APLICAÇÃO DE ULTRA-SOM TERAPÊUTICO EM LESÃO MUSCULAR EXPERIMENTAL AGUDA

Transcrição

1 Rev. Bras. Fisiot. Vol. 4, No. I (1999), Associação Brasileira de Fisioterapia APLICAÇÃO DE ULTRA-SOM TERAPÊUTICO EM LESÃO MUSCULAR EXPERIMENTAL AGUDA Menezes, D. F., 1 Volpon, J. B. 2 e Shimano, A. C. 3 'Universidade de Ribeirão Preto, UNAERP 2 Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto 3 Laboratório de Bioengenharia, USP Correspondência para: Denise Ferreira de Menezes, Laboratório de Bioengenharia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP, Campus Universitário, Monte Alegre, CEP , Ribeirão Preto, SP Recebido: 10/07/98- Aceito: 14110/99 RESUMO Foi analisado o efeito da aplicação do ultra-som terapêutico em lesão muscular aguda. Foi realizada uma lesão por esmagamento no músculo reto da coxa direita e esquerda em 26 coelhos (52 músculos) da raça Nova Zelândia, com peso médio de 2,2 kg. Após 3 dias da lesão, os animais foram tratados em um lado com ultra-som terapêutico com tipo de onda pulsada, razão 1:5, freqüência de 1 MHz e intensidade de 0,5 W/cm 2 por 5 minutos, durante 10 dias consecutivos. O músculo contralateral serviu como controle e sofreu apenas esmagamento. Após 3 dias do término da aplicação, os animais foram sacrificados e os músculos submetidos a ensaios de tração na máquina universal de ensaio, com célula de carga de 200 kgf e velocidade de 4,5 mm/minuto. Foram analisados os resultados dos ensaios de 36 músculos (18 animais), mostrando que os músculos tratados pelo ultra-som apresentaram diferença significativa na deformação máxima, carga e deformação no limite de proporcionalidade, e na energia na fase de deformação elástica. Estes resultados sugerem que a aplicação do ultra-som terapêutico possa melhorar a qualidade da reparação da lesão muscular aguda. Palavras-chave: ultra-som, lesão muscular, músculo. ABSTRACT In this investigation the effect of the therapeutic ultrasound on the healing of acute muscular Iesion was evaluated. The injury was produced with a crush of both muscles rectus femoris (right and Ieft) in 26 New Zealand white rabbits (52 muscles) having a weight average of 2.2 Kg. Three days!ater therapeutic pulsed ultrasound was applied to one injuried area and the opposite side muscle was kept without treatment for further analysis and comparison. The ultrasound pulsed waves had 1 MHz of frequency, at the rate of 1:5, 0,5 W/cm 2 of intensity, being applied for 5 minutes during 10 days. Three days after completion of the treatment the animal was killed and the muscle submited to mechanical testing in traction (load cell kgf; speed 4.5 mm/minute. The results of the experiment with 36 muscles from 18 animais were analyzed and, consequently, the muscles treated by ultrasound showed a significant difference en terms of Ioad and maximum deformation at the yield limit, having absorbed more energy in the elastic phase as well. The results suggest that the use of ultrasound may amprove the quality of healing of acute muscular Iesions. Key words: ultrasound, muscular Iesions, muscle. INTRODUÇÃO O músculo é dentre os tecidos biológicos o mais plástico, sendo, portanto, mutável e respondendo a estímulos normais e patológicos (Rose & Rothstein, 1982). É o mais freqüentemente afetado nos traumatismos do esporte (Carazzato, 1994; Crisco et al., 1994) e, independente do mecanismo de lesão, a fisiopatologia muscular básica na cicatrização é parecida (Lehto & Jarvien, 1991 ). O desenvolvimento de modelos experimentais sobre lesão muscular contribuíram para o conhecimento das alterações morfológicas e fisiológicas que ocorreram (Allbrook et al., 1996; Nikolaou et al., 1987; Fisher et ai., 1989), e várias técnicas terapêuticas têm sido propostas para proporcionar ao indivíduo que sofreu uma lesão muscular a volta às suas atividades o mais precocemente possível. O ultra-som terapêutico tem sido utilizado para tal fim, sendo que (Enwemeka, 1989) estudou o efeito da apli-

