Sensoristen puutteiden rooli sensorimotorisessa hallinnassa urheilijoilla, joilla on krooninen nilkan epävakaus

Kroonisen nilkan epävakauden (CAI) ominaisuudet: Lateraalinen nilkan nyrjähdys on yksi yleisimmistä tuki- ja liikuntaelimistön vammoista urheiluklinikoilla. Nilkan sivuttaisten nyrjähdysten suuri esiintyvyys yhdistettynä korkeaan uusiutumisasteeseen ja jatkuviin nyrjähdyksen jälkeisiin oireisiin tekevät lateraalisista nilkan nyrjähdyksistä ja niiden seurauksista merkittävän terveysvaikutuksen ja terveydenhuollon taakan. Vaikka lateraalisia nilkan nyrjähdyksiä pidetään yleensä hyvänlaatuisina vammoina, on arvioitu, että 40 %:lle henkilöistä, joilla on lateraaliset nilkan nyrjähdykset, kehittyy krooninen nilkan epävakaus ensimmäisen vuoden aikana lateraalisen nilkan nyrjähdyksen jälkeen.

Krooniselle nilkan epävakaudelle on ominaista toistuvat nyrjähdykset, havaittu epävakaus ja periksiantautuminen, jotka voidaan luokitella kahteen luokkaan: mekaaninen ja toiminnallinen nilkan epävakaus. Nilkan mekaaninen epävakaus johtuu mekaanisten rakenteellisten rajoitteiden (eli nivelsiteiden) katoamisesta; ottaa huomioon, että toiminnallinen epävakaus viittaa epävakauteen, joka liittyy muuttuneeseen asennonhallintaan ja alentuneeseen toimintakykyyn, joka johtuu heikentyneestä sensorimotorisesta ohjauksesta, mukaan lukien muuttunut lihasten kerääntyminen nilkan ympärille ja proprioseptiivisen järjestelmän heikkeneminen jne. Sen lisäksi, että CAI häiritsee urheilusuoritusta, sen on havaittu liittyvän heikompaan elämänlaatuun ja lisääntyneeseen todennäköisyyteen (68–75 %) sairastua nilkan niveltulehdukseen. Hertel kertoi, että henkilöillä, joilla oli nilkan epävakaus, oli suurempi riski uusiutuviin nilkan nyrjähdyksiin, ja CAI-oireiden hoito voi olla aikaa vievää ja kallista. CAI:hen on raportoitu liittyviä lukuisia heikentymiä, jotka vaihtelevat nivelten liikkuvuuden ja lihasvoiman menetyksestä, proprioseption ja tuntoherkkyyden heikkenemisestä, huonosta asennonhallinnasta ja hermo-lihassuorituskyvystä sekä muuttuneista liiketavoista. Mekanismeja ja johtamisstrategioita ei kuitenkaan vieläkään ymmärretä selkeästi monilta osin. Ja näin ollen on ehdotettu monia erilaisia ​​interventioita, joiden tulokset ovat epäjohdonmukaisia.

Käsitteellinen malli CAI:n kehitykseen: Teoriasta, joka yhdistää heikon hermo-lihaskontrollin ja CAI:n, on keskusteltu yli puoli vuosisataa. Uskottiin, että nilkan nyrjähdyksen jälkeen jotkin nivelreseptorit ja perifeeriset hermosäikeet kärsivät nilkan ympärillä, mikä johti heikentyneeseen refleksivasteeseen ja nilkan toiminnalliseen vakauteen. Lisää tutkijoita raportoi myöhemmin, että CAI:lla ei ollut vain sensorisia puutteita, vaan myös puutteita motorisessa ohjauksessa, ja nämä muutokset sensorimotorisessa järjestelmässä johtaisivat lopulta toiminnan menettämiseen. Vuonna 2019 Hertel ym. (2019) muutti nykyistä mallia CAI:n kehittämiselle. Alkuperäisen nilkan vamman oletetaan vaikuttavan hermojärjestelmään häiriten tasapainoa ja vakautta aistimisen, havainnoinnin ja motorisen toiminnan välillä. Nämä häiriöt johtaisivat sensomotorisen järjestelmän itsesäätymiseen yrittääkseen sopeutua muuttuneeseen tilaan, ja näin ollen voisivat johtaa pitkäaikaisiin muutoksiin hermoverkossa ja altistaa yksilöt pysyville epävakauden oireille. Tämä äskettäin tarkistettu malli integroi sekä perifeeriset että keskussensomotoriset järjestelmät selittämään CAI:n kehitystä; mutta se osoittaa selvästi, että CAI-potilaiden keskussensomotorista prosessointia on tutkittu vähemmän, erityisesti CAI:n vaikutuksen osalta somatosensoriseen aivokuoreen.

