Somatosenzorická stimulace u osteoartrózy kolene

Celosvětově trpí osteoartrózou (OA), z nichž většina postihuje koleno, 9,6 % mužů a 18 % žen ve věku nad 60 let. V populaci pacientů s OA má 80 % pacientů s OA omezení pohybu a 25 % nemůže vykonávat většinu svých denních aktivit (WHO). OA je progresivní porucha kloubní chrupavky zahrnující motorické a senzorické dysfunkce, včetně sníženého rozsahu pohybu, svalové slabosti, poruchy propriocepce a bolesti. Některé z těchto příznaků přispívají k artrogenní svalové inhibici (AMI), reflexnímu snížení motorického výkonu do svalů obklopujících postižený kloub, který je s největší pravděpodobností zprostředkován GABAergními inhibičními mechanismy.

AIM je charakterizován abnormální aferentní informací přenášenou do centrálního nervového systému, což vede ke změněné aferentní zpětné vazbě na motoneurony čtyřhlavého stehenního svalu (MN), což má za následek sníženou excitabilitu tohoto konkrétního poolu. Předpokládá se, že změněný aferentní vstup pochází ze stimulace mechanoreceptorů prostřednictvím kloubního výpotku nebo nadměrných pohybů, nociceptorů jako reakce na bolest nebo ztráty kloubních receptorů. Ačkoli důkazy o úloze centrálního nervového systému jsou vzácné, zdá se, že jsou ovlivněny pre- a postsynaptické spinální mechanismy přímo ovlivňující alfa-MN. Zdá se, že se na tom podílí i dysfunkce γ-smyček. Tyto mechanismy společně vedou k AMI, která se projevuje aberacemi v dobrovolném kroutícím momentu kvadricepsu, kontrole síly a reflexní dráždivosti, často měřené H-reflexem.

Motorická dysfunkce je tedy důležitým limitujícím faktorem pro pacienty s OA a zahrnuje motorické a senzorické faktory. Kromě evidentní role motorických eferentů ovlivňují senzorické aferentace také motorickou kontrolu a špatná proprioceptivní funkce je prediktivní pro špatný výkon stoje na židli. Redukce senzorických deficitů by mohla potenciálně zvýšit motorickou funkci u kolenního OA. Tato studie si klade za cíl vyhodnotit, zda nízkointenzivní stimulace periferních elektrických nervů, forma zvyšujícího se aferentního vstupu, by mohla potenciálně zlepšit motorické funkce pacientů s OA. Nejvíce limitujícím faktorem u pacientů s OA je však bolest, pociťovaná v klidu a při pohybu. Paradigmata vysokofrekvenční stimulace se běžně používají ke snížení bolesti, ale 40–50 minut nízkofrekvenční elektrické stimulace (4 Hz, < intenzita MT) může být také účinných při snížení bolesti v klidu, bolesti při pohybu a citlivosti na bolest, i když Nedávný systematický přehled zpochybňuje konzistentnost těchto účinků s ohledem na omezené důkazy. Ačkoli podle našich nejlepších znalostí neexistuje jasné fyziologické vysvětlení týkající se snížení bolesti po stimulaci periferních elektrických nervů, je možné, že snížení pociťované bolesti je zprostředkováno sníženou analgezií, tj. sníženou excitabilitou nociceptivních neuronů.

Elektrická stimulace periferních nervů a svalů se používá v různých formách k modulaci svalové síly, motoriky, spinální a kortikální dráždivosti. Síly vyvolané neuromuskulární elektrickou stimulací (NMES) mohou generovat momenty až do 112 % maximální dobrovolné kontrakční síly a zvyšují se se zvyšující se stimulační frekvencí až na 70-80 Hz.

