Somatosensorinen stimulaatio polven nivelrikossa

Maailmanlaajuisesti 9,6 % yli 60-vuotiaista miehistä ja 18 % naisista kärsii nivelrikosta (OA), josta suurin osa liittyy polviin. OA-potilaspopulaatiossa 80 %:lla OA-potilaista on liikkumisrajoituksia, ja 25 % ei voi suorittaa suurinta osaa päivittäisistä toiminnoistaan ​​(WHO). OA on etenevä nivelruston häiriö, johon liittyy motorisia ja sensorisia toimintahäiriöitä, mukaan lukien liikeradan väheneminen, lihasheikkous, proprioseption heikkeneminen ja kipu. Jotkut näistä oireista myötävaikuttavat artrogeeniseen lihasten estoon (AMI), joka on vaurioitunutta niveltä ympäröivien lihasten motorisen tehon refleksiivinen väheneminen, mikä todennäköisimmin välittyy GABAergisten estomekanismien kautta.

AMI:lle on tunnusomaista keskushermostoon välittyvä epänormaali afferenttiinformaatio, joka johtaa muuttuneeseen afferenttipalautteeseen nelipäisiin motoneuroniin (MN), mikä puolestaan ​​johtaa kyseisen poolin alentuneeseen kiihtyneisyyteen. Muuttuneen afferentin tulon oletetaan johtuvan mekanoreseptoreiden stimulaatiosta, niveleffuusion tai liiallisten liikkeiden kautta, nosiseptoreista reaktiona kipuun tai nivelreseptorien katoamisesta. Vaikka näyttöä keskushermoston roolista on vähän, pre- ja postsynaptiset selkäydinmekanismit, jotka vaikuttavat suoraan alfa-MN:iin, näyttävät vaikuttavan. Myös y-silmukoiden toimintahäiriö näyttää olevan mukana. Nämä mekanismit yhdessä johtavat AMI:hen, joka ilmenee vapaaehtoisen nelipäisen vääntömomentin, voimanhallinnan ja usein H-refleksin mittaaman refleksin kiihottumisen kautta.

Motorinen toimintahäiriö on siten tärkeä rajoittava tekijä OA-potilaille, ja siihen liittyy motorisia ja sensorisia tekijöitä. Motoristen efferenttien ilmeisen roolin lisäksi sensoriset afferentit vaikuttavat myös motoriseen hallintaan, ja huono proprioseptiivinen toiminta ennustaa huonoa tuolitelineen suorituskykyä. Sensoristen puutteiden vähentäminen voisi mahdollisesti lisätä motorista toimintaa polven OA:ssa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida, voisiko matalan intensiteetin perifeerinen sähköinen hermostimulaatio, joka on afferenttisyötteen lisäämisen muoto, mahdollisesti parantaa OA-potilaiden motorista toimintaa. OA-potilaita rajoittavin tekijä on kuitenkin kipu, joka koetaan levossa ja liikkeen aikana. Korkeiden taajuuksien stimulaatioparadigmoja käytetään yleensä vähentämään kipua, mutta 40-50 minuuttia matalataajuista sähköstimulaatiota (4 Hz, < MT-intensiteetti) voi myös olla tehokas vähentämään kipua levossa, kipua liikkeen aikana ja kipuherkkyyttä. äskettäin tehty systemaattinen katsaus kyseenalaistaa näiden vaikutusten johdonmukaisuuden, kun otetaan huomioon rajallinen näyttö. Vaikka parhaiden tietojemme mukaan ei ole olemassa selkeää fysiologista selitystä kivun vähenemiselle perifeerisen sähköisen hermostimulaation jälkeen, on mahdollista, että kokeneen kivun väheneminen välittyy vähentyneen analgesian eli nosiseptiivisten hermosolujen vähentyneen kiihottumisen kautta.

Ääreishermojen ja lihasten sähköstimulaatiota on sovellettu eri muodoissa lihasvoiman, motoristen taitojen, selkärangan ja aivokuoren kiihottumisen moduloimiseksi. Neuromuskulaarisen sähköstimulaation (NMES) aiheuttamat voimat voivat tuottaa vääntömomentteja, jotka ovat jopa 112 % maksimaalisesta vapaaehtoisesta supistumisvoimasta ja kasvavat stimulaatiotaajuuden kasvaessa 70-80 Hz:iin asti.