2 28 Menezes, D. F., et al. Rev. Bras. Fisiot. cação do ultra-som no potencial de cicatrização de tendões de Aquiles lesados e encontrou que o tratamento provocou aumento significativo na resistência à tração e na capacidade de absorção de energia dos tecidos. (Jackson et a!., 1991) defenderam a hipótese de que o tratamento com ultra-som aumenta o grau de velocidade da reparação de tendão de Aquiles lesado em rato, entretanto, o assunto ainda carece de investigação. Partridge (1987) chamou a atenção de que muitos relatos sobre a ação terapêutica do ultra-som são baseados em impressões clínicas e Gam & Johannen (1995) revisaram 293 trabalhos publicados sobre o assunto desde 1950, verificando que apenas 22 deles apresentavam controles adequados, e enfatizaram a necessidade de aprofundar as investigações. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da aplicação do ultra-som terapêutico na reparação da lesão muscular mediante avaliação mecânica, utilizando ensaio de tração. MATERIAL E MÉTODO Foram usadas 26 coelhas adultas da raça Nova Zelândia, pesando em média 2,2 Kg. Nestes animais foram produzidas lesões por esmagamento dos músculos reto da coxa que depois, foram tratadas com aplicação do ultra-som terapêutico, conforme técnica a ser descrita. Os animais foram anestesiados com nembutal via endovenosa e o procedimento foi realizado segundo as técnicas cirúrgicas rotineiras de assepsia e anti-sepsia. Após tricotomia em ambas as coxas e assepsia, foi realizada incisão retilínea na face mediai da coxa, terço médio, até a fáscia. O modelo de lesão muscular foi baseado em Allbrook (1962). Foi introduzida uma pinça hemos tática que, por di vulsão romba, separou o reto da coxa do vasto intermédio, até a extremidade da pinça protrair pela face lateral da musculatura, sendo demarcada a região do reto da coxa para ser lesada, correspondendo a uma distância aproximada de 2,0 em do pólo superior da patela. Esta região do músculo foi colocada entre as presas de uma pinça hemostática tipo Kelly que foi introduzida até um ponto previamente demarcado e padronizado para todos os animais. Uma única pinça foi usada para produzir todas as lesões provocando esmagamento durante 10 segundos. A pele foi suturada e lesão semelhante foi provocada na outra coxa. No terceiro dia após a produção da lesão foi iniciada a aplicação do ultra-som terapêutico, durante 1 O dias consecutivos, no mesmo período do dia. O equipamento de ultra-som utilizado para uso clínico (KW- Indústria Nacional de Tecnologia Eletrônica Ltda., modelo SONOMASTER Master Line) foi de média intensidade, no regime de onda pulsada de freqüência 1 MHz, repetição de pulso de 100Hz, razão de 1:5, área de radiação efetiva de 4,0 cm 2 e intensidade (SATA - média espacial média temporal) de 0,5 W/cm 2 obtida no fundo de escala, correspondendo no painel do aparelho a 3,0 w/cm 2. O tempo de aplicação foi de 5 minutos. Metade dos animais receberam aplicação de ultra-som no lado direito, e a outra metade no lado esquerdo. O lado oposto foi mantido como controle. Para