健常者の腹横筋活性化をトレーニングするためのバイオフィードバック ツールの比較

1. はじめに 腰痛は、通常の活動を制限したり、日常生活を 1 日以上変更したりするほどひどい腰の痛みとして定義され、片足または両足が下がる場合もあれば、下がらない場合もあり、少なくとも 1 日続く. 痛みは背中にあり、下肋骨と下臀部の範囲内でなければなりません。 腰痛 (LBP) は、既知の原因に起因する LBP の定義による「特定の LBP」、または特定の原因に関連付けることができない LBP として定義される「非特異的な LBP」 (NSLBP) にさらに区分することができます。既知の原因。 LBP は、機能制限や病欠の主な原因の 1 つであり、個人と社会の両方に多大な経済的コストをもたらします。 2010 年の世界的負担疾患研究によると、LBP は、290 の他の病状と比較して、全体的な負担で 6 番目に分類されます。 LBP の世界的な有病率は 11% から 84% であり、80 歳でピーク値に達するでしょう。 したがって、LBP の影響は、カナダや米国など、平均寿命が長い社会でより重要になります。 さらに、加齢に伴い、重度の背中の痛みの頻度が増加し、腰痛に関連する痛みやその他の症状や状態の有病率が増加し、社会的および機能的な制限が高まります。 また、体幹トレーニングなどの運動療法を用いて対処する理学療法相談の主な原因の一つでもあります。 しかし、高齢者にこれらの筋肉を収縮させる方法を教えるために、どの方法が特権的であるかは、今日では不明です.
2. 文献レビュー LBP に対処するための理学療法で好まれるアプローチの 1 つは、体幹の筋肉、特に腹横筋 (TrA) のトレーニングです。 健康な被験者では、体幹の筋肉は、体幹の安定性を維持するために、遠位の動きに先立って一連の姿勢調整を行い、バランスの喪失を防ぎます。 この微調整は、運動感覚または感覚フィードバックが発生する前に行われ、中枢神経系 (CNS) によって計画されていると見なされます。 しかし、これらの姿勢調整はLBP患者には欠けており、LBPエピソードの解消後も持続し、LBPの再発に寄与する可能性があることが示されています. さらに、老化は、高齢者の LBP の一部を構成する体幹の運動制御の減少も伴います。 幸いなことに、これらの TrA の姿勢調整は再びトレーニング可能であることが示されています。

TrA の収縮を教えることは、その収縮によって目に見える動きが生じないため、非常に困難になることがよくあります。 それには、患者の希望する収縮についての理解および/または良好な感覚が必要です。 TrA の指導を支援するために、理学療法士 (PT) は、その点で効率的であることが示されている数少ないフィードバック ツールの 1 つを使用する場合があります。 バイオフィードバックとは、患者が知らない生物学的情報をリアルタイムで患者に伝える技術です。 その情報は、それらの患者が通常アクセスできるものを超えています。 理学療法では、バイオフィードバックは人体の生理学的尺度の生体力学的尺度から得られます。 通常の理学療法の介入にバイオフィードバックを追加することで、患者は、姿勢の調整など、中枢神経系によって制御されると考えられていた身体の調整を制御できるようになります。 また、タスクのより良い調整が可能になり、患者をより積極的な治療に参加させることができます。 文献では、クリニックで使用される 2 つの非侵襲的バイオフィードバック ツールが、TrA 収縮の指導を支援する効率と、その活性化を測定する有効性、リハビリテーション超音波画像 (RUSI) および圧力バイオフィードバック ユニット (PBU) について文書化されています。 ）。

理学療法士による RUSI の使用は増加しています。 RUSI は、腹壁の筋肉、より具体的には TrA の収縮を反映して、腹壁の筋肉の厚さの変化に関する即時の視覚的フィードバックを提供する非侵襲的技術です。 これは、画面上で、参加者の腹部に配置されたプローブによって生成された超音波画像を送信することによって行われます。 プローブは、組織を通過してエコーの形でプローブに戻る超音波を放出します。 RUSI は、最大随意収縮 (MVC) の 12% という低い収縮で TrA の動員を検出し、MVC の 22% に収縮すると内腹斜筋 (OI) の動員を検出します。 この視覚的なフィードバックは、TrA リクルートメントの通常の説明と相まって、トレーニング直後および短期間のフォローアップで、腰痛のある患者とない患者の TrA の効果的なリクルートに必要な試験の数を減らします。

PBU は、仰臥位 (仰臥位) の患者の腰椎の下に置かれた空気で満たされた 3 つのコンパートメント バッグ内の圧力の変化を測定するシンプルで安価な装置です。 TrA の偽の収縮によって生成される 3 つのコンパートメント バッグ上の腰椎の動きは、圧力の強さを変更し、この変更は、調整可能なゲージで確認できるため、回避できます。 しかし、リマ等。 (2012) は、PBU で測定された圧力と表面筋電図 (EMG) との関連性が低く (r = 0.2、p < 0.2)、感度と特異度が 60% であることを示しています。 同じ著者によるシステマティック レビューでは、評価間および評価内の信頼性は中程度から良好 (クラス内相関 (ICC) はそれぞれ 0.42 ～ 0.82 および 0.5 ～ 0.81) であり、構成要素の妥当性は中程度から優れている ( 0.48 から 0.90 までの ICC)。 それにもかかわらず、低コストで使いやすいため、理学療法で TRA を学習するために広く使用されている装置です。

