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JoVE Journal Cancer Research
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Cancer Research

Misurazione dell'aspetto motorio della fatica correlata al cancro utilizzando un dinamometro palmo

Published: February 20, 2020 doi: 10.3791/60814
Automatic Translation
1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1
1National Institute of Nursing Research, National Institutes of Health, 2Clinical Center Rehabilitation Medicine, National Institutes of Health

Summary

Sono stati sviluppati metodi semplici e accessibili per misurare l'aspetto motorio dell'affaticamento legato al cancro in modo oggettivo e quantitativo. Descriviamo, in dettaglio, modi per amministrare il test di fatica fisica utilizzando un semplice dispositivo di handgrip e metodi per calcolare gli indici di fatica.

Abstract

L'affaticamento correlato al cancro (CRF) è comunemente segnalato dai pazienti sia durante che dopo aver ricevuto il trattamento per il cancro. Le attuali diagnosi di CRF si basano su questionari di auto-segnalazione che sono soggetti a distorsioni di segnalazione e richiamo. Le misurazioni oggettive che utilizzano un dinamometro portatile, o dispositivo di handgrip, sono state mostrate in studi recenti per correlare in modo significativo con punteggi soggettivi di stanchezza auto-riferiti. Tuttavia, nella letteratura esistono variazioni sia del test di fatica della manoglia che dei calcoli dell'indice di fatica. La mancanza di metodi standardizzati limita l'utilizzo del test di affaticamento della manodopera nelle impostazioni cliniche e di ricerca. In questo studio, forniamo metodi dettagliati per amministrare la prova di fatica fisica e calcolare l'indice di fatica. Questi metodi dovrebbero integrare i questionari di fatica auto-segnalati esistenti e aiutare i medici a valutare la gravità dei sintomi di affaticamento in modo oggettivo e quantitativo.

Introduction

L'affaticamento legato al cancro (CRF) è un sintomo prevalente e debilitante che viene segnalato fino all'80% dei pazienti oncologici1. La National Comprehensive Cancer Network (NCCN) definisce la CRF come un persistente senso di esaurimento fisico, emotivo e cognitivo1. Le principali caratteristiche di differenziazione della CRF sono la sproporzione nei termini di attività recenti e l'incapacità di farsi alleviare dal riposo1. Di conseguenza, la CRF influisce gravemente sulla partecipazione dei pazienti alle attività quotidiane e sulla loro qualità di vita correlata alla salute1.

L'attuale valutazione della CRF si basa principalmente sui questionari di auto-relazione2. Di conseguenza, la gravità dei sintomi misurata mediante auto-relazioni è soggetta a richiamo e a segnalazione dei pregiudizi e può essere influenzata dal questionario specifico e dai punteggi limite utilizzati per valutare la CRF3. Come costrutto multidimensionale, è stato dimostrato che la dimensione fisica di CRF è correlata ai cambiamenti di attività quotidiana e alla necessità di sonnellinidiurni 4, mentre l'influenza della CRF sul funzionamento fisico è meno esplorata. Ad oggi, la CRF rimane un sintomo sottodiagnosticato e sottotrattato senza alcun meccanismo o opzione di trattamento sottostante ben definita1. Per comprendere meglio questa condizione debilitante, è sempre più necessario misurare la CRF e le sue dimensioni in modo oggettivo e quantitativo.

L'affaticamento fisico si riferisce all'incapacità di mantenere la forza richiesta durante l'attività contrattile sostenuta5. Il successivo funzionamento quotidiano compromesso a causa di non essere in grado di svolgere attività quotidiane (ad esempio, il trasporto di sacchetti alimentari, sollevamento e detenzione di un oggetto) influisce notevolmente sulla qualità della vita legata alla salute, soprattutto negli adulti più anziani, e contribuisce alle lesioni future6,7. Sono stati sviluppati vari strumenti per quantificare la compromissione fisica, compresi i test di prestazioni fisiche, come il test di camminata di 6 min (6MWT) e il test sit-to-stand (STS), nonché monitor di attività fisica indossabili, come dispositivi di attività e fitness tracker8,9,10. I test delle prestazioni fisiche come 6MWT e STS sono facili da somministrare e non richiedono attrezzature speciali10. Tuttavia, l'affidabilità e il successo di tali test richiedono formazione clinica e requisiti logistici come un corridoio di 30 m10. I monitoraggi dell'attività indossabile consentono la raccolta automatica dei dati e il monitoraggio longitudinale dei sintomi11. Tuttavia, questi monitoraggi attività spesso devono essere indossati per più giorni e la conformità del paziente può essere un problema11. Inoltre, la grande quantità di dati raccolti utilizzando i monitoraggi attività può essere difficile da elaborare, rendendo difficile derivare informazioni clinicamente significative11.

