Rolle af sensoriske underskud på sensorimotorisk kontrol hos atleter med kronisk ankelinstabilitet

Karakteristika for den kroniske ankelinstabilitet (CAI): Lateral ankelforstuvning er en af ​​de mest almindelige muskel-skeletskader på idrætsklinikkerne. Den høje forekomst af laterale ankelforstuvninger kombineret med en høj recidivrate og vedvarende postforstuvningssymptomer gør laterale ankelforstuvninger og deres følgesygdomme til en betydelig sundhedspåvirkning og sundhedsbyrde. Selvom laterale ankelforstuvninger generelt betragtes som godartede skader, anslås det, at 40 % af personer med lateral ankelforstuvning efterfølgende vil udvikle kronisk ankelinstabilitet inden for det første år efter en lateral ankelforstuvning.

Kronisk ankelinstabilitet er kendetegnet ved gentagne forstuvninger, opfattet ustabilitet og give efter, som kan klassificeres i to kategorier: mekanisk og funktionel ankelinstabilitet. Mekanisk ustabilitet af anklen er et resultat af tab af mekaniske strukturelle begrænsninger (dvs. ledbånd); hvorimod funktionel ustabilitet refererer til ustabilitet relateret til ændret postural kontrol og nedsat funktionel kapacitet på grund af nedsat sansemotorisk kontrol, herunder ændret muskelrekruttering omkring anklen og svækkelse af det proprioceptive system osv. Ud over at forstyrre sportslige præstationer, og CAI har vist sig at være forbundet med lavere livskvalitet og øget sandsynlighed (68%-75%) for at udvikle ankelgigt. Hertel rapporterede, at personer med ankelinstabilitet havde højere risiko for tilbagevendende ankelforstuvninger, og behandlingen af ​​symptomer på CAI kunne være tidskrævende og dyr. Talrige svækkelser er blevet rapporteret forbundet med CAI, lige fra tab af ledmobilitet og muskelstyrke, kompromitteret proprioception og sansning, dårlig postural kontrol og neuromuskulær ydeevne og ændrede bevægelsesmønstre. Imidlertid er mekanismerne og forvaltningsstrategierne stadig ikke klart forstået i mange aspekter. Og derfor er der blevet foreslået en lang række forskellige interventioner med inkonsistente resultater rapporteret.

Konceptuel model for udvikling af CAI: Teorien, der forbinder dårlig neuromuskulær kontrol og CAI, er blevet diskuteret i mere end et halvt århundrede. Man mente, at efter ankelforstuvningen var nogle af ledreceptorerne og de perifere nervefibre omkring ankelleddet påvirket, hvilket resulterede i nedsatte refleksreaktioner og funktionel stabilitet af anklen. Flere forskere rapporterede senere, at CAI ikke kun præsenterede for sensoriske underskud, men også mangler i motorisk kontrol, og disse ændringer i det sensorimotoriske system ville i sidste ende føre til tab af funktion. I 2019, Hertel et al. (2019) reviderede den nuværende model for udvikling af CAI. Det foreslås, at den indledende ankelskade vil påvirke det neurale system og forstyrre balancen og stabiliteten mellem sansning, perception og motorisk funktion. Disse forstyrrelser ville føre til selvjustering af det sansemotoriske system for at forsøge at tilpasse sig den ændrede tilstand og kan følgelig resultere i langsigtede ændringer i neurale netværk og udsætte individer for vedvarende symptomer på ustabilitet. Denne nyligt reviderede model integrerer både perifere og centrale sensorimotoriske systemer for at forklare udviklingen af ​​CAI; men det viser tydeligt, at den centrale sensorimotoriske behandling hos individer med CAI er mindre udforsket, især for virkningen af ​​CAI på den somatosensoriske cortex.