assegurar a transmissão adequada das ondas ultrasônicas para a pele do animal, foi interposta uma bolsa de látex cheia de água entre o transdutor e a coxa (McDiarmid et al., 1985; McDiarmid & Burns, 1987). Entre o transdutor e a bolsa de látex e a pele foi aplicado gel hidrossolúvel que funcionou como meio acoplador. A dosimetria do aparelho foi realizada antes do uso em cada lote de animais, usando um dosímetro subaquático da marca OHMIC, modelo UPMT-DT-1, no setor de Bioengenharia da Universidade de São Paulo, São Carlos. A dosimetria também foi realizada com o uso da bolsa de látex, não mostrando interferência com a transmissão do ultra-som. Ensaio Mecânico de Tração Após o tratamento, os animais foram sacrificados com dose excessiva de nembutal por via endovenosa. Em seguida, a pele da coxa foi removida e realizada inspeção macroscópica dos músculos. O músculo reto da coxa foi retirado da origem pélvica até distalmente, ao pólo superior da patela. Para os ensaios de tração foram confeccionadas garras especiais na Oficina Mecânica de Precisão da Prefeitura do Campus da Universidade de São Paulo de Ribeirão Preto. E os músculos foram fixados a elas e, com ajuda de fitas de cetim, amarradas para assegurar uma fixação adequada de suas extremidades. Um alinhamento prévio foi realizado nos testes para que a carga fosse aplicada na direção longitudinal. Foi padronizada uma distância inicial de 5 em entre as garras. À máquina universal de ensaio foi acoplada uma célula de carga de 200 kgf (KRATOS~), associada a uma ponte de extensometria (SODMEX ). Foi utilizado um relógio comparador com a precisão de 0,01 mm, para as medidas das deformações. Foi aplicada uma pré-carga de 200 g, durante 60 segundos, para acomodação do sistema, sendo a velocidade estabelecida para o ensaio de 4,5 mm/min. A carga aplicada foi registrada em intervalos de 0,5 mm de deformação até que houvesse a ruptura do músculo. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Bioengenharia da Universidade de São Paulo de Ribeirão Preto. Durante o ensaio, os músculos foram gotejados com soro fisiológico para evitar desidratação e que ocorresse alteração das propriedades mecânicas. Os valores obtidos das cargas e deformações de cada ensaio foram lançados em gráficos de onde foram obtidos os seguintes parâmetros: carga e deformação no limite de proporcionalidade, carga e deformação máximas, energia absorvida na fase elástica (resiliência) e rigidez.

3 Vol. 4 No. I, 1999 Ultra-som em Lesão Medular Aguda 29 Análise Estatística A análise estatística dos dados foi realizada com o teste t de Student pareado. O nível de significância foi estabelecido em 5%. Os testes foram processados utilizando-se o programa "EXCEL 7 ". RESULTADOS Os músculos, tanto nos tratados quanto nos não tratados macroscopicamente, apresentavam espessamento fibrótico palpável correspondendo ao local da lesão, havendo ainda hiperemia na região. Foram ensaiados 52 músculos (26 animais), destes foram aproveitados para análise dos resultados 36 músculos pareados (18 animais). Dos 16 músculos excluídos, 2 deles o foram por apresentar soltura durante o ensaio e os 14 restantes por apresentarem grande variação da dispersão nas curvas obtidas no gráfico carga x deformação. A ruptura dos músculos tratados ocorreu no mesmo local onde a lesão foi produzida em I O casos, em 4 casos, proximalmente à lesão e nos 4 restantes, distalmente a ela. Nos músculos não-tratados, a ruptura ocorreu no local da lesão em 14 casos, proximalmente