Il dinamometro portatile, o dispositivo di handgrip strumentato con acquisizione di dati assistiti dal computer, è un apparato portatile che misura la forza di presa. La damometria palmare è stata utilizzata per testare l'affaticamento motorio e la compromissione in condizioni di malattia che in genere coinvolgono il sistema motorio tra cui motoneuroni e problemi muscolari12. Recenti lavori hanno dimostrato un'associazione tra punteggi CRF soggettivi auto-riferiti e affaticamento motorio misurato utilizzando un test di affaticamento statico amanomano 13. I test di fatica del grip della manodopera sono particolarmente adatti per l'uso clinico a causa della loro affidabilità e dell'efficienza del tempo, che richiedono pochi minuti per completare14,15. Inoltre, i test di fatica delle maninelle possono essere preprogrammati, garantendo la riproducibilità dei dati7 . L'amministrazione del test di manodopera richiede una formazione minima da parte dell'amministratore del test e può essere facilmente implementata in un ambiente clinico dato un protocollo standardizzato. L'utilizzo di questionari di fatica auto-riferiti in combinazione con il test di affaticamento della manodopera dovrebbe fornire strumenti aggiuntivi per i medici per lo screening, il monitoraggio e la gestione dei sintomi di affaticamento nei pazienti oncologici.

La mancanza di metodi di consenso standardizzati ha limitato l'adozione del test di fatica della manodopera nelle cliniche16. In questo lavoro attuale, illustreremo tre diversi metodi per utilizzare il dinamometro portatile per quantificare oggettivamente la fatica motoria. L'utilità di ogni metodo deve essere testata in ogni popolazione di cancro per garantire che distingua con precisione tra soggetti affaticati e non affaticati. Vengono inoltre delineati i metodi per calcolare l'indice di fatica per ogni test di fatica della manodopera. L'obiettivo di questo lavoro è quello di fornire un kit di strumenti completo per integrare i questionari auto-riportati e di standardizzare la misurazione delle prestazioni fisiche CRF in modo accurato e oggettivo.

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Protocol

Lo studio attuale (NCT00852111) è stato approvato dall'Institutional Review Board (IRB) dei National Institutes of Health (NIH). I partecipanti arruolati in questo studio avevano almeno 18 anni, diagnosticato un cancro alla prostata non metastatico con o senza prostatectomia precedente, e programmati per ricevere una radioterapia del fascio esterno presso la Clinica Oncologica di Radiazione del NIH Clinic Centro. I potenziali partecipanti sono stati esclusi se avevano una malattia progressiva che potrebbe causare stanchezza significativa, ha avuto una malattia psichiatrica negli ultimi cinque anni, aveva ipotiroidismo o anemia non corretti, o aveva una seconda malignità. Gli individui che hanno usato sedativi, steroidi, o agenti antinfiammatori non steroidei sono stati esclusi. Tutti i partecipanti sono stati reclutati presso il Magnuson Clinical Research Center presso il NIH. Prima della partecipazione allo studio sono stati ottenuti consensi certificati scritti.

1. Preparazione Handgrip e posizione di prova

  1. In una stanza tranquilla, impostare una sedia con braccioli.
  2. Accendere il dinamometro portatile.
    1. Il software richiederà la calibrazione del dinamometro. Assicurarsi che il dispositivo sia appoggiato su una superficie piana durante la calibrazione.
  3. Posizionare il soggetto in posizione eretta con i piedi a pieno contatto con il pavimento e i fianchi fino a quando la sedia sostiene.
    1. Assicurarsi che gli angoli dell'anca e del ginocchio del soggetto siano vicini ai 90 gradi e che le spalle siano in appiato/adduzione neutra e ruotate in modo neutro. Assicurarsi che il gomito del soggetto sia flesso a 90 gradi e che il polso non sia supportato, come raccomandato dal manuale17dell'American Society of Hand Therapists .
  4. Dopo aver calibrato il dinamometro, istruire il soggetto a cogliere il dinamometro, con le falangi intermedie dorsali rivolte in avanti.
    1. Regolare la posizione di presa in base alle dimensioni della mano del soggetto e registrarla7.
    2. Mantenere la stessa posizione di test della manopola per tutti i test successivi.
    3. Prima di ogni test, fornire script standardizzati e chiedere ai soggetti di eseguire un tentativo fittizio di dimostrare la comprensione delle istruzioni.
    4. Informare i soggetti che il disagio è normale, ma i test possono essere interrotti in presenza di sforzo/dolore inaspettatamente grave.
    5. Interrompere il test se il paziente segnala un grave disagio o in caso di circostanze impreviste.
    6. Garantire un periodo di riposo di 2 min tra le prove per consentire al muscolo di recuperare18.

2. Test di contrazione isometrica volontaria massima (MVIC)

  1. Fornire ai soggetti istruzioni standardizzate. Ad esempio, "nel test, stringerai il più forte possibile per 5 s, a partire dalla tua mano non dominante. Questo test sarà fatto tre volte per ogni mano. Per ogni test, conterò 3, 2, 1...GO. Spremere il dispositivo su GO più forte che puoi.
  2. Su "Go", avviare il programma facendo clic sul pulsante GO.
  3. Ripetere il test MVIC per un totale di tre volte con una pausa di 30 s tra le prove.
  4. La media per ogni mano dalle tre prove forza massima è il MVIC19.

