MEDICINA DELLO SPORT

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1 MEDICINA DELLO SPORT Vol. 67 Giugno 2014 Numero 2 INDICE 175 RASSEGNA La degenerazione adiposa nel quadro delle rotture a tutto spessore della cuffia dei rotatori: l importanza dell indagine RM Bisciotti G. N., Eirale C., Esposito G. M. 185 AREA FISIOLOGICA Affidabilità dell elettromiografia e del momento di torsione massimo durante contrazioni volontarie concentriche, isometriche ed eccentriche massimali dei muscoli quadricipiti in soggetti sani Carvalho A., Abade E., Carvalho C., Sampaio J. 195 Risposta del cortisolo salivare all esercizio concomitante di forza e aerobico ad alta intensità: uno studio pilota Panissa V. L. G., Franchini E., Julio U. F., Neves R. X., Seelaender M., De Souza C. T., Rodrigues B., S. Lira F. 205 Impatto dell allenamento della resistenza di alto livello sulla capacità di sforzo anaerobico Ionescu A., Apostol A., Vasilescu M. 219 Riduzione del danno ossidativo in adulti con Sindrome di Down attraverso un allenamento della resistenza monitorato Rosety-Rodriguez M., Rosety I., Fornieles G., Rosety M. A., Ordonez F. J. 227 AREA MEDICA Manifestazioni mioelettriche di affaticamento muscolare indotto da resistenze elastiche o pesi in uomini e donne Melchiorri G., Triossi T., Viero V., Tancredi V., Rainoldi A. 241 Stato fisico di bambini e bambine in età prescolare Krivolapchuk I. A. 251 Influenza dell integrazione di L-carnitina sul danno muscolare indotto dall esercizio fisico Nakhostin-Roohi B., Khoshkhahesh F., Parandak K., Ramazanzadeh R. Vol N. 2 MEDICINA DELLO SPORT IX

2 INDICE 261 Effetti di un intervento di camminata basato su pedometro sulle variabili psicologiche e biologiche in ragazze adolescenti: il raggiungimento degli obiettivi fa la differenza? Kantanista A., Bronikowski M., Lauda ńska- Krzemińska I., Osiński W. 273 Profili fisici e antropometrici di calciatrici d élite Idrizovic K. 289 AREA ORTOPEDICA Corticosteroidi ed acido ialuronico per via infiltrativa nel trattamento del gomito del tennista (epicondilite laterale) Bernetti A., Mangone M., Paoloni M., Di Sante L., Murgia M., Santilli V. 297 La visualizzazione PETTLEP migliora l equilibrio statico e dinamico? Tahmasebi Boroujeni S., Ghods Mirheydari S. B. 309 CASI CLINICI Insorgenza improvvisa di una tendinopatia della porzione mediale del tendine d Achille associata a un volo a lungo raggio in un atleta veterano di judo: segnalazione di un caso De Crée C. 323 LA MEDICINA DELLO SPORT... PER SPORT Il triathlon Gianfelici A., Di Castro A., Tamburri R., Comotto S., Briganti C., Fabiano C., Bomprezzi A., Bottoni A., Salvati A., Bianchini L. 335 LA MEDICINA DELLO SPORT... PER SPORT NEI FASCICOLI X MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

3 MEDICINA DELLO SPORT Vol. 67 June 2014 No. 2 CONTENTS 175 REVIEW Adipose degeneration in the context of fullthickness tears of the rotator cuff: the importance of MRI investigation Bisciotti G. N., Eirale C., Esposito G. M. 185 PHYISIOLOGICAL AREA Reliability of electromyography and peak torque during maximum voluntary concentric, isometric and eccentric contractions of quadriceps muscles in healthy subjects Carvalho A., Abade E., Carvalho C., Sampaio J. 219 Supervised resistance training reduced oxidative damage in adults with Down Syndrome Rosety-Rodriguez M., Rosety I., Fornieles G., Rosety M. A., Ordonez F. J. 227 MEDICAL AREA Myoelectric manifestations of muscle fatigue induced by weight or elastic resistances in men and women Melchiorri G., Triossi T., Viero V., Tancredi V., Rainoldi A. 195 Salivary cortisol response to concurrent strength and high-intensity aerobic exercise: a pilot study Panissa V. L. G., Franchini E., Julio U. F., Neves R. X., Seelaender M., De Souza C. T., Rodrigues B., S. Lira F. 205 The impact of elite endurance training upon anaerobic effort capacity Ionescu A., Apostol A., Vasilescu M. 241 Peculiarities of preschool aged boys and girls physical state Krivolapchuk I. A. 251 Influence of L-carnitine supplementation on exercise-induced muscle damage Nakhostin-Roohi B., Khoshkhahesh F., Parandak K., Ramazanzadeh R. Vol N. 2 MEDICINA DELLO SPORT XI

4 CONTENTS 261 Effects of pedometer-based walking intervention on psychological and biological variables in adolescent girls: does achieving goals make a difference? Kantanista A., Bronikowski M., Lauda ńska- Krzemińska I., Osiński W. 273 Physical and anthropometric profiles of elite female soccer players Idrizovic K. 289 ORTHOPEDIC AREA Corticosteroid and hyaluronic acid injection therapy in tennis elbow (lateral epicondylalgia) Bernetti A., Mangone M., Paoloni M., Di Sante L., Murgia M., Santilli V. 297 Does PETTLEP imagery improve static and dynamic balance? Tahmasebi Boroujeni S., Ghods Mirheydari S. B. 309 CASE REPORTS Long-haul flight-associated sudden-onset mid-portion Achilles tendinopathy in a veteran judo athlete: a case report De Crée C. 323 SPORT MEDICINE FOR SPORT Triathlon Gianfelici A., Di Castro A., Tamburri R., Comotto S., Briganti C., Fabiano C., Bomprezzi A., Bottoni A., Salvati A., Bianchini L. 335 SPORT MEDICINE FOR SPORT IN PAST ISSUES XII MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

5 Review Rassegna MED SPORT 2014;67: Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff: the importance of MRI investigation La degenerazione adiposa nel quadro delle rotture a tutto spessore della cuffia dei rotatori: l importanza dell indagine RM G. N. BISCIOTTI 1, C. EIRALE 1, G. M. ESPOSITO 2 1Kinemove Rehabilitation Centers, Pontremoli-Parma-La Spezia, Italy 2Ospedale Civile S. Andrea, La Spezia, Italy SUMMARY Fatty degeneration and muscular atrophy of the rotator cuff muscles are often present in the rotator cuff tendons inveterate lesions. A high degree of fatty degeneration is a negative prognostic factor in relation to the surgical outcome of rotator cuff tendon reparation. In particular, realizing a surgical rotator cuff reconstruction when a massive muscle atrophy and a severe fatty degeneration is already present, often imply a chronic disease. In this paper we emphasize the importance of MRI in the staging the rotator cuff fatty degeneration in order to optimize choice of the therapeutic option. Key words: Rotator cuff - Magnetic resonance imaging - Muscular atrophy. RIASSUNTO La degenerazione adiposa e l atrofia muscolare rappresentano una caratteristica pressoché costante dei muscoli della cuffia dei rotatori nelle lesioni inveterate dei tendini della cuffia dei rotatori stessi. Un severo grado di degenerazione lipidica costituisce un fattore prognostico negativo nei confronti dell outcome chirurgico di riparazione tendinea. In particolare, l affrontare una ricostruzione chirurgica della cuffia tardivamente e nel momento in cui sia già presente una severa degenerazione lipidica ed un atrofia muscolare massiva, implica sovente la cronicizzazione della patologia. Contestualmente anche l eccessivo protrarsi di una terapia conservativa deve tenere conto del fatto che la degenerazione lipidica in seno ai muscoli coinvolti comunque progredisce lungo tutto il periodo della terapia stessa, la cui durata, prima di un eventuale opzione chirurgia in caso di risultati insoddisfacenti, deve pertanto tenere conto anche di questo parametro. In questo lavoro viene sottolineata l importanza dell esame RM nell ambito della stadiazione della degenerazione lipidica della cuffia dei rotatori al fine di ottimizzare l outcome chirurgico e/o conservativo. Parole chiave: Cuffia dei rotatori, degenerazione lipidica, RM. In some muscle groups, deep-rooted tendinopathy typically causes adipose generation and atrophy of the contractile tissue; a classic example of this is the supraspinatus muscle. 1 The supraspinatus muscle (SM) originates from the 2/3 medials of the supraspinous fossa of the scapula, runs laterally above the articular capsule, which it adheres to, and In alcuni gruppi muscolari la tendinopatia inveterata causa tipicamente degenerazione adiposa ed atrofia del tessuto contrattile, un classico esempio in tal senso è rappresentato dal muscolo sovraspinato 1. Il muscolo sovraspinato (MS) origina dai 2/3 mediali della fossa sovraspinata della scapola, decorre lateralmente al di sopra della capsula articolare, alla quale aderisce, e passa al di sotto Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 175

