Femoral quadriceps neuromuscular electrical stimulation after total knee arthroplasty: a systematic review

Helena Bruna Bettoni Volpato; Paulo Szego; Mario Lenza; Silvia Lefone Milan; Claudia Talerman; Mario Ferretti

doi:10.1590/S1679-45082015RW3140

. 2016 Jan-Mar;14(1):77–98. doi: 10.1590/S1679-45082015RW3140

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Femoral quadriceps neuromuscular electrical stimulation after total knee arthroplasty: a systematic review

Helena Bruna Bettoni Volpato ¹, Paulo Szego ¹, Mario Lenza ¹, Silvia Lefone Milan ¹, Claudia Talerman ¹, Mario Ferretti ¹

PMCID: PMC4872923 PMID: 26537511

ABSTRACT

The purpose of this study was to evaluate the effects of neuromuscular electrical stimulation in patients submitted to total knee arthroplasty. This was a systematic review with no language or publication status restriction. Our search was made in Cochrane Library, MEDLINE, Embase and LILACS. Randomized or quasi-randomized clinical trials evaluating neuromuscular electrical stimulation after total knee arthroplasty were included. Four studies with moderate risk of bias and low statistical power were included, totalizing 376 participants. There was no statistically significant difference in knee function, pain and range of motion during 12 month follow-up. This review concluded that neuromuscular electrical stimulation was less effective than traditional rehabilitation in function, muscular strength and range of motion. However, this technique was useful for quadriceps activation during the first days after surgery.

Keywords: Arthroplasty, replacement, knee, Knee prosthesis, Knee joint, Osteoarthritis, Physical therapy modalities, Electric stimulation, Quadriceps muscle

INTRODUCTION

Osteoarthritis is a degenerative joint disease characterized by reduction of articular cartilage in some areas, and can be related to bone hypertrophy (osteophytes and subchondral bone sclerosis) resulting from biochemical alterations and biomechanical stresses. It is estimated that 75% of the population aged over 65 years is affected by this disease, with a higher prevalence in women, mostly at the knee joint.^1,2

All the above-mentioned alterations result in quality of life reduction due to functional limitation. Knee arthroplasty is a common and effective intervention for knee osteoarthritis treatment when the clinical therapy is unsuccessful. Its applicability grew 73% at the last 10 years and it is expected that its indication rises more than 600% (3.48 million procedures) until 2030.³

Such percent growth in total knee arthroplasty (TKA), first introduced in the 1960s, is due to pain relief and range of motion (ROM) gain. TKA main goal is to reestablish the patient’s joint compromised function. This is why TKA is considered as one of the most important surgery developments of this century. On the United States alone, currently nearly 140 thousand TKAs are performed each year. However, surgery itself is not capable to restore the patient’s complete functionality. Physical therapy is an integral part of treatment, yielding the best results regarding postoperative pain, physical function and quality of life.⁴

As such, early rehabilitation start following TKA significantly benefits joint mobility and muscle stretch gain, favoring important quality of life gains and preventing postoperative complications. Apart from the primary benefits, the immediate rehabilitation could reduce hospital stay and improve the joint functional ability in the short and medium-run.⁵ Another study showed joint pain relief and gait velocity and cadence improvement.⁶

Labraca et al. ² showed that, despite the few scientific evidences, isometric and isotonic exercises designed for quadriceps strengthening between zero and 30° of flexion, ROM gain and inferior limb muscle stretching are usually employed with good results.

Other studies showed that postoperative weakness, muscle atrophy and knee function alterations are common during the first 4 weeks after surgery, causing a quadriceps strength déficit compared to the contralateral limb that reaches a 18% reduction.^7,8

Although the neurophysiologic mechanisms for quadriceps muscle voluntary activation déficits are not fully understood, spinal reflex activity from swelling or pain in the knee joint may change afferent input from the injured joint and result in diminished efferent motor drive to the quadriceps muscle (also referred to as “reflex inhibition”) that reduces muscle strength.^9,10

One of the measures to reduce voluntary activation deficits and prevent muscle atrophy after TKA is the neuromuscular electrical stimulation (NMES) as an adjuvant restoring normal knee function.⁹

OBJECTIVE

Based on the previously mentioned literature, the objective of this review was to systematically evaluate the effects (benefits and harms) of neuromuscular electrical stimulation in patients who underwent to total knee arthroplasty.

METHODS

Data sources and searches

Institutional review board approval (number 1,593-12) was obtained to perform this systematic review. The study was registered at - International Prospective Register of Systematic Reviews (Prospero), protocol CRD42013005491.

Types of studies

We included randomized or quasi-randomized (in which participants therapy-allocation was not strictly random, i.e., using hospital register number, alternation, medical file number etc.) clinical trials evaluating physical therapy interventions with NMES after TKA.

Types of participants

We included studies that evaluated (skeletally mature) adults who underwent rehabilitation with NMES after TKA.

Types of intervention

All physical therapy interventions used at post-TKA treatment associated with NMES were considered. We compared NMES with physical therapy rehabilitation.

Studies comparing non-physical therapy-related or specific formation rehabilitation techniques (including Mulligan, Maitland, Pilates etc.) were excluded.

Types of outcome measures

Primary outcomes included function or disability evaluation. The inferior limb functional outcome was evaluated according validated questionnaires, such as the knee dysfunction-specific Lysholm Knee Scoring Scale,¹¹ including joint symptoms evaluation.

Quality of life (evaluated by 36-Item Short Form Health Survey − SF-36),¹² and treatment failure (prosthesis loosening) were also observed.

Secondary outcomes included pain, with pain reports evaluated according to validated scales, such as Visual Analogue Scale (VAS) or Numerical Rating Scale (NRS). Range of motion was checked by assessing the joint mobility degrees for both knee flexion and extension. Return to previous activities (work, sport, daily life activities etc.), as well as hospitalization time and costs were considered part of secondary outcomes.

Primary outcomes were evaluated at the following periods: short-term (up to 4 months of treatment) and long-term (over 4 months of treatment) follow-up.

Research methods for studies identification

Electronic searches

Our search was performed at Cochrane Central Register of Controlled Trials - CENTRAL (The Cochrane Library, August 2013 edition), MEDLINE (from 1966 up to August 2013), Embase (from 1974 up to August 2013) and LILACS (from 1982 up to August 2013). We also searched Current Controlled Trials (at http://www.controlled-trials.com) and Clinical Trials (at www.clinicaltrials.gov) for ongoing and recently completed studies. There were no language or publication status-based restrictions.

At MEDLINE (PubMed), a specific filter (sensitivity and maximum precision version) for randomized clinical trials identification was combined to a specific subject strategy.¹³ Search strategies were also performed at The Cochrane Library (Wiley InterScience), Embase (Elsevier) and LILACS (Bireme) as described in appendix 1.

Searching other resources

We checked the reference lists of articles and reviews for possible relevant studies.

Study selection

Two authors independently selected potential eligible titles and abstracts to be included on this review and extracted data using pre-piloted form. Any disagreements were resolved by discussion and, when necessary, with adjudication by a third author. Authors were not blinded to journal and/or authors.

Data extraction and quality assessment

Data extraction and management

Two authors collected the following data using a pre-piloted data extraction form: study methodology characteristics, including study design and duration and the protocol publication prior patient recruitment; financing sources and register details; study participants characteristics, with study site, number of enrolled participants, number of evaluated participants, inclusion criteria, exclusion criteria, participants’ age, prosthesis types and surgical techniques; study intervention characteristics, including intervention time, physical therapy intervention and other co-intervention types; study result characteristics, including follow-up time, loss at follow-up and outcome measures; and methodological domains, as described below at the risk of bias evaluation section. Any discrepancies were settled by a third reviewer. Two review authors inputted the data at Review Manager^TM.

Assessment of risk of bias in the included studies

The risk of bias of the included studies was independently evaluated by two authors. As recommended by The Cochrane Collaboration’s “Risk of bias” tool,¹⁴ the following domains were assessed: random sequence generation; allocation concealment; blinding of participants and personnel; blinding of outcome assessment; incomplete outcome data; selective reporting; other bias (e.g., great imbalance between participants groups and risk of bias associated with testers and other caretakers’ inexperience).

Each individual criterion was deemed as presenting low risk of bias, high risk of bias and uncertain risk of bias (lack of information or uncertainties regarding potential bias). Discrepancies between authors were solved based on a consensus.