3. Test di affaticamento statico massimo della forza

  1. Istruire i soggetti a esercitare il massimo sforzo per ottenere la massima contrazione durante la prova di fatica statica.
  2. Su "Go", avviare il programma facendo clic sul pulsante GO. Utilizzare script di incoraggiamento standardizzato come stringere duro ripetutamente fino al termine del test.
  3. Continuare il test di fatica statico per 35 s, in modo da fornire fino a 5 s per raggiungere Fmax (massima forza di manopola).
  4. Indice di fatica statico (SFI)12,20,21
    1. Calcolare SFI utilizzando la seguente equazione:
      Equation 1
    2. Calcolare AUCexpt calcolando l'area sperimentale sotto la curva dal momento in cui È stato raggiunto Fmax (Tmax) a 30 s dopo Tmax.
    3. Calcolare l'ipotetico AUC (AUCipotetico) in assenza di fatica moltiplicando ilmassimo F per 30 s.
      NOTA: valori SFI più elevati indicano una maggiore divergenza dal valore previsto, quindi una maggiore fatica.
    4. Calcolare la versione SFI 2 come rapporto tra la forza massima durante le ultime 5 s (Fmax 25-30s) alla forza massima nei primi 5 secondi (Fmax 0-5s) utilizzando l'equazione:
      Equation 2
      NOTA: valori più elevati di SFI indicano un affaticamento più elevato.

4. Test di affaticamento statico a forza massima

  1. Indicare il valore del 50% del MVIC della mano non dominante del partecipante disegnando una linea orizzontale su una sovrapposizione di trasparenza dello schermo.
  2. Disegnare una seconda linea sulla sovrapposizione in un colore diverso per indicare un calo del 10% del valore di destinazione.
  3. Assicurarsi che il partecipante possa vedere facilmente lo schermo e la linea MVIC al 50%.
  4. Indicare al soggetto di mantenere un valore obiettivo del 50% di MVIC il più a lungo possibile.
  5. Conto alla rovescia. Su "Go", avviare il programma facendo clic sul pulsante GO.
  6. Interrompere il test quando la forza diminuisce del 10% del valore target per più di 5 s, come indicato dalla seconda riga sulla trasparenza.
  7. Calcolare il lavoro totale eseguito7 come area forza contro tempo sotto la curva nel periodo durante il quale viene sostenuta la forza di destinazione (T50% MVIC):
    Lavoro totale - AUC durante T50% MVIC
    NOTA: la resistenza può essere misurata in tempi di completamento dell'attività22. Valori più elevati del lavoro totale indicano una minore fatica.

5. Test di affaticamento dinamico

  1. Istruire i soggetti a eseguire una compressione massima ogni secondo per una durata di 30 s. Utilizzare un metronomo per fornire una guida ritmica20.
  2. Avviare il metronomo impostato su 1 beep al secondo.
  3. Inizia il conto alla rovescia. In "Vai", avvia il test facendo clic sul pulsante GO. Assicurarsi che il conto alla rovescia corrisponda al tasso del metronomo.
  4. Informare il partecipante quando si passa il punto di metà e quando sono rimasti 5 s.
  5. Interrompere il test dopo il 30 s sono stati completati.
  6. Indice di fatica dinamico
    1. Calcolare il Dynamic Fatigue Index20 utilizzando la forza massima (Fmax) degli ultimi 5 s e ilmassimo F dei primi 5 s.
      Equation 4
      NOTA: valori più elevati dell'indice di fatica dinamico (DFI) indicano un affaticamento più elevato.

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Representative Results

Le tracce di forza rappresentativa (kg) e tempo (s) sono mostrate nella Figura 1. Durante la prova di fatica statica, i soggetti in genere raggiungono la massima forza (Fmax)entro 2-3 s23. L'affaticamento auto-riferito nei soggetti è stato misurato sulla base di studi precedenti3. L'assenza di Fmax (10% MVIC) entro 3 s indica uno sforzo insufficiente23. Per evitare questo problema, dovrebbe essere fornito un incoraggiamento verbale. Entrambi i soggetti che segnalano affaticamento (linea nera) e nessunaffaticao (linea grigia) hanno raggiunto Fmax entro 5 s, e la forza è diminuita gradualmente nel corso della prova di fatica statica (Figura 1A). Durante la prova di fatica submassimale, i soggetti sono istruiti a raggiungere e mantenere il 50% del MVIC precedentemente determinato e vengono forniti con una guida visiva durante il test. Una volta raggiunto il 50% del MVIC, sia i soggetti non affaticati che i soggetti affaticati hanno mantenuto una produzione di forza costante per un periodo di tempo prolungato (Figura 1B). Per la prova di fatica dinamica, i soggetti sono stati istruiti a esercitare la forza massima a 1 contrazione/s. Entrambi i soggetti non affaticati e affaticati mantennero un'uscita costante fino alla fine del test (Figura 1C). I soggetti in genere segnalano i più alti livelli di difficoltà durante la prova di fatica statica, mentre sia la prova di fatica submassimale che la prova di fatica dinamica erano ben tollerate.