6 BISCIOTTI Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff passes beneath the acromion of the clavicle. It is inserted distally into the superior facet of the greater tubercle of the humerus. It abducts and externally rotates the arm, together with the deltoid muscle; it also has a stabilising effect on scapulo-humeral articulation. It is innervated by the suprascapular nerve (C4-C6). The SM is the muscle area most involved in the pathology of the rotator cuff that this muscle is a part of, together with the infraspinatus, subscapularis and teres minor muscles. Very often, in the context of a serious problem with the rotator cuff, the tendons of the SM may suffer a full-thickness tear resulting in a retraction of the muscle belly and its tendon. This retraction is often associated with a change in the pennation angle of the muscle fibers, and can cause fatty infiltration inside the muscle belly itself. 2 dell estremità acromiale della clavicola. Si inserisce distalmente nella faccetta superiore della grande tuberosità dell omero. Con la sua azione abduce ed extraruota il braccio in sinergia con il muscolo deltoide; inoltre ha un azione stabilizzante sull articolazione scapolo-omerale. È innervato dal nervo sovrascapolare (C4-C6). Il MS rappresenta il distretto muscolare maggiormente interessato nella patologia della cuffia dei rotatori di cui tale muscolo, assieme ai muscoli sottospinato, sottoscapolare e piccolo rotondo, fa parte. Molto spesso nel quadro di una patologia della cuffia dei rotatori di grado severo, la componente tendinea del MS può subire una lesione a tutto spessore che esita in una retrazione del ventre muscolare e del suo tendine. Tale retrazione muscolare può spesso comportare un cambiamento dell angolo di pennazione delle fibre muscolari e causare l instaurarsi di infiltrazioni lipidiche all interno del ventre muscolare stesso 2. The various degrees and classifications of fatty degeneration Some authors, and Goutallier 3 in particular, have proposed a classification of the gravity of the extent of fatty degeneration quantified by CT scan or MRI. The quantity of fatty infiltration is an important prognostic indication of the outcome of the surgical repair of the SM, from the perspective of both the actual anatomical repair, and the functional recovery. 1 Excessive fatty degeneration can imply a poor biological capacity for repair of the tendon and for a functional recovery of the muscle, thus indicating the likelihood of an unsatisfactory outcome post-surgery This specific predisposition of the SM to develop fatty infiltration, as a consequence of a fullthickness tear of a tendon, is a serious problem that must be taken into consideration before recommending surgical or conservative treatment. Fatty degeneration is associated with a high percentage of recidivism and an unsatisfactory functional outcome of rotator cuff repair. 9, 11 In fact, if on one hand in some selected cases a conservative approach may prove sufficient for the patient s functional requirements, or may represent a first attempt at rehabilitation before choosing surgery, on the other we cannot forget that the process of fatty degeneration continues to evolve throughout the period of the proposed conservative treatment. As a result, because the degree of fatty degeneration significantly conditions the I diversi gradi e la classificazione della degenerazione lipidica Alcuni autori, tra cui per primo Goutallier 3 hanno proposto una classificazione della gravità dell estensione della degenerazione lipidica quantificata attraverso CT o RM. La quantità di infiltrato lipidico rappresenta un importante indice prognostico per ciò che riguarda l outcome della riparazione chirurgica del MS, sia da un punto di vista della riparazione anatomica in sé, che della ripresa funzionale in senso specifico 1. Un eccessiva degenerazione lipidica, infatti, può sottintendere una scarsa capacità biologica di riparazione del tendine e di ripresa funzionale da parte del muscolo e rappresentare, in tal modo, il presupposto per un outcome post-chirurgico insoddisfacente Questa specifica predisposizione del MS nello sviluppare infiltrato lipidico, in conseguenza a una lesione a tutto spessore della sua componente tendinea, rappresenta un serio problema da considerare prima di consigliare un intervento di tipo chirurgico o conservativo. Infatti, la degenerazione lipidica è associata a un alta percentuale di recidive e un insoddisfacente outcome funzionale nelle riparazioni della cuffia dei rotatori 9, 11. In effetti, se da un lato in alcuni casi selezionati un intervento di tipo conservativo può rivelarsi sufficiente a far fronte alle richieste funzionali del paziente, oppure può rappresentare un primo tentativo riabilitativo prima della scelta chirurgica, dall altro non bisogna dimenticare che il fenomeno della degenerazione lipidica continua comunque a progredire durante tutto il periodo del trattamento conservativo proposto. Quindi, dal momento che il grado di degenerazione lipidica condiziona fortemente l outcome 176 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

7 Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff BISCIOTTI functional outcome, it is essential to take three principal parameters into account: 1. the factors that are related to the formation of fatty degeneration in the SM; 2. the speed with which this involutional process evolves; 3. the correlation between the fatty degeneration and muscular atrophy. Where the first point is concerned, we must remember that numerous studies carried out both live and in vitro, on animal and human models, show that, from about the third week post-lesion, abundant fatty inclusion located predominantly in the periphery of the fibres can be observed in the tenotomised muscle. 12, 13 Fatty degeneration thus becomes a typical response by the muscle to a break in the continuity of a tendon. Because the SM typically has very pronounced tendons which very often present full-thickness lesions with the consequent retraction of the muscle belly and a change in the pennation angle of the fibres, it is naturally very prone to this phenomenon. With regard to the second point, the speed with which the process evolves, it is important to distinguish between a traumatic event and a degenerative cause. This aspect will be discussed later on the basis of experimental data. The discussion of the third point, the correlation between fatty degeneration and muscular atrophy, is more extensive. Many authors consider the degree of atrophy of the cuff muscles as an important parameter when assessing the type of treatment in the event of rotator cuff pathology. 4, 8, A study by Melis et al. 1 is particularly interesting in this context, revealing that the phenomenon of atrophy of the cuff muscles is a constant in full-thickness lesions which in turn are accompanied almost constantly by fatty degeneration. However, it is not very clear whether the atrophy is the cause or a consequence of the fatty generation, or if the two phenomena develop autonomously but contemporaneously. What does seem certain is the fact that, like fatty degeneration, muscular atrophy is a negative prognostic factor of both conservative and surgical treatment of the cuff pathology. 1 Today the quantification of the fatty infiltration proposed by Goutellier 3 and executed on CT scans in soft-tissue frequency, has given way to the method proposed by Fuchs et al., 17 based on MRI imaging, in T1 sequence, and oblique sagittal cuts, or the method proposed funzionale, è fondamentale tenere conto di tre parametri principali: 1. i fattori che sono correlati alla formazione della degenerazione lipidica nel MS; 2. la velocità con la quale tale fenomeno involutivo progredisce; 3. la correlazione intercorrente tra la degenerazione lipidica e l atrofia muscolare. Per ciò che riguarda il primo punto occorre ricordare come numerosi studi effettuati sia in vivo che in vitro, sia su modello animale che umano, dimostrino come nel muscolo tenotomizzato a partire da circa la terza settimana post-lesionale, siano osservabili abbondanti inclusioni lipidiche dislocate preferenzialmente alla periferia delle fibre 12, 13. La degenerazione lipidica quindi rappresenterebbe una tipica risposta del muscolo in caso d interruzione della sua continuità tendinea. Il MS presentando tipicamente una componente tendinea molto pronunciata che, in caso d insufficiente spazio subacromiale e di conseguente conflitto con la componente ossea, molto spesso esita in lesioni a tutto spessore con conseguente retrazione del ventre muscolare e cambiamento dell angolo di pennazione delle fibre è naturalmente molto esposto a tale fenomeno. Per ciò che concerne il secondo punto, ossia la velocità di progressione del fenomeno, occorre distinguere tra un evento di tipo traumatico e una causa di tipo degenerativo. Quest aspetto verrà discusso estesamente in seguito basandosi su dati sperimentali. Più ampia invece è la discussione del terzo punto, ossia la correlazione tra le degenerazione lipidica e l atrofia muscolare. Molti autori considerano il grado di atrofia dei muscoli della cuffia come un importante parametro nella valutazione del tipo di trattamento nell ambito della patologia della cuffia dei rotatori stessa 4, 8, Particolarmente interessante a questo proposito è uno studio di Melis et al. 1 che dimostra come il fenomeno di atrofia dei muscoli della cuffia rappresenti un evento costante nelle lesioni a tutto spessore che a loro volta si accompagnano pressoché costantemente a degenerazione lipidica. Non è ben chiaro tuttavia se il fenomeno dell atrofia sia la causa o la conseguenza della generazione lipidica, oppure se i due fenomeni si sviluppino, seppur contestualmente, in modo autonomo. Ciò che sembrerebbe invece assodato è che l atrofia muscolare rappresenterebbe, al pari della degenerazione lipidica, un fattore prognostico negativo sia nel trattamento conservativo, che in quello chirurgico della patologia della cuffia 1. Alla quantificazione dell infiltrato lipidico proposta da Goutellier 3 ed effettuata su immagini CT in soft-tissue frequence, oggi si preferiscono il metodo Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 177