Kun NMES keskittyy ensisijaisesti lihasvoiman lisäämiseen, matalan intensiteetin somatosensorista sähköstimulaatiota (SES) on käytetty lisäämään motoristen taitojen hankkimista neurologisilla potilailla ja terveillä osallistujilla. SES kiihottaa ryhmän Ia, Ib ja II afferentteja sekä sekundaarisia lihasafferentteja. SES lisää motorista suorituskykyä eniten, kun sitä käytetään ääreishermoon korkeilla sensoritehoilla (2–3 kertaa havainnointikynnys) 10 Hz:llä (SES, jota käytetään 1 Hz:n sarjoissa, jotka koostuvat 5 pulssista 10 Hz:llä). Korkeataajuinen transkutaaninen sähköinen hermostimulaatio (TENS) ja sensomotorinen harjoittelu voivat molemmat olla paikannusvirheitä, jotka heijastavat polven proprioseption heikkenemistä potilailla, joilla on polven OA. Sekä TENS että SES kiihottavat siten polven proprioseptioon osallistuvia afferentteja kuituja. Polven proprioseption heikkeneminen on yhdistetty heikentyneeseen kykyyn hallita tarkasti ja tasaisesti voimaa ja heikentyneeseen eksentrinen lujuuteen. Toisin kuin NMES, jossa indusoituun lihasvoiman lisääntymiseen liittyy todennäköisimmin muutoksia aineenvaihdunnassa, hypertrofiassa ja mahdollisesti selkärangan mekanismeissa, ja TENSissä, jossa suurihalkaisijaiset primaariset afferentit ovat avainasemassa kivun lievittämisessä, SES kohdistuu aistinreitteihin, sekä ihoon että proprioseptiivisiin, jotka vaikuttavat sopivalta tavoitteelta vähentää OA:hen liittyviä aistinvaraisia ​​puutteita.

SES voi parantaa aivohalvauspotilaiden motorista toimintaa, mutta ei tiedetä, voiko tällaisia ​​parannuksia tapahtua potilailla, joilla on polven AO. Primaaristen afferenttien viritys SES:llä voisi toimia fysiologisena perustana hypoteesille, jonka mukaan SES vaikuttaa positiivisesti toimintahäiriöistä niveltä ympäröivien nelipäisten lihasten α-MN:n afferenttiin ja vähentää kipua. SES:n lisääntyneen afferenttisyötön, kuten aiemmin on osoitettu terveillä osallistujilla ja aivohalvauspotilailla, odotetaan lisäävän moottorin hallintaa mitattuna toimintakyvyttömän polvinivelen seurantasuorituskyvyn lisääntymisenä. Visuomotorisen seurannan tehtävän muunnelmana voiman tasaisuuden ja tarkkuuden odotetaan kasvavan SES:n jälkeen, koska nämä toimenpiteet liittyvät proprioseptioon, ja tuloksen SES:n tiedetään paranevan lihasafferenttien kiihtymisen kautta. Jos tämä odotus pitää paikkansa, SES:ää voitaisiin sitten käyttää tulevissa tutkimuksissa ja kuntoutusprotokollassa alukkeena tehostamaan NMES:n ja muiden nelipäisen lihasten voimaa ja voimaa parantavien liikuntahoitojen vaikutuksia. Toiseksi, jos SES vähentää kipua ja lisää motorista hallintaa, SES voi mahdollisesti lykätä leikkausta ja se voi toimia adjuvanttina potilaille, jotka eivät sovellu tai vastustavat polven täydellistä proteesia päivittäisen toiminnan ja siten elämänlaadun parantamiseksi.

Siksi tässä tutkimuksessa tarkastellaan 60 minuutin SES:n (viisi pulssia 1 Hz:n sarjoissa 10 Hz motorisella kynnysvoimakkuudella) akuutteja ja viivästyneitä vaikutuksia reisiluun hermoon potilailla, jotka kärsivät polven OA:sta. Kuva 1 esittää kaavamaisen yleiskatsauksen ehdotetusta tutkimussuunnitelmasta. Aluksi 5–6 terveellä yksilöllä tehtävän pilottikokeen pitäisi paljastaa, onko 30 minuutin SES:n jälkeen havaittu vaikutuksia tai suuntauksia. Kesto olisi luultavasti optimaalinen 60 minuutin kohdalla, kun otetaan huomioon neurologisten potilaiden parantamiseen käytetty 120 minuutin standardi. ' käsitoiminto. Tutkimuksen päätuloksena on motorista koordinaatiota, joka on arvioitu polven asennon perusteella eikä nelipäisen voiman perusteella, koska asento vs. voima on kivun vaikutuksista vähemmän vaikuttanut ja siksi soveltuu paremmin nykyiseen kontekstiin. Toissijaisia ​​tuloksia ovat motorinen hallinta ja proprioseptio, mikä heijastuu lisääntyneenä voiman vakaana ja tarkkuudena, maksimaalisena vapaaehtoisena voimana ja päivittäisenä fyysisenä toimintana. Tutkijat olettavat aikaisempien tietojen perusteella, että SES:n indusoima afferenttisyöte vähentää poikkeavuuksia aistinvaraisessa syötössä OA:n seurauksena ja lisää siten moottorin ohjausta.