若くて無症候性の個人と腰痛の両方におけるTrAの動員に対するRUSIとPBUの有効性を比較した研究は3つだけでした。 バジャジ等。 (2010) 報告によると、RUSI で訓練された腰痛患者は、PBU で実行された患者よりも、TrA をリクルートする能力をより迅速に獲得する (TrA を活性化するために必要な試行回数と学習を統合するために必要な日数の大幅な削減)。李ら。 (2016) トレーニング中に使用されるフィードバックのタイプに応じて、若くて無症候性の個人のサンプルを無作為に 3 つのグループに分けました: 触覚、RUSI、または PBU。 一次測定は、超音波で測定されたTrAの厚さでした。 TrA の厚さの増加 (より良い TrA 活性化を反映) が 3 つのグループすべてで観察されました。 触覚フィードバック群と比較すると、RUSI群はTrAの厚さが有意に高かった。 最後に、Wooldridge等。 (2014) は、Lee らの集団と同様の集団で、トレーニングの即時効果をさまざまな種類のフィードバック (PBU、RUSI、および PBU + RUSI) と比較しました。 (平均年齢 = 22.2 歳)。 著者らは、トレーニング前とトレーニング後、およびグループ間で、超音波画像から抽出されたさまざまなパラメーターで測定された TrA の活性化に有意差はないと報告しています。

要約すると、2 つの研究は、RUSI でのトレーニング後に TRA の採用がより効果的であることを示していますが、介入と結果の尺度の不均一性は、現在のエビデンスのレベルでは、若者におけるその優位性に関する決定を許可していないことを意味します。 さらに、これらの研究の結果を高齢者集団に一般化することはできません。 加齢により、予想される姿勢の調整が妨げられる可能性があり、若者のトレーニングの効果的な方法は、高齢者にとって決定的なものではない可能性があります. 最後に、一般的に仰臥位で行われる TrA のリクルートメントのトレーニングが、いずれかのツールについて、立位などの他のより機能的な位置に学習したスキルを移すことを可能にするかどうかを検証した研究はありません。

目的 この研究の主な目的は、仰臥位で測定されたリクルートメントの間接的な尺度である TrA の厚さに対する、RUSI を使用した TRA リクルートメント トレーニングの直接的 (ラボ前) の効果と PBU を使用したトレーニングの効果を比較することです。 （SP）健康な高齢者集団。 二次的な目的は、(1) フィードバック ツールの 1 つが斜めの筋肉に対する TrA の優先的な動員を促進するのにより効果的であるかどうかを判断すること、および (2) フィードバック ツールの 1 つが TrA の動員能力をSPを立ち位置に。 主な仮定は、SP では、TrA の厚さは、PBU を使用したティーチングと比較して、RUSI を使用したティーチングの後に大きくなるということです。 二次仮説は次のとおりです。1) RUSI は TrA の優先採用を許可します。 2) 立位での TrA の厚さは、RUSI の教示に従って大きくなります。

方法 理想的には、介入の有効性はランダム化比較試験 (RCT) によって評価されます。 ただし、RCT の前提条件は次のとおりです。1) 以前に実証された効果の妥当性。 2) 研究手順が実際の状況で十分に確立されていることの実証、および 3) 多数の参加者を募集する可能性。 効果の妥当性は、有効で信頼できる手段を備えた新しい母集団でまだ検証されています。 研究者は、直接的な影響を記録するために実験的な「前後」の実験室研究を提案しています。 独立変数は、TrA 採用トレーニング セッション中に使用されるフィードバックの種類 (RUSI 対 PBU) であり、従属変数は、TrA 採用の間接的な尺度である TrA の厚さです。

参加者：

調査員は、高齢化研究センター (CdRV) の Nabù リクルートメント バンクからの非確率的サンプリング法と、便宜上の非確率的サンプリング法に従って、60 歳から 80 歳までの 40 人を募集します。 これらの参加者は、RUSI または PBU の 2 つの介入グループに無作為に割り付けられます。 無作為化は、封印された封筒と乱数表を使用して、性別 (同じ割合で) によって階層化されます。 参加者は 60 歳から 80 歳までの年齢で、12 か月以上背中の痛みがなく、1 週間以内に痛みがない健康状態 (活動を制限したり、時間厳守を必要とする慢性疾患がない) である必要があります。 TrA を具体的に契約できないようにする必要があります (つまり、 簡単な指示に応じて、内斜筋 (OI) または斜外筋 (OE) の収縮なし)。 TrA を明確に契約できる人は除外され、そのサンプルを説明するために統計が保持されます。 参加者は、コミュニティまたは半自律的な住居に住む必要があり、除外されます 脊椎、腹部または下肢の手術歴、神経学的または呼吸器系の問題、構造的脊柱側弯症、BMIが30を超える参加者、ペースメーカー、 Mini Mental State Examination (MMSE) を 24 または以前の TrA トレーニング経験に下げる。 募集手順は、許容される参加者で完全なサンプルサイズに達するまで続きます。