8 BISCIOTTI Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff even more recently by Melis et al., 1 which also uses T1-weighted sequences but considers all the acquisition planes (i.e., axial, coronal and sagittal). Recent studies have demonstrated that ultrasound technology is able to identify fatty degeneration of the rotator cuff with an accuracy that varies from 72% 18 to 100%, 19 obviously with MRI as the gold standard. In any case, the last two methods also use the classification proposed by Goutallier 3 which envisages four different degrees of fatty degeneration: stage 0-1: considered normal, if there is no trace (stage 0), or if there are some streaks of fat inside the muscle belly (stage 1); stage 2-4: considered pathological and which envisage a greater fatty degeneration than stage 1 but still less than the remaining muscular part (stage 2), the same amount of fatty degeneration as the muscle tissue (stage 3), and even a higher share of fatty degeneration than the muscular part (stage 4). In bibliography we find a level of inter- and intraobserver reliability ranging from moderate 20 to good 21 for Goutallier s method, 3 whereas Fuchs et al. 22 reveal a level of interobserver reliability that can be classified as good both for Goutallier s method 3 and for the methodology they themselves proposed. 17 In any case, the methods indicated by Fuchs et al. 17 and by Melis et al. 1 can without doubt be preferred to that proposed by Goutallier, 3 not only for the better resolution of the soft tissues that can be obtained with the MRI method rather than CT, but above all for the high exposure of the patient to ionising radiation which the latter type of investigation entails. The image acquisition technique A universally accepted classification of the degree of fatty infiltration in the context of rotator cuff tears also depends on technical factors, directly related to the type of MR equipment used. The equipment usually recommended for this type of examination are MRI systems with a high field strength magnet (from 1.5 to 5 Teslas). The main advantage of using this type of equipment, other than the shorter duration of the examination, is the improvement in the relation between signal and sound which consequently brings a significant improvement in the information proposto da Fuchs et al. 17 che si effettua attraverso l acquisizione di immagini RM, in sequenza T1, di tagli sagittali obliqui, oppure quello ancor più recentemente proposto da Melis et al. 1 che utilizza sempre sequenze pesate in T1 ma considerando tutti i piani di acquisizione (cioè, assiale, coronale e sagittale). Studi recenti hanno dimostrato come anche l ecografia abbia una buona accuratezza nella individuazione della degenerazione lipidica della cuffia dei rotatori variabile dal 72% 18 al 100% 19 con ovviamente la RM come gold standard. In ogni caso, anche gli ultimi due metodi utilizzano la classificazione proposta da Goutallier 3, che prevede quattro differenti stadi di degenerazione lipidica: Stadio 0-1: considerato normale, sia che non vi sia (stadio 0), oppure via sia la semplice traccia di inclusioni lipidiche all interno del ventre muscolare (stadio 1); stadio 2-4: considerati patologici e che prevedono, una degenerazione lipidica maggiore rispetto alla stadio1 ma comunque minore della restante parte muscolare (stadio 2), un egual parte di degenerazione lipidica rispetto al tessuto muscolare (stadio 3), ed infine una quota di degenerazione lipidica maggiore rispetto alla parte muscolare (stadio 4). In bibliografia ritroviamo un livello di affidabilità inter e intraosservatore, che va da moderato 20 a buono 21, per ciò che concerne il metodo proposto da Goutalier 3 mentre Fuchs et al. 22 riportano un grado di affidabilità interosservatore classificabile come buono sia per il metodo indicato da Gouttalier 3 che per la metodologia da loro stessi proposta 17. In ogni caso, i metodi indicati da Fuchs et al. 17 e da Melis et al. 1 sono senza dubbio da preferire a quello proposto da Goutallier 3 non solo per la miglior risoluzione dei tessuti molli ottenibile con la metodica RM rispetto alla TC, ma soprattutto per la forte esposizione del paziente alle radiazioni ionizzanti che quest ultimo tipo d indagine comporta. La tecnica di acquisizione delle immagini La classificazione univoca del grado d infiltrazione lipidica nell ambito delle lesioni della cuffia dei rotatori dipende anche da fattori di ordine tecnico, direttamente connessi al tipo di apparecchiatura RM utilizzata. Le apparecchiature maggiormente indicate per questo tipo d indagine sono rappresentate dalle apparecchiature RM con magnete ad alta intensità di campo (da 1,5 a 5 Tesla). Il principale vantaggio legato all impiego di questo tipo di apparecchiature, oltre alla minor durata temporale dell esame, consiste nel miglioramento del rapporto segnale-rumore che comporta conseguentemente un 178 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

9 Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff BISCIOTTI A Figure 1. To obtain a universally accepted classification of the degree of adipose infiltration in rotator cuff tears several factors must be considered; these include the type of MRI equipment used, in view of the fact that those with a higher field strength (from 1.5 to 5 Teslas) provide a greater intrinsic tissue contrast and a high spatial resolution, and are therefore able to detect even smaller adipose infiltrations at an initial stage, while those below 1 Tesla can be less precise for this type of assessment. The sequences adopted are also important, and we mention the T1, FAT SAT and STIR sequences which are the most sensitive to differences between the adipose tissue and the muscle and tendon tissue. All the images viewed here were obtained using G.E. 1.5 Tesla equipment and coronal, sagittal and axial Spin Eco T1 scans. Figure 1 shows a lesion to the supraspinatus muscle without retraction of the muscle belly, in which it is possible to note initial signs of adipose infiltration in the axial T1 (arrow in square A) and coronal (arrow in square B) scans, which can be classified as stage 1 using the Goutallier scale (1990). Figura 1. Per ottenere una classificazione univoca del grado di infiltrazione adiposa nelle lesioni della cuffia dei rotatori occorre considerare diversi fattori, tra questi annoveriamo anche il tipo di apparecchiatura RM utilizzata, ricordando che quelle a più alto campo (da 1,5 a 5 tesla) forniscono un maggiore contrasto tissutale intrinseco ed una più elevata risoluzione spaziale e sono in grado pertanto di rilevare infiltrazioni adipose anche di grado minore e nelle fasi iniziali, mentre quelle al di sotto di 1 tesla possono essere meno precise per questo tipo di valutazione. Importanti sono anche le sequenze utilizzate, tra queste ricordiamo le T1, le FAT SAT e le STIR che sono più sensibili a differenziare il tessuto adiposo da quello muscolare e tendineo. Tutte le immagini visualizzate in questa serie sono state ottenute con apparecchiatura G.E. da 1,5 tesla mediante scansioni Spin Eco T1 coronali, sagittali ed assiali. In figura 1 è osservabile una lesione del sovraspinato senza retrazione del ventre muscolare dove è possibile dimostrare iniziali segni di un infiltrazione adiposa nelle scansioni T1 assiale ( freccia nel riquadro A) e coronale (freccia nel riquadro B) stadiabile, secondo la classificazione di Goutallier (1990), come di grado 1. B content of the images themselves. As a result, a high field strength MRI machine can provide images with a greater intrinsic tissue contrast together with a higher spatial resolution. Generally speaking a high field strength MRI machine makes it possible to obtain anatomical-structural spatial resolution information precise to a tenth of a millimeter, with times equivalent or even shorter than those needed for an ordinary low and medium field strength millimetric examination (up to 1.5 Teslas). As a result, thanks to the use of this equipment we are even able to highlight and detect a lower level of adipose infiltration at an early stage, which it is not possible to do using medium or low field strength equipment, which is without any doubt less precise for this type of examination. In addition to the significativo miglioramento del contenuto informativo delle immagini stesse. Di conseguenza un apparecchio RM ad alto campo è in grado di fornire immagini con un maggiore contrasto tissutale intrinseco unitamente a una più elevata risoluzione spaziale. In linea generale infatti un apparecchiatura RM ad alto campo permette di ottenere informazioni di carattere anatomo-strutturale di risoluzione spaziale dell ordine dei decimi di millimetro, con tempi equivalenti, o addirittura inferiori, a quelli necessari per l esame ordinario millimetrico a basso e medio campo (fino 1.5 Tesla). Pertanto grazie all utilizzo di tali apparecchiature si è in grado di evidenziare e rilevare anche infiltrazioni adipose di grado minore e nelle fasi iniziali, al contrario di quanto invece non sia possibile fare mediante l utilizzo di apparecchiature a medio o basso campo, che si dimostrano senza dubbio meno precise per questo Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 179

