Kombineret anvendelse af elektrisk stimuleret antagonistkontraktion under gang (Gå-undersøgelse)

Slidgigt i knæet (KOA) er den mest almindelige årsag til handicap, ikke kun i USA, men også i Japan. KOA er forbundet med smerte, quadriceps-svaghed, hævelse, ustabilitet, fald i bevægeudslag, fysisk funktion og livskvalitet (1). Specielt quadriceps-svaghed kan bidrage til symptomatisk og progressiv sygdom (2, 3), forårsage funktionelle begrænsninger og handicap (4) og øge risikoen for dødelighed (5). Både aerob træning og modstandstræning anbefales til behandling af mennesker med knæartrose (KOA) (6). Men træning med moderat eller svær intensitet er ofte et problem for personer med knæsmerter eller en historie med knæskade.

Neuromuskulær elektrisk stimulation (NMES) er meget brugt som en metode til at øge muskelstyrken og forbedre den fysiske funktion selv ved en lav-moderat træningsintensitet (7). NMES-effekten kan dog vise sig at være utilstrækkelig, fordi træningsintensiteten bestemmes af brugerens udholdenhedsniveau for elektrisk stimulation (7). På den anden side er transkutan elektrisk stimulation, såkaldt transkutan elektrisk nervestimulation (TENS), effektiv til smertelindring (8). Knæsmerter reducerede uafhængigt quadriceps styrke og aktivering (9). TENS genopretter hæmmet quadriceps motorisk funktion (central og muskelaktivering) gennem smertelindring (10). Desuden siges den kombinerede anvendelse af elektrisk stimulation (ES) og frivillige kontraktioner (VC) at være mere effektiv end ES eller VC alene (11). Derfor blev et hybridtræningssystem (HTS), der modstår bevægelsen af ​​en frivilligt kontraherende agonistmuskel ved hjælp af kraften genereret af dens elektrisk stimulerede antagonist (NMES), som en måde at kombinere anvendelsen af ​​elektrisk stimulation og frivillig kontraktion (12). HTS er en metode, der eliminerer ulemperne ved både frivillig træning og NMES (13). Det er blevet rapporteret, at HTS er en ny træningsteknik, der kan øge både muskelstyrke og muskelmasse (12, 13, 14, 15). For nylig viser HTS sig lovende som en modforanstaltning mod muskuloskeletale misbrug af astronauter, fordi HTS-teknikken kan generere træningsmodstand i kroppen, selvom der ikke er nogen tyngdekraft (1). Derudover kan HTS bruges under mange forskellige typer træning (f. knæekstensionsøvelse, squat- og hoftefleksion, gangøvelse og cykeløvelse) (17, 18). Det ser ud til at være mere effektivt til forbedring af muskelstyrke og fysisk funktion at kombinere HTS med let træning (f.eks. knæforlængelse, gang og squats) for KOA-patienter.

Hovedformålet med træningsterapi til KOA er ikke kun muskelstyrkeforbedring (især quadriceps femoris-muskelen) og også smertelindring (19, 20). Muskelstyrkeforbedring beskytter leddene og lindrer nociceptiv stimulering. Men motion øger nogle gange smerter. Ud over den patologiske ændring i artikulære strukturer synes ændringer i central smertebehandling eller central sensibilisering at være involveret i KOA-smerter (19). Murphy et al. rapporterede, at 36 % af en heterogen prøve af patienter med hofte og KOA viste tegn på central sensibilisering (22). Dette fund er ufuldstændigt karakteriseret, men det er nødvendigt at overveje central sensibilisering i behandlingen af ​​patienter med KOA. Fra et teoretisk perspektiv har motion potentialet til at behandle processen med central sensibilisering: f.eks. træning aktiverer hjerneorkestreret endogen analgesi (23). En indledende omgang excentrisk træning med høj intensitet inducerer central sensibilisering, men en gentagen træningsrunde letter iboende beskyttende spinale mekanismer (repeated bout effect) (24). Desuden kan ipsilateral modstandsøvelse muligvis forhindre den centrale sensibilisering (25). Derfor anbefales en tidsafhængig tilgang, som indebærer, at patienten ikke holder op med at træne, når den lokale smerte er øget (22). Der blev vist nogle få rapporter om den dysfunktionelle endogene analgesi for patienter med muskuloskeletale smerterespons på aerob træning, men ingen af ​​typerne af aerob træning var i stand til at aktivere endogen analgesi (24). På nuværende tidspunkt er der ingen rapport om en træningsmetode, der er effektiv hos patienter med central sensibiliseringssmerte. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) tilhører den neurotrofiske familie af vækstfaktorer. Tabet af BDNF fører sædvanligvis til neurodegeneration i disse motoriske centre og resulterer i sidste ende i flere alvorlige motoriske sygdomme, såsom amyotrofisk lateral sklerose, spinocerebellære ataksier, Parkinsons sygdom, Huntingtons sygdom samt vestibulært syndrom. Disse neurotrofiske faktorer (f.eks. faldende hjerneafledt neurotrofisk faktor) er lovende nye veje til at mindske hyperexcitabilitet af CNS hos patienter med central sensibiliseringssmerte (2). Da Graca-Tarrago et al. viste, at en 30-minutters elektrisk intramuskulær stimulation ved slidgigt mindskede smerte, øgede den lokale smertetryktærskel (PPT) og nedsatte BDNF (27). Gajewska-Wozniak et al. rapporterede, at lavtærskel elektrisk stimulering af perifere nerver for at stimulere Ia-afferente fibre (proprioceptiv signalering) kan påvirke ekspressionen af ​​BDNF hos rotter (28). HTS er en træningsteknik, der bruger elektrisk excentrisk muskelsammentrækning. Yamaguchi et al. viste, at soleus H-refleksen steg efter én HTS negativt ved konventionel modstandsøvelse (29). Dette synes at indikere, at HTS tjener til at aktivere Ia-fibre. HTS kan påvirke central sensibilisering og lindre smerter hos KOA-patienter.