a ela em 3 e distalmente, em apenas I caso (Tabela 1). Na Tabela 2 estão representados os resultados dos parâmetros para os lados tratados e controles. Tabela I. Relação dos locais das rupturas ocorridas nos músculos durante o ensaio de tração para os lados tratados e não-tratados, n = 18. Local da ruptura Lado tratado Lado não-tratado Mesmo local da lesão Proximalmente à lesão lo (55,6%) 14 (77,8%) 04 (22,2%) 03 (16,7%) Distalmente à lesão 04 (22,2%) OI (5,5%) Total 18 (100%) 18 (100%) Houve diferença estatisticamente significante entre os lados para a deformação máxima, carga e deformação no limite de proporcionalidade e energia absorvida na fase elástica. DISCUSSÃO As lesões musculares atingem grande número de pessoas, sejam esportistas profissionais ou atletas ocasionais ou, ainda, trabalhadores. Muitas são as variedades terapêuticas propostas, todas visando à recuperação do indivíduo no menor tempo possível e devolvendo-lhe a condição física anterior (restitutio ad integrum). Tabela 2. Resultados das propriedades mecânicas entre os lados tratados e não-tratados. Tratados Não-tratados Carga máxima (N) 33,47 ± 12,04 28,46 ± I 0,03 Deformação máxima (xl0-3 m)* Carga no limite de proporcionalidade (N)* Deformação no limite de proporcionalidade (x I 0-3 m)* Energia absorvida na fase elástica (x I o- 3 J)* 29,72 ± 6,16 23,06 ± 7,32 21,36 ± 7,62 16,23 ± 6,09 17,63 ± 6,30 12,52 ± 4,98 163,99 ± 84,85 I 08,99 ± 68,67 Rigidez (N/m) 1632,96± 1181, ,12 ± 550,57 *Houve diferença significativa entre os lados tratados e não-tratados (p < 0,05). A terapia por ultra-som é, dentro da prática clínica, um dos recursos mais utilizados no tratamento de lesões de tecidos moles, podendo afetar a reparação tecidual de várias maneiras, dependendo do estágio da lesão e dos parâmetros usados (Dyson, 1987; Young & Dyson, 1990) e indicada no tratamento tanto de condições agudas como crônicas (Kitchen & Partrigde, 1990). Estudos realizados em lesões cutâneas experimentais (Kitchen & Partrigde, I 990) e úlceras varicosas (Dyson & Suckling, I 978) mostraram que a aplicação de ultra-som, nestas situações, exerce um efeito positivo, acelerando o processo de reparação. Enwemeka (1989) chegou a conclusões semelhantes quando seccionou tendões de Aquiles de coelhos e os tratou com aplicação de ultra-som. Ensaios mecânicos mostraram que os tendões tratados eram mais resistentes que os controles. Uma das características mais importantes do músculo é a capacidade de contrair-se e alongar-se sob a ação de estímulos elétricos e/ou forças mecânicas. Assim, a caracterização do comportamento mecânico de um processo reparativo pareceu-nos adequada para avaliar a qualidade da reparação de uma lesão muscular, com a vantagem de oferecer dados objetivos e permitir comparações. As lesões por traumatismo direto são as mais freqüentes e mais fáceis de serem obtidas em termos experimentais. Assim, optamos pelo modelo experimental de lesão muscular descrito por Allbrook (1962), com algumas modificações, tanto na escolha do músculo quanto no período em que ele sofreu esmagamento. Usamos um tempo menor de esmagamento do que o recomendado pelo autor para não causar lesão muito séria (a maioria das lesões na prática clínica é leve ou moderada) ou levar à secção do músculo. Neste caso, a lesão é grave e o melhor tratamento pode ser o cirúrgico. A lesão empregada foi aguda podendo ser classificada como contusão, definida por um esmagamento do músculo seguida de sangramento e edema (Carazzato, 1994).