10 BISCIOTTI Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff type of equipment used, the type of sequence adopted is also extremely important; for this reason, T1, FAT SAT and STIR sequences are often recommended for this purpose, because they are more sensitive to the differences between the adipose tissue and the muscles or tendons. And finally, the most advisable types of scan are: 1. axial: parallel to the supraspinatus tendon or perpendicular to the glenoid profile on the coronal detector; 2. oblique coronal: parallel to the supraspinatus tendon or perpendicular to the glenoid profile on the axial detector; 3. oblique sagittal: parallel to the scapular glenoid cavity on the axial and oblique coronal detector. The consequences of fatty degeneration It is interesting to note that the appearance of fat in the SM is positively related to both the patient s age and to the time that passes between the emergence of the pathology and the diagnosis. However, we must underline that the age factor is the best prediction of how the fatty degeneration will develop. 1 The amount of fatty infiltration is also linked to the number of torn tendons connected to the rotator cuff muscles. 1 In other words, fatty degeneration is minimal in the case of partial tearing of the SM tendon, but it becomes severe in massive breakages of the cuff which, in addition to the SM tendon, also involve the tendons of the infraspinatus muscle and the subscapularis muscle, whereas the teres minor muscle is rarely involved in this process. 1, 23 Fatty degeneration occurs both when the tendon is torn by a degenerative or a traumatic event. Generally speaking, after an average period of about 4 years from the emergence of the symptoms, it is possible to observe a moderate fatty inclusion, attributable to stage 2 using Goutallier s classification, 3 whereas after about 6 years, if fatty degeneration appears severe and can be classified as stage the cause of the lesion was traumatic, and it can be more easily identified from the perspective of the time factor than when the origin is degenerative. A moderate (stage 2) fatty degeneration usually appears after a period of about 3 years (34.8±55.7 months), while a severe stage (stage 3-4) can be observed after about 5 years (57.7±66.7 months) from the lesion. 1 Therefore, tipo d indagine. Oltre al tipo di apparecchiature utilizzata si rivelano di estrema importanza anche il tipo di sequenze utilizzate, per tale motivo le sequenze T1, le FAT SAT e le STIR sono quelle maggiormente indicate allo scopo, in virtù del fatto che si mostrano più sensibili a differenziare il tessuto adiposo rispetto a quello muscolare e tendineo. In ultimo le scansioni maggiormente consigliabili sono: 1. assiale: parallela al tendine del sovraspinoso o perpendicolare al profilo glenoideo sul localizzatore coronale; 2. coronale obliqua: parallela al tendine del sovraspinoso o perpendicolare al profilo glenoideo sul localizzatore assiale; 3. sagittale obliqua: parallela alla glena scapolare sul localizzatore assiale e coronale obliquo. Le conseguenze della degenerazione lipidica È interessante notare che l apparizione della componente lipidica a livello del MS è correlata positivamente sia all età anagrafica del paziente che al tempo intercorrente tra l instaurarsi della patologia e la formulazione della diagnosi. Comunque, occorre sottolineare come il fattore età rappresenti il miglior predittore per ciò che riguarda lo sviluppo della degenerazione lipidica stessa 1. L ammontare della componente lipidica è altresì correlato con il numero delle unità tendinee lesionate facenti capo ai muscoli appartenenti alla cuffia dei rotatori 1. In altre parole, la degenerazione lipidica è minima nel caso di rotture parziali del tendine del MS, mentre diviene severa nelle rotture massive della cuffia che, oltre al tendine del MS, coinvolgono anche quello del m. sottospinato e del m. sottoscapolare, essendo il piccolo rotondo raramente coinvolto in questo processo 1, 23. Il processo di degenerazione lipidica si verifica sia nel caso che la rottura tendinea si produca per un fatto degenerativo, che traumatico. In linea generale, mediamente dopo un periodo di circa 4 anni dall insorgenza dei sintomi, è possibile osservare un inclusione lipidica di tipo moderato, ascrivibile ad uno stadio 2 della classificazione di Goutallier 3, mentre dopo un periodo di circa 6 anni la degenerazione lipidica appare di grado severo e classificabile come di stadio invece la causa lesiva è stata di origine traumatica, e quindi ben più facilmente identificabile dal punto di vista temporale rispetto ad un insorgenza di tipo degenerativo, una degenerazione lipidica di tipo moderato (stadio 2) appare in genere dopo un periodo di circa 3 anni (34,8±55,7 mesi), mentre un stadio severo (stadio 3-4) è osservabile dopo circa 5 anni (57,7±66,7 mesi) dall evento lesivo 1. Per cui, perlomeno in linea 180 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

11 Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff BISCIOTTI A B C Figure 2. A degenerative lesion to the supraspinatus muscle without complete retraction of the muscle belly. Coronal T1 (square A and B) and axial (square C) images. Signs of initial fibro-adipose infiltration of the supraspinatus (arrows) are evident. The square can be classified as stage 2 on the Goutallier scale (1990). Figura 2. Lesione degenerativa del sovraspinato senza retrazione completa del ventre muscolare. Immagini T1 coronali (riquadro A e B) ed assiali (riquadro C). Si notano segni di iniziale infiltrazione fibroadiposa del sovraspinato (frecce). Il quadro è da classificarsi come uno stadio 2 della classificazione di Goutallier (1990). at least in principle, we can say that the process of fatty involution is more rapid in traumatic tears than in those that are degenerative. The lack of precision of forecasting the emergence of fatty degeneration in the case of a degenerative process is due to the fact that very often, and particularly with elderly patients, 24, 25 we are dealing with cases that can present few or no symptoms for a long period of time, so we can reasonably suppose that fatty degeneration may precede the emergence of the symptoms. 23, 26 However, asymptomatic lesions are generally modest in extension, while symptomatic lesions are generally 30% more extensive than the asymptomatic, with the result that the extension of the tear itself is an important factor to predict the dedi principio, possiamo considerare che il processo d involuzione lipidica sia più veloce nelle rotture di tipo traumatico rispetto a quelle di tipo degenerativo. La minor precisione nella possibile previsione dell insorgenza della degenerazione lipidica nel caso di processo degenerativo è data dal fatto che molto spesso, soprattutto nel caso di pazienti anziani 24, 25, ci si trova in presenza di quadri che restano asintomatici o pauci-sintomatici per un lungo periodo, pertanto si può ragionevolmente supporre che la degenerazione lipidica possa precedere l esordio dei sintomi 23, 26. Tuttavia, le lesioni asintomatiche sono in genere di modesta estensione tanto che lesioni sintomatiche sono in genere del 30% più estese rispetto a quelle asintomatiche, per cui l estensione della lesione stessa rappresenta un importante fattore predittivo per lo sviluppo della sintomatologia algica 26. Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 181

