Role senzorických deficitů na senzomotorické kontrole u sportovců s chronickou nestabilitou kotníku

Charakteristika chronické nestability kotníku (CAI): Laterální výron kotníku je jedním z nejčastějších muskuloskeletálních poranění ve sportovních klinikách. Vysoká prevalence laterálních výronů kotníku v kombinaci s vysokou mírou recidivy a přetrvávajícími symptomy po výronu činí z laterálních výronů hlezna a jejich následků významný zdravotní dopad a zdravotní zátěž. Ačkoli jsou laterální výrony kotníku obecně považovány za benigní poranění, odhaduje se, že u 40 % jedinců s laterálním výronem kotníku se následně během prvního roku po laterálním výronu kotníku vyvine chronická nestabilita kotníku.

Chronická nestabilita kotníku je charakterizována opakovanými výrony, vnímanou nestabilitou a ustupováním, které lze rozdělit do dvou kategorií: mechanická a funkční nestabilita kotníku. Mechanická nestabilita kotníku je výsledkem ztráty mechanických strukturálních omezení (tj. vazů); zatímco funkční nestabilita se týká nestability související se změněnou posturální kontrolou a sníženou funkční kapacitou v důsledku zhoršené senzomotorické kontroly včetně změněného náboru svalů kolem kotníku a poškození proprioceptivního systému atd. Kromě narušení sportovního výkonu bylo zjištěno, že CAI je spojena s nižší kvalitou života a zvýšenou pravděpodobností (68%-75%) rozvoje artritidy kotníku. Hertel uvedl, že jedinci s nestabilitou kotníku měli vyšší riziko opakovaných výronů kotníku a léčba symptomů CAI by mohla být časově náročná a nákladná. S CAI byly hlášeny četné poruchy, počínaje ztrátou pohyblivosti kloubů a svalové síly, zhoršenou propriocepcí a citlivostí, špatnou posturální kontrolou a neuromuskulární výkonností a změněnými pohybovými vzory. Mechanismy a strategie řízení však stále nejsou v mnoha ohledech jasně pochopeny. A tak byla navržena široká škála intervencí s nekonzistentními výsledky.

Koncepční model pro rozvoj CAI: Teorie spojující špatnou nervosvalovou kontrolu a CAI byla diskutována již více než půl století. Předpokládalo se, že po podvrtnutí kotníku byly postiženy některé kloubní receptory a periferní nervová vlákna kolem hlezenního kloubu, což mělo za následek zhoršení reflexních reakcí a funkční stability kotníku. Více výzkumníků později uvedlo, že CAI nejen vykazovala senzorické deficity, ale také deficity v motorické kontrole a tyto změny v senzomotorickém systému by nakonec vedly ke ztrátě funkce. V roce 2019 Hertel a spol. (2019) revidoval současný model rozvoje CAI. Předpokládá se, že počáteční poranění kotníku by ovlivnilo nervový systém, narušilo rovnováhu a stabilitu mezi čití, vnímáním a motorickou funkcí. Tyto poruchy by vedly k samopřizpůsobení senzomotorického systému, aby se pokusil adaptovat na změněný stav, a následně by mohly vést k dlouhodobým změnám v neuronové síti a vystavit jedince přetrvávajícím symptomům nestability. Tento nově revidovaný model integruje periferní i centrální senzomotorické systémy, aby vysvětlil vývoj CAI; ale jasně ukazuje, že centrální senzomotorické zpracování u jedinců s CAI je méně prozkoumáno, zejména pokud jde o dopad CAI na somatosenzorický kortex.