I calcoli dell'indice di fatica sono illustrati nella Figura 2. L'indice di fatica statico (SFI) versione 1 (Figura 2A) rappresenta la differenza tra la forza effettiva generata (AUCexpt) e la condizione ipotetica in assenza di fatica (Fmax moltiplicato per 30 s). Come diversi soggetti raggiungono Fmax in tempi diversi, questo metodo trova il tempo in cui Fmax è raggiunto (Tmax) e prende in considerazione solo la forza generata da Tmax a 30s in seguito. Nella Figura 2Bè illustrato un calcolo alternativo dell'indice di fatica statico . Questo metodo rappresenta il declino della forza dalle prime 5 s del test (Fmax 0-5s) alle ultime 5 s del test (Fmax 25-30s). Valori più alti di entrambi gli indici di fatica statici rappresentano livelli più elevati di fatica. Le prestazioni del test di fatica submassimo vengono valutate utilizzando il lavoro totale, che viene calcolato come forza cumulativa generata (AUC) durante l'intervallo di destinazione al 50% MVIC (Figura 2C). Valori più elevati del lavoro totale rappresentano una minore fatica. L'indice di fatica dinamico rappresenta il calo della forza contrattile intermittente dalle prime 5 s (Fmax 0-5s) alle ultime 5 s (Fmax 25-30s) (Figura 2D). Valori più elevati dell'indice di fatica dinamico rappresentano livelli più elevati di fatica.

Utilizzando le stesse tracce statiche di test di fatica forza contro tempo (illustrato nella Figura 1), è stato rilevato che la versione 1 di calcolo dell'indice di fatica statico comportava una migliore dissociazione tra le tracce non affaticate (SFI - 26,65%) e affaticato (SFI - 29,14%) (figura3A). Al contrario, mentre l'indice di fatica statico versione 2 ha rilevato anche differenze tra non affaticato (SFI - 33,56%) e affaticato (SFI - 35,02%) soggetti, la differenza tra i due gruppi era minore rispetto all'indice di fatica statico versione 1(Figura 3B). Utilizzando la prova di fatica submassimale, il soggetto non affaticato presentava una maggiore resistenza (69,75 s) e un lavoro totale eseguito a un livello obiettivo del 50% MVIC (1.244,45 kg) rispetto al soggetto affaticato sia in termini di resistenza (67,36 s) che di lavoro totale svolto (931.252 kg)) (Figura 3C). Anche l'indice di fatica dinamico ha acquisito la differenza tra non affaticato (SFI - 10,94%) e affaticato (SFI - 13,84%) (Figura 3D). Tuttavia, abbiamo osservato differenze nella capacità dei soggetti di aderire a un ritmo costante anche se guidato con un metronomo, che introduce la variabilità nella forza totale esercitata durante ogni contrazione intermittente.

Figure 1
Figura 1: Tracce del tempo di forza di esempio. Le tracce rappresentative della prova di fatica statica (A),(B)e(C) la prova di fatica dinamica vengono tracciate come grafici di forza (kg) rispetto al tempo (s). Le tracce del soggetto non affaticamento sono visualizzate in grigio, le tracce del soggetto della fatica sono visualizzate in nero. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Illustrazioni dei calcoli dell'indice di fatica. (A) Calcolo statico dell'indice di fatica versione 1. (B) Calcolo statico dell'indice di fatica versione 2. (C) Calcolo del lavoro totale della prova di fatica submassimale. (D) Calcolo dinamico dell'indice di fatica. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Dati rappresentativi raccolti utilizzando i metodi descritti nel protocollo. (A) Calcolo statico dell'indice di fatica versione 1. (B) Calcolo statico dell'indice di fatica versione 2. (C) Calcolo del lavoro totale della prova di fatica submassimale. (D) Calcolo dinamico dell'indice di fatica. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Qui, forniamo tre diversi metodi per misurare la dimensione fisica della CRF. I test di affaticamento motorio che utilizzano dinamometri palmari sono semplici e facilmente adattabili per l'uso clinico. Poiché molte varianti del test esistono in letteratura, il nostro obiettivo era quello di fornire metodi standardizzati per amministrare questi test e diminuire la necessità di un'ampia formazione di persona per i medici.