12 BISCIOTTI Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff A A B Figure 3. Axial T1 scans of complete lesions to the supra- and infraspinatus with retraction of the fibres and adipose replacement (the retraction of the tendon and a partial but already significant adipose substitution, arrows, can be noted). The square corresponds to stage 3 on the Goutallier scale (1990). Figura 3. Scansioni assiali T1 di lesione completa del sovra e sottospinato con retrazione delle fibre e sostituzione adiposa.(si nota la retrazione del tendine ed una parziale sostituzione adiposa già significativa, frecce). Il quadro corrisponde ad uno stadio 3 della classificazione di Goutallier (1990). B Figure 4. Deep-rooted tear to the supraspinatus with retraction of the belly and adipose infiltration, T1 coronal (square A) and T1 sagittal (square B) scans (arrows) corresponding to stage 4 on the Goutallier scale (1990). Figura 4. Lesione inveterata del sovraspinato con retrazione del ventre ed infiltrazione adiposa, scansioni (frecce) T1 coronale (riquadro A) e T1 sagittale (riquadro B) corrispondente ad uno stadio 4 della classificazione di Goutallier (1990). velopment of pain symptoms. 26 This is particularly important in the case of patients who receive conservative treatment, because in most cases an exacerbation of the pain symptoms entails an extension of the tear, whereas stable symptoms are an indication that the lesion has not changed. 23, 26 In any case, above all in the short term (i.e., less than a year from the emergence of the symptoms), an increase of pain and of the fatty degeneration are occasionally not related. 23 Questo dato è particolarmente importante nel caso di pazienti trattati conservativamente, in quanto un esacerbazione della sintomatologia algica comporta, nella maggioranza dei casi, un estensione della lesione, mentre una sintomatologia stabile è indice di una contestuale invariabilità della lesione stessa 23, 26. In ogni caso, soprattutto sul breve periodo (cioè, a meno di un anno dall insorgenza dei sintomi), talvolta la progressione del dolore e quella della degenerazione lipidica possono non essere tra loro correlate MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

13 Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff BISCIOTTI The natural development of fatty degeneration in the rotator cuff is described as irreversible and generally progressive. 2, 7, 9, 27 In fact, a level of degeneration that is equal to or above stage 2 determines an irreversible loss of muscle function and seriously affects the post-surgical outcome. 10, 15 In this sense, early surgical repair seems to be able to arrest both the fatty degeneration and the muscular atrophy. 7, 22 The fatty inclusion and the resulting process of atrophy of the SM in particular and of the remaining muscles of the rotator cuffs in general, following a lesion to the tendon, is an important factor for the prognosis of the anatomical and functional outcome after surgical reconstruction. 28, 29 Surgical repair of the rotator cuff should in fact be performed before serious fatty degeneration of the muscle of the cuff itself can occur, in order to prevent an unsatisfactory functional outcome. 7, 30 With the result that tackling surgical reconstruction of the cuff late, and in the presence of severe fatty degeneration and massive muscular atrophy, often causes the pathology to become chronic. 10, 11, 29, 31 Even the probability of recidivism after surgical cuff reconstruction is more probable when the muscle of the reconstructed tendon reveals fatty degeneration above stage Therefore, in this context stage 2 or higher fatty inclusion acquires clinical significance. And finally it is also important to bear in mind that some authors underline that muscular atrophy and the degree of fatty degeneration are the only independent predictions employed for the American Shoulder and Elbow Society (ASES) Constant, and Pain Scores. 9 La storia naturale della degenerazione lipidica all interno della cuffia dei rotatori é descritta come irreversibile e generalmente progressiva 2, 7, 9, 27. In effetti, un grado di degenerazione lipidica eguale a superiore allo stadio 2 determina un irreversibile perdita della funzionalità muscolare e condiziona pesantemente l outcome postoperatorio 10, 15. In questo senso, la riparazione chirurgica precoce sembra essere in grado di arrestare sia il fenomeno di degenerazione lipidica, che quello di atrofia muscolare 7, 22. L inclusione lipidica e il conseguente processo di atrofia del MS in particolare, e dei restanti muscoli della cuffia dei rotatori in generale, in seguito a lesione tendinea, rappresenta un importante fattore prognostico per l outcome anatomico e funzionale dopo la ricostruzione chirurgica 28, 29. La riparazione chirurgica della cuffia dei rotatori andrebbe in effetti effettuata prima dell insorgenza di una grave degenerazione lipidica a livello dei muscoli della cuffia stessa, al fine di prevenire un insoddisfacente outcome funzionale 7, 30. Per cui, il fatto di affrontare una ricostruzione chirurgica della cuffia tardivamente e quindi in presenza di una severa degenerazione lipidica e di un atrofia muscolare massiva, implica sovente la cronicizzazione della patologia 10, 11, 29, 31. Anche la probabilità di una recidiva dopo ricostruzione chirurgica della cuffia diviene più probabile quando il muscolo del tendine ricostruito mostra una degenerazione lipidica maggiore dello stadio Pertanto, un inclusione lipidica di grado 2 o maggiore assume in quest ambito una rilevante valenza clinica. Occorre, infine, anche tenere presente che alcuni autori sottolineano che il fenomeno atrofico a livello muscolare e il grado di degenerazione lipidica rappresentano gli unici predittori indipendenti nell ambito dell American Shoulder and Elbow Society (ASES), Constant, and Pain Scores 9. Conclusions In the light of the above, we can therefore conclude that an evaluation and consequent classification of the process of fatty degeneration of the cuff muscles, and in particular of the SM, carried out by MRI (gold standard), CT or ultrasound scan may be a valid help in predicting the functional outcome of surgical cuff reconstruction and/or in the context of conservative treatment. In fact, the modest outcomes occasionally recorded after surgical cuff reconstruction can, to a large extent, be put down to muscular deficiency. 27 This suggest that surgical reconstruction should, whenever possible, Conclusioni Alla luce di quanto esposto possiamo quindi concludere che una valutazione e una conseguente stadiazione del processo di degenerazione lipidica dei muscoli della cuffia, e in particolar modo del MS, effettuata tramite RM (gold standard), CT o ecografia può essere di valido aiuto nel predire l outcome funzionale di una ricostruzione chirurgica della cuffia e/o nell ambito di un programma di tipo conservativo. Infatti, i modesti outcome che talvolta si riscontrano dopo una ricostruzione chirurgica della cuffia sono in gran parte dovuti ad insufficienza muscolare 27. Questo suggerisce come la ricostruzione chirurgica dovrebbe essere, per quanto possibile, Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 183

14 BISCIOTTI Adipose degeneration in the context of full-thickness tears of the rotator cuff be performed before significant fatty degeneration or simultaneous massive muscular atrophy 2 take place, above all in elderly patients and/or those presenting the traumatic involvement of several tendons of the rotator cuff muscles. effettuata prima del verificarsi di un importante degenerazione lipidica e di una contestuale massiva atrofia muscolare 2 soprattutto in pazienti anziani e/o che presentino l interessamento traumatico di più tendini appartenenti alla muscolatura della cuffia dei rotatori. References/Bibliografia 1) Melis B, DeFranco MJ, Chuinard C, Walch G. Natural history of fatty infiltration and atrophyof the supraspinatus muscle in rotator cuff tears. Clin Orthop Relat Res 2010;468: ) Gerber C, Meyer D, Frey E, Von Rechenberg B, Hoppeler H, Frigg R, Jost B, Zumstein M. 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Bisciotti, Kinemove Rehabilitation Centers, Pontremoli - Parma - La Spezia, Italy. bisciotti@libero.it 184 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