Jedinci s CAI mají horší neuromuskulární výkon: Vliv CAI na nervosvalovou kontrolu a stabilitu držení těla byl rozsáhle studován. Témata výzkumu zahrnovala změněné reflexy a neuromuskulární inhibici, vzorce svalové aktivace (časování, pořadí náboru a amplituda) a kloubní mechaniku segmentů dolních končetin během náhlé inverzní perturbace nebo skokového přistání a charakteristiky kontroly držení těla během úloh testování rovnováhy. Všeobecně se souhlasí s tím, že lidé s CAI měli nižší poměry Hmax/Mmax (poměry H reflex/M reflex) m. soleus a peroneus longus než nezraněné kontrolní skupiny, což naznačuje, že nervová dráždivost na úrovni páteře u pacientů s CAI byla snížena. ; tato populace také vykazovala změněnou svalovou aktivaci m. peroneus, tibialis anterior a m. soleus a změněné strategie kontroly rovnováhy. Nedávné publikace systematického přehledu a metaanalýzy od Hocha a McKeona (2014) a od Thompsona et al. (2018) ukázaly, že existují silné důkazy pro podporu dynamické rovnováhy, peroneální reakce a deficitů everzní síly přispívající k CAI. Vzhledem k silným důkazům o motorickém postižení u CAI byla dosud dominantní intervenční strategií pro tuto populaci řízená motorická výkonnost.

Deficity somatosenzace u lidí s CAI Proprioceptivní deficity u CAI byly po desetiletí hlavním cílem výzkumu. Thompsons a kol. (2018) uvedli, že existují mírné důkazy podporující deficity aktivní i pasivní propriocepce u CAI ve srovnání s kontrolami. Podle nejnovějšího systematického přehledu a metaanalýzy Xue et al. (2021), kotníky postižené CAI měly horší kinestézii kotníku v inverzi i plantarflexi ve srovnání s kontralaterální stranou; a jedinci s CAI vykazovali defekty kinestézie a deficity aktivní repozice kloubů při pohybu ve frontální rovině (jak inverze, tak everze) ve srovnání se zdravými kontrolami. Teprve v posledních letech byla věnována větší pozornost deficitům kožního vnímání. Hoch a kol. (2012) zjistili, že plantární povrch byl méně citlivý na vibrační hmatovou stimulaci ve srovnání s lidmi bez CAI v hlavě prvního metatarzu, na bázi pátého metatarzu a na patě podél inervace větví suralu. a tibiálních nervů. Burcal a Wikstrom zjistili podobné výsledky, že lidé s CAI vykazovali vyšší prahové hodnoty monofilamentu Semmes Weinstein v hlavě prvního metatarzu, základu pátého metatarzu a sinus tarsi31. Možné zapojení zhoršeného kožního čití u CAI vedlo k nedávnému přístupu senzoricky cílené intervence u této populace.

Deficity centrální senzomotorické kontroly u CAI: Jak bylo popsáno v předchozích odstavcích, klasická teorie za nestabilitou kotníku byla založena na poškození kloubních receptorů a periferních nervových vláken. Objevující se údaje však ukázaly, že proprioceptivní senzorické deficity nestačily k vysvětlení neuromuskulárních deficitů u lidí s CAI a že je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se zjistilo, jak CAI ovlivňuje centrální senzomotorickou kontrolu.

Předchozí studie ukázaly, že u jedinců s chronickou muskuloskeletální dysfunkcí, jako je impingement ramen a bolesti dolní části zad, může být ovlivněna integrace kortikospinálních drah, což se projevuje jako vyšší aktivní motorický práh, delší kortikální klidová perioda, zmenšená kortikální mapovací plocha a posunuté těžiště kortikální mapovací oblasti. V několika studiích bylo nedávno zkoumáno možné narušení kortikospinální kontroly u CAI. Zatímco Pietrosimone and Gribble (2012), Shih a kol. (2017) a Terada et al. (2022) uvedli, že svaly kolem hlezenního kloubu měly zhoršenou kortikospinální excitabilitu (snížený motoricky evokovaný potenciál m. peroneus longus a soleus), dva systémové přehledy s metaanalýzou tato zjištění nepodpořily a ukázaly, že lidé s CAI nebo bez CAI měli podobná supraspinální nervová dráždivost. Tyto nekonzistence mohou souviset s rozdíly v designu studie, jako jsou testovací pozice a úkoly.