Personer med CAI har dårligere neuromuskulær ydeevne: Effekten af ​​CAI på den neuromuskulære kontrol og holdningsstabilitet er blevet grundigt undersøgt. Forskningsemnerne af interesse omfattede ændrede reflekser og neuromuskulær hæmning, muskelaktiveringsmønstre (timing, rekrutteringsrækkefølge og amplitude) og ledmekanik i de nedre ekstremitetssegmenter under pludselig inversionsforstyrrelse eller springlanding og kropsholdningskontrolkarakteristika under balancetestopgaver. Der er generelt enighed om, at personer med CAI havde lavere Hmax/Mmax-forhold (H-refleks/M-refleksforhold) i soleus- og peroneus longus-musklen end de ikke-skadede kontroller, hvilket indikerer, at neural excitabilitet af spinalniveauet hos dem med CAI var deprimeret ; denne population præsenterede også for ændret muskelaktivering af peroneus, tibialis anterior og soleus muskler og ændrede balancekontrolstrategier. Nylige publikationer af systematisk gennemgang og meta-analyse af Hoch og McKeon (2014) og af Thompson et al. (2018) viste, at der var en stærk evidens for at understøtte dynamisk balance, peroneal reaktion og eversionsstyrkeunderskud, der bidrager til CAI. På grund af den stærke evidens, der viser motorisk svækkelse i CAI, har den dominerende interventionsstrategi for denne population været motorisk præstationsdrevet hidtil.

Underskud i somatosensation hos mennesker med CAI Proprioceptive underskud i CAI har været hovedfokus for forskning i årtier. Thompsons et al. (2018) indikerede, at der var moderat evidens, der understøttede både aktive og passive proprioceptionsunderskud i CAI sammenlignet med kontroller. Ifølge den seneste systematiske gennemgang og meta-analyse af Xue et al. (2021), CAI-ramte ankler havde dårligere ankelkinæstesi i både inversion og plantarfleksion sammenlignet med den kontralaterale side; og individer med CAI viste kinæstesi-defekter og aktive ledrepositionsmangler i frontalplanets bevægelse (både inversion og eversion) sammenlignet med de raske kontroller. Først i de senere år er der blevet henledt mere opmærksomhed på underskud i kutan sansning. Hoch et al. (2012) fandt, at plantaroverfladen var mindre følsom over for vibrerende taktil stimulering sammenlignet med ikke-CAI-personer i spidsen af ​​den første mellemfod, bunden af ​​den femte mellemfod og hælen langs innerveringen af ​​grenene af suralen. og tibiale nerver. Burcal og Wikstrom fandt lignende resultater, at personer med CAI viste højere Semmes Weinstein monofilament tærskler i spidsen af ​​den første metatarsal, bunden af ​​den femte metatarsal og sinus tarsi31. Den mulige involvering af nedsat kutan sansning i CAI har ført til den nylige tilgang til sensorisk målrettet intervention i denne population.

Underskud i central sansemotorisk kontrol i CAI: Som beskrevet i de foregående afsnit, at den klassiske teori bag ankelinstabiliteten har været baseret på skader på ledreceptorer og perifere nervefibre. Nye data har imidlertid vist, at proprioceptive sensoriske underskud ikke var nok til at forklare de neuromuskulære underskud hos mennesker med CAI, og at der er behov for mere forskning for at bestemme, hvordan CAI påvirker central sensorimotorisk kontrol.

Tidligere undersøgelser har vist, at hos personer med kronisk muskuloskeletal dysfunktion såsom skulderimpingement og lænderygsmerter, kan integrationen af ​​corticospinale baner blive påvirket, præsenteret som højere aktiv motorisk tærskel, længere kortikal stille periode, reduceret kortikalt kortlægningsområde og forskudt tyngdepunkt af det kortikale kortlægningsområde. Mulig svækkelse af corticospinal kontrol i CAI er for nylig blevet undersøgt i nogle få studier. Mens Pietrosimone og Gribble (2012), Shih et al. (2017), og Terada et al. (2022) rapporterede, at muskler omkring ankelleddet havde nedsat corticospinal excitabilitet (reduceret motorisk fremkaldt potentiale af peroneus longus og soleus musklerne), de to systemiske reviews med metaanalyse understøttede ikke disse fund og viste, at personer med eller uden CAI havde lignende supraspinal neural excitabilitet. Disse uoverensstemmelser kan være relateret til forskellene i studiedesign, såsom teststillinger og opgaver.