Data synthesis and analysis

Measures of treatment effect

The risk ratio with a 95% confidence interval (95%CI) was calculated for dichotomous variables. Continuous variables results were expressed as mean differences (MD) with 95%CI.

Unit of analysis issues

At the studies included in this review, randomization was based on individual participants. Exceptionally, as in clinical trials including patients with bilateral knee prostheses, data may have been laterally evaluated rather than by individual patients. During the analysis of questions lacking proper corrections, the presentation of such clinical trials data was considered only when discrepancies between analysis units and randomization were small. After data compilation, a sensitivity analysis was performed to examine the effects of the incorrectly evaluated clinical trials in the studies correctly addressed.

Dealing with missing data

The data on outcome were extracted for all randomized patients. When required, the primary study authors were contacted to request missing data, with participant number, sampling loss details, uncertainty measures (standard deviation or error) or number of events.

The standard deviation of continuous variables, with no report of such figure, was calculated using p value and values (95CI%).¹⁴ The impossibility of sampling loss data obtainment was described at the risk of bias table, including a discussion regarding the potential influence of such data at the results and conclusions of the present review. Sensitivity analysis was applied in order to explore these missing data effects.¹⁵⁾

Assessment of heterogeneity

We assessed the heterogeneity of estimate effects between the included studies by visual inspection of the forest plot and using the I² statistic.

We quantified the possible magnitude of inconsistency (i.e. heterogeneity) across studies, using the I² statistic with a rough guide for interpretation as follows: zero to 40% might not be important; 30% to 60% may represent moderate heterogeneity; 50% to 90% may represent substantial heterogeneity; and 75% to 100% considerable heterogeneity.¹⁴ In cases of considerable heterogeneity (defined as I² 75%), we explored the data further by comparing the characteristics of individual studies and conducting subgroup analyses.

Assessment of reporting biases

For meta-analysis with more than ten studies, primary outcomes graphs were draw in order to evaluate the potential publication bias (small studies effects). The presence of bias was also evaluated in small studies, to verify if random intervention events were more beneficial compared to fixed events estimative.¹⁶

Data synthesis

When appropriate, results of comparable groups of studies were pooled in meta-analysis using the random-effects model as a default. For dichotomous outcomes, RR and 95%CI were calculated. When two or more studies presented continuous data from the same validated instrument of evaluation using the same units of measure, data were pooled as a MD with 95%CI. When primary studies state the same variable using different instruments and different units of measure, we used the standardized mean difference with 95%CI.

Subgroup analysis and investigation of heterogeneity

Subgroup analysis for following demographics was planned: age (adolescents, adults and people older than 65); type of surgical intervention TKA; and rehabilitation start (outpatient and inpatient).

Sensitivity analysis

We planned sensitivity analyses to measure the effects of including trials at risk of selection bias (inadequate or unclear allocation concealment) or detection bias (inadequate or unclear blinding of outcome assessor). We also planned to assess the presence of small study bias (i.e. intervention effect is more beneficial in smaller studies) in the meta-analysis by comparing the fixed-effect estimate with the random-effects estimate for primary outcomes.

‘Summary of findings’ tables and assessment of the quality of the evidence

When there is sufficient evidence in future to merit the preparation of summary of findings tables, we will develop these for the main comparisons. We used the GRADE approach to assess the quality of evidence related to each of the key outcomes listed in the types of outcome measures.¹⁷

RESULTS

Search results

The search strategy (concluded in August 2013) identified a total of 584 registers at the following current databases: Cochrane Library (129), PubMed (166), Embase (143), LILACS (130), Clinical Trials (11) and Controlled Trials (5).

The search led to the identification of 18 potentially eligible studies, from which the complete papers were retrieved. A total of four studies, published between 1994 and 2013, were included on the review.^18-21

Overall, there were four included studies, eight excluded studies and six ongoing studies (Figure 1).

Included studies

This review was based on four randomized clinical trials: Gotlin et al.,¹⁸ Levine et al.,¹⁹ Petterson et al.²⁰ and Stevens-Lapsley et al.²¹ (all studies presented in English). These trials were found at PubMed, Cochrane Library and Embase. Included studies details are specified at appendix 2.

Study design

Gotlin et al.,¹⁸ Levine et al.,¹⁹ Petterson et al.²⁰ and Stevens-Lapsley et al.²¹ were single-center controlled randomized studies. All studies compared two groups undergoing the same interventions (exercises versus exercises and NMES). Gotlin et al. ¹⁸ evaluated exercises and continuous passive motion (Control Group) versus exercises, continuous passive motion and NMES (experimental group).

Participants

The four studies included trials totalized 376 participants.

Age and sex

Gotlin et al.¹⁸ described that mean age was 64.8 years in the exercise group (control) and 66.2 years in the NMES plus exercise group (intervention). The Control Group comprised 16 women and 15 men, and the intervention group comprised 20 women and 15 men. In Levine et al.,¹⁹ the mean age was 65.1 years in the Control Group, and 68.1 years in the intervention group. The Control Group comprised 21 women and 13 men, and the intervention group was composed of 25 women and 7 men. Petterson et al. ²⁰ reported that the Control Group were composed of 45 woman and 55 were men with mean age of 65.2 years-old. In the intervention group, 47 participants were women and 53 were men, presenting mean age between sexs of 65.3 years-old. In Stevens-Lapsley et al.,²¹ the sample consisted of 16 women and 15 men in the Control Group and 20 women and 15 men in the intervention group, presenting mean age between sexs of 64.8 years-old for the Control Group and 66.2 years-old for the intervention group.

All participants, in all trials, held a unilateral or bilateral knee osteoarthritis diagnosis. None of the studies described the classification or TKA previous treatment.

Interventions

The included studies were grouped according to the interventions analyzed.

Gotlin et al. ¹⁸ analyzed the effects of exercises and continuous passive motion (Control Group) versus exercises, continuous passive motion and NMES (experimental group) in 40 patients. Levine et al. ¹⁹ compared a muscle strengthening program and knee ROM gain versus NMES associated only to knee ROM exercises in 70 participants. Petterson et al. ²⁰ and Stevens-Lapsley et al. ²¹ compared a progressive muscle (quadriceps) strengthening program versus NMES associated with progressive muscle strengthening, both of early start (immediate postoperative), in 266 participants.

Primary outcomes

Function or deficiency

Knee function was evaluated in three studies.^19-21 Levine et al. ¹⁹ used Timed Up and Go (TUG), Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) questionnaire and Knee Society Score (KSS) to measure the joint function. Petterson et al.²⁰ and Stevens-Lapsley et al.²¹ used validated instruments − Timed Up and Go (TUG) Stair Climbing Test (SCT), 6-Minute Walk (6MW) − to evaluate knee functional compromise. Stevens-Lapsley et al.²¹ also used the WOMAC questionnaire. In addition to these instruments, Petterson et al.²⁰ and Stevens-Lapsley et al.²¹ evaluated quadriceps muscle strength using dynamometry.

Quality of life

Gotlin et al. ¹⁸ and Levine et al.¹⁹ did not measure this endpoint. Petterson et al.²⁰ and Stevens-Lapsley et al.²¹ evaluated the quality of life using SF-36.

Treatment failure

All included trials reported no treatment failures.

Secondary outcome

Pain

Pain was evaluated in three studies.^19-21 Levine et al.¹⁹ used the validated score from KSS to measure pain, and Petterson et al.²⁰ used a validated score (Knee Outcome Survey - KOS and Activities of Daily Living Scale - ADLS); Stevens-Lapsley et al.²¹ measured individuals pain complaint applying a numeric visual scale.

Range of motion

In Gotlin et al.,¹⁸ Petterson et al. ²⁰ and Stevens-Lapsley et al.²¹ studies were evaluated through goniometry. Levine et al.¹⁹ also evaluated their participants’ knee ROM, but did not report which instrument was used to measure this outcome.

Excluded studies

Eight papers were excluded for not meeting the inclusion criteria. The reasons for exclusion are presented in chart 1.

Chart 1. Characteristics of the excluded studies.