Role změněné dráždivosti centrálního motorického systému v CAI se teprve musí dohodnout; a málo bylo známo o účinku CAI na somatosenzorický kortex. Běžná výsledná opatření pro hodnocení somatosenzorické kortikální aktivace využívají elektroencefalografii (EEG) k detekci elektrofyziologických signálů excitačních a inhibičních akčních potenciálů v různých oblastech kůry. Předchozí studie uváděly abnormality potenciálů P27 a somatosenzoricky evokovaných potenciálů (SEP) u lidí s deficitem předního zkříženého vazu (ACL), což ukazuje na somatosenzorickou neuroplasticitu kortexu po poranění ACL. Pouze jedna studie hodnotila somatosenzorickou kortikální aktivaci u lidí s nestabilitou kotníku a nezjistila žádný rozdíl v somatosenzorické kortikální aktivitě (event-related desynchronization (ERD) horní frekvence alfa) mezi zdravými kontrolami a jedinci s nestabilními kotníky. Se silnými důkazy prokazujícími souvislosti mezi centrálními senzomotorickými deficity a chronickými muskuloskeletálními problémy, jako jsou bolesti dolní části zad a deficity ACL, věříme, že budoucí výzkum je nutný k pochopení role senzorických deficitů, zejména centrální somatosenzorické aktivace u lidí s CAI, a k poskytnutí dalších informací. vysvětlení neurofyziologických mechanismů nestability kotníku.

Obnova motorické výkonnosti je oblíbenou intervencí u CAI: Z ​​výše uvedeného přehledu je zřejmé, že problémy za chronickou nestabilitou kotníku se týkají jak senzorických, tak motorických systémů. Většina intervenčních strategií se však zaměřila na obnovu defektů v motorických drahách, včetně posilování svalů, neuromuskulárního tréninku, držení těla a tréninku kontroly rovnováhy. Ačkoli mnoho studií zjistilo pozitivní účinky těchto intervencí na obnovu motoriky, syntéza důkazů pouze částečně (omezená na střední úroveň) podpořila účinnost neuromuskulárního nebo balančního tréninku na svalovou výkonnost, posturální stabilitu nebo sebepociťované zlepšení.

Objevující se důkazy ukazující účinnost senzoricky orientované intervence pro CAI: S větším pochopením zapojení senzorických deficitů do CAI začali někteří výzkumníci popisovat intervenční metody využívající primárně senzorické vstupy, jako je planární masáž a kloubní mobilizace. Bylo zjištěno, že kloubní mobilizace zlepšuje výkon dynamického držení těla, včetně kinematiky přistání, dosahování vzdáleností podle testu rovnováhy Y, pohyblivosti kotníku a dotazníků o dysfunkci. Ačkoli bylo navrženo, aby mobilizace kloubu měla účinek „resetování senzomotorické kontroly“, spinální reflex a kortikospinální dráždivost m. soleus a peroneus longus se po jednom sezení mobilizace kloubu nezměnily. Kromě toho mobilizace kloubů nejen poskytuje senzorickou stimulaci, ale také nabízí korekci zarovnání pro lidi s CAI. Účinnost kloubní mobilizace mohla pocházet spíše ze zlepšení pohyblivosti kotníku než ze senzorické intervence. Několik studií zkoumalo účinek čistých senzorických vstupů, plantární masáže, u lidí s CAI a zjistilo, že plantární masáž účinně zlepšuje statickou posturální kontrolu. Tyto studie však měřily pouze vnímanou dysfunkci nebo funkční výkon. Žádný neurofyziologický mechanismus senzorické intervence u CAI nebyl dosud prozkoumán.