CAI-potilailla on huonompi hermolihassuorituskyky: CAI:n vaikutusta hermo-lihashallintaan ja asennon vakauteen on tutkittu laajasti. Kiinnostavia tutkimusaiheita olivat muuntuneet refleksit ja neuromuskulaarinen esto, lihasten aktivaatiomallit (ajoitus, rekrytointijärjestys ja amplitudi) ja alaraajasegmenttien nivelmekaniikka äkillisen inversiohäiriön tai hyppylaskun aikana sekä asennon hallintaominaisuudet tasapainotestaustehtävissä. Yleisesti ollaan samaa mieltä siitä, että CAI-potilailla oli matalampi Hmax/Mmax-suhde (H-refleksi/M-refleksisuhde) jalkapohja- ja peroneus longus -lihaksessa kuin niillä, jotka eivät vahingoittuneet, mikä osoittaa, että CAI-potilaiden selkärangan hermohermohermoisuus oli heikentynyt. ; tässä populaatiossa esiintyi myös peroneus-, tibialis anterior- ja soleus-lihasten muuttunutta lihasaktivaatiota ja muuttuneita tasapainonhallintastrategioita. Hochin ja McKeonin (2014) sekä Thompsonin et al. viimeaikaiset julkaisut systemaattisesta katsauksesta ja meta-analyysistä. (2018) osoitti, että oli vahvaa näyttöä dynaamisen tasapainon, peroneaalisen reaktion ja käänteisvoiman puutteiden tukemisesta, jotka edistävät CAI:ta. Koska vahvat todisteet osoittavat motorisen toiminnan heikkenemistä CAI:ssa, tämän väestön hallitseva interventiostrategia on toistaiseksi ollut moottorin suorituskykyyn perustuva.

CAI-potilaiden somatosensaatiovajeet CAI:n proprioseptiiviset puutteet ovat olleet tutkimuksen pääpaino vuosikymmeniä. Thompsons et ai. (2018) osoitti, että CAI:ssa oli kohtalaista näyttöä sekä aktiivisesta että passiivisesta proprioseption puutteesta verrattuna kontrolleihin. Xuen et al.:n uusimman systemaattisen katsauksen ja meta-analyysin mukaan. (2021), CAI:n saaneilla nilkoilla oli huonompi nilkan kinestesia sekä inversiossa että plantarflexiossa verrattuna kontralateraaliseen puoleen; ja yksilöillä, joilla oli CAI, havaittiin kinestesiavirheitä ja aktiivisia nivelten uudelleenasennon puutteita etutason liikkeessä (sekä inversiossa että käänteessä) verrattuna terveisiin kontrolleihin. Vasta viime vuosina on kiinnitetty enemmän huomiota ihotuntemukseen liittyviin puutteisiin. Hoch et ai. (2012) havaitsivat, että jalkapohjan pinta oli vähemmän herkkä täryttävälle kosketusstimulaatiolle verrattuna ei-CAI-ihmisiin ensimmäisen jalkapöydän tyveen, viidennen jalkapöydän tyveen ja kantapäähän suraalin haarojen hermotusta pitkin. ja sääriluun hermot. Burcal ja Wikstrom löysivät samanlaisia ​​tuloksia, että CAI-potilailla oli korkeampi Semmes Weinsteinin monofilamenttikynnys ensimmäisen jalkapöydän kaulan päässä, viidennen jalkapöydän tyvessä ja poskiontelon tarsassa31. Ihoaistin heikentyneen osallisuuden mahdollinen osallisuus CAI:ssa on johtanut äskettäiseen lähestymistapaan aisteihin kohdistettuun interventioon tässä populaatiossa.