Zatímco NMES se primárně zaměřuje na zvýšení svalové síly, nízkointenzivní somatosenzorická elektrická stimulace (SES) byla použita ke zvýšení osvojení motorických dovedností u neurologických pacientů a zdravých účastníků. SES excituje aferenty skupiny Ia, Ib a II, stejně jako sekundární svalová aferentní vlákna. SES nejvíce zvyšuje motorický výkon, je-li aplikován na periferní nerv při vysokých senzorických intenzitách (2-3násobek percepčního prahu) při 10 Hz (SES aplikovaný v 1 Hz sledech sestávajících z 5 pulzů při 10 Hz). Vysokofrekvenční transkutánní elektrická nervová stimulace (TENS) a senzomotorický trénink mohou u pacientů s OA kolenního kloubu obě chyby repozice odrážející zhoršenou propriocepci kolena. TENS i SES tedy excitují aferentní vlákna účastnící se propriocepce kolene. Porucha propriocepce kolena byla spojena se zhoršenou schopností přesně a stabilně ovládat sílu a zhoršenou excentrickou silou. Na rozdíl od NMES, ve kterém indukované zvýšení svalové síly s největší pravděpodobností zahrnuje změny v metabolismu, hypertrofii a možná i spinálních mechanismech, a TENS, kde primární aferenty s velkým průměrem jsou klíčové pro snížení bolesti, SES se zaměřuje na senzorické dráhy, jak kožní, tak proprioceptivní, které se zdají být vhodným cílem pro snížení senzorických deficitů spojených s OA.

SES může zlepšit motorické funkce pacientů s cévní mozkovou příhodou, ale není známo, zda k takovému zlepšení může dojít u pacientů s AO kolena. Excitace primární aferentace pomocí SES by mohla sloužit jako fyziologický základ pro hypotézu, že SES pozitivně ovlivňuje aferentní vstup do α-MN m. quadriceps obklopující dysfunkční kloub a snižuje bolest. Očekává se, že zvýšený aferentní vstup pomocí SES, jak bylo ukázáno dříve u zdravých účastníků a pacientů s cévní mozkovou příhodou, zvýší motorickou kontrolu, měřenou zvýšením výkonu sledování v dysfunkčním kolenním kloubu. Očekává se, že jako varianta úkolu k vizuomotorickému sledování se po SES zvýší stabilita a přesnost síly, protože tato opatření jsou spojena s propriocepcí, což je výsledek, o kterém je známo, že se SES zlepšuje prostřednictvím excitace svalové aferentace. Pokud je toto očekávání správné, SES by pak mohl být použit v budoucích studiích a rehabilitačních protokolech jako základ pro zesílení účinků NMES a dalších cvičebních terapií určených ke zlepšení síly a síly kvadricepsu. Za druhé, pokud SES snižuje bolest a zvyšuje motorickou kontrolu, může SES případně odložit operaci a může sloužit jako adjuvans pro pacienty, kteří nejsou vhodní pro totální náhradu kolenního kloubu nebo se jí brání, aby se zlepšily každodenní aktivity, a tím kvalita života.

Proto tato studie bude zkoumat akutní a opožděné účinky 60minutového SES (pět pulzů v 1 Hz cyklech při 10 Hz při intenzitě prahu motoru) femorálního nervu u pacientů trpících OA kolena. Obrázek 1 znázorňuje schematický přehled navrženého designu studie. Prvním krokem by měl pilotní experiment na 5-6 zdravých jedincích odhalit, zda jsou po 30 minutách SES pozorovány nějaké účinky nebo trendy, přičemž doba trvání by pravděpodobně byla optimálnější na 60 minutách s ohledem na standard 120 minut používaný pro zlepšení neurologických pacientů. funkce ruky. Primárním výstupem studie je motorická koordinace hodnocená pomocí sledování cíle na základě polohy kolena a nikoli na základě síly kvadricepsu, protože pozice vs. síla je méně ovlivněna vlivy bolesti, a proto je v současném kontextu vhodnější. Sekundárními výsledky jsou motorická kontrola a propriocepce, které se projevují zvýšenou pevností a přesností síly, maximální dobrovolnou silou a každodenní fyzickou funkcí. Vyšetřovatelé na základě předchozích údajů předpokládají, že aferentní vstup indukovaný SES snižuje abnormality ve senzorickém vstupu v důsledku OA, a proto zvyšuje motorickou kontrolu.