Study	Reason for exclusion
Petterson et al.⁽²²⁾	Case report
Mintken et al.⁽²³⁾	Case report
Stevens et al.⁽⁹⁾	Case series
Stevens-Lapsley et al.⁽²⁴⁾	Observational study
Bade et al.⁽²⁵⁾	Literature review
Saleh et al.⁽²⁶⁾	Literature review
Walls et al.⁽²⁷⁾	NMES use only in the pre-operative period
Stevens et al.⁽²⁸⁾	Incomplete unpublished data

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NMES: neuromuscular electrical stimulation.

Ongoing studies

Our search for ongoing studies resulted in 16 papers on Clinical Trials and Current Controlled Trials. Ten studies were excluded for not meeting our inclusion criteria or being irrelevant. We included: ISRCTN89785408, ISRCTN50117467, NCT01096524, NCT01548040, NCT00224913 and NCT01844193 (Appendix 3).

Risk of bias in the included studies

All included trials had methodological flaws, rendering them at moderate risk of bias (Figure 2).

NMES:neuromuscular electrical stimulation. SD: standard deviation; IV:inverse variance; 95%CI: 95% confidence interval.

Allocation (selection bias)

Gotlin et al.,¹⁸ Levine et al.,¹⁹ Petterson et al. ²⁰ and Stevens-Lapsley et al. ²¹ did not report how the random sequence generation was performed.

Concealment of allocation before assignment was not described in any study, preventing its appreciation (unclear).

Blinding (performance bias and detection bias)

All trials were judged to be at high risk of performance and detection bias. As they all compared physical therapy interventions, it was not possible to blind treatment providers. No trials included sham intervention; therefore participants were not blinded. It may have been possible to blind outcome assessors; however, only two trials mentioned assessor blinding.^18-20

Incomplete outcome data (attrition bias)

Trials with 80% or more participants completing follow-up and those whose losses were balanced between intervention groups were deemed as presenting low risk of bias. All included trials^18-21 were considered as presenting low risk of bias.

Selective report (reporting bias)

Three studies^19-21 were considered as presenting low risk of bias, since their protocols and pre-specified outcomes were available. On the other hand, Gotlin et al. ¹⁸ was considered as high risk of bias, since it did not present a specified protocol.

Additional potential bias sources

Gotlin et al.,¹⁸ Petterson et al. ²⁰ and Stevens-Lapsley et al. ²¹ trials seem to be free from additional biases. Only Levine et al. ¹⁹was considered as high risk of bias, since it not presented a NMES protocol.

Effects of interventions

The included studies evaluated the following outcomes: function or disability, ROM, quality of life and treatment failure. Additional outcomes planned in our protocol were not evaluated due to insufficient data.

Comparison

Neuromuscular electrical stimulation versus exercises (with or without continuous passive motion) starting up to the first postoperative week.

Function or disability

Function measures were analyzed and made available in the following sequence: TUG, 6MW, SCT, quadriceps activation, femoral quadriceps strength, and WOMAC.

Timed Up and Go

In Levine et al.,¹⁹ there were no significant differences in both the short-term (MD: 1.32; 95%CI: -0.45-3.09) and long-term endpoint (MD: 0.39; 95%CI: -1.02-1.80). In the Stevens-Lapsley et al. ²¹ study, we noted a statistically significant difference favoring NMES in both the short-term (MD: -2.00; 95%CI: -3.27- -0.73) and long-term endpoint (MD: -1.60; 95%CI: -2.86- -0.34). Studies data grouping did not show any statistically significant difference between the two intervention groups (MD: -0.87; 95%CI: -1.90-0.17), (MD: -0.72; 95%CI: -1.66-0.22) at short-term and long-term endpoint, respectively (Figure 3).

Petterson et al. ²⁰ reported no statistically significant difference (p>0.08).

6-minute walk test

Difference between groups in Stevens-Lapsley et al. ²¹ study marginally favored control at the short-term endpoint (MD: 62.60; 95%CI: 15.51-109.69). At long-term endpoint, no difference between groups was noted (MD: 46.80; 95%CI: -0.53-94.13). No statistically significant difference was reported by Petterson et al.²⁰ (p>0.08).

Stair Climbing Test

Petterson et al. ²⁰ report no significant difference for this outcome at the short-term or long-term endpoint (p>0.08). At Stevens-Lapsley et al. ²¹, no statistically significant difference between the two groups - NMES and exercises (MD: -2.70; 95%CI: -6.40-1.00), (MD: -3.30; 95%CI: -7.27-0.67) was noted in both short-term and long-term endpoint, respectively.

Quadriceps activation (%)

Petterson et al. ²⁰ reported the same, with p>0.08. Stevens-Lapsley et al.²¹ reported no statistically significant difference at the short-term endpoint (MD: 1.10; 95%CI: -5.13-7.33) between both groups and at the post-TKA short-term endpoint (MD: 1.70; 95%CI: -4.17-7.57) (Figure 4).

Femoral quadriceps strength (N-m/kg)

Petterson et al. ²⁰ also reported the lack of significant difference between groups (p>0.08). No statistically significant differences between the two groups at the short-term (MD: 0.22; 95%CI: -0.02-0.46) and the long-term endpoint (MD: 0.16; 95%CI: -0.09-0.41) were noted at Stevens-Lapsley et al. ²¹

Quality of life

The SF-36 questionnaire was used to measure the quality of life during and after the physical therapy intervention in both Petterson et al. ²⁰and Stevens-Lapsley et al. ²¹studies and data were analyzed according to its components.

SF-36 physical component summary

Petterson et al. ²⁰ reported no significant difference between groups (p>0.08). Stevens-Lapsley et al.²¹ also reported no statistically significant differences at the short-term (MD: 3.20; 95%CI: -1.50-7.90) and the long-term endpoint (MD: 1.90; 95%CI: -1.97-5.77).

SF-36 mental component summary

Petterson et al. ²⁰ reported no significant difference, with p>0.08. At the mental component summary, Stevens-Lapsley et al. ²¹ also reported no statistically significant difference in both the short-term (MD: 3.70; 95%CI: -1.55 -8.95) and long-term endpoint (MD: 3.00; 95%CI: -0.39 -6.39).

Quality of life and function

WOMAC questionnaire was used by Levine et al. ¹⁹ to measure knee function, with no statistically significant difference between groups in both the short-term (MD: 5.67; 95%CI: -1.88-13.22) and long-term endpoint (MD: 5.81; 95%CI: -3.01-14.63). Stevens-Lapsley et al.²¹also reported no statistically significant difference in both the short-term (MD: -6.80; 95%CI: -15.04-1.44) and at the long-term endpoint (MD: -4.30; 95%CI: -9.99-1.39). Data pooling showed no statistically significant difference in both the short-term (MD: -0.02; 95%CI: -5.59-5.54) and at the long-term endpoint (MD: -1.33; 95%CI: -6.11 -3.45) between the two intervention groups.

Levine et al. ¹⁹ used the KSS questionnaire to check knee function and reported no statistically significant difference in both the short-term (MD: 4.97; 95%CI: -4.65-14.59) and the long-term endpoint (MD: 7.92; 95%CI: -2.29-18.13).

Petterson et al. ²⁰ used the KOS questionnaire to measure knee function and also reported no statistically significant difference in both short-term and long-term endpoint (p>0.01).

Treatment failure

All included trials reported no treatment failures.

Pain

None of the included studies individually evaluated this outcome.

Range of motion

Knee flexion

Levine et al. ¹⁹ reported no statistically significant difference at short-term (MD: -3.20; 95%CI: -8.52 -2.12) and long-term endpoint (MD: 2.30; 95%CI: -4.25 -8.85). Stevens-Lapsley et al. ²¹ reported no statistically significant difference between groups - NMES and exercises (MD: 2.90; 95%CI: -1.89-7.69 and MD: 2.40; 95%CI: -1.82-6.62) at the short-term and long-term endpoint, respectively. Petterson et al.²⁰ also reported no statistically significant difference (p>0.01). Data pooling showed no statistically significant difference between the two intervention groups (MD: 0.17; 95%CI: -3.39-3.73; and MD: 2.37; 95%CI: -1.18-5.92) in both the short-term and long-term endpoint, respectively.