Puutteet keskussensomotorisessa ohjauksessa CAI:ssa: Kuten edellisissä kappaleissa kuvattiin, klassinen teoria nilkan epävakauden takana on perustunut nivelreseptorien ja ääreishermosäikeiden vaurioihin. Uudet tiedot ovat kuitenkin osoittaneet, että proprioseptiiviset sensoriset puutteet eivät riittäneet selittämään CAI-potilaiden neuromuskulaarisia puutteita, ja että tarvitaan lisää tutkimusta sen määrittämiseksi, kuinka CAI vaikuttaa sensomotorisen keskusohjaukseen.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että henkilöillä, joilla on krooninen tuki- ja liikuntaelimistön toimintahäiriö, kuten olkapään kosketus ja alaselkäkipu, kortikospinaalisten reittien integraatio voi heikentyä, mikä näkyy korkeampana aktiivisena motorisena kynnyksenä, pidempinä aivokuoren hiljaisuusjaksona, pienentyneenä aivokuoren kartoitusalueena ja siirtyneenä painopisteenä. aivokuoren kartoitusalueelta. Kortikospinaalisen kontrollin mahdollista heikkenemistä CAI:ssa on viime aikoina tutkittu muutamissa tutkimuksissa. Pietrosimone ja Gribble (2012), Shih et al. (2017) ja Terada et ai. (2022) raportoivat, että nilkkanivelen ympärillä olevat lihakset olivat heikentäneet kortikospinaalista kiihtyneisyyttä (vähentynyt peroneus longus- ja soleus-lihasten motorinen potentiaali), kaksi meta-analyysiä sisältävää systeemistä katsausta eivät tukeneet näitä havaintoja ja osoittivat, että ihmisillä, joilla oli CAI tai ei, oli samanlainen supraspinaalinen hermoston kiihtyvyys. Nämä epäjohdonmukaisuudet voivat liittyä eroihin opintojen suunnittelussa, kuten testauspaikat ja tehtävät.

Muuttuneen keskusmoottorijärjestelmän kiihtyvyys CAI:ssa ei ole vielä päässyt yksimielisyyteen; ja vähän tiedettiin CAI:n vaikutuksesta somatosensoriseen aivokuoreen. Yleiset tulosmittaukset somatosensorisen aivokuoren aktivaation arvioimiseksi käyttävät elektroenkefalografiaa (EEG) aivokuoren eri alueilla herättävien ja inhiboivien toimintapotentiaalien sähköfysiologisten signaalien havaitsemiseen. Aiemmat tutkimukset raportoivat P27-potentiaalien ja somatosensoristen potentiaalien (SEP) poikkeavuuksista ihmisillä, joilla on anterior cruciate ligament (ACL) -vaje, mikä viittaa somatosensoriseen aivokuoren neuroplastisuuteen ACL-vammojen jälkeen. Vain yhdessä tutkimuksessa on arvioitu somatosensorista aivokuoren aktivaatiota ihmisillä, joilla on nilkkojen epävakaus, eikä havaittu eroa somatosensorisessa aivokuoren aktiivisuudessa (tapahtumaan liittyvä ylemmän alfataajuuden epäsynkronointi (ERD)) terveiden kontrollien ja epävakaiden nilkkojen välillä. Koska on vahvaa näyttöä keskussensomotoristen puutteiden ja kroonisten tuki- ja liikuntaelimistön ongelmien, kuten alaselkäkivun ja ACL-vajeen, välisistä yhteyksistä, uskomme, että tulevaa tutkimusta tarvitaan sensoristen puutteiden merkityksen ymmärtämiseksi, erityisesti keskushermoston aktivoitumisen CAI-potilailla ja lisätoimia selitys nilkan epävakauden neurofysiologisille mekanismeille.