15 Physiological area Area fisiologica MED SPORT 2014;67: Reliability of electromyography and peak torque during maximum voluntary concentric, isometric and eccentric contractions of quadriceps muscles in healthy subjects Affidabilità dell elettromiografia e del momento di torsione massimo durante contrazioni volontarie concentriche, isometriche ed eccentriche massimali dei muscoli quadricipiti in soggetti sani A. CARVALHO 1, E. ABADE 1, 2, C. CARVALHO 1, J. SAMPAIO 1, 2 1Research Center of Sports Science, Health and Human Development (CIDESD) High Institute of Maia, Maia, Portugal 2University of Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD), Vila Real, Portugal SUMMARY Aim. The aim of this study was to investigate the reliability of surface electromyography of the average full wave rectified signal (AvgEMG) of each muscle. Also, the peak torque (PT) of the subjects best performance during maximum voluntary concentric, eccentric and isometric contractions of quadriceps was recorded. Considering that EMG interpretation of dynamic contractions might become difficult, based on the fact that movement itself may affect the signal characteristics, it was also examined the AvgEMG reliability without electrode removal, after a one hour resting period and with electrode removal with a one week interval. Methods. The EMG signals of Vastus lateralis (VL), Rectus femoris (RF) and Vastus medialis (VM) muscles were recorded in 16 subjects (males) using surface electrodes (Medicotest, Blue Sensor SP). These data were analyzed considering the AvgEMG of each muscle and its corresponding intra-class correlation coefficient (ICC). Results. The results of this study show that PT and AvgEMG obtained high reliability without electrode removal, one hour after the resting period (PT ICC: 0.98 to 0.99; AvgEMG ICC: 0.71 to 0.97). In addition, it was observed a high reliability in all of the variables regarding the results obtained with electrode removal, one week after the resting period (Isometric PT ICC: 0.90; Concentric PT ICC: 0.95; Eccentric PT ICC 0.95; AvgEMG ICC: 0.80 to 0.94). This study demonstrated that one hour after the resting period without electrode removal, PT and EMG variables revealed high reliability and that one week after the resting period with electrode removal they still indicate good reliability of PT and EMG variables. Conclusion. The RF muscle seems to present less reliable results than VL and VM muscles. When the electrodes are removed, the reproducibility seems to decrease, probably due to the electrode replacement related factors. Key words: Reproducibility of results - Quadriceps muscle - Electromyography. RIASSUNTO Obiettivo. Obiettivo del presente studio è stato quello di esaminare l affidabilità del valore medio del segnale rettificato a onda intera dell elettromiografia di superficie (avgemg) di ogni muscolo. È stato inoltre registrato il momento di torsione massimo (peak torque, PT) della migliore performance dei soggetti durante le contrazioni volontarie concentrica, eccentrica e isometrica massimali dei quadricipiti. Considerando che l interpretazione EMG delle contrazioni dinamiche potrebbe essere difficile, poiché il movimento stesso può influenzare le caratteristiche del segnale, è stata anche esaminata l affidabilità dell AvgEMG senza rimozione degli elettrodi, dopo un periodo di riposo di un ora, e con rimozione degli elettrodi dopo un intervallo di una settimana. Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 185

16 CARVALHO Reliability of electromyography and peak torque Metodi. I segnali EMG dei muscoli vasto laterale (VL), retto femorale (RF) e vasto mediale (VM) sono stati registrati in 16 soggetti (uomini) utilizzando degli elettrodi di superficie (Medicotest, Blue Sensor, SP). Tali dati sono stati analizzati considerando l avgemg di ciascun muscolo e il relativo coefficiente di correlazione intraclasse (ICC). Risultati. I risultati del presente studio hanno mostrato che il PT e l avgemg hanno ottenuto un elevata affidabilità senza rimozione degli elettrodi, un ora dopo il periodo di riposo (ICC del PT: da 0,98 a 0,99; ICC dell avgemg: da 0,71 a 0,97). Inoltre, è stata osservata un elevata affidabilità di tutte le variabili per quanto concerne i risultati ottenuti con la rimozione degli elettrodi, una settimana dopo il periodo di riposo (ICC del PT isometrico: 0,90; ICC del PT concentrico: 0,95; ICC del PT eccentrico 0,95; ICC dell avgemg: da 0,80 a 0,94). Il presente studio ha indicato che un ora dopo il periodo di riposo senza rimozione degli elettrodi, le variabili PT ed EMG hanno mostrato un elevata affidabilità, e che una settimana dopo il periodo di riposo con rimozione degli elettrodi sussisteva ancora una buona affidabilità delle variabili PT ed EMG. Conclusioni. Il muscolo RF sembra presentare risultati meno affidabili rispetto ai muscoli VL e VM. Quando gli elettrodi vengono rimossi, la riproducibilità sembra diminuire, probabilmente a causa dei fattori associati alla sostituzione degli elettrodi. Parole chiave: Riproducibilità dei risultati - Quadricipiti - Elettromiografia. Reliability plays an important role in the interpretation of the evaluation research data, and it has been an important variable to establish reliable evaluations, since it is capable to compare different electromyography (EMG) data recordings from diverse laboratories and performed by different researchers. The processing methodology about the behavior of the signal in time domain is described by the amplitude variables (the root mean square of the signal or the average rectified value of each epoch, the latter being the integrated EMG divided by the epoch duration) and/or the muscle fiber conduction velocity. 1, 2 In contrast with isometric muscle contraction evaluation, EMG signal interpretation may become more difficult when focussing on dynamic muscle contractions, due to several factors inherent to the movement itself that contribute to affect the EMG signal recording. However, much of the basic human activity is dynamic by nature and isometric actions are rarely performed in the quotidian context. This fact seems to prevail over the difficulties inherent to this type of procedure, reinforcing the importance of studies in EMG dynamic muscle contraction. 3 The use of isokinetic dynamometers to evaluate muscle function has progressively been increasing in sport, research and clinical settings. Isokinetic devices are able to assess joint and muscle strength under constant velocity conditions and allow for maximal strength of the muscle(s) in concentric (CON), eccentric (ECC) and isometric (ISO) modes. Some investigations have used isokinetic dynamometers to assess isometric and dynamic (ECC and CON) strength of both the knee extensor and flexor muscles. 4, 5 Reliability seems to be L affidabilità riveste un ruolo importante nell interpretazione e nella valutazione dei dati di ricerca, ed è un importante variabile per stabilire valutazioni affidabili, poiché è in grado di confrontare diverse registrazioni di dati EMG provenienti da diversi laboratori ed effettuate da diversi ricercatori. La metodologia di elaborazione circa il comportamento del segnale nel dominio del tempo è descritta dalle variabili di ampiezza (il valore quadratico medio del segnale o il valore rettificato medio di ciascuna epoca: quest ultimo rappresenta l EMG integrata divisa per la durata delle epoche) e/o la velocità di conduzione della fibra muscolare 1, 2. Al contrario della valutazione della contrazione muscolare isometrica, l interpretazione del segnale può divenire più difficile quando ci si concentra sulle contrazioni muscolari dinamiche, a causa di numerosi fattori inerenti al movimento stesso che contribuiscono a influenzare la registrazione del segnale EMG. Tuttavia, la maggior parte dell attività umana elementare è di natura dinamica e le azioni isometriche vengono effettuate raramente nell ambito quotidiano. Ciò sembra prevalere rispetto alle difficoltà inerenti a questo tipo di procedura, rafforzando l importanza degli studi EMG sulla contrazione muscolare dinamica 3. L impiego di dinamometri isocinetici per valutare la funzione muscolare è progressivamente aumentato nell ambito sportivo, clinico e sperimentale. I dispositivi isocinetici sono in grado di valutare la forza muscolare e articolare in condizioni di velocità costante, e permettono la misurazione della forza muscolare massimale nelle modalità concentrica (CON), eccentrica (ECC) e isometrica (ISO). Alcune ricerche hanno utilizzato i dinamometri isocinetici per valutare la forza isometrica e dina- 186 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