4 30 Menezes, D. F., et ul. Rev. Bras. Fisior. Selecionamos o músculo reto anterior do quadríceps por ter localização superficial, fácil acesso cirúrgico, fácil identificação e, também, porque esse músculo, apesar de compor uma unidade muscular - o quadríceps - é facilmente isolado dos outros componentes musculares. Além disso, Lopes et al. (1994) observaram que a grande maioria das lesões musculares decorrentes de traumatismo do esporte ocorre na musculatura da coxa. Ainda, uma característica anatômica reforçou nossa opção pelo reto anterior, pois ele é preso apenas na origem pélvica e na inserção, junto do pólo superior da patela. Isto tornou possível que fosse isolado e retirado in totum, garantindo um mínimo de traumatismo e facilitando a adaptação na máquina de ensaio. Após a produção da lesão esperamos três dias para iniciar a aplicação do ultra-som com a finalidade de aguardar a diminuição da reação inflamatória. Entretanto, o início do tratamento ainda ocorreu na fase aguda e, por esta razão, usamos o ultra-som na forma pulsada (Dyson, 1982) que apresenta menor efeito térmico (Binder et al., 1985) e provável ação de abrandamento da reação inflamatória (Lehmann & Guy, 1972). Quando se realiza a aplicação de ultra-som, alguns cuidados são indispensáveis. Primeiro, há necessidade de garantir que o aparelho esteja funcionado adequadamente. Desta nossa experiência, constatamos que muitos aparelhos de uso comercial carecem de controle de qualidade e necessitam ser calibrados quando é requerida padronização dos parâmetros. Segundo, é necessário garantir que as ondas sejam transmitidas adequadamente do transdutor para o animal. Em nosso estudo piloto, a área a qual receberia a aplicação do ultra-som era menor que o transdutor. Resolvemos esse problema interpondo uma bolsa de látex com água, como proposto por McDiarmid & Burns (1987). A dosimetria realizada não mostrou diminuição da potência acústica com a interferência da bolsa de látex. Após o término da aplicação do ultra-som aguardamos mais três dias para o sacrifício do animal para esperar que algum eventual efeito transitório decorrente do tratamento desaparecesse. A análise macroscópica dos músculos mostrou haver presença de nódulo fibroso palpável e hemorragia ao redor da lesão em todos os músculos, tanto os tratados quanto os não-tratados com ultra-som. Quanto aos locais de rupturas musculares durante os ensaios de tração, os resultados mostraram que nos músculos tratados a incidência maior foi no local da lesão (55,6%) e nos não-tratados a incidência maior também foi no local da lesão (77,8%). Estes resultados coincidem com os de Crisco et al. (1994 ). Porém, nossos resultados podem sugerir que o local da lesão no lado tratado tenha ficado mais resistente, pois apresentou menor incidência de ruptura, o que seria um efeito benéfico do tratamento. Um ponto de discordância entre as metodologias de alguns trabalhos foi a velocidade do ensaio mecânico. Em nosso experimento, estabelecemos a velocidade de 4,5 mm /min, em virtude dos resultados obtidos no estudo piloto. Na avaliação dos dados utilizamos o gráfico carga x deformação, mas o ideal seria a correlação com a tensão. Entretanto, para este cálculo necessitaríamos de conhecer a área da secção transversal no local da lesão, o que foi impossível obter, pois o ensaio foi destrutivo. Tentamos o cálculo aproximado da área por comparação com figuras geométricas, mas a análise dos resultados mostrou que esta aproximação provocava maior dispersão dos parâmetros sendo, portanto, imprecisa. Com essa limitação, não foi possível calcular o módulo de elasticidade, então o substituímos pela rigidez. Analisando os parâmetros na fase plástica, obtivemos que a carga máxima foi igual para os dois músculos e que os músculos tratados apresentaram maior deformação máxima. Estes resultados sugerem uma maior capacidade do músculo tratado alongar-se