Knee extension

Gotlin et al. ¹⁸ and Stevens-Lapsley et al. ²¹ reported a statistically significant difference favoring the intervention group compared with the group without intervention in the short-term endpoint (MD: -2.65; 95%CI: -4.05- -1.25 versus MD: -2.40; 95%CI -4.09- -0.71) respectively, with no statistically significant difference in the long-term endpoint, that was reported only in the study by Stevens-Lapsley et al. ²¹(MD: -0.60; 95%CI: -2.43-1.23). Levine et al.¹⁹ reported no significant difference in both the short-term endpoint (MD: 0.65; 95%CI -2.00 -3.30) and the long-term endpoint (MD: -0.96; 95%CI: -3.62-1.70). When data were pooled, a statistically significant difference in the short-term endpoint was noted (MD: -2.09; 95%CI: -3.09- -1.09); however, there was no statistically significant difference in the long-term endpoint (MD: -0.72; 95%CI: -2.22-0.79) in both intervention groups.

Petterson et al.²⁰ report no significant difference between both groups during all months of intervention (p>0.01).

DISCUSSION

At this review, only randomized clinical trials were included, leading to the analysis of four trials deemed of moderate risk of bias and evaluating kinesiotherapic physical therapy interventions compared to NMES with physiotherapy use in 376 participants undergoing TKA.

No evidence indicated if NMES with physiotherapy provided benefits regarding the quality of life. The postoperative treatment with NMES can improve the femoral quadriceps function, but we are not sure about the effectiveness of this intervention, due to the low quality evidence.

Very low evidence from the included trials presented a low general quality resulting from methodological failures, including the lack of allocation concealment and participants and personnel blinding in all trials. However, the quantitative results of this review must be carefully interpreted, requiring confirmation of such data by evidence derived from high methodological quality trials.

We believe that our search strategy was complete, with no language restriction. However, it is possible that we missed some potentially eligible studies. We tried to contact the included studies’ authors in order to obtain some data, but with no success.

We found a systematic review comparing NMES versus exercise therapy to treat the quadriceps inhibition after TKA (Monaghan et al).²⁹ including two randomized and non-randomized clinical trials, and a total of 69 subjects. Our study results are consistent with the Cochrane systematic review results and our conclusion is similar to this publication.

Monaghan et al.²⁹ evaluated NMES use for quadriceps strengthening pre-and post-TKA and reported no significant differences for these outcomes; however, they considered included studies with a high risk of bias due to study design limitations and presented results imprecision, preventing a meta-analysis performance. The authors concluded that the identified studies do not allow any definition regarding NMES pre- or post-TKA.

Monaghan et al.²⁹ also interpreted that participants undergoing quadriceps NMES presented a slight advantage in function improvement and less deficiency than those conservatively treated in the short follow-up, just as we see at the clinical practice and consistent with the findings in Gotlin et al.¹⁸ However, efficacy was reduced at the long-term follow-up.

Therefore, this review is inconclusive about NMES efficacy, and further evidence is required to support or deny its use at quadriceps activation after TKA. The authors are aware that this review subject is the object of an ongoing investigation and could be updated in order to incorporate new evidences.

CONCLUSION

The very low evidences from included studies found on this review do not allow any conclusions regarding neuromuscular stimulation application for quadriceps strengthening with physical therapy before or after total knee replacement. Until now, evidence for neuromuscular stimulation use to quadriceps strengthening in this patient group is unclear. However, it is critical that future studies verify the quadriceps strength pre- and post-neuromuscular stimulation using reliable evaluations and validated tools, as well as a clear description of the applied dose in the study design. It is also of uttermost importance that results be presented appropriately for meta-analysis performance.

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors would like to thank Renata Scavone de Oliveira who kindly contributed revising the original text in English.

Appendix 1. Search strategy

Appendix 2. Extraction form of the characteristics of the included studies

Appendix 3. Ongoing studies characteristics

REFERENCES

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Einstein (Sao Paulo). 2016 Jan-Mar;14(1):77–98. [Article in Portuguese]

Estimulação elétrica neuromuscular do quadríceps após artroplastia total de joelho: uma revisão sistemática

Helena Bruna Bettoni Volpato ¹, Paulo Szego ¹, Mario Lenza ¹, Silvia Lefone Milan ¹, Claudia Talerman ¹, Mario Ferretti ¹

RESUMO

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da estimulação elétrica neuromuscular em pacientes submetidos à artroplastia total de joelho. Esta foi uma revisão sistemática sem restrição de idioma ou status de publicação. Nossa pesquisa foi realizada na biblioteca Cochrane, MEDLINE, Embase e LILACS. Foram incluídos ensaios clínicos randomizados ou quase-randomizados, avaliando a estimulação elétrica neuromuscular após a artroplastia total de joelho. Quatro estudos com risco de viés moderado e de baixo poder estatístico foram incluídos, totalizando 376 participantes. Não houve diferença estatisticamente significativa na função do joelho, dor e amplitude de movimento durante 12 meses de seguimento. Esta avaliação concluiu que a estimulação elétrica neuromuscular foi menos eficaz do que a reabilitação tradicional na função, força muscular e amplitude de movimento. No entanto, essa técnica é útil para a ativação do quadríceps durante os primeiros dias após a cirurgia.

Keywords: Artroplastia de joelho, Prótese do joelho, Articulação do joelho, Osteoartrite, Modalidades de fisioterapia, Estimulação elétrica, Músculo quadríceps

INTRODUÇÃO

A osteoartrose é uma doença articular degenerativa caracterizada pela redução da cartilagem articular em algumas áreas, podendo estar relacionada a hipertrofia óssea (osteófitos e esclerose óssea subcondral) resultante de alterações bioquímicas e de estresses biomecânicos. Estima-se que 75% da população com mais de 65 anos seja afetada por essa doença, com maior prevalência nas mulheres, na maioria dos casos na articulação do joelho.^(1,2)

Todas as alterações acima mencionadas resultam em diminuição da qualidade de vida, devido à limitação funcional. A artoplastia do joelho é uma intervenção comum e eficaz para o tratamento da osteoartrose do joelho, quando o tratamento clínico falha. Sua aplicabilidade aumentou em 73% nos últimos 10 anos e espera-se que sua indicação aumente em mais de 600% (3,48 milhões de procedimentos) até 2030.⁽³⁾

Esse crescimento percentual da artroplastia total de joelho (ATJ), realizada pela primeira vez na década de 1960, deve-se ao alívio da dor e ao ganho de amplitude de movimento (ADM). O principal objetivo da ATJ é restabelecer a função comprometida do joelho do paciente. É por isso que a ATJ é considerada um dos avanços cirúrgicos mais importantes deste século. Somente nos Estados Unidos, são realizadas atualmente quase 140 mil ATJ a cada ano. No entanto, a cirurgia por si só não é capaz de restaurar a completa funcionalidade do paciente. A fisioterapia é uma parte integral do tratamento, apresentando os melhores resultados no tocante a dor, função física e qualidade de vida após a cirurgia.⁽⁴⁾

Como tal, o início precoce da reabilitação após a ATJ beneficia significativamente o ganho de mobilidade articular e extensibilidade muscular, favorecendo importantes ganhos de qualidade de vida e prevenindo complicações pós-operatórias. Além dos benefícios primários, a reabilitação imediata pode reduzir o tempo de internação e melhorar a capacidade funcional da articulação a curto e médio prazo.⁽⁵⁾ Outro estudo mostrou alívio da dor articular e melhoria na velocidade e na cadência da marcha.⁽⁶⁾

Labraca et al.⁽²⁾ mostraram que, apesar de haver poucas evidências científicas, os exercícios isométricos e isotônicos designados para fortalecimento do quadríceps entre zero e 30° de flexão, ganho de ADM e extensibilidade muscular do membro inferior são geralmente empregados com bons resultados.

Outros estudos mostraram que fraqueza, atrofia muscular e alterações funcionais do joelho são comuns nas 4 primeiras semanas após a cirurgia, causando um déficit de força do quadríceps em comparação ao membro contralateral, que chega a uma redução de até 18%.^(7,8)

Embora os mecanismos neurofisiológicos das alterações na ativação muscular voluntária do quadríceps não sejam totalmente compreendidos, a atividade reflexa espinal decorrente do edema ou da dor na articulação do joelho pode mudar o processo de entrada aferente da articulação lesada e resultar na diminuição do impulso motor eferente para o músculo quadríceps (também chamado de “inibição reflexa”), que reduz a força muscular.^(9,10)

Uma das medidas para reduzir as alterações na ativação voluntária e prevenir a atrofia muscular após a ATJ é a estimulação elétrica neuromuscular (EENM) como recurso adjuvante para restaurar a função articular normal do joelho.⁽⁹⁾

OBJETIVO

Com base na literatura mencionada, o objetivo desta análise foi avaliar sistematicamente os efeitos (benefícios ou prejuízos) da estimulação elétrica neuromuscular nos pacientes submetidos à artroplastia total de joelho.