Motorisen suorituskyvyn palauttaminen on ollut suosittu toimenpide CAI:lle: Yllä olevasta katsauksesta on selvää, että kroonisen nilkan epävakauden taustalla olevat ongelmat liittyvät sekä sensorisiin että motorisiin järjestelmiin. Suurin osa interventiostrategioista on kuitenkin keskittynyt motoristen reittien vikojen korjaamiseen, mukaan lukien lihasten vahvistaminen, hermolihasharjoittelu, asennon ja tasapainon hallintaharjoittelu. Vaikka useissa tutkimuksissa havaittiin näiden motoristen palautustoimenpiteiden myönteisiä vaikutuksia, todisteiden synteesi tuki vain osittain (rajoitetulle tai kohtalaiselle tasolle) hermo-lihas- tai tasapainoharjoittelun tehokkuutta lihasten suorituskykyyn, asennon vakauteen tai itsensä havaittuun paranemiseen.

Uusia todisteita aisteihin suuntautuneen intervention tehokkuudesta CAI:ssa: Saatuaan enemmän ymmärrystä aistinvajeiden vaikutuksesta CAI:hen, jotkut tutkijat alkoivat kuvata interventiomenetelmiä käyttäen ensisijaisesti aistinvaraisia ​​panoksia, kuten tasomaista hierontaa ja nivelten mobilisaatiota. Nivelmobilisaation havaittiin parantavan dynaamista asennon suorituskykyä, mukaan lukien laskeutumiskinematiikka, Y-tasapainotestin etäisyyksien saavuttaminen, nilkan liikkuvuus ja itse kokeneet toimintahäiriöt. Vaikka nivelen mobilisaation ehdotettiin olevan "sensomotorisen ohjauksen nollaus", jalkapohjan ja peroneus longuksen selkäydinrefleksi ja kortikospinaalinen kiihtyvyys eivät muuttuneet yhden nivelmobilisaatiokerran jälkeen. Lisäksi nivelten mobilisaatio ei ainoastaan ​​tarjoa aististimulaatiota, vaan tarjoaa myös kohdistuksen korjauksen ihmisille, joilla on CAI. Nivelten mobilisoinnin tehokkuus olisi voinut johtua nilkan liikkuvuuden parantamisesta aistinvaraisten toimenpiteiden sijaan. Useat tutkimukset ovat tutkineet puhtaiden aistisyötteiden, jalkapohjahieronnan, vaikutusta CAI-potilailla ja todenneet, että jalkapohjahieronta paransi tehokkaasti staattista asennonhallintaa. Nämä tutkimukset mittasivat kuitenkin vain havaittua toimintahäiriötä tai toiminnallista suorituskykyä. Mitään neurofysiologista aistien interventiomekanismia CAI:ssa ei ole tutkittu aiemmin.

Sähköstimulaatio CAI:n hoitomuotona: Perinteisesti neuromuskulaarista stimulaatiota on käytetty erilaisten sairauksien hoitomuotona ääreishermovaurioista, artrogeeniseen estoon liittyvistä tiloista, kuten ACL-vajauksesta tai patellofemoraalista kipua, neurologisiin tiloihin, mukaan lukien aivohalvaus tai selkäydin. johdon vamma. Suuri joukko todisteita on osoittanut, että neuromuskulaarinen stimulaatio on tehokas motoristen toimintojen palauttamisessa näissä olosuhteissa. Toinen sähköstimulaation lähestymistapa on käyttää aistinvaraista stimulaatiotasoa yrittäessään parantaa sensomotorista ohjausta. Perusteluna on, että somatosensorinen stimulaatio lisää aivokuoren plastisuutta ihmisillä aivohalvauksen jälkeen. Pan et ai. värvättiin 12 potilasta aivohalvauksen jälkeen ja arvioitiin 40 minuutin sensorisen sähköstimulaation, yhdistettynä käsien kuntoutusohjelmaan, vaikutus. Sensomotorisen ohjauksen muutokset arvioitiin käyttämällä kortikomuskulaarista koherenssia (CMC). Neljän viikon hoidon jälkeen sähköstimulaatioryhmän CMC-arvo on korkeampi kuin kontrolliryhmän, mikä osoittaa, että aivomotorisella aivokuorella ja vastaavilla lihaksilla on suurempi ja fysiologisesti merkityksellinen toiminnallinen yhteys. Vaikka CAI-potilaiden on todettu hyötyneen aistinvaraisista interventioista, kuten jalkapohjahieronnasta, mitään neurofysiologista mekanismia ei ole tutkittu. Lisäksi sensorisen transkutaanisen sähköstimulaation (TENS) soveltaminen on suhteellisen riskitön ja helppokäyttöinen kuntoutusmuoto. Mikään tutkimus ei kuitenkaan ole tutkinut TENS:n vaikutusta ja hoitomekanismeja CAI-potilailla.