Rollen af ​​ændret central motorsystems excitabilitet i CAI er endnu ikke nået til enighed; og lidt var kendt om effekten af ​​CAI på den somatosensoriske cortex. Almindelige udfaldsmål til evaluering af somatosensorisk kortikal aktivering bruger elektroencefalografi (EEG) til at detektere elektrofysiologiske signaler af excitatoriske og hæmmende aktionspotentialer i forskellige områder af cortex. Tidligere undersøgelser rapporterede abnormiteter af P27-potentialer og somatosensorisk fremkaldte potentialer (SEP'er) hos personer med anterior cruciate ligament (ACL) underskud, hvilket indikerer somatosensorisk cortex neuroplasticitet efter ACL-skader. Kun én undersøgelse har evalueret den somatosensoriske kortikale aktivering hos personer med ankelinstabilitet og fandt ingen forskel i somatosensorisk kortikal aktivitet (hændelsesrelateret desynkronisering (ERD) af den øvre alfa-frekvens) mellem raske kontroller og personer med ustabile ankler. Med stærke beviser, der viser sammenhænge mellem centrale sansemotoriske deficit og kroniske muskuloskeletale problemer såsom lænderygsmerter og ACL-mangel, mener vi, at fremtidig forskning er nødvendig for at forstå rollen af ​​sensoriske underskud, især den centrale somatosensoriske aktivering hos mennesker med CAI og for at give yderligere forklaring på de neurofysiologiske mekanismer for ankelinstabilitet.

Genoprettelse af motorisk ydeevne har været den populære intervention for CAI: Fra ovenstående gennemgang er det indlysende, at problemer bag kronisk ankelinstabilitet relaterer sig til både sensoriske og motoriske systemer. Imidlertid har flertallet af interventionsstrategier fokuseret på at genoprette defekterne i motoriske veje, herunder muskelstyrkelse, neuromuskulær træning, træning af kropsholdning og balancekontrol. Selvom mange af undersøgelserne fandt positive effekter af disse motoriske genopretningsinterventioner, understøttede syntesen af ​​bevis kun delvist (begrænset til moderat niveau) for effektiviteten af ​​neuromuskulær træning eller balancetræning på muskelpræstation, postural stabilitet eller selvopfattet forbedring.

Nye beviser, der viser effektiviteten af ​​sensorisk orienteret intervention for CAI: Med mere forståelse for involvering af sensoriske underskud i CAI, begyndte nogle forskere at beskrive interventionsmetoder ved hjælp af primært sensoriske input, såsom plan massage og ledmobilisering. Fællesmobilisering blev fundet at forbedre den dynamiske holdningspræstation, herunder landingskinematik, at nå afstande fra Y-balancetesten, ankelmobilitet og spørgeskemaer til selvopfattet dysfunktion. Selvom ledmobilisering blev foreslået at have effekten af ​​at "nulstille den sensorimotoriske kontrol", blev spinal-refleksen og corticospinal excitabiliteten af ​​soleus og peroneus longus ikke ændret efter én session med ledmobilisering. Derudover giver ledmobilisering ikke kun sensorisk stimulation, men tilbyder også tilpasningskorrektion for personer med CAI. Effektiviteten af ​​ledmobilisering kunne være kommet fra forbedring af ankelmobilitet snarere end sensorisk intervention. Adskillige undersøgelser har undersøgt effekten af ​​rene sensoriske input, plantarmassagen, hos mennesker med CAI og fundet ud af, at plantarmassage effektivt forbedrede statisk postural kontrol. Disse undersøgelser målte dog kun opfattet dysfunktion eller funktionel ydeevne. Ingen neurofysiologisk mekanisme for sensorisk intervention i CAI er blevet undersøgt før.

