Somatosensorisk stimulering ved knæartrose

På verdensplan lider 9,6 % af mændene og 18 % af kvinderne over 60 år af slidgigt (OA), hvoraf de fleste involverer knæet. Inden for OA-patientpopulationen har 80 % af OA-patienterne bevægelsesbegrænsninger, og 25 % kan ikke udføre størstedelen af ​​deres daglige aktiviteter (WHO). OA er en progressiv ledbrusklidelse, der involverer motoriske og sensoriske dysfunktioner, herunder nedsat bevægelighed, muskelsvaghed, nedsat proprioception og smerte. Nogle af disse symptomer bidrager til arthrogen muskelhæmning (AMI), et refleksivt fald i motorisk output til musklerne omkring det berørte led, der højst sandsynligt er medieret af GABAergiske hæmmende mekanismer.

AMI er karakteriseret ved unormal afferent information, der overføres til centralnervesystemet, hvilket resulterer i ændret afferent feedback til quadriceps motoneuronerne (MN), hvilket igen resulterer i reduceret excitabilitet af den pågældende pool. Det ændrede afferente input foreslås at stamme fra stimulering af mekanoreceptorer, via ledeffusion eller overdrevne bevægelser, nociceptorer som respons på smerte eller tab af ledreceptorer. Selvom beviserne vedrørende centralnervesystemets rolle er sparsomme, synes præ- og postsynaptiske spinale mekanismer, der direkte påvirker alfa-MN'er, påvirket. Dysfunktion af γ-løkker synes også at være involveret. Disse mekanismer resulterer tilsammen i AMI, der manifesterer sig gennem aberrationer i frivilligt quadriceps-moment, kraftkontrol og refleksexcitabilitet, ofte målt ved H-refleksen.

Motorisk dysfunktion er således en vigtig begrænsende faktor for OA-patienter og involverer motoriske og sensoriske faktorer. Udover den indlysende rolle, som motoriske efferenter spiller, påvirker sensoriske afferenter også motorisk kontrol, og dårlig proprioceptiv funktion er forudsigelig for dårlig stolestandydelse. Reduktion af de sensoriske underskud kan potentielt øge motorisk funktion i knæ-OA. Nærværende undersøgelse har til formål at evaluere, om lav-intensitet perifer elektrisk nervestimulation, en form for stigende afferent input, potentielt kan forbedre OA-patienters motoriske funktion. Den mest begrænsende faktor hos OA-patienter er dog smerte, oplevet i hvile og under bevægelse. Højfrekvente stimuleringsparadigmer bruges normalt til at reducere smerte, men 40-50 minutters lavfrekvent elektrisk stimulation (4 Hz, < MT intensitet) kan også være effektiv til at reducere smerter i hvile, smerter under bevægelse og smertefølsomhed, selvom en nylig systematisk gennemgang stiller spørgsmålstegn ved konsistensen af ​​disse effekter i betragtning af den begrænsede evidens. Selvom der, så vidt vi ved, ikke er nogen klar fysiologisk forklaring vedrørende smertereduktion efter perifer elektrisk nervestimulation, er det muligt, at reduktioner i oplevet smerte medieres af reduceret analgesi, dvs. nedsat excitabilitet af nociceptive neuroner.

Elektrisk stimulering af perifere nerver og muskler er blevet anvendt i forskellige former for at modulere muskelstyrke, motorik, spinal- og kortikal excitabilitet. Neuromuskulær elektrisk stimulation (NMES) fremkaldte kræfter kan generere drejningsmomenter op til 112 % af maksimal frivillig kontraktionskraft og øges med stigende stimuleringsfrekvens op til 70-80 Hz.