Tutkimusvaje ja tutkimuksen panos: Nykyinen tutkimusnäyttö tukee sitä, että ihmisillä, joilla on krooninen nilkan epävakaus, on puutteita perifeerisissä sensorimotorisissa järjestelmissä ja keskusmotorisissa häiriöissä, mikä johtaa puutteisiin sensorimotorisessa ohjauksessa ja toiminnallisessa suorituskyvyssä. Kuitenkin vähän tiedettiin siitä, kuinka CAI vaikuttaa somatosensoriseen aivokuoren aktivaatioon. Voimaharjoittelun, hermo-lihashallintaharjoittelun, asennon/tasapainoharjoittelun vaikutuksia on tutkittu laajalti CAI:n suhteen, ja positiivisia vaikutuksia hermo-lihashallintaan, kortikospinaaliseen kiihtyvyyteen ja toiminnalliseen suorituskykyyn on havaittu tälle ihmisryhmälle. Äskettäin on ehdotettu aistinvaraista interventiota CAI:lle, ja sen hoitovaikutus staattiseen ja dynaamiseen asennonhallintaan sekä toimintoihin on raportoitu. CAI-potilailla osoitettujen sensoristen interventio- ja asennonsopeutusstrategioiden tehokkuuden perusteella on perusteltua olettaa, että keskushermostosensorisella prosessoinnilla voi olla merkitystä neuromuskulaarisen suorituskyvyn muuttumisessa ja CAI:n palautumisessa (sensorinen interventiovaikutus). Näitä neurofysiologisia mekanismeja ei kuitenkaan ole koskaan aiemmin tutkittu.

Yllä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi haluaisimme hakea kolmen vuoden apurahaa tutkiaksemme ensin CAI:n vaikutusta somatosensoriseen aivokuoren aktivaatioon, aivokuoren koherenssiin, proprioseptioon, jalkapohjan pintojen ihotuntemukseen ja hermo-lihaksen suorituskykyyn. Näitä muuttujia verrataan 45 nuoren aktiivisen aikuisen CAI:n ja 15 kontrollin välillä ensimmäisen vuoden tutkimuksessa. Toiseksi ne, joilla on CAI, satunnaistetaan kolmeen ryhmään, aististimulaatioryhmään, valestimulaatioryhmään ja kontrolliryhmään. Osallistujat saavat 40 minuuttia aistinvaraista sähköstimulaatiota tai valestimulaatiota tai ei mitään, ja välitöntä vaikutusta tutkitaan aistitason stimulaation vaikutuksen ymmärtämiseksi neurofysiologisiin mekanismeihin ja hermo-lihaksen suorituskykyyn. Tämän jälkeen interventio (aististimulaatio harjoituksella, valestimulaatio harjoituksella ja pelkkä harjoitus) suoritetaan 5 kertaa kahdessa viikossa ja arvioidaan lisäaististimulaation lyhytaikaista interventiovaikutusta.

Tämän tutkimuksen tulokset antavat paremman ymmärryksen CAI:n sensorimotorisesta ohjauksesta ja aististimulaatiointerventioiden vaikutuksesta CAI-potilaissa. Tämän tutkimuksen tiedot tarjoavat kliinikoille, kouluttajille ja tutkijoille erinomaisen perustan CAI:n hallintaan ja vammojen ehkäisyyn urheilijoiden keskuudessa sekä jatkotutkimukselle tällä tutkimusalalla.