidos normalmente, &: datos categóricos. Abreviaturas: IMC = índice de masa corporal, grado K/L = grado Kellgren/Lawrence, KOOS = Puntuación de Resultados de la Osteoartritis de Rodilla. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 5: La actividad física fue evaluada por IPAQ en dos grupos. #: datos distribuidos sesgados. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 6: Función cardiopulmonar de los dos grupos. #: datos distribuidos sesgados, *: datos distribuidos normalmente. Abreviaturas: VC = capacidad vital, FVC = capacidad vital forzada,FEV 1 = volumen espiratorio forzado en 1 s,FEV 1/FVC = volumen espiratorio forzado en un segundo/capacidad vital forzada, MVV: ventilación voluntaria máxima,VO 2pico = pico de captación de oxígeno, RER = tasa de intercambio respiratoria, VCO2pico = pico de dióxido de carbono,VE pico = pico de ventilación minuta, pico defrecuencia cardíaca = pico de frecuencia cardíaca, HRR = reserva de frecuencia cardíaca,VO 2/HR pico = pico del pulso de oxígeno, PETO2pico = pico de presión parcial de oxígeno al final de la marea, PETCO2pico = pico de presión de dióxido de carbono al final de la marea, AT = umbral anaeróbico. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 7: Activación muscular de la extremidad inferior durante la subida de escaleras de ambos grupos. #: datos distribuidos sesgados, *: datos distribuidos normalmente. Abreviaturas: GMAX = glúteo mayor, GMED = glúteo medio, RF = recto femoral, VL = vasto lateral, VM = vasto medial, BF = bíceps femoral, TA = tibial anterior, MG = cabeza medial del músculo gastrocnemio. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 8: Coeficientes de correlación de Pearson entre la RMS de la FC y la función cardiopulmonar. Abreviaturas: BF = bíceps femoral, VO2pico = pico de captación de ogénigeno, MVV = ventilación voluntaria máxima. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Discusión

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Este es el primer estudio que investiga la función cardiopulmonar, la activación muscular y su relación en individuos con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV. En consonancia con la hipótesis, observamos que las personas con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV presentan una ventilación voluntaria máxima (MVV) significativamente menor, una mayor activación del bíceps femoral (BF) durante la subida de escaleras y menores niveles de actividades vigorosas. Además, este estudio encontró una relación negativa entre el MVV y la activación de la BF durante el ascenso de escaleras.

Con un mayor riesgo de ECV, las personas con artrosis de rodilla están limitadas en su actividad física, especialmente en la actividad vigorosa. La falta de actividad física es elcuarto factor de riesgo de mortalidad global y tiene una influencia significativa en la prevalencia de enfermedades, incluyendo la artrosis y laECV 5. La relación entre la actividad vigorosa, la artrosis de rodilla y el riesgo de ECV es variable y dinámica: un estudio previo demostró que, aunque la actividad vigorosa ofrece mayores beneficios a la artrosis que la actividad ligera31, un periodo prolongado de actividad vigorosa puede tener efectos perjudiciales en los defectos del cartílago medial de la rodilla y agravar el dolor, lo que puede influir en que las personas con artrosis de rodilla eviten la actividad físicavigorosa 32, 33. En las personas con mayor riesgo de ECV, la participación en cualquier actividad física se asocia con un menor riesgo de ECV, pero la actividad vigorosa aporta el mayor beneficio para el riesgocardiovascular 34. Sin embargo, las personas con mayor riesgo de ECV suelen preocuparse de que la actividad vigorosa sea intolerable y pueda provocar eventoscardiovasculares 35. Por ello, sugerimos que las personas con alto riesgo de ECV en rodilla puedan evitar la actividad física vigorosa debido a síntomas de artrosis de rodilla combinados con el miedo a eventos cardiovasculares.