Sebbene i test di fatica descritti in questo studio dimostrino una buona affidabilità di test-retest7,20, l'adesione a questo protocollo garantirà la riproducibilità dei dati. Un passo critico e spesso trascurato durante la preparazione del test è quello di consentire al dispositivo di handgrip di calibrare su una superficie piana. Questo passaggio stabilirà una lettura di base effettiva. Anche se la massima resistenza non è un indicatore preciso per l'aspetto fisico di CRF13, ottenere il vero valore MVIC migliorerà notevolmente l'interpretazione dei dati. Viene utilizzato per determinare se la debolezza motoria è presente tramite confronti di dati normativi24. Valori MVIC accurati assicurano inoltre che il test di fatica statico sia un vero e proprio test delle prestazioni massime, facilitando i confronti normativi per gli indici di fatica. I test di affaticamento motorio sono particolarmente utili in un ambiente clinico in cui il test di fatica statico può essere utilizzato come strumento di screening oltre a fare confronti longitudinali. Si consiglia di ispezionare Fmax ed essere entro il 10% di MVIC per garantire che la prova di fatica statica massima non diventi una prova submassimale de facto. Coerentemente con studi precedenti, abbiamo scoperto che l'incoraggiamento verbale durante i test di affaticamento delle mani è necessario per ottenere dati riproducibili e un buonmassimo F (10% di MVIC)25,26. Mantenere la contrazione massima, in particolare durante la prova di affaticamento statica, richiede concentrazione e motivazione. In assenza di incoraggiamento verbale, i soggetti a volte non riescono a raggiungere la vera contrazione massima durante i primi 5 s o durante l'intero test, che introduce la variabilità nei calcoli dell'indice di fatica statico (SFI). In relazione a questo punto, è necessario utilizzare uno script standard quando si forniscono istruzioni prima del test e durante l'incoraggiamento verbale, in conformità con gli studi precedenti25,26.

SFI versione 1(Figura 2A) rappresenta la differenza tra le curve dell'effettivo forza rispetto al tempo e l'ipotetica forza contro tempo in assenza di fatica. Molteplici varianti dei calcoli sono state sviluppate in studi precedenti20. Poiché i soggetti raggiungono in genere la forza massima entro i primi 5 s, le seguenti modifiche possono essere utilizzate per calcolare l'area effettiva sotto la curva (AUCexpt): (1) AUC da 5 a 30 s del test, (2) l'intera durata del test da 0 a 30 s, e (3) l'AUC totale da quando Fmax è raggiunto (Tmax) a 30 s dopo che12,20. L'intervallo di tempo utilizzato per calcolare il valore diaUC expt viene quindi utilizzato per determinare l'intervallo di tempo per il calcolo dell'ipotetico AUC (AUCipotetico) in assenza di affaticamento, che viene in genere calcolato come Fmax moltiplicato per la durata del tempo utilizzato per derivare L'AUCexpt. Nella nostra esperienza, CRF correla in modo significativo con il SFI calcolato utilizzando il metodo descritto nella Figura 2A13. Data la variabilità del tempo necessario per raggiungere Fmax in particolare nei pazienti più anziani con cancro, la versione 1 di SFI descritta nella sezione dei metodi fornisce la misura più sensibile per catturare la dimensione fisica della CRF senza perdita di dati che mostrano i primi faticosi, come si verificherebbe guardando solo l'AUC da 5-30 s13.

La versione di calcolo SFI 2 (Figura 2B) rappresenta il calo della forza massima generato dall'inizio del test alla fine del test. Il metodo di calcolo è molto più semplice rispetto a SFI versione 1 e fornisce un modo rapido per stimare il livello di affaticamento. Tuttavia, la versione 2 di calcolo dell'indice di fatica statico presentava una bassa affidabilità del test-retest con un coefficiente di correlazione interclasse (ICC) di 0,46–0,77, mentre la versione dell'indice di fatica statico versione 1 ha dimostrato una maggiore affidabilità di test-retest di 0,71–0,96 nei pazienti con sclerosi multipla (MS)21. Questo è coerente con la nostra scoperta che solo il test di affaticamento statico e la versione di calcolo SFI 1 correlavano in modo significativo con la fatica auto-segnalata in pazienti con cancro alla prostata13. È interessante notare che, SFI versione 1 ha mostrato una minore affidabilità test-retest (ICC di 0.18-0.52) in controlli sani rispetto alle loro controparti MS21. Pertanto, si consiglia di utilizzare la versione di calcolo SFI 1 per misurare l'affaticamento fisico nei pazienti con cancro. SFI versione 2 può essere utilizzato per fornire una rapida stima dei livelli di fatica durante la prova.

La prova di fatica submassimale consiste in contrazioni sostenute (statiche) o ripetitive (dinamiche) al valore obiettivo del 30-75% di MVIC. Anche se questo test non viene in genere utilizzato per calcolare la fatigability motoria, abbiamo incluso questo metodo nel protocollo attuale perché viene spesso utilizzato per indurre affaticamento durante valutazioni simultanee come effetti del trattamento farmacologico, analisi dei biomarcatori del sangue, elettromiografia e risonanza magnetica funzionale (fMRI)27,28,29. I test di fatica submassimali causano meno disagio nei soggetti di ricerca30. Questi test anche meglio approssimare le attività quotidiane tipiche come la presa e il trasporto di generi alimentari. Inoltre, il test di affaticamento submassimo può essere più sensibile agli effetti aggiuntivi indotti dal trattamento31. Le prestazioni della prova di fatica submassimale possono essere misurate come lavoro totale eseguito (Figura 2C), che ha dimostrato una buona riproducibilità di prova-rivalutazione7. In alternativa, il fallimento dell'attività, o resistenza, è stato utilizzato anche per quantificare le prestazioni di test di affaticamento submaximal22.