Elektrisk stimulation som behandlingsform for CAI: Traditionelt er neuromuskulær stimulation blevet brugt som en behandlingsform for forskellige tilstande, fra perifere nerveskader, tilstande, der involverer arthrogen hæmning såsom ACL-insufficiens eller patellofemoral smerte, til neurologiske tilstande, herunder slagtilfælde eller spinal ledningsskade. En stor mængde beviser har vist, at neuromuskulær stimulation er effektiv til at genoprette motoriske funktioner under disse tilstande. En anden tilgang til elektrisk stimulation er at bruge det sensoriske stimuleringsniveau i et forsøg på at forbedre sansemotorisk kontrol. Begrundelsen er, at somatosensorisk stimulering ville øge kortikal plasticitet hos mennesker efter slagtilfælde. Pan et al. rekrutterede 12 patienter efter slagtilfælde og vurderede effekten af ​​40 minutters sensorisk elektrisk stimulation kombineret med håndrehabiliteringsprogram. Ændringerne i sensorimotorisk kontrol blev evalueret ved hjælp af kortikomuskulær kohærens (CMC). Efter 4 ugers behandling er CMC-værdien for den elektriske stimuleringsgruppe højere end kontrolgruppens, hvilket indikerer, at den cerebrale motoriske cortex og de tilsvarende muskler har en større og fysiologisk meningsfuld funktionel forbindelse. Selvom det har vist sig, at personer med CAI har haft gavn af sensorisk indgreb, såsom plantar massage, er der ingen neurofysiologisk mekanisme blevet undersøgt. Derudover er anvendelse af sensorisk transkutan elektrisk stimulation (TENS) en relativt risikofri og let at implementere modalitet til rehabilitering. Ingen undersøgelse har dog undersøgt effekten og behandlingsmekanismerne af TENS hos personer med CAI.

Forskningsgab og bidrag fra undersøgelsen: Aktuelle forskningsbeviser understøttede, at mennesker med kronisk ankelinstabilitet har underskud i perifere sansemotoriske systemer og centrale motoriske svækkelser, hvilket resulterer i defekter i sansemotorisk kontrol og funktionel ydeevne. Der var dog lidt kendt om, hvordan CAI påvirker den somatosensoriske kortikale aktivering. Effekterne af styrketræning, neuromuskulær kontroltræning, holdnings-/balancetræning er blevet undersøgt bredt for CAI, og positive effekter på neuromuskulær kontrol, corticospinal excitabilitet og funktionel ydeevne er fundet for denne gruppe mennesker. For nylig er sensorisk intervention for CAI blevet foreslået, og dens behandlingseffekt på statisk og dynamisk kropsholdningskontrol samt funktioner blev rapporteret. Baseret på effektiviteten af ​​sensoriske interventioner og holdningstilpasningsstrategier vist hos individer med CAI, er det rimeligt at spekulere i, at central somatosensorisk behandling kan have en rolle i ændret neuromuskulær ydeevne og genopretning (sensorisk interventionseffekt) af CAI. Disse neurofysiologiske mekanismer er dog aldrig blevet undersøgt før.

For at imødekomme ovenstående problemstillinger vil vi gerne ansøge om en treårig bevilling til først at undersøge effekten af ​​CAI på somatosensorisk kortikal aktivering, kortikomuskulær sammenhæng, proprioception, kutan sansning af plantaroverfladerne og neuromuskulær ydeevne. Disse variabler vil blive sammenlignet mellem 45 unge aktive voksne med CAI og 15 kontroller for det første års undersøgelse. For det andet vil dem med CAI blive randomiseret i tre grupper, sensorisk stimulationsgruppen, sham-stimuleringsgruppen og kontrolgruppen. Deltagerne vil modtage 40 minutters sensorisk niveau af elektrisk stimulation eller falsk stimulation eller ingenting, og den umiddelbare effekt vil blive undersøgt for at forstå effekten af ​​stimulation på sensorisk niveau på neurofysiologiske mekanismer og neuromuskulær ydeevne. Efterfølgende vil interventionen (sansestimulering med træning, simuleret stimulation med træning og træning alene) blive gennemført i 5 sessioner på to uger, og den kortsigtede interventionseffekt af yderligere sensorisk stimulation vil blive vurderet.

Resultaterne af denne undersøgelse vil give en bedre forståelse for sansemotorisk kontrol i CAI, og for effekten af ​​sensorisk stimulationsintervention i befolkningen med CAI. Dataene fra denne undersøgelse vil give klinikere, trænere og forskere et fremragende grundlag for håndtering og forebyggelse af skader af CAI blandt atleter og for yderligere forskning inden for dette studiefelt.