17 Reliability of electromyography and peak torque CARVALHO Sedici soggetti sani di sesso maschile (età media ± DS: 21±1,2 anni, altezza: 176±5 cm, massa corporea: 74±8 kg) senza precedente esperienza nei test isocinetici si sono offerti volontari per partecipare allo studio. Tutti i soggetti erano atleti amatoriali privi di problemi ortopedici o cardiovascolari. Prima dello studio, tutti i partecipanti sono stati informati delle procedure di test e dei possibili rischi, ed hanno fornito il loro consenso informato scritto. Questo protocollo è stato approvato dal comitato etico del Research Center in Sports Sciences, Health and Human Development, ed è stato redatto in armonia con l ultima revisione della Dichiarazione di Helsinki. Una settimana prima dell inizio del protocollo, tutti i soggetti hanno effettuato una sessione di familiarizzazione con il dinamometro isocinetico in base alle linee guida del protocollo che erano state seguite durante lo studio principale. Dopo di ciò, i soggetti hanno partecipato a tre sessioni, due nela vital key when measuring the muscle strength during ECC, CON and ISO contractions. Apparently, several factors may influence the evaluation reproductibility, such as the measuring device, the testing procedures and the individuals unique characteristics. Thus, measurement variability should be assessed using specific and similar testing equipments and procedures. Additionally, selecting population of relevant interest must be a mandatory criterion. Previous research have evaluated the reliability of Biodex, 6-13 Cybex, Kin Com, 14, 15 Con-Trex, 4, 16 Merac, 17 Lido 18 and isam isokinetic devices. Essentially, similar reliability values of the knee extension and flexion measurements were found when comparing REV9000 with Cybex NORM and Con-Trex machines. There seems to be no differences in the reliability results of all these machines, which reinforces the use of these devices in future sports performance studies. This study aimed to investigate the reliability of surface electromyography average full wave rectified signal (avgemg) and peak torque (PT) of the quadriceps muscle in maximum ECC, CON and ISO contractions without electrode removal one hour after resting period, and with electrode removal with a one week interval. Materials and methods Sixteen male healthy subjects (mean age±sd: 21±1.2 years, height: 176±5 cm, body mass: 74±8 kg) with no previous experience with isokinetic tests volunteered to participate in the study. All subjects were recreational athletes with no cardiovascular or orthopedic problems. Prior to the study, all the participants were informed of the testing procedures and possible risks, and a written consent was obtained. This protocol was approved by the ethics committee of the Research Center in Sports Sciences, Health and Human Development and it was in accordance to the latest revision of the declaration of Helsinki. One week prior to the beginning of the protocol, all subjects performed a familiarization session in the isokinetic dynamometer according to the protocol guidelines that were followed during the main study. After that, the subjects participated in three sessions, two in the same day with a one hour rest period and a third seven days later. The sessions were performed at the same time of day (16h00m), more than 3 hours after the last meal and mica (ECC e CON) dei muscoli estensore e flessore del ginocchio 4, 5. L affidabilità sembra rivestire un ruolo essenziale nella misurazione della forza muscolare durante le contrazioni ECC, CON e ISO. Apparentemente, numerosi fattori possono influenzare la riproducibilità della valutazione, come il dispositivo di misurazione, le procedure di test e le caratteristiche uniche dei soggetti. Pertanto, la variabilità della misurazione deve essere valutata utilizzando procedure e dispositivi di test simili. Inoltre, la selezione di una pertinente popolazione d interesse deve essere un criterio obbligatorio. Precedenti ricerche hanno valutato l affidabilità dei dispositivi isocinetici Biodex 6-13, Cybex 10-13, Kin Com 14, 15, Con-Trex 4, 16, Merac 17, Lido 18 e isam Essenzialmente, sono stati osservati valori di affidabilità simili nelle misurazioni di estensione e flessione del ginocchio quando sono stati confrontati i dispositivi REV9000, Cybex NORM e Con-Trex. Sembrano non esserci differenze nei risultati di affidabilità di tutti questi dispositivi, il che rafforza l utilizzo di tali dispositivi in futuri studi sulle performance sportive. Obiettivo del presente studio è stato quello di esaminare l affidabilità del momento di torsione massimo (PT) e del valore medio del segnale rettificato a onda intera (avgemg) dell elettromiografia di superficie del muscolo quadricipite nelle contrazioni ECC, CON e ISO massimali senza rimozione degli elettrodi, un ora dopo il periodo di riposo, e con rimozione degli elettrodi dopo un intervallo di una settimana. Materiali e metodi Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 187

18 CARVALHO Reliability of electromyography and peak torque preceded by a 10 minute warm up that consisted in low intensity ergocycle (70 rpm at 50 watts) and dynamic stretching exercises for hamstrings and quadriceps. The room temperature and the air relative humidity were maintained at 21 ºC and 58-62% respectively, using two air conditioners positioned laterally to the subjects. Subjects sat with the thigh at an angle of 85 (Goniometer Baseline, 360º, 30 cm) to the trunk and the mechanical axis of the dynamometer was aligned with the lateral epicondyle of the knee. The trunk and the thigh were stabilized with belts. The knee range of motion was established from 20 to 90º of flexion and the lever arm was positioned at the distal third of the leg. Torque was gravity-corrected. Dynamometer calibration was performed before every session in accordance with the manufacturer s instructions. All sessions were focused on the evaluation of the right lower limb and proceeded in the follow order: 5 CON contractions at 60ºs -1 followed by ISO muscle contractions (flexion and extension) during 5 seconds (at 60º of flexion) and 5 ECC contractions at 60ºs -1. A 90 seconds recovery time was allowed between ECC, CON and ISO tests. All subjects benefited from both visual feedback and verbal encouragement. The highest peak torque of the five repetitions was considered for analyses. EMG signals of Vastus lateralis (VL), Rectus femoris (RF) and Vastus medialis (VM) muscles were recorded using surface electrodes (Medicotest, Blue Sensor SP) with bi-polar placement according to SENIAM s recommendations for surface EMG. These data were analyzed considering AvgEMG of each muscle. All tests were performed using a REV9000 (Technogym, Italy) isokinetic dynamometer and controlled by the same expert technician. To evaluate muscle electrical activity it was used a pre-amplified telemetry system (Glonner), with Simi Motion software. The signal was recorded using a 2000-Hz frequency and smoothed using a low-pass 10-Hz filter. One hour after the resting period, without electrode removal, each subject was evaluated for a second time. At the end of the procedure, electrodes were removed and its placement upon the skin was marked with black ink. One week later, after a new electrode placement over the marked spots, subjects were again evaluated. In the dynamic contractions, the EMG Signal analysis was performed through a window of s centred in lo stesso giorno intervallate da un ora di riposo, e una terza sessione svolta sette giorni dopo. Le sessioni sono state effettuate nello stesso momento del giorno (h 16.00), più di 3 ore dopo l ultimo pasto, e precedute da un riscaldamento di 10 minuti che consisteva in una pedalata su cicloergometro a bassa intensità (70 rpm a 50 Watt) ed esercizi di stretching dinamico per i muscoli ischiocrurali e quadricipiti. La temperatura ambiente e l umidità relativa dell aria sono state mantenute rispettivamente a 21 C e 58-62%, utilizzando due condizionatori posizionati lateralmente ai soggetti. I soggetti si sono seduti con la coscia ad angolo di 85 (Goniometro Baseline, 360, 30 cm) rispetto al tronco, e l asse meccanico del dinamometro è stato allineato all epicondilo laterale del ginocchio. Il tronco e la coscia sono stati stabilizzati con delle cinghie. L ampiezza di movimento del ginocchio è stata stabilita da 20 a 90 di flessione e il braccio di leva è stato posizionato al terzo distale della gamba. La torsione è stata corretta in base alla gravità. La calibratura del dinamometro è stata effettuata prima di ogni sessione in base alle istruzioni del produttore. Tutte le sessioni sono state condotte sull arto inferiore destro nel seguente ordine: 5 contrazioni CON a 60 s -1 seguite da contrazioni muscolari ISO (flessione ed estensione) durante 5 secondi (a 60 di flessione) e 5 contrazioni ECC a 60 s -1. Tra i test ECC, CON e ISO è stato consentito un tempo di recupero di 90 secondi. Tutti i soggetti hanno ricevuto un feedback visivo e un incoraggiamento verbale. Il momento di torsione massimo più elevato delle cinque ripetizioni è stato preso in considerazione per le analisi. I segnali EMG dei muscoli vasto laterale (VL), retto femorale (RF) e vasto mediale (VM) sono stati registrati utilizzando elettrodi di superficie (Medicotest, Blue Sensor, SP) con posizionamento bipolare secondo le raccomandazioni SENIAM per l EMG di superficie. I dati sono stati analizzati considerando l avgemg di ciascun muscolo. Tutti i test sono stati condotti utilizzando un dinamometro isocinetico REV9000 (Technogym, Italia) e controllati dallo stesso tecnico. Per valutare l attività elettrica dei muscoli è stato utilizzato un sistema di telemetria preamplificato (Glonner) con software Simi Motion. Il segnale è stato registrato utilizzato una frequenza di 2000 Hz e filtrato utilizzando un filtro passa-banda da 10 Hz. Un ora dopo il periodo di riposo, senza rimozione degli elettrodi, ogni soggetto è stato valutato per una seconda volta. Al termine della procedura, gli elettrodi sono stati rimossi e il loro posizionamento sulla cute è stato contrassegnato con inchiostro nero. La settimana successiva, dopo il nuovo posizionamento degli elettrodi sui punti contrassegna- 188 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014