I test di fatica dinamici consistono in contrazioni massime ripetute intermittenti, di solito a un ritmo fisso guidato con un metronomo7. L'indice di fatica dinamica (DFI) viene calcolato come la diminuzione della forza massima dall'inizio alla fine del test (Figura 2D). Il calcolo DFI descritto nei metodi considera la forza massima (Fmax) generata durante la prima e le ultime 3 contrazioni. Questo metodo può essere modificato per prendere in considerazione ilmassimo F nelle prime 5 s (0-5s) e le ultime 5 s (25-30 s)20. Simile alla prova di fatica submassimale, il test di affaticamento dinamico causa meno disagio e ha una buona reliablità di prova-retest7. Tuttavia, il test di affaticamento dinamico non ha dimostrato sufficiente potere discriminario negli studi che confrontano soggetti affaticati (ad esempio, post-polio, sclerosi multipla) e controlli sani20.

Affaticamento del motore misurato utilizzando il dispositivo di manopola può derivare da una diminuzione dell'azionamento dai motoneuroni efferenti discendenti, o da meccanismi contrattuali alterati all'interno delle fibre muscolari5. È interessante notare che le contrazioni submassime possono essere maggiormente influenzate dalla corteccia motoria, mentre le prove di massima fatica possono avere una maggiore componente muscolare32. Questo può essere correlato all'ischemia prolungata indotta da alta pressione intramuscolare (>50% MVIC) e diminuzione del flusso sanguigno nei tessuti muscolari29,33. Le forze contrattuali misurate utilizzando dinamometri portatili coinvolgono gli adduttori pollici di pollici contenenti fibre predominanti di tipo 1, così come i muscoli del digitalorio flessore dell'avambraccio composti da fibre di tipo I e II34. A causa della natura altamente ossidativa delle fibre di tipo I, i test di affaticamento statico massimo sono più inclini all'ischemia muscolare e all'affaticamento indotto dalla glicolisi35. Poiché i test di affaticamento submassimo e i test dinamici/intermittenti consentono il recupero della fibra muscolare, possono essere più utili per valutare l'affaticamento fisico con un'origine centrale33. Studi futuri che mirano a isolare i contributi dei motoneuroni rispetto ai componenti muscolari possono includere anche la stimolazione magnetica transcranica della corteccia motoria utilizzata in combinazione con le registrazioni di elettromiogramma36.

Una limitazione dell'attuale protocollo è che la mancanza di un valore normativo ben consolidato per la popolazione oncologica che utilizza questi test di fatica fisica. Studi precedenti hanno misurato l'affaticamento fisico utilizzando il dispositivo di grip a mano nelle popolazioni inclini a sviluppare affaticamento fisico come la poliomielite e l'invecchiamento20,23. Tali valori normativi devono ancora essere stabiliti nella ricerca sull'affaticamento del cancro utilizzando metodi standardizzati. Inoltre, variabili come la dimensione della mano, il tipo di dinamometro portatile, la presenza di guanti o anelli antiscivolo, il dominio delle mani, il sesso, l'età e la forma fisica di base possono influire sui test di handgrip. L'inevitabile eterogeneità delle popolazioni cliniche può limitare la generalizzabilità dei risultati dello studio dall'utilizzo del test di handgrip. Pertanto, dovrebbero essere prese in considerazione strategie per il controllo di queste potenziali variabili di confusione, come l'analisi della covarianza o la normalizzazione dei dati MVIC al peso corporeo. Inoltre, il test di manopola cattura solo la fatigability dei tessuti muscolari dell'arto superiore, che potrebbero non essere correlati alla fatigability degli arti inferiori26. Un'attenta interpretazione dei dati ed evitare un'eccessiva generalizzazione sono pertanto giustificati quando si utilizza il test di grip di mano per misurare la dimensione fisica di CRF. Può essere utile includere ulteriori test di fatigability delle prestazioni che coinvolgono estremità inferiori, come il test di camminata di 6 min o 10 m, in combinazione con i test di fatigability handgrip37. Infine, i metodi descritti nello studio attuale rappresentano la fatica motoria misurata in un singolo momento. Studi precedenti hanno dimostrato che la fatigability, che riflette il cambiamento di fatica durante un'attività, può essere più utile clinicamente in quanto questo concetto cattura lo stato funzionale del paziente38. Studi futuri esploreranno l'associazione tra la fatalità percepita (cambiamento nei punteggi di fatica auto-riferiti) e la fatalità delle prestazioni (cambiamento negli indici di fatica delle manipole) prima e dopo i test fisici/cognitivi37,38,39.

