The purposes of the present study were to resolve a number of major inconsistencies found in the literature on the structure of the quadriceps femoris muscle and to extend knowledge of its structure using descriptive, qualitative methodology. The quadriceps femoris muscle was investigated in 41 cats, and the findings were confirmed in 6 human cadavers. Two aponeuroses with major biomechanical functions (rectus-vastus and vastus aponeurosis), neither of which had been previously described in the literature, were characterized in both species. The study also resolved many major inconsistencies in the literature: The muscle sometimes described as vastus intermedius (VI) was found to be the articularis genu, the muscle sometimes described as vastus medialis (VM) was found to be the VI, the rectus femoris head was found to have an additional proximal nerve branch not previously recognized, no anomalous 5th head was ever found, and the distal VM were not found to have 2 heads (in either cats or humans). The authors’ anatomical descriptions and bimechanical models of the muscles, tendons, and neurovascular should provide a helpful foundation for future studies on the quadriceps. Two general recommendations are made: 1) that the feline model be considered a viable model to elucidate human knee pathomechanics; and 2) that regardless of the anatomical structure of interest, orthopedic nurses, orthopedic surgeons, and research investigators should routinely use the research literature for anatomical guidance instead of standard anatomical textbooks. © 2002, Sage Publications. All rights reserved.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJSB.pdf: 1248166 bytes, checksum: 2327b08724c3471ad628a8f9fb5ff44d (MD5) Previous issue date: 2004-12-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / The anterior cruciate ligament (ACL) is the most commonly injured ligament in the knee and its rupture results in pain, instability, muscle atrophy and weakness. The quadriceps femoris muscle dysfunction is common before and after ACL reconstruction and can persist over years. A detailed understanding of neuromuscular function after ACL reconstruction is critical to the development of optimal rehabilitation strategies. The purpose of this study was to investigate the contributions of functional and morphological factors, in the muscle recovery, after ACL reconstruction. The effects of two therapeutic methods, usually utilized to recover muscle strength were also evaluated: Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) and eccentric exercise. Eight subjects (age = 31.3 ± 5.8 years) who had undergone ACL ligament reconstruction (mean 9.4 ± 0.7 months after the surgery) were randomly assigned to either an eccentric exercise associated with NMES (russian current) or only an eccentric exercise group. Only the involved limb was trained 2 days a week, for 12 weeks. The uninvolved one was also evaluated as reference. The quadriceps muscle function was evaluated by the measurement of the knee extensor torque during isometric and eccentric isokinetic contractions (30 and 120º/s) and by surface electromyography (EMG) of the Vastus Medialis Obliquos (VMO), Vastus Lateralis (VL) and Rectus Femoris (RF) muscles. The quadriceps cross-sectional area (CSA) was measured in six regions using Nuclear Magnetic Resonance Imaging (MRI-I). The initial evaluation showed significant extensor torque deficit both in isometric and eccentric conditions of the involved limb, compared to the contralateral one. There was significant muscle atrophy along the quadriceps extension, mainly in the distal thigh region. The EMG activity was lower for the VMO in all tested situations. NMES did not interfere in the gain of muscular strength, in any of the evaluated functions. The eccentric training increased significantly the isometric (from 198 ± 37 to 228 ± 48 Nm, p<0.05) and eccentric torque at 30 and 120º/s (from 227 ± 56 to 291 ± 65, p< 0.01 and from 199 ± 51 to 240 ± 63, p< 0.05, respectively). Quadriceps cross-sectional area also increased at all the evaluated regions for the involved limb, and the highest hypertrophy was at the thigh proximal region (from 169 ± 27 to 189 ± 25,8 cm2, p< 0.01 ), when compared to the distal region (form 31,5 ± 5,9 to 35,1 ± 6,1 cm2, p< 0.01). The EMG activity of VMO was recovered after the first six weeks of eccentric training. In the same period, the increased extensor torque showed correlation with the increased quadriceps