19 Reliability of electromyography and peak torque CARVALHO Table I. Mean, standard deviation and ICC of PT (Nm) and avgemg (mv) in VL, RF and VM muscles after 1 hour and 1 week interval periods. Tabella I. Media, deviazione standard e ICC del PT (Nm) e dell avgemg (mv) nei muscoli VL, RF e VM dopo intervalli di 1 ora e di 1 settimana. 1 hour interval (without electrode removal) 1 week interval (with electrode removal) test retest ICC test retest ICC Concentric PT (Nm) ± ± ± ± avgvl (mv) 0.763± ± ± ± avgrf (mv) 0.590± ± ± ± avgvm (mv) 0.806± ± ± ± Isometric PT (Nm) ± ± ± ± avgvl (mv) 0.633± ± ± ± avgrf (mv) 0.455± ± ± ± avgvm (mv) 0.523± ± ± ± Eccentric PT (Nm) ± ± ± ± avgvl (mv) 0.685± ± ± ± avgrf (mv) 0.481± ± ± ± avgvm (mv) 0.536± ± ± ± PT: peak torque; avgemg: average full wave rectified signal; VL: Vastus lateralis; RF: Rectus femoris; VM: Vastus medialis. the force curve produced in the ECC and CON contractions (i.e., relatively to the peak torque). For the isometric contractions (duration of 5 s), a 2-s window centred in the force curve was established (i.e., not considering the first and last 1.5 s). Mean and standard deviation (SD) were calculated for the peak torque of all data. Reliability concerned to the degree to which individuals maintain their position in a sample with repeated measurements. 20 This type of reliability was assessed with the intraclass correlation coefficient (ICC). ICC above 0.90 was considered high, between 0.80 and 0.90 as moderate and below 0.80 as low. 21 All statistical procedures were performed with SPSS 17.0 statistical software (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Results Table I presents the mean±sd and the ICC of peak torque and avgvl, avgrf, avgvm measured with a one hour interval (without electrode removal) and one week interval (with electrode removal). The ICC values of the peak torque for ECC, CON and ISO contractions showed a high reliability. Regardless to the average full wave rectified signal, the reliability found without elec- ti, i soggetti sono stati valutati nuovamente. Nelle contrazioni dinamiche, l analisi del segnale EMG è stata effettuata attraverso una finestra di 0,512 s centrata nella curva di forza prodotta nelle contrazioni ECC e CON (cioè in relazione al momento di torsione massimo). Per le contrazioni isometriche (durata di 5 secondi), è stata stabilita una finestra di 2 secondi centrata nella curva di forza (cioè non considerando i primi e gli ultimi 1,5 secondi). La media e la deviazione standard (DS) sono state calcolate per il momento di torsione massimo di tutti i dati. L affidabilità riguardava il grado con il quale gli individui mantenevano la loro posizione in un campione di misurazioni ripetute 20. Tale tipo di affidabilità è stato valutato con il coefficiente di correlazione intraclasse (ICC). Un ICC superiore a 0,90 è stato considerato elevato, tra 0,80 e 0,90 è stato considerato moderato e al di sotto di 0,80 è stato considerato basso 21. Tutte le procedure statistiche sono state effettuate utilizzando il software statistico per le scienze sociali (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA). Risultati La Tabella I presenta la media ± DS e l ICC del momento di torsione massimo e dell avgvl, dell avgrf e dell avgvm misurati con un intervallo di un ora (senza rimozione degli elettrodi) e con un intervallo di una settimana (con rimozione degli elettrodi). I valori ICC del momento di torsione massimo Vol No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 189

20 CARVALHO Reliability of electromyography and peak torque trode removal for all muscles was higher than with electrode removal. Without electrode removal, the ICC of avgvl ( ) and avgvm ( ) was considered moderate-to-high while the ICC of avgrf was low-to-moderate ( ). With the electrode removal, the ICC of avgvl ( ), avgvm ( ) and avgrf ( ) was low-to-moderate. The reliability of the EMG parameters assessed with one week interval was low-to-moderate. Discussion of results The measuring device itself, the evaluation procedures and the subjects performance repeatability are important to determine the reliability of the method. Different studies have demonstrated acceptable intra and intersession reliabilities using different isokinetic machines, such as Biodex, 6-8 Cybex, 10, 12, 13 Kin Com, 14 Con-Trex 4, 14, 16 and Merac. 17 Several scientific studies have used isokinetic dynamometers to assess static (ISO) and dynamic (CON and ECC) function of both the knee extensor and flexor muscles. 4, 5, There are no significant differences in the reliability results of all these machines, however it was found a higher ICC with the REV9000 isokinetic dynamometer when compared to the Cybex NORM and Con-Trex machines. The results of the present study were similar to those obtained in previous investigations. 12, 16 Apparently, the reliability of the knee extension measurements using the REV9000 isokinetic dynamometer is similar to the Cybex NORM and Con-Trex machines results. It seems that the reliability would be even higher if the subjects were familiarized with the isokinetic evaluations due to the inherent learning effects. One hour after the rest (without electrode removal), the EMG results indicate ICC values for avgvl and avgvm ranging from 0.88 to 0.97 (moderate-to-high) and avgrf ICC values between 0.71 and 0.88 (low-to-moderate). The results found without electrode removing are in accordance with Ochia and Cavanagh. 26 In that study, ten young subjects performed standardized isometric exercises at 30% of the maximum voluntary effort, every 2 h throughout a normal working day (over a 12 h interval), which included a period of self-chosen exercise. Surface electrodes remained in place per le contrazioni ECC, CON e ISO hanno mostrato un elevata affidabilità. A prescindere dal valore medio del segnale rettificato a onda intera, l affidabilità osservata senza rimozione degli elettrodi per tutti i muscoli è stata superiore rispetto all affidabilità osservata con la rimozione degli elettrodi. Senza rimozione degli elettrodi, l ICC dell avgvl (0,88-0,97) e dell avgvm (0,88-0,93) è stato considerato da moderato a elevato mentre l ICC dell avgrf era da basso a moderato (0,71-0,88). Con la rimozione degli elettrodi, l ICC dell avgvl (0,69-0,81), dell avgvm (0,75-0,80) e dell avgrf (0,50-0,82) era da basso a moderato. L affidabilità dei parametri EMG valutati con un intervallo di una settimana era da bassa a moderata. Discussione dei risultati e conclusioni Il dispositivo di misurazione stesso, le procedure di valutazione e la ripetibilità delle performance dei soggetti sono importanti nel determinare l affidabilità di un metodo. Diversi studi hanno dimostrato un accettabile affidabilità intra- e inter-sessione utilizzando diversi dispositivi isocinetici come Biodex 6-8, Cybex 10, 12, 13, Kin Com 14, Con-Trex 4, 14, 16 e Merac 17. Diversi studi scientifici hanno utilizzato dinamometri isocinetici per valutare la funzione statica (ISO) e dinamica (CON e ECC) dei muscoli estensori e flessori del ginocchio 4, 5, Non esistono differenze significative nei risultati di affidabilità di tutti questi dispositivi; tuttavia, è stato osservato un ICC più elevato con il dinamometro isocinetico REV9000 rispetto ai dispositivi Cybex NORM e Con- Trex. I risultati ottenuti dal presente studio sono simili a quelli ottenuti da precedenti ricerche 12, 16. Apparentemente, l affidabilità delle misurazioni dell estensione del ginocchio utilizzando il dinamometro isocinetico REV9000 è simile ai risultati ottenuti con i dispositivi Cybex NORM e Con-Trex. Sembra che l affidabilità sarebbe stata ancora maggiore se i soggetti avessero familiarizzato con le valutazioni isocinetiche a causa degli inerenti effetti di apprendimento. Un ora dopo il test (senza rimozione degli elettrodi), i risultati EMG hanno indicato valori ICC per l avgvl e l avgvm oscillanti tra 0,88 e 0,97 (da moderati a elevati) e valori ICC per l avgrf tra 0,71 e 0,88 (da bassi a moderati). I risultati ottenuti senza la rimozione degli elettrodi sono in armonia con quelli ottenuti da Ochia and Cavanagh 26. Nel loro studio, 10 giovani soggetti hanno effettuato esercizi isometrici standardizzati al 30% dello sforzo volontario massimo, ogni 2 ore durante una normale giornata di lavoro (in un intervallo di 12 ore), che includeva un periodo 190 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2014