In conclusione, i metodi delineati in questo protocollo forniscono misure oggettive e quantitative di un sintomo debilitante e sono facilmente applicabili nell'ambiente clinico. Nella nostra esperienza, il test di fatica statico combinato con la versione di calcolo SFI 1 è il metodo più sensibile per catturare l'aspetto fisico della fatica nel cancro così come altre condizioni di malattia12,13. Oltre al test di affaticamento massimo statico, abbiamo fornito due ulteriori test di handgrip che sono meno faticosi e possono essere meglio tollerati nelle popolazioni di pazienti gravemente compromesse. Variabili come età, sesso, malattia e livello di forma fisica di base possono influire sulle misurazioni della fatica fisica utilizzando il dispositivo di manodopera. Il metodo specifico utilizzato dovrebbe essere adattato a ciascuna popolazione di malattie.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo studio è pienamente supportato dalla Divisione di Ricerca Intramurale dell'Istituto Nazionale di Ricerca Infermieristica del NIH, Bethesda, Maryland.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Quantitative Muscle Assessment application (QMA) Aeverl Medical QMA 4.6 Data acquisition software. NOTE: other brands/models can be used as long as the software records force over time.
QMA distribution box Aeverl Medical DSTBX Software distribution box which connects the handgrip to the software.
Baseline hand dynamometer with analog output Aeverl Medical BHG Instrumented handgrip device with computer assisted data acquisition. NOTE: other brands/models can be used as long as the instrument measures force over time