MÉTODOS

Fontes de dados e pesquisas

Obteve-se aprovação da junta de revisão institucional (número 1.593-12) para a realização desta revisão sistemática. O estudo foi registrado no International prospectiveregister of systematic reviews (Prospero), sob protocolo CRD42013005491.

Tipos de estudo

Incluímos estudos clínicos randomizados ou quase-randomizados (nos quais a alocação da terapia dos participantes não foi estritamente randomizada, ou seja, usando-se número de registro hospitalar, alternância, número do prontuário etc.), ensaios clínicos que avaliavam as intervenções de fisioterapia com EENM após ATJ.

Tipos de participante

Incluímos estudos que avaliavam adultos (esqueleticamente maduros) que se submeteram à reabilitação com EENM após ATJ.

Tipos de intervenção

Todas as intervenções de fisioterapia usadas no tratamento pós-ATJ associadas com EENM foram levadas em consideração. Comparamos a EENM com a reabilitação fisioterapêutica.

Foram excluídos os estudos que comparavam técnicas não relacionadas a fisioterapia ou técnicas de reabilitação de formação específica (incluindo Mulligan, Maitland, Pilates etc.).

Tipos de medidas de resultados

Os resultados primários incluíram a avaliação da função ou incapacidade. O resultado funcional do membro inferior foi avaliado de acordo com questionários validados, como a escala de avaliação funcional específica para joelho Lysholm Knee Scoring Scale, ⁽¹¹⁾ incluindo a avaliação de sintomas articulares.

A qualidade de vida (avaliada pelo 36-Item Short Form Health Survey − SF-36);⁽¹²⁾ e a falha do tratamento (soltura da prótese) também foram observados primariamente.

Os resultados secundários incluíram a dor, sendo os relatórios de dor avaliados de acordo com escalas validadas, como a Visual Analogue Scale (VAS) ou a Numerical Rating Scale (NRS). A ADM foi checada pelos níveis de mobilidade articular, tanto para a flexão quanto para a extensão do joelho. Retorno a atividades prévias (trabalho, esportes, atividades cotidianas etc.), e tempo e custo de hospitalização também fizeram parte dos resultados secundários.

Os resultados primários foram avaliados nos seguintes períodos: seguimento de curto prazo (até 4 meses de tratamento) e de longo prazo (acima de 4 meses de tratamento).

Métodos de pesquisa para identificação de estudos

Pesquisas eletrônicas

Nossa pesquisa foi realizada nas bibliotecas CochraneCentral Register of Controlled Trials - CENTRAL (TheCochrane Library, edição de agosto de 2013), MEDLINE (de 1966 até agosto de 2013), Embase (de 1974 até agosto de 2013) e LILACS (de 1982 até 2013). Também pesquisamos a Current Controlled Trials (em http://www.controlled-trials.com) e o Ensaios Clínicos (em www.clinicaltrials.gov) para estudos em andamento e estudos concluídos recentemente. Não houve restrições de idioma e nem de status de publicação.

Na MEDLINE (PubMed), um filtro específico (versão de sensibilidade e precisão máxima) para a identificação de estudos clínicos randomizados foi combinado com uma estratégia de assunto específico.⁽¹³⁾ Também foram realizadas estratégias de pesquisa na The Cochrane Library (Wiley InterScience), na Embase (Elsevier) e na LILACS (Bireme), conforme descrito no anexo 1.

Pesquisa de outros recursos

Verificamos as listas de referências de artigos e revisões para localizar possíveis estudos relevantes.

Seleção de estudos

Dois autores selecionaram, de forma independente, os títulos e resumos potencialmente elegíveis para inclusão nesta revisão e extraíram os dados usando um formulário pré-testado. Todas as divergências foram resolvidas por consenso ou, quando necessário, por um terceiro autor. Não houve cegamento dos autores para as revistas e/ou autores.

Extração de dados e avaliação de qualidade

Extração e análise dos dados

Dois autores coletaram os seguintes dados usando um formulário de extração de dados pré-testado: características metodológicas do estudo, incluindo desenho e duração do estudo, e protocolo de publicação anterior ao recrutamento de pacientes; fontes de financiamento e detalhes de registro; características dos participantes do estudo, com local do estudo, número de participantes inscritos, número de participantes avaliados, critérios de inclusão, critérios de exclusão, idade dos participantes, tipos de prótese e técnicas cirúrgicas; características da intervenção do estudo, incluindo tempo de intervenção, intervenção de fisioterapia e outros tipos de cointervenções; características dos resultados do estudo, incluindo tempo de seguimento, perda de seguimento e medidas de desfecho; e domínios metodológicos, conforme descritos na seção de avaliação de riscos de viés. Todas as discrepâncias foram resolvidas por um terceiro revisor. Dois revisores inseriram os dados no Review Manager ^®.

Avaliação de risco de viés nos estudos incluídos

O risco de viés dos estudos incluídos foi avaliado independentemente pelos dois autores. Conforme recomendado pela ferramenta “Risco de viés”, da The Cochrane Collaboration,⁽¹⁴⁾ os seguintes domínios foram avaliados: geração de sequência aleatória; ocultação da alocação; cegamento dos participantes e da equipe; cegamento da avaliação de resultado; dados de resultado incompletos; relatório seletivo; (por exemplo, outros vieses, como grande desequilíbrio entre os grupos de participantes e risco de viés associado à inexperiência dos examinadores e de outros cuidadores).

Cada critério individual foi considerado como tendo baixo risco de viés, alto risco de viés ou risco de viés incerto (falta de informação ou incertezas referentes a vieses em potencial). As discrepâncias entre os autores foram resolvidas por consenso.

Síntese e análise de dados

Medidas do efeito do tratamento

A taxa de risco com intervalo de confiança de 95% (IC95%) foi calculada para as variáveis dicotômicas. Os resultados das variáveis contínuas foram expressos como diferença média (DM) com IC95%.

Questões de unidade de análise

Nos estudos incluídos nesta revisão, a randomização baseou-se nos participantes individuais. Excepcionalmente, como nos estudos clínicos que incluíam pessoas com próteses de joelho bilaterais, os dados podem ter sido avaliados lateralmente em vez de por paciente individual. Durante a análise das questões que careciam das devidas correções, a apresentação dos dados desses estudos clínicos somente foi levada em consideração quando as discrepâncias entre as unidades de análise e a randomização foram pequenas. Depois da compilação dos dados, uma análise de sensibilidade foi realizada para avaliar os efeitos desses estudos clínicos analisados incorretamente nos estudos analisados corretamente.

Manejo dos dados faltantes

Foram extraídos dados de resultados de todos os pacientes randomizados. Quando exigido, contatamos os autores do estudo primário para solicitar dados faltantes, como número de participantes, detalhes de perdas de amostra, medidas de incertezas (erro ou desvio padrão) ou número de eventos.

O desvio padrão das variáveis contínuas, para as quais esse valor não foi relatado, foi calculado usando os valores de p e do IC95%.⁽¹⁴⁾ A impossibilidade de obtenção dos dados de perdas de amostras foi descrita na tabela sobre risco de viés, incluindo um comentário sobre a influência em potencial desses dados nos resultados e conclusões desta revisão. A análise de sensibilidade foi aplicada para explorar o efeito desses dados faltantes.⁽¹⁵⁾

Avaliação de heterogeneidade

Avaliamos a heterogeneidade dos efeitos estimados entre os estudos incluídos por meio de inspeção visual do gráfico de metanálise (forest plot) e pelo uso da estatística I².

A magnitude possível de inconsistência (ou seja, heterogeneidade) ao longo dos estudos foi quantificada, usando a estatística I² como guia aproximado para interpretação, como se segue: valores de zero a 40% talvez não sejam importante; de 30% a 60% podem representar heterogeneidade moderada; de 50% a 90% podem representar heterogeneidade substancial; de 75% a 100% indicam heterogeneidade considerável.⁽¹⁴⁾ Nos casos de heterogeneidade considerável (definida como I² de 75%), exploramos mais os dados comparando as características dos estudos individuais e realizando análises de subgrupos.