Además, este estudio encontró que las personas con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV presentaban un VV menor en comparación con aquellas con artrosis aislada de rodilla. Un menor MVV indica menor resistencia muscular respiratoria en personas con OA de rodilla y un mayor riesgo deECV 36. El descenso de la MVV puede estar influenciado por comorbilidades como la diabetes mellitus y la hipertensión, que pueden provocar complicaciones microvasculares que en última instancia afectan a la resistencia muscularrespiratoria 36,37,38. En este estudio, la mayoría de los participantes en el grupo de OA de rodilla y de mayor riesgo de ECV presentaban diabetes mellitus e hipertensión, lo que podría haber contribuido a la menor MVV observada. Un VVM más bajo puede limitar la capacidad de una persona para mantener una ventilación mayor y prolongada para satisfacer las necesidades de intercambio de gases durante el ejercicio, lo que en última instancia conduce a una reducción de la actividad física moderada avigorosa 36,39,40. Así, las personas con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV evitaron una actividad física vigorosa, que también puede estar asociada a una disminución de la función pulmonar.

Sin embargo, este hallazgo es inconsistente con nuestra hipótesis, ya que las personas con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV no mostraron una disminución significativa en la aptitud cardiopulmonar. Tradicionalmente, elVO 2pico es un indicador potente de aptitud cardiopulmonar, siendo un VO2pico más bajo asociado a una mayor tendencia a desarrollar un riesgo futurode ECV. En este estudio, las personas con OA de rodilla y mayor riesgo de ECV solo mostraron una ligera reducción enVO 2peak. Especulamos que esto puede deberse a que el volumen total diario de actividad física no se redujo en estos individuos. Un estudio previo ha encontrado que, en comparación con la actividad de intensidad moderada, la actividad vigorosa tiene un efecto superior en elpico de VO 2, pero el volumen de entrenamiento también es un factorimportante 42. En este estudio, aunque las personas con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV mostraron evitar la actividad vigorosa, la cantidad de actividad vigorosa es limitada en personas con artrosis aislada de rodilla. Además, no hubo diferencias significativas en el volumen total de actividad entre ambos grupos. Estos hallazgos pueden ayudar a explicar los resultados obtenidos.

Dificultad y dolor en la navegación de escaleras, a menudo los primeros síntomas de osteoartritis de rodilla (OA), pueden deberse a patrones anormales de activación muscular de la extremidad inferior, que alteran la carga articularde la rodilla. En este estudio, los individuos con OA de rodilla y mayor riesgo de ECV demostraron una mayor activación del músculo bíceps femoral (BF) durante el ascenso y descenso de escaleras en comparación con aquellos con OA aislada de rodilla. La BF está anatómicamente conectada tanto a las articulaciones de la cadera como a la de la rodilla, y su activación juega un papel en la flexión de la rodilla así como en la extensiónde la cadera 43. Como se documentó anteriormente, la debilidad del cuádriceps es común en la artrosis de rodilla, y una mayor activación de la articulación corporal compensa esta disfunción trasladando la carga a la articulación de la cadera noafectada 43,44. Además, la mayor activación de la BF ayuda a estabilizar la articulación de la rodilla al aumentar la producción de fuerza de compresión y reducir la traducción anterior de latibia 43,45. Sin embargo, los cambios en la activación de la grasa corporal pueden alterar la distribución normal de la carga de rodilla, lo que podría agravar la progresión de la AO43 de la rodilla.

En coherencia con la hipótesis, en el presente estudio, los individuos con artrosis de rodilla y mayor riesgo de ECV mostraron una correlación negativa moderada entre una mayor activación de la grasa corporal y un menor MVV. De forma similar a este estudio, un estudio previo encontró que la MVV estaba asociada con músculo periférico en individuos con anemiafalciforme 46. La disminución de la fuerza y la condición física de los músculos respiratorios está relacionada con una disminución de la fuerza en el agarrede manos 46. En el presente estudio, la estrategia de compensar la debilidad del cuádriceps mediante una mayor activación de la grasa corporal puede provocar apraxia motora del cuádriceps y agravar la artrosis en personas con riesgo de artrosis de rodilla y enfermedades cardiovasculares. La disfunción grave del cuádriceps afecta negativamente la actividad física moderada-vigorosa47, lo que puede estar asociado con disfunción muscular respiratoria y eventualmente conducir a una disminución deMVV 48,49.

Para validar aún más nuestra hipótesis, se podrían emplear varios enfoques alternativos. Por ejemplo, los estudios de imagen (fMRI o radiografía) pudieron visualizar directamente los cambios estructurales musculares y articulares asociados en la rodilla, proporcionando corroboración anatómica de los hallazgos conductuales/fisiológicos de este estudio. Además, el seguimiento longitudinal de la cohorte sería invaluable para determinar la trayectoria a largo plazo y los resultados clínicos del fenómeno observado, estableciendo causalidad más allá de las asociaciones identificadas en el diseño transversal actual.