cross-sectional area (r=0,81) and with the recovery of motor unit activation (r=0.69). After twelve weeks of training, there was correlation only between increased torque and cross-sectional area (r=0.78). In conclusion: 1) eccentric training showed to be a potent resource in the recovery of both morphological and functional factors of quadriceps, after ACL reconstruction; 2) NEMS did not interfere in the rehabilitation of these individuals. / O Ligamento Cruzado Anterior (LCA) é o mais freqüentemente ligamento lesado do joelho e a sua ruptura resulta em dor, instabilidade, atrofia e fraqueza muscular. A disfunção do músculo quadríceps é comum antes e após a reconstrução do LCA, podendo persistir por anos. Um detalhado conhecimento da função neuromuscular após reconstrução do LCA é crítico para a otimização das estratégias de reabilitação. O propósito deste estudo foi avaliar as contribuições dos fatores funcionais e morfológicos na recuperação da força muscular, após reconstrução do LCA. Os efeitos de dois métodos terapêuticos usualmente utilizados na reabilitação também foram avaliados: a Estimulação Elétrica Neuromuscular (EENM) e o exercício excêntrico. Oito indivíduos (31.3 ± 5.8 anos) os quais foram submetidos a reconstrução do LCA (média de 9.4 ± 0.7 meses de pós-operatório) foram aleatoriamente designados para o grupo exercício excêntrico com EENM (utilizando a corrente russa) ou apenas exercício excêntrico. Apenas o membro envolvido foi treinado, 2 vezes por semana, durante 12 semanas. O membro não envolvido foi avaliado como referência. A função do músculo quadríceps foi avaliada por medidas do torque extensor do joelho durante contrações isométricas e isocinéticas excêntricas (30 e 120º/s) e por meio da eletromiografia (EMG) de superfície dos músculos Vasto Medial Oblíquo (VMO), Vasto Lateral (VL) e Reto Femoral. A Área de Secção Transversa (AST) do quadríceps foi mensurada em seis regiões, por meio de imagens de Ressonância Nuclear Magnética (RNM). A avaliação inicial demonstrou significativo déficit no torque extensor do membro acometido, quando comparado ao não acometido, tanto nas avaliações isométricas como nas excêntricas. Houve significativa atrofia muscular ao longo do quadríceps, sobretudo na região distal. A atividade EMG mostrou-se reduzida no VMO, em todas as situações avaliadas. A EENM não interferiu no ganho de força muscular, em nenhuma das funções mensuradas. O treinamento excêntrico aumentou significativamente o torque isométrico (de 198 ± 37 para 228 ± 48 Nm, p<0.05) e excêntrico em 30 e 120º/s (de 227 ± 56 para 291 ± 65, p< 0.01 e de 199 ± 51 para 240 ± 63, p< 0.05, respectivamente). A área de secção transversa também aumentou em todas as regiões avaliadas do membro acometido, sendo que a maior hipertrofia ocorreu na região proximal da coxa (de 169 ± 27 para 189 ± 25,8 cm2, p< 0.01), quando comparada a região distal (de 31,5 ± 5,9 para 35,1 ± 6,1 cm2, p< 0.01). A atividade EMG do VMO foi recuperada após as primeiras seis semanas de treinamento excêntrico. No mesmo período, o aumento no torque extensor demonstrou correlação direta com o aumento na área de secção transversa (r=0.81) e com a recuperação na ativação das unidades motoras (r=0.69). Após doze semanas de treinamento, houve correlação apenas entre o aumento do torque e a área de secção transversa (r=0.78). Em conclusão: 1) o treinamento excêntrico mostrou-se um potente recurso tanto na recuperação dos fatores morfológicos como funcionais do músculo quadríceps, após reconstrução do LCA; 2) a EENM não interferiu na reabilitação desses indivíduos.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Avec l'émergence des voyages spatiaux, plusieurs adaptations physiologiques ont été recensées en état d'apesanteur. L'apesanteur dans l'espace décroît l'activité et le chargement mécanique des muscles les plus importants pour déplacer et supporter le poids du corps, dans le but de maintenir une posture droite. Ces muscles, principalement les groupes musculaires des membres inférieurs, sont appelés muscles supporteurs du poids ; en réponse à une utilisation réduite, ils s'affaissent et dépérissent, ou s'atrophient. Les changements incluent une réduction de la grosseur du muscle [59, 60], la décomposition des protéines musculaires [61], la réduction de la force [69, 70] et de l'endurance [60] musculaires, de même que des changements dans les types de fibres présentes dans les muscles [61]. La faiblesse et le mauvais fonctionnement musculaire survenant