embora suportasse a mesma carga máxima do controle. Entretanto, cremos que os resultados mais interessantes possam ser obtidos da análise dos resultados na fase elástica, pois refletem uma etapa de deformação reversível, mais próxima do funcionamento do músculo em condições normais. Nessa fase, o músculo tratado suportou maior carga e deformação no limite de proporcionalidade, bem como maior energia absorvida, para a mesma rigidez. Esses dados mostram que o tratamento provocou uma migração do limite elástico para maiores valores. Ou seja, o músculo foi capaz de se alongar mais e absorver mais energia. Logo, o tratamento modificou o padrão de deformação do músculo tornando-o mais elástico. Esta característica é altamente desejável em uma estrutura como o músculo cuja propriedade marcante é a capacidade de contrair-se e alongar-se. Não analisamos a natureza do processo reparativo, por exemplo, com a microscopia, mas podemos inferir que, provavelmente, o tratamento com ultra-som melhorou a capacidade de reparação da lesão. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS I. ALLBROOK, D., 1962, An electron microscopic study of regenerating skeletal muscle. J. Anat., 96: ALLBROOK, D. B., BAKER, W. C. & KIRKALDY-WILL, W. H., 1996, Muscle regeneration in experimental animal and in man. J. Bne. Joint Surg., 488: BINDER, A., GREENWOOD, A. M., HAZLEMAN, B. L. & THOMAS, D. P. P., 1985, ls therapeutic ultasound effective in treating soft tissue lesions? Br. Med. J., 20: CARAZZATO, J. G., 1994, Lesões musculotendíneas e seu tratamento. Rev. Bras. Ortop., 29: CRISCO, J. J., JOKL, P., HEINEN, G. T., CONNEL, M. D. & PANJABI, M. M., 1994, A muscle contusion injury model. Biomechanics, physiology and histology. Am. J. Sports Med., 22:

5 Yol. 4 No. I, 1999 Ultra-som em Lesão Medular Aguda DYSON, M. & SUCKLING, 1., 1978, Stimulation of tissue repair by ultrasound: A survey of the mechanisms involved. Physiotherapy, 64: DYSON, M., 1982, Non thermal cellular effects of ultrasound. Br. J. Cancer, 45: DYSON, M., 1987, Mechanisms involved in therapeutic ultrasound. Physiotherapy, 73: ENWEMEKA, C. S., 1989, The effects of therapeutic ultrasound on tendon healing. Am. J. Phys. Med. Rehabil., 68: I O. FISHER, B. D., BARACOS, U. E., SHNITKA, T. K., MENDRYK, S. W. & REID, D. C., 1989, Ultrastrutural events following acute muscle trauma. Med. Sei. Sports Exerc., 22: GAM, A. N. & JOHANNEN, F., 1995, Ultrasound therapy in musculoskeletal disorders: a meta - analysis. Pain, 63: ACKSON, B. A., SCHWANE, 1. A. & STARCHER, B. C., 1991, Effect of ultrasound therapy on the repair of achiles tendon injuries in rats. Med. Sei. Sports Exerc., 23: KITCHEN, S. S. & PARTRIGDE, C. 1., 1990, The efficacy of ultrasound. Physiotherapy, 70: LEHMANN, 1. F. & GUY. A. W., 1972, Ultrasound therapy. /n: 1. M. Reid & M. R. Sikov, Interation o f ultrasound and biologia tissues, 1072, pp LEHTO, M. U. K. & 1ARVIEN, M. 1., 1991, Muscle injuries, their healing process and treatment. Ann. Chir. Gynaecol., 80: LOPES, A. S., KATTAN, R., COSTA, S., MOURA, C. E. & LOPES, R. S., 1994, Diagnóstico e tratamento das contusões musculares. Rev. Bras. Ortop., 29: McDIARMID, T. & BURNS, P. N., 1987, Clinicai applications of therapeutic instruments. Physioterapy, 64: McDIARMID, T., BURNS, P. N., LEWITH, G. T. & MACHIN, D., 1985, Ultrasound and the treatment of pressure sores. Physiotherapy, 71: NIKOLAOU, P. K., MAcDONALD, B. L., GLISSON, R. R., SEABER, A. V. & GARRET 1r, W. E., 1987, Biomechanical and histological evaluation o f muscle after controlled stain injury. The Am. J. Sports Med., 15: PARTRIDGE, C. 1., 1987, Evaluation of the efficacy of ultrasound. Physiotherapy, 73: ROSE, S. 1. & ROTHSTEIN, 1. M., 1982, Muscle biology and physical therapy. Phys. Ther., 62: YOUNG, S. R. & DYSON, M., 1990, Effect of therapeutic ultrasound on the healing of fullthickness exciseal skin lesion. Ultrasonics, 28: