Assessment and follow-up of muscle injuries in lower limb by localized bioimpedance in high performance athletes

Abstract

Las lesiones musculares del miembro inferior son habituales en futbolistas profesionales. Se clasifican de acuerdo a su severidad y a criterios radiológicos en: 1er grado (elongaciones, lesiones leves), 2º grado (rotura parcial, lesiones moderadas) y 3er grado (roturas completas, lesiones graves). Se realizó un análisis tetra polar de bioimpedancia localizada (L-BIA) a 50 kHz con un analizador de fase sensible para detectar alteración en la integridad de la estructura celular muscular e incrementos de acumulación de líquido a las 24 horas de la lesión en un total de 21 lesiones musculares en cuádriceps, isquiosurales y adductores diagnosticadas previamente por resonancia magnética (RM). El objetivo fue identificar el patrón de cambio en las variables de BIA indicativas de líquido (R, resistencia) e integridad estructural de membrana celular (Xc, reactancia) y PA (ángulo de fase) de acuerdo a la severidad de la lesión. Los porcentajes de cambio a las 24 horas de la lesión más significativos muestran una disminución en Xc, indicativo de una desestructuración tisular, mayor cuando más severa es la lesión: 1er grado (17,5 ± 4,6), 2º grado (32,9 ± 8,6) y 3er grado (52,9 ± 3,6). Además, en otras tres lesiones musculares de diferente severidad las mediciones de L-BIA se realizaron durante el proceso de recuperación observándose un aumento paulatino de los parámetros de BIA y déficits en el momento de la vuelta a la competición: de 6% para R y Xc en la lesión grado 1 y 2 y de 3% en R y 15% en Xc para la lesión de 3er grado. L-BIA puede usarse para comprender la fisiopatología de otras lesiones deportivas. Se estudiaron otras lesiones post-traumáticas en jugadores profesionales: miositis osificante, seroma intramuscular y bursitis trocantérica. En el caso de la miositis osificante, L-BIA mostró una disminución del 7-8% en Xc mientras que el porcentaje de cambio en R es insignificante (1%). Estos resultados concuerdan con la histología de esta entidad. En el caso del seroma y de la bursitis trocantérica sus cavidades acumulan líquido en su interior de ahí que los valores de L-BIA en estas lesiones con respecto al lado contralateral no lesionado muestran una gran destrucción de tejido muscular indicado por una disminución del 50% en Xc y del 24 al 31% en R a causa de la acumulación de líquido. Una vez el seroma y la sangre de la bursitis fueron evacuados los valores de L-BIA comparados con las medidas en el momento de la lesión aumentaron del siguiente modo: en el seroma intramuscular, 10% en R y 74% en Xc y en la bursitis, 20% en R y 24% en Xc. Tras lo expuesto anteriormente se puede concluir que L-BIA es un método práctico, seguro y no invasivo para la identificación (diagnóstico) de lesiones musculares y podría ser además un método para monitorizar la recuperación y contribuir a decidir el momento más adecuado para la vuelta a la competición. Se requieren futuros trabajos en esta línea para confirmar la utilidad de este método como herramienta para el médico del deporte.

Muscle injuries in lower limb are common among professional football players. They are classified according to severity and diagnosed with radiological assessment as: grade 1 (minor strain or minor injuries), grade 2 (partial rupture, moderate injuries) and grade 3 (complete rupture, severe injuries). Tetra-polar localized bioimpedance analysis (L-BIA) at 50 kHz made with a phase-sensitive analyzer was used to assess damage to the integrity of muscle structures and increases in fluid accumulation 24-h post-injury in 21 injuries in quadriceps, hamstring and adductors previously diagnosed with magnetic resonance imaging (MRI). The aim of this study was to identify the pattern of change in BIA variables as indicators of fluid [resistance (R)] and cell structure integrity [reactance (Xc) and phase angle (PA)] according to the severity of the MRI-defined injury. Most significant percent of change 24h after injury is shown with a significant decrease in Xc that indicates a pattern of disrupted soft tissue structure according to the severity of the injury: grade 1 (17,5 ± 4,6), grade 2 (32,9 ± 8,6) and grade 3 (52,9 ± 3,6). Thus, in other three muscle injuries of different severity in another players, L-BIA measurements had been made during the recovery phase until the return-to-play: deficits of the BIA parameters are 6% for R and Xc in grade I and II and 3% in R and 15% Xc for grade III injury. L-BIA can be useful to understand the pathophysiology and structural impairments of other types of sports related injuries to understand their behavior. Three types of post-traumatic injuries in professional soccer players were also studied: myositis ossificans, intramuscular seroma and trochanteric (hip) bursitis. In the case of myositis ossificans, L-BIA identified a 7-8% decrease in Xc whereas the percent of change obtained in R was negligible (1%). These results are in concordance with histological evidence. In the case of a seroma of the lower thigh and trochanteric bursitis, cavities in soft tissue accumulate fluid. Post-injury L-BIA, relative to the no-injured side, corroborated great muscle tissue destruction indicated by a 50% decrease in Xc and 24-31 % decrease in R due to fluid accumulation. Once the seroma and the blood in the bursitis had been removed L-BIA parameters, compared to the immediate post-injury measurement, increased as follows: in intramuscular seroma, 10 % in R and 74 % in Xc; in trochanteric bursitis, 20 % in R and 24 % in Xc. It’s possible to conclude that L-BIA It is a practical, safe, non-invasive method for field assessment of muscle injuries and could be an alternative method to monitor recovery and contribute to help to decide the return-to-play. Future studies are needed to confirm this method as an interesting tool for the sports physicians to diagnose and take the best decision to determine the return-to-play.