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References

  1. Berger, A. M., et al. Cancer-Related Fatigue, Version 2.2015. Journal of the National Comprehensive Cancer Network : JNCCN. 13 (8), 1012-1039 (2015).
  2. Campos, M. P. O., Hassan, B. J., Riechelmann, R., Del Giglio, A. Cancer-related fatigue: a practical review. Annals of Oncology. 22 (6), 1273-1279 (2011).
  3. Feng, L. R., Dickinson, K., Kline, N., Saligan, L. N. Different phenotyping approaches lead to dissimilar biologic profiles in men with chronic fatigue following radiation therapy. Journal of Pain and Symptom Management. 52 (6), 832-840 (2016).
  4. Minton, O., Stone, P. C. A comparison of cognitive function, sleep and activity levels in disease-free breast cancer patients with or without cancer-related fatigue syndrome. BMJ Supportive & Palliative Care. 2, 231-238 (2012).
  5. Wan, J. J., Qin, Z., Wang, P. Y., Sun, Y., Liu, X. Muscle fatigue: general understanding and treatment. Experimental & Molecular Medicine. 49 (10), 384 (2017).
  6. Bautmans, I., Gorus, E., Njemini, R., Mets, T. Handgrip performance in relation to self-perceived fatigue, physical functioning and circulating IL-6 in elderly persons without inflammation. BMC geriatrics. 7, 5-5 (2007).
  7. Gerodimos, V., Karatrantou, K., Psychou, D., Vasilopoulou, T., Zafeiridis, A. Static and Dynamic Handgrip Strength Endurance: Test-Retest Reproducibility. The Journal of Hand Surgery. 42 (3), 175-184 (2017).
  8. van der Werf, S. P., Prins, J. B., Vercoulen, J. H. M. M., van der Meer, J. W. M., Bleijenberg, G. Identifying physical activity patterns in chronic fatigue syndrome using actigraphic assessment. Journal of Psychosomatic Research. 49 (5), 373-379 (2000).
  9. Connaughton, J., Patman, S., Pardoe, C. Are there associations among physical activity, fatigue, sleep quality and pain in people with mental illness? A pilot study. Journal of Psychiatric and Mental Health Nursing. 21 (8), 738-745 (2014).
  10. Gurses, H. N., Zeren, M., Denizoglu Kulli, H., Durgut, E. The relationship of sit-to-stand tests with 6-minute walk test in healthy young adults. Medicine. 97 (1), 9489 (2018).
  11. Beg, M. S., Gupta, A., Stewart, T., Rethorst, C. D. Promise of Wearable Physical Activity Monitors in Oncology Practice. Journal of Oncology Practice. 13 (2), 82-89 (2017).
  12. Severijns, D., Lamers, I., Kerkhofs, L., Feys, P. Hand grip fatigability in persons with multiple sclerosis according to hand dominance and disease progression. Journal of Rehabilitation Medicine. 47 (2), 154-160 (2015).
  13. Feng, L. R., et al. Cognitive and motor aspects of cancer-related fatigue. Cancer Medicine. 8 (13), 5840-5849 (2019).
  14. Bohannon, R. W. Hand-Grip Dynamometry Predicts Future Outcomes in Aging Adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 31 (1), 3-10 (2008).
  15. Reuter, S. E., Massy-Westropp, N., Evans, A. M. Reliability and validity of indices of hand-grip strength and endurance. Australian Occupational Therapy Journal. 58 (2), 82-87 (2011).
  16. Roberts, H. C., et al. A review of the measurement of grip strength in clinical and epidemiological studies: towards a standardised approach. Age and Ageing. 40 (4), 423-429 (2011).
  17. American Society of Hand Therapists. Clinical Assessment Recommendations. 2nd edn. , (1992).
  18. Bhuanantanondh, P., Nanta, P., Mekhora, K. Determining Sincerity of Effort Based on Grip Strength Test in Three Wrist Positions. Safety and Health at Work. 9 (1), 59-62 (2018).
  19. van Meeteren, J., van Rijn, R. M., Selles, R. W., Roebroeck, M. E., Stam, H. J. Grip strength parameters and functional activities in young adults with unilateral cerebral palsy compared with healthy subjects. Journal of Rehabilitation Medicine. 39 (8), 598-604 (2007).
  20. Meldrum, D., Cahalane, E., Conroy, R., Guthrie, R., Hardiman, O. Quantitative assessment of motor fatigue: normative values and comparison with prior-polio patients. Amyotrophic Lateral Sclerosis. 8 (3), 170-176 (2007).
  21. Schwid, S. R., et al. Quantitative assessment of motor fatigue and strength in MS. Neurology. 53, 743-743 (1999).
  22. Hunter, S. K., Critchlow, A., Shin, I. S., Enoka, R. M. Men are more fatigable than strength-matched women when performing intermittent submaximal contractions. Journal of Applied Physiology. 96 (6), 2125-2132 (2004).
  23. Karatrantou, K. Dynamic Handgrip Strength Endurance: A Reliable Measurement in Older Women. Journal of Geriatric Physical Therapy. 42 (3), 51-56 (2019).
  24. The National Isometric Muscle Strength Database. Muscular weakness assessment: Use of normal isometric strength data. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 77 (12), 1251-1255 (1996).
  25. Desrosiers, J., Bravo, G., Hébert, R. Isometric grip endurance of healthy elderly men and women. Archives of Gerontology and Geriatrics. 24 (1), 75-85 (1997).
  26. White, C., Dixon, K., Samuel, D., Stokes, M. Handgrip and quadriceps muscle endurance testing in young adults. SpringerPlus. 2 (1), 451 (2013).
  27. Trajano, G., Pinho, C., Costa, P., Oliveira, C. Static stretching increases muscle fatigue during submaximal sustained isometric contractions. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 55 (1-2), 43-50 (2015).
  28. Liu, J. Z., et al. Human Brain Activation During Sustained and Intermittent Submaximal Fatigue Muscle Contractions: An fMRI Study. Journal of Neurophysiology. 90 (1), 300-312 (2003).
  29. Demura, S., Yamaji, S. Influence of grip types and intensities on force-decreasing curves and physiological responses during sustained muscle contractions. Sport Sciences for Health. 3 (1), 33-40 (2008).
  30. Matuszczak, Y., et al. Effects of N-acetylcysteine on glutathione oxidation and fatigue during handgrip exercise. Muscle & Nerve. 32 (5), 633-638 (2005).
  31. Medved, I., et al. N-acetylcysteine infusion alters blood redox status but not time to fatigue during intense exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 94 (4), 1572-1582 (2003).
  32. Löscher, W. N., Cresswell, A. G., Thorstensson, A. Excitatory drive to the alpha-motoneuron pool during a fatiguing submaximal contraction in man. The Journal of Physiology. 491 (1), 271-280 (1996).
  33. Taylor, J. L., Allen, G. M., Butler, J. E., Gandevia, S. C. Supraspinal fatigue during intermittent maximal voluntary contractions of the human elbow flexors. Journal of Applied Physiology. 89 (1), 305-313 (2000).
  34. Fulco, C. S., et al. Slower fatigue and faster recovery of the adductor pollicis muscle in women matched for strength with men. Acta Physiologica Scandinavica. 167 (3), 233-239 (1999).
  35. Gonzales, J. U., Scheuermann, B. W. Absence of gender differences in the fatigability of the forearm muscles during intermittent isometric handgrip exercise. Journal of Sports Science & Medicine. 6 (1), 98-105 (2007).
  36. Liepert, J., Mingers, D., Heesen, C., Bäumer, T., Weiller, C. Motor cortex excitability and fatigue in multiple sclerosis: a transcranial magnetic stimulation study. Multiple Sclerosis Journal. 11 (3), 316-321 (2005).
  37. Kim, J., Yim, J. Effects of an Exercise Protocol for Improving Handgrip Strength and Walking Speed on Cognitive Function in Patients with Chronic Stroke. Medical science monitor : international medical journal of experimental and clinical research. 23, 5402-5409 (2017).
  38. Schnelle, J. F., et al. et al Evaluation of Two Fatigability Severity Measures in Elderly Adults. Journal of the American Geriatrics Society. 60 (8), 1527-1533 (2012).
  39. Enoka, R. M., Duchateau, J. Translating Fatigue to Human Performance. Medicine and science in sports and exercise. 48 (11), 2228-2238 (2016).

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Misurazione dell'aspetto motorio della fatica correlata al cancro utilizzando un dinamometro palmo
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