La correlación negativa entre una mayor activación de la grasa corporal y un menor MVV también sugiere el valor de la sEMG como método no invasivo para identificar patrones aberrantes de actividad muscular durante la subida de escaleras, lo que puede ayudar a caracterizar las características clínicas en personas con osteoartritis de rodilla (OA) y mayor riesgo de enfermedad cardiovascular (ECV).

Limitaciones
Deben considerarse varias limitaciones al interpretar los resultados de este estudio. En primer lugar, la puntuación de riesgo de ECV calculada mediante el China-PAR está influida por varios factores, incluyendo la diabetes, la hiperlipidemia, la hipertensión y la circunferencia de la cintura. Sin embargo, el estudio es un estudio caso-control con un tamaño de muestra pequeño, lo que puede introducir sesgo estadístico. Las investigaciones futuras deberían ampliar el tamaño de la muestra y estratificar a los participantes según el nivel de riesgo (bajo, medio, alto). Los estudios posteriores deben incluir ensayos de intervención, cohortes multicéntricas o investigaciones mecanicistas para verificar las asociaciones observadas. Además, la mayoría de los individuos en el grupo de rodilla con riesgo de ECV y con mayor riesgo de ECV solo tenían riesgo de ECV, en lugar de un diagnóstico definitivo de enfermedad cardiovascular, lo que podría limitar la generalizabilidad de los hallazgos. Se necesitan más estudios para investigar la biomecánica y la función cardiopulmonar de personas con artrosis y ECV de rodilla.

Conclusiones
Este estudio reveló que las personas con riesgo de artrosis de rodilla y ECV experimentaron un descenso relativamente menor en la aptitud cardiopulmonar en comparación con aquellas con artrosis aislada de rodilla. Sin embargo, también demostraron una tendencia a evitar la actividad física vigorosa, junto con una disminución de la función pulmonar y una mayor activación del músculo bíceps femoral. Además, se observó una correlación negativa entre la reducción de la VV y la activación elevada de la FC.

Estos hallazgos sugieren dos implicaciones clave: primero, el sEMG sirve como una herramienta valiosa y no invasiva para caracterizar las características clínicas en pacientes con artrosis de rodilla en riesgo, detectando patrones aberrantes de activación muscular durante la caminación por escaleras. En segundo lugar, las intervenciones de ejercicio adaptadas a esta población deberían centrarse inicialmente en restaurar el equilibrio muscular alrededor de la rodilla, seguidas de la incorporación progresiva de actividades vigorosas para mejorar la aptitud cardiopulmonar y la función pulmonar.

Divulgaciones

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Los autores declaran que no tienen conflicto de intereses.

Agradecimientos

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Los autores están agradecidos a todos los participantes. Los autores también reconocen al Centro de Examen Físico y al Departamento de Imagen del Tercer Hospital Popular de la provincia de Fujian, para el cribado de los participantes. Este estudio está financiado por el Departamento Provincial de Ciencia y Tecnología de Fujian (Proyecto Número de Subvención 2020Y0053), el Proyecto Nacional de Construcción de Disciplinas Clínicas Clave de China (Z155080000004), el Centro de Investigación en Medicina de Rehabilitación de Shanghái (Centro de Investigación Prioritario de Shanghái) (2023ZZ02027), la Fundación de Ciencias Naturales de la Provincia de Fujian (Subvención 2025-P-005, 2025E3005), Laboratorio Clave de Sujeto Abierto (Proyecto Número de Subvención ZD2020-4-1). y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Proyecto Número de Subvención 82074515).

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Electrocardioescáner dinámicoGE Healthcare2019001977Monitorización en tiempo real, reutilizable
Sistema de prueba de función pulmonarCarefusion Alemania 234 GmbHV-919016Monitorización en tiempo real, reutilizable
Cinta de correrCINTA DE CORRER HLP/COSMOS180409Correa de orugas, velocidad y pendiente ajustables
Sistema de Biorretroalimentación inalámbricaDelsysSP-W02C-1096Inalámbrico, biorrealimentación EMG, reutilizable

Referencias

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