Elektrická stimulace jako forma léčby CAI: Tradičně se neuromuskulární stimulace používá jako forma léčby různých stavů, od poranění periferních nervů, stavů zahrnujících artrogenní inhibici, jako je nedostatečnost ACL nebo patelofemorální bolest, až po neurologické stavy včetně mrtvice nebo páteře. poranění šňůry. Velké množství důkazů prokázalo, že neuromuskulární stimulace je účinná při obnově motorických funkcí v těchto stavech. Dalším přístupem elektrické stimulace je použití senzorické úrovně stimulace ve snaze zlepšit senzomotorické ovládání. Důvodem je, že somatosenzorická stimulace by zvýšila kortikální plasticitu u lidí po mrtvici. Pan a kol. přijali 12 pacientů po mrtvici a hodnotili účinek 40minutové senzorické elektrické stimulace v kombinaci s programem rehabilitace rukou. Změny v senzomotorické kontrole byly hodnoceny pomocí kortikomuskulární koherence (CMC). Po 4 týdnech léčby je hodnota CMC u skupiny elektrické stimulace vyšší než u kontrolní skupiny, což ukazuje, že mozková motorická kůra a odpovídající svaly mají větší a fyziologicky smysluplné funkční spojení. Ačkoli bylo zjištěno, že lidé s CAI měli prospěch ze senzorické intervence, jako je plantární masáž, nebyl studován žádný neurofyziologický mechanismus. Aplikace senzorické transkutánní elektrické stimulace (TENS) je navíc relativně bezrizikovou a snadno proveditelnou modalitou rehabilitace. Žádná studie však nezkoumala účinek a mechanismy léčby TENS u lidí s CAI.

Mezera ve výzkumu a přínos studie: Současné výzkumné důkazy potvrdily, že lidé s chronickou nestabilitou kotníku mají deficity periferních senzomotorických systémů a centrální motorické poruchy, což má za následek defekty v senzomotorické kontrole a funkční výkonnosti. O tom, jak CAI ovlivňuje somatosenzorickou kortikální aktivaci, se však vědělo jen málo. U CAI byly široce zkoumány účinky silového tréninku, tréninku nervosvalové kontroly, tréninku držení těla/balance a u této skupiny lidí byly zjištěny pozitivní účinky na nervosvalovou kontrolu, kortikospinální excitabilitu a funkční výkonnost. Nedávno byla navržena senzorická intervence pro CAI a byl popsán její léčebný účinek na statickou a dynamickou kontrolu držení těla a také na funkce. Na základě účinnosti senzorické intervence a strategií adaptace držení těla u jedinců s CAI je rozumné spekulovat, že centrální somatosenzorické zpracování by mohlo mít roli ve změněném neuromuskulárním výkonu a zotavení (efekt senzorické intervence) CAI. Tyto neurofyziologické mechanismy však nebyly nikdy předtím studovány.

Abychom mohli řešit výše uvedené problémy, rádi bychom požádali o tříletý grant, abychom nejprve prozkoumali účinek CAI na somatosenzorickou kortikální aktivaci, kortikomuskulární koherenci, propriocepci, kožní vnímání plantárních povrchů a neuromuskulární výkonnost. Tyto proměnné budou porovnány mezi 45 mladými aktivními dospělými s CAI a 15 kontrolami pro první rok studie. Za druhé, ti s CAI budou náhodně rozděleni do tří skupin, do skupiny pro senzorickou stimulaci, skupiny s falešnou stimulací a kontrolní skupiny. Účastníci obdrží 40 minut senzorické úrovně elektrické stimulace nebo simulované stimulace nebo nic a bude zkoumán okamžitý účinek, aby bylo možné pochopit účinek stimulace na senzorické úrovni na neurofyziologické mechanismy a neuromuskulární výkon. Poté bude intervence (senzorická stimulace cvičením, simulovaná stimulace cvičením a samotné cvičení) provedena po dobu 5 sezení během dvou týdnů a bude hodnocen krátkodobý intervenční účinek dodatečné senzorické stimulace.

Výsledky této studie poskytnou lepší porozumění pro senzomotorickou kontrolu u CAI a pro účinek intervence senzorické stimulace v populaci s CAI. Údaje z tohoto šetření poskytnou lékařům, trenérům a výzkumníkům vynikající základ pro řízení a prevenci zranění CAI mezi sportovci a pro další výzkum v této oblasti studia.