Mens NMES primært er fokuseret på at øge muskelstyrken, er lavintensiv somatosensorisk elektrisk stimulation (SES) blevet brugt til at øge tilegnelsen af ​​motoriske færdigheder hos neurologiske patienter og raske deltagere. SES exciterer gruppe Ia, Ib og II afferente, såvel som sekundære muskel afferente fibre. SES øger den motoriske ydeevne mest, når den påføres en perifer nerve ved høje sensoriske intensiteter (2-3 gange perceptuel tærskel) ved 10 Hz (SES påført i 1 Hz-tog bestående af 5 pulser ved 10 Hz). Højfrekvent transkutan elektrisk nervestimulation (TENS) og sensorimotorisk træning kan begge repositioneringsfejl afspejle nedsat knæproprioception hos patienter med knæ-OA. Både TENS og SES exciterer således afferente fibre involveret i knæproprioception. Nedsat knæproprioception er blevet forbundet med nedsat evne til præcist og stabilt at kontrollere kraft og nedsat excentrisk styrke. I modsætning til NMES, hvor inducerede stigninger i muskelkraft højst sandsynligt involverer ændringer i metabolisme, hypertrofi og muligvis spinale mekanismer, og TENS, hvor primære afferenter med stor diameter er afgørende for smertereduktion, retter SES sig mod sensoriske veje, både kutane og proprioceptive, som synes at være et passende mål for at reducere sensoriske underskud involveret i OA.

SES kan forbedre apopleksipatienters motoriske funktion, men hvorvidt sådanne forbedringer kan forekomme hos patienter med knæ-AO er ukendt. Excitation af primære afferenter af SES kunne tjene som et fysiologisk grundlag for hypotesen om, at SES positivt påvirker det afferente input til α-MN af quadriceps musklerne omkring det dysfunktionelle led og reducere smerte. Det øgede afferente input fra SES, som tidligere vist hos raske deltagere og slagtilfældepatienter, forventes at øge motorisk kontrol, målt ved en stigning i sporingsydelse i det dysfunktionelle knæled. Som en opgavevariant til visuomotorisk sporing forventes kraftstabilitet og nøjagtighed at stige efter SES, fordi disse mål er forbundet med proprioception, et resultat af SES vides at forbedre gennem excitation af muskelafferenter. Hvis denne forventning er korrekt, kan SES derefter bruges i fremtidige undersøgelser og rehabiliteringsprotokoller som en primer til at forstærke virkningerne af NMES og andre træningsterapier designet til at forbedre quadriceps styrke og kraft. For det andet, hvis SES reducerer smerter og øger motorisk kontrol, kan SES muligvis udskyde operationen og kan tjene som en adjuvans for patienter for patienter, der er uegnede til eller modstår en total knæudskiftning for at forbedre daglige aktiviteter og dermed livskvalitet.

Derfor vil nærværende undersøgelse undersøge de akutte og forsinkede virkninger af 60 minutters SES (fem pulser i 1 Hz-tog ved 10 Hz ved motorisk tærskelintensitet) af femoralisnerven hos patienter, der lider af knæ-OA. Figur 1 viser en skematisk oversigt over det foreslåede undersøgelsesdesign. Som et indledende trin bør et piloteksperiment med 5-6 raske individer afsløre, om der er nogle effekter eller tendenser observeret efter 30 minutters SES, en varighed ville sandsynligvis være mere optimal ved 60 minutter i betragtning af den 120 minutters standard, der bruges til at forbedre neurologiske patienter ' håndfunktion. De primære resultater af undersøgelsen er motorisk koordination evalueret ved hjælp af målsporing baseret på knæposition og ikke baseret på quadriceps kraft, fordi position vs. kraft er mindre påvirket af påvirkninger af smerte og derfor mere egnet i den aktuelle kontekst. Sekundære resultater er motorisk kontrol og proprioception afspejlet af øget kraftstabilitet og nøjagtighed, maksimal frivillig styrke og daglig fysisk funktion. Efterforskerne antager baseret på tidligere data, at afferent input induceret af SES reducerer abnormiteter i sensorisk input som følge af OA og derfor øger motorisk kontrol.