Avaliação dos relatórios de viés

Para metanálise com mais de dez estudos, foram feitos gráficos de resultados primários para avaliar o viés em potencial das publicações (efeito de estudos de pequeno porte). A presença de viés também foi avaliada nos estudos menores para verificar se os eventos de intervenção aleatórios eram mais benéficos quando comparados à estimativa de eventos fixos.⁽¹⁶⁾

Síntese de dados

Quando adequado, os resultados de grupos de estudos comparáveis foram agrupados em metanálise, usando o modelo de efeitos randômicos como padrão. Para resultados dicotômicos, foram calculados a taxa de risco e o IC95%. Quando dois ou mais estudos apresentavam dados contínuos pelo mesmo instrumento de avaliação validado, usando as mesmas unidades de medida, os dados foram agrupados como DM com IC95%. Quando os estudos primários declararam a mesma variável, usando diferentes instrumentos e diferentes unidades de medida, usamos a diferença média padronizada com IC95%.

Análise de subgrupos e investigação de heterogeneidade

Planejou-se a análise de subgrupos para os seguintes dados demográficos: idade (adolescentes, adultos e idosos acima de 65 anos); tipo de intervenção cirúrgica (ATJ); e início da reabilitação (paciente ambulatorial ou internado).

Análise de sensibilidade

Foram planejadas análises de sensibilidade para medir os efeitos da inclusão de estudos sob risco de viés de seleção (ocultação de alocação inadequada ou incerta) ou viés de detecção (cegamento inadequado ou incerto do examinador dos resultados). Também foi planejada a avaliação da presença de viés de estudo de pequeno porte (por exemplo: o efeito da intervenção é mais benéfico em estudos de pequeno porte) na metanálise, comparando a estimativa de efeito fixo com a estimativa de efeitos aleatórios para resultados primários.

Tabelas de ‘resumo de achados’ e avaliação da qualidade das evidências

Quando houver evidências suficientes no futuro para justificar a elaboração de tabelas de resumo de achados, elas serão criadas para comparações principais. Usamos a abordagem GRADE para avaliar a qualidade das evidências relacionadas a cada resultado importante listado nos tipos de medidas de resultado.⁽¹⁷⁾

RESULTADOS

Resultados da pesquisa

A estratégia de pesquisa (concluída em agosto de 2013) identificou um total de 584 registros nos seguintes bancos de dados atuais: Cochrane Library (129), PubMed (166), Embase (143), LILACS (130), Ensaios Clínicos (11) e Controlled Trials (5).

A pesquisa resultou na identificação de 18 estudos potencialmente elegíveis, dos quais recuperamos os documentos completos. Um total de quatro estudos, publicados entre 1994 e 2013, foram incluídos na revisão.^(18-21)

Ao todo, quatro estudos foram incluídos; oito, excluídos; e seis estavam em andamento (Figura 1).

Estudos incluídos

Esta revisão baseou-se em quatro estudos clínicos randomizados: Gotlin et al.,⁽¹⁸⁾ Levine et al.,⁽¹⁹⁾ Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ (todos os estudos apresentados em inglês). Esses estudos foram encontrados no PubMed, Cochrane Library e Embase. Os detalhes dos estudos incluídos estão no anexo 2.

Desenho do estudo

Gotlin et al.,⁽¹⁸⁾ Levine et al.,⁽¹⁹⁾ Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ foram estudos randomizados controlados de um único centro. Todos os estudos compararam dois grupos submetidos às mesmas intervenções (exercícios versus exercícios e EENM). Gotlin et al. ⁽¹⁸⁾ avaliaram exercícios e mobilização passiva contínua (Grupo Controle) comparado com exercícios, mobilização passiva contínua e EENM (grupo experimental).

Participantes

Os quatro estudos incluídos totalizaram 376 participantes.

Idade e sexo

Gotlin et al. ⁽¹⁸⁾ descreveram que a média de idade foi 64,8 anos no grupo de exercícios (controle) e 66,2 anos no grupo de exercícios mais EENM (intervenção). O Grupo Controle foi formado por 16 mulheres e 15 homens, e o grupo de intervenção por 20 mulheres e 15 homens. No estudo de Levine et al.,⁽¹⁹⁾ a média de idade foi de 65,1 anos no grupo controle, e 68,1 anos no grupo de intervenção. O Grupo Controle foi formado por 21 mulheres e 13 homens, e o grupo de intervenção, por 25 mulheres e 7 homens. Petterson et al.⁽²⁰⁾ relataram que o Grupo Controle foi formado por 45 mulheres e 55 homens com média de idade de 65,2 anos. No grupo de intervenção, 47 participantes eram mulheres e 53 eram homens, apresentando média de idade entre os sexos de 65,3 anos. No estudo de Stevens-Lapsley et al.,⁽²¹⁾ a amostra consistia de 16 mulheres e 15 homens no Grupo Controle, e de 20 mulheres e 15 homens no grupo de intervenção, apresentando a média de idade entre os sexos de 64,8 anos para o Grupo Controle e de 66,2, para o grupo de intervenção.

Todos os participantes, em todos os estudos, tinham o diagnóstico de osteoartrose de joelho unilateral ou bilateral. Nenhum dos estudos descreveu a classificação ou ATJ prévia ao tratamento.

Intervenções

Os estudos incluídos foram agrupados de acordo com as intervenções analisadas.

Gotlin et al.⁽¹⁸⁾ analisaram os efeitos de exercícios e mobilização passiva contínua (Grupo Controle) em comparação a exercícios, mobilização passiva contínua e EENM (grupo experimental) em 40 pacientes. Levine et al.⁽¹⁹⁾ compararam um programa de fortalecimento muscular e ganho de ADM do joelho versus EENM associada a apenas exercícios de ADM do joelho em 70 participantes. Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ compararam um programa de fortalecimento muscular progressivo (quadríceps) a EENM associada a fortalecimento muscular progressivo, ambos de início precoce (pós-operatório imediato), em 266 participantes.

Resultados primários

Função ou deficiência

A função articular do joelho foi avaliada em três estudos.^(19-21) Levine et al.⁽¹⁹⁾ usou o Timed Up and Go (TUG), o questionário do Índice de Osteoartrose das Universidades Western Ontario e McMaster (WOMAC) e o Knee Society Score (KSS) para mensurar a função articular do joelho. Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ usaram testes validados − TUG, teste de escada (TE), e teste de caminhada de 6 minutos (TC6) − para avaliar o comprometimento funcional do joelho. Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ também usaram o questionário WOMAC. Além desses testes, Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ avaliaram a força muscular do quadríceps usando dinanometria.

Qualidade de vida

Gotlin et al.⁽¹⁸⁾ e Levine et al.⁽¹⁹⁾ não avaliaram esse desfecho. Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ avaliaram a qualidade de vida usando o SF-36.

Falha do tratamento

Nenhum dos estudos incluídos relatou falha do tratamento.

Resultados secundários

Dor

A dor foi avaliada em três estudos.^(19-21) Levine et al.⁽¹⁹⁾ usaram a escala validada do KSS para medir a dor, e Petterson et al.⁽²⁰⁾ usaram uma escala validada (Knee Outcome Survey - KOS e Activities of Daily Living Scale - ADLS); Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ mediram as queixas de dor individuais aplicando uma escala numérica visual.

Amplitude de movimento

A ADM foi avaliada nos estudos de Gotlin et al.,⁽¹⁸⁾ Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ por meio de goniometria. Levine et al.⁽¹⁹⁾ também avaliaram a ADM do joelho dos participantes, mas não relataram qual instrumento foi utilizado para medir esse resultado.

Estudos excluídos

Oito estudos foram excluídos por não satisfazerem os critérios de inclusão. Os motivos da exclusão desses estudos estão apresentados no quadro 1.

Quadro 1. Características dos estudos excluídos.

Estudo	Motivo da exclusão
Petterson et al.⁽²²⁾	Relato de caso
Mintken et al.⁽²³⁾	Relato de caso
Stevens et al.⁽⁹⁾	Série de casos
Stevens-Lapsley et al.⁽²⁴⁾	Estudo observacional
Bade et al.⁽²⁵⁾	Revisão da literatura
Saleh et al.⁽²⁶⁾	Revisão da literatura
Walls et al.⁽²⁷⁾	Uso da EENM somente no pré-operatório
Stevens et al.⁽²⁸⁾	Dados incompletos não publicados

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EENM: estimulação elétrica neuromuscular.