suite à une exposition aux vois spatiaux réfèrent communément à l'atrophie musculaire fonctionnelle induite par microgravité (l'atrophie musculaire fonctionnelle signifie une réduction du volume des muscles liée à l'inactivité). Aucun de ces changements ne présente un problème pour les astronautes tant et aussi longtemps qu'ils n'effectuent que de légers travaux. Pour les astronautes, le problème devient critique lorsqu'ils reviennent sur terre et que les muscles affaiblis sont de nouveau soumis à la force de gravité intégrale. Dans une situation d'urgence, les individus aux muscles affaiblis seraient moins aptes à répondre rapidement ou à utiliser la force musculaire. À présent, l'atrophie musculaire fonctionnelle des muscles des membres inférieurs induite par microgravité demeure un sérieux problème pour les astronautes qui poursuivent un vol spatial prolongé. Des contremesures comme l'exercice physique [91] peuvent aider au maintien de la -force et des fonctions musculaires, toutefois l'exercice seul est insuffisant pour prévenir l'excès en perte musculaire. Ainsi, il est nécessaire de développer des solutions plus efficaces. La présente recherche a été entreprise afin d'évaluer l'efficacité de la stimulation électrique thérapeutique (SET) pour minimiser l'atrophie musculaire fonctionnelle et le mauvais fonctionnement musculaire chez des patients ayant subi une reconstruction du ligament croisé antérieur (LCA). Le LCA est fréquemment lésé au cours de pratiques sportives. Une atrophie et un affaiblissement significatifs du groupe musculaire du quadriceps femoris (GMQF) survient suite à la reconstruction du LCA [131] et s'applique aux adaptations neuromusculaires survenant chez les astronautes suite à une exposition prolongée en état d'apesanteur. L'objectif de cette recherche était d'entreprendre des expériences préliminaires afin de déterminer le paradigme de stimulation le plus efficace pour minimiser l'atrophie musculaire fonctionnelle des membres inférieurs induite par microgravité chez les astronautes. Le recours à des patients ayant subi une reconstruction du LCA fournit un modèle adéquat servant à étudier les traitements pouvant minimiser de tels déficits des fonctions musculaires. Au total, 24 patients ont été assignés au hasard dans deux groupes, soit un groupe expérimental (n=12) ou un groupe contrôle (n=12), suite à la reconstruction du LCA grâce à une greffe du tendon patellaire. Durant les 12 semaines suivant l'opération, tous les patients ont suivi un programme standard de réhabilitation. De plus, le groupe expérimental a reçu un traitement par SET pendant six à huit heures, et ce, cinq soirs par semaine. Le torque maximal isocinétique du GMQF, le travail et la puissance moyenne ont été mesurés dans les deux membres inférieurs à 60°/sec et à 180°/sec, en plus de l'activation neurale (iEMG) et de la fréquence de la puissance -médiane (MED) des muscles vastus medialis et vastus lateralis, avant l'opération et à six et 12 semaines après l'opération. Toutes les mesures ont été standardisées en pourcentage du GMQF sain. Les résultats indiquent qu'après l'opération, le torque maximal isocinétique, le travail et la puissance moyenne étaient significativement réduits (p<0,01) dans le GMQF lésé, et ce pour les deux vitesses, à six et à 12 semaines, comparativement aux valeurs préopératoires. L'activité iEMG du muscle vastus lateralis était significativement réduite à six (p<0,01) et à 12 semaines (p<0,05) suite à l'opération. Toutefois, aucune réduction significative de l'activité iEMG du vastus medialis n'a été observée, et ce pour les deux vitesses, à six et à 12 semâmes après l'opération. Le MED est passé à des fréquences plus basses dans les muscles vastus lateralis (p<0,01) et vastus medialis (p<0,05) lorsque mesurée à six semaines. Cependant, 12 semaines après l'opération, le MED du vastus lateralis était revenu aux valeurs préopératoires, alors que le changement de MED du vastus medialis persistait (p<0,05). Aucune différence significative n'a été observée entre les groupes contrôle et expérimental en terme de mesures du torque maximal isocinétique et d'activation des muscles vastus lateralis et vastus medialis tout au long de l'étude. En conclusion, la SET combinée à la réhabilitation n'a pas fourni de bénéfice supplémentaire en terme d'amélioration de la récupération du GMQF au début de la phase postopératoire chez des patients ayant subi une reconstruction du LCA grâce à une greffe du tendon patellaire.