Estudos em andamento

Nossa pesquisa de estudos em andamentos resultou em 16 artigos da Current Controlled Trials e do Ensaios Clínicos. Dez estudos foram excluídos por não cumprirem nossos critérios de inclusão ou por serem irrelevantes. Foram incluídos: ISRCTN89785408, ISRCTN50117467, NCT01096524, NCT01548040, NCT00224913 e NCT01844193 (Anexo 3).

Risco de viés nos estudos incluídos

Todos os estudos incluídos apresentavam falhas metodológicas que implicavam em moderado risco de viés (Figura 2).

Alocação (viés de seleção)

Gotlin et al.,⁽¹⁸⁾ Levine et al.,⁽¹⁹⁾ Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ não informaram como foi realizada a geração da sequência aleatória.

A ocultação da alocação antes da designação não foi descrita em nenhum dos estudos, impedindo sua avaliação (incerta).

Cegamento (viés de condução e viés de detecção)

Todos os estudos foram considerados sob risco de viés de condução e de detecção. Como todos comparavam intervenções de fisioterapia, não foi possível cegar os provedores do tratamento. Nenhum estudo incluiu intervenções simuladas, e os participantes não foram cegados. Teria sido possível cegar os examinadores dos resultados, e apenas dois estudos mencionaram o cegamento dos examinadores.^(18-20)

Dados de resultados incompletos (viés de seguimento)

Os estudos em que 80% ou mais dos participantes concluíram o seguimento e aqueles em que houve perdas foram equilibrados entre os grupos de intervenção, sendo considerados com baixo risco de viés. Todos os estudos incluídos^(18-21) foram considerados com baixo risco de viés.

Relatório seletivo (relatório de viés)

Três estudos^(19-21) foram considerados com baixo risco de viés, uma vez que seus protocolos e resultados pré-especificados estavam disponíveis. Por outro lado, o estudo de Gotlin et al.⁽¹⁸⁾ foi considerado com alto risco de viés, uma vez que não apresentou um protocolo específico.

Outras fontes de viés em potencial

Os estudos de Gotlin et al.,⁽¹⁸⁾ Petterson et al.⁽²⁰⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ pareciam estar isentos de outros vieses. Somente o de Levine et al.⁽¹⁹⁾ foi considerado com alto risco de viés, uma vez que não apresentou um protocolo EENM.

Efeitos das intervenções

Os estudos incluídos avaliaram os seguintes resultados: função articular ou deficiência, ADM, qualidade de vida e falha do tratamento. Outros resultados planejados em nosso protocolo não foram avaliados devido à insuficiência de dados.

Comparação

Estimulação elétrica neuromuscular versus exercícios (com ou sem mobilização passiva contínua) com início na primeira semana de pós-operatório.

Função ou incapacidade

As medidas de função articular foram analisadas e disponibilizadas na seguinte sequência: TUG, TC6, TE, ativação do quadríceps, força do quadríceps femoral e WOMAC.

Timed Up and Go

No estudo de Levine et al.,⁽¹⁹⁾ não houve diferenças significativas tanto no desfecho a curto prazo (DM: 1,32; IC95%: -0,45-3,09) quanto no de longo prazo (DM: 0,39; IC 95%: -1,02-1,80). No estudo de Stevens-Lapsley et al.,⁽²¹⁾ notamos uma diferença significativa favorecendo a EENM tanto no desfecho a curto prazo (DM: -2,00; IC95%: -3,27- -0,73) quanto no de longo prazo (DM: -1,60; IC95%: -2,86- -0,34). O agrupamento de dados dos estudos não mostrou nenhuma diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos de intervenção - EENM e exercícios (DM: -0,87; IC95%: -1,90-0,17), (DM: -0,72; IC95%: -1,66-0,22) no desfecho de curto e de longo prazo, respectivamente (Figura 3).

Figura 3 — NMES: neuromuscular electrical stimulation. SD: standard deviation; IV: inverse variance; 95%CI: 95% confidence interval.

Petterson et al.⁽²⁰⁾ não relataram nenhuma diferença estatisticamente significativa (p>0,08).

Teste de caminhada de 6 minutos

A diferença entre os grupos no estudo de Stevens- Lapsley et al.⁽²¹⁾ favoreceu marginalmente o Grupo Controle no desfecho a curto prazo (DM: 62,60; IC95%: 15,51-109,69). No desfecho a longo prazo, nenhuma diferença entre os grupos foi observada (DM: 46,80; IC95%: -0,53-94,13). Nenhuma diferença estatisticamente significativa foi relatada por Petterson et al.⁽²⁰⁾ (p>0,08).

Teste de escada

Petterson et al.⁽²⁰⁾ não relataram diferença significativa para este resultado no desfecho a curto e longo prazo (p>0,08). No estudo de Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾, nenhuma diferença estatisticamente significativa (DM: -2,70; IC95%: -6,40-1,00), (DM: -3,30; IC95%: -7,27-0,67) foi observada no desfecho a curto prazo e a longo prazo, respectivamente.

Ativação do quadríceps (%)

Petterson et al.⁽²⁰⁾ relataram o mesmo, com p>0,08. Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ não relataram diferença estatisticamente significativa no desfecho a curto prazo (DM: 1,10; IC95%: -5,13-7,33) entre os dois grupos e no desfecho pós-ATJ a curto prazo (DM: 1,70; IC95%: -4,17-7,57) (Figura 4).

Força do quadríceps femoral (N-m/kg)

Petterson et al.⁽²⁰⁾ também relataram a ausência de diferença estatisticamente significativa entre os grupos (p>0,08). Nenhuma diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos no desfecho a curto prazo (DM: 0,22; IC95%: -0,02-0,46) e no desfecho a longo prazo (DM: 0,16; IC95%: -0,09-0,41) foi observada no estudo de Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾

Qualidade de vida

O questionário SF-36 foi usado para avaliar a qualidade de vida durante e após a intervenção de fisioterapia, tanto no estudo de Petterson et al.⁽²⁰⁾ quanto no de Stevens-Lapsley al.,⁽²¹⁾ e os dados foram analisados de acordo com seus componentes.

Resumo do componente físico do SF-36

Petterson et al.⁽²⁰⁾ não relataram diferença significativa entre os grupos (p>0,08). O estudo de Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ também não relatou diferença significativa a curto prazo (DM: 3,20; IC95%: -1,50-7,90) e a longo prazo (DM: 1,90; IC95%: -1,97-5,77).

Resumo do componente mental do SF-36

Petterson et al.⁽²⁰⁾ não relataram diferença significativa, com p>0,08. No resumo do componente mental, Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ também não relataram uma diferença significativa, tanto a curto (DM: 3,70; IC95%: -1,55-8,95) quanto a longo prazo (DM: 3,00; IC95%: -0,39-6,39).

Qualidade de vida e função articular

O questionário WOMAC foi usado por Levine et al.⁽¹⁹⁾ para avaliar a função articular do joelho, sem diferenças estatisticamente significativas entre os grupos, tanto no desfecho a curto (DM: 5,67; IC95%: -1,88-13,22) quanto a longo prazo (DM: 5,81; IC95%: -3,01-14,63). Stevens- Lapsley et al.⁽²¹⁾ também não relataram diferença estatisticamente significativa nos desfechos a curto (DM: -6,80; IC95%: -15,04-1,44) e longo prazo (DM: -4,30; IC95%: -9,99-1,39). O agrupamento de dados não mostrou diferença estatisticamente significativa tanto no desfecho a curto prazo (DM: -0,02; IC95%: -5,59-5,54) quanto a longo prazo (DM: -1,33; IC95%: -6,11-3,45) entre os dois grupos de intervenção.

Levine et al.⁽¹⁹⁾ usaram o questionário KSS para avaliar a função articular do joelho e não relataram diferença estatisticamente significativa, tanto no desfecho a curto prazo (DM: 4,97; IC95%: -4,65-14,59) quanto a longo prazo (DM: 7,92; IC95%: -2,29-18,13).

Petterson et al.⁽²⁰⁾ usaram o questionário KOS para avaliar a função articular do joelho e não relataram diferença estatisticamente significativa nos desfechos a curto e longo prazo (p>0,01).

Falha do tratamento

Nenhum dos estudos incluídos relatou falha do tratamento.

Dor

Nenhum dos estudos incluídos avaliou esse desfecho individualmente.

Amplitude de movimento

Flexão do joelho

O estudo de Levine et al.⁽¹⁹⁾ não relatou nenhuma diferença significativa a curto prazo (DM: -3,20; IC95%: -8,52-2,12) e a longo prazo (DM: 2,30; IC95%: -4,25 -8,85). O estudo de Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ não relatou nenhuma diferença estatisticamente significativa entre os grupos - EENM e exercícios (DM: 2,90; IC95%: -1,89-7,69 e DM: 2,40; IC95%: -1,82-6,62) no desfecho a curto prazo e a longo prazo, respectivamente. Petterson et al.⁽²⁰⁾ também não relataram nenhuma diferença estatisticamente significativa (p>0,01). O agrupamento de dados dos estudos não mostrou nenhuma diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos de intervenção (DM: 0,17; IC95%: -3,39-3,73 e DM: 2,37; IC95%: -1,18-5,92) tanto no desfecho de curto prazo quanto no de longo prazo, respectivamente.

Extensão do joelho

Gotlin et al.⁽¹⁸⁾ e Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ relataram uma diferença estatisticamente significativa favorecendo o grupo de intervenção em relação ao sem intervenção no desfecho a curto prazo (DM: -2,65; IC95%: -4,05- -1,25 e longo prazo DM: -2,40; IC95%: -4,09- -0,71), sem nenhuma diferença estatisticamente significativa, a qual foi relatada somente no estudo de Stevens-Lapsley et al.⁽²¹⁾ (DM: -0,60; IC95%: -2,43-1,23). Levine et al.⁽¹⁹⁾ não relataram diferenças significativas tanto no desfecho a curto (DM: 0,65; IC95%: -2,00-3,30) quanto no longo prazo (DM: -0,96; IC95%: -3,62-1,70). Quando os dados foram agrupados, uma diferença estatisticamente significativa foi observada no desfecho a curto prazo (DM: -2,09; IC95%: -3,09- -1,09); contudo, não houve diferença estatisticamente significativa no desfecho a longo prazo (DM: -0,72; IC95%: -2,22-0,79) em ambos os grupos de intervenção.

Petterson et al.⁽²⁰⁾ não relataram diferença significativa entre os dois grupos durantes todos os meses de intervenção (p>0,01).

DISCUSSÃO

Nesta revisão, somente foram incluídos estudos clínicos randomizados, resultando na análise de quatro estudos considerados de risco de viés moderado e na avaliação das intervenções de fisioterapia cinesioterápica comparadas com o uso da EENM com fisioterapia em 376 participantes submetidos à ATJ.

Nenhuma evidência indicou que a EENM com fisioterapia proporcionou benefícios referentes à qualidade de vida. O tratamento pós-operatório com EENM pode melhorar a função do quadríceps femoral, mas não estamos seguros quanto à efetividade dessa intervenção, devido à baixa qualidade da evidência.

Evidências muito baixas dos estudos incluídos apresentaram qualidade geral baixa resultante de falhas metodológicas, incluindo a ausência da ocultação da alocação, e do cegamento dos participantes e da equipe em todos os estudos. No entanto, os resultados quantitativos desta revisão devem ser cuidadosamente interpretados, exigindo-se a confirmação desses dados por evidência decorrente de estudos de alta qualidade metodológica.

Acreditamos que nossa estratégia de pesquisa foi completa, sem restrições de idioma. No entanto, é possível que tenhamos deixado de identificar estudos potencialmente elegíveis. Tentamos contatar os autores dos estudos incluídos a fim de obter alguns dados, mas não obtivemos sucesso.

Encontramos uma revisão sistemática que comparava a EENM com a terapia com exercícios para tratar a inibição do quadríceps após ATJ (Monaghan et al.),⁽²⁹⁾incluindo dois estudos clínicos randomizados e não randomizados, com um total de 69 indivíduos. Os resultados de nosso estudo foram condizentes com os resultados da revisão sistemática Cochrane, e nossa conclusão foi semelhante à daquela publicação.

Monaghan et al.⁽²⁹⁾ avaliaram o uso da EENM para fortalecimento do quadríceps pré- e pós-ATJ e relataram não ter havido diferenças significativas para esses desfechos; consideraram, porém, os estudos incluídos com alto risco de viés devido às limitações do projeto do estudo e por terem apresentado imprecisão nos resultados, impedindo a realização de uma metanálise. Os autores concluíram que os estudos identificados não permitiam nenhuma definição no tocante à EENM pré- ou pós-ATJ.

Monaghan et al.⁽²⁹⁾ também interpretaram que os participantes submetidos à EENM do quadríceps apresentaram discreta vantagem na melhoria da função e menos deficiência do que os que foram tratados de modo conservador no seguimento de curto prazo, conforme observamos na prática clínica e de modo condizente com os achados de Gotlin et al.⁽¹⁸⁾ No entanto, a eficácia foi reduzida no seguimento a longo prazo.

Portanto, esta revisão é inconclusiva no tocante à eficácia da EENM, e mais evidências são necessárias para apoiar ou refutar seu uso na ativação do quadríceps após ATJ. Os autores estão cientes de que este assunto de revisão é alvo de uma investigação em andamento e que pode ser atualizado a fim de incorporar novas evidências.

CONCLUSÃO

As evidências muito baixas provenientes dos estudos incluídos encontrados nesta revisão não permitiram quaisquer conclusões referentes à aplicação da estimulação neuromuscular para fortalecimento do quadríceps com fisioterapia, antes ou depois da artroplastia total de joelho. Até o momento, as evidências para o uso da estimulação para o fortalecimento do quadríceps, neste grupo de pacientes, são incertas. No entanto, é essencial que estudos futuros verifiquem a força do quadríceps pré- e pós-estimulação neuromuscular usando avaliações confiáveis e ferramentas validadas, além de uma clara descrição da dose aplicada no projeto do estudo. Também é de grande importância que os resultados sejam apresentados adequadamente para a realização da metanálise.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a Renata Scavone de Oliveira, que gentilmente contribuiu com revisão do texto original em inglês.

Anexo 1. Estratégia de pesquisa

Anexo 2. Formulário de extração das características dos estudos incluídos

Anexo 3. Características dos estudos em andamento

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PERMALINK

Femoral quadriceps neuromuscular electrical stimulation after total knee arthroplasty: a systematic review

Helena Bruna Bettoni Volpato

Paulo Szego

Mario Lenza

Silvia Lefone Milan

Claudia Talerman

Mario Ferretti

ABSTRACT

INTRODUCTION

OBJECTIVE

METHODS

Data sources and searches

Types of studies

Types of participants

Types of intervention

Types of outcome measures

Research methods for studies identification

Electronic searches

Searching other resources

Study selection

Data extraction and quality assessment

Data extraction and management

Assessment of risk of bias in the included studies

Data synthesis and analysis

Measures of treatment effect

Unit of analysis issues

Dealing with missing data

Assessment of heterogeneity

Assessment of reporting biases

Data synthesis

Subgroup analysis and investigation of heterogeneity

Sensitivity analysis

‘Summary of findings’ tables and assessment of the quality of the evidence

RESULTS

Search results

Figure 1. Study flowchart.

Included studies

Study design

Participants

Age and sex

Interventions

Primary outcomes

Function or deficiency

Quality of life

Treatment failure

Secondary outcome

Pain

Range of motion

Excluded studies

Chart 1. Characteristics of the excluded studies.

Ongoing studies

Risk of bias in the included studies

Figure 2. Risk of bias chart.

Allocation (selection bias)

Blinding (performance bias and detection bias)

Incomplete outcome data (attrition bias)

Selective report (reporting bias)

Additional potential bias sources

Effects of interventions

Comparison

Function or disability

Timed Up and Go

Figure 3. Timed Up and Go graph NMES: neuromuscular electrical stimulation. SD: standard deviation; IV: inverse variance; 95%CI: 95% confidence interval.

6-minute walk test

Stair Climbing Test

Quadriceps activation (%)

Figure 4. Quadriceps activation chart.

Femoral quadriceps strength (N-m/kg)

Quality of life

SF-36 physical component summary

SF-36 mental component summary

Quality of life and function

Treatment failure

Pain

Range of motion

Knee flexion

Knee extension

DISCUSSION

CONCLUSION