サンプルサイズ ：

サンプル サイズ (n = 40) は、アルファ エラー 5% で効果サイズ 0.7 を考慮して計算されました。

データ収集の手順:

参加に関心のある方は、プロジェクトコーディネーターに連絡して、資格を確認し、ミーティングをスケジュールしてください。 Center Hospitalier Universitaire de Sherbrooke (CRCHUS) の研究センターに到着すると、研究チームのメンバーが彼らを歓迎し、参加資格を確認するために TrA を募集する能力を検証します。 彼らは、標準化された口頭指示と収縮の有無（つまり、 筋繊維の動き）を超音波でチェックします。 TRA を収縮させる能力があるために除外される個人は、理学療法士から、TRA を収縮させる際のパフォーマンスを改善するために現在の診療で提供されているアドバイスを受け取ります。 同意書は、この最後の選択基準を満たす人に提示され、説明されます。 自由でインフォームド コンセントが得られると、参加者は 2 つの介入グループに無作為に割り付けられます。 彼らは年齢を提供し、測定され、体重が測定されます。 このデータは、サンプルの説明に使用されます。 また、分析の共分散として使用される尿失禁 (QUID) の存在を診断するためのアンケートに記入するよう求められます。

介入 (独立変数):

RUSI グループ: 参加者は、腹壁の筋肉の解剖学と RUSI の一般的な機能について教えられます。 次に、膝を曲げて SP の位置を取るように促されます。 フィードバックは、明るさ (B) モードに送信される超音波画像で構成されます。 TrA の画像を取得するために、プローブは第 12 肋骨と腸骨稜の中間に配置されます。 腹壁の 3 つの筋肉、すなわち外斜筋 (OE)、斜筋 (OI) および腹斜筋 (OI) ＴｒＡ、Ｔｅｙｈｅｎらによって記載された方法に従って。 （2005）。 参加者は、標準化されたプロトコルに従って、イメージと希望する募集を理解するために必要な教育を受けます。 次に、TrA の 10 秒間保持された 15 の収縮を実行するように求められ、RUSI モニターで TrA の目に見える肥厚が安静時の測定値 (モニターに表示されます) を超えます。 疲労を避けるために、各収縮の間に1分間の休憩が許可されます。 参加者は、15 のテスト中に RUSI モニターを見る必要があります。 これらのパラメーターは、以前の研究から決定されました。

PBU グループ: 参加者は、腹壁の筋肉の解剖学と PBU デバイスに関する一般的な情報について同じ説明を受けます。 彼らは、RUSI グループと同じ位置を取るように招待されます (SP、膝を曲げます)。 フィードバックは、スタビライザー PBU のダイヤルの圧力の強さを視覚化することです。 PBU は参加者の腰椎の下に配置され、製造元の推奨に従って 40 mmHg まで膨張します。 参加者は、標準化されたプロトコルに従って、ツールと希望する募集を理解するために必要な教育を受けます。 彼らは、40 mmHg ± 2 mmHg で一定の​​圧力を維持しながら、10 秒間 TrA の 15 の収縮を実行するように求められます。 各収縮の間に1分間の休憩が割り当てられます。 参加者は、15 回のテスト中に PBU ダイヤルを見る必要があります。

両方のグループの介入は、両方のツールの使用経験のある同じ理学療法士 (PT 治療) によって行われ、レッスン (解剖学および一般的な情報) の期間は同じです。

従属変数と測定ツール:

従属変数は、超音波画像 (LOGIQ E、GE Healthcare、13 メガヘルツ (MHz) 線形プローブ、B モード) から測定された、安静状態と動員状態の間の TrA 筋肉の厚さの変化です。 介入の前後に、安静時の SP、膝屈曲 (主な目的) 位置、および次の指示に従って実行された TrA リクルートメント操作中に 3 つの画像が撮影されます。あなたの脊柱」。 他の 3 つの画像は、安静時と同じ指示に従って TrA を募集するときの両方で、立位 (二次目的 1) で記録されます。 これらの測定中、参加者が画面を見ることができないように超音波装置が配置されます。 画像キャプチャは、横方向の平面でプローブを使用して撮影され、第 12 肋骨と腸骨稜の中間に配置されます。 画面の右端に胸腰筋膜の縁がくるように横方向に移動し、腹壁の 3 つの筋肉 (すなわち、 OE、OI および TrA)。 皮膚に対して同じ位置を垂直に保つことにより、皮膚の角度が最高の画質になるように調整されます。 皮膚の表面マーカーではなく解剖学的マーカーを使用すると、信頼性が向上し、臨床の現実が再現されます。 呼吸の効果を標準化するために、呼気の終わりに安静と活性化の措置が取られます。 この方法は、無症候性の人の腹壁の筋肉の活性化を間接的に測定するために有効で信頼できることが実証されています。 この測定は、高齢者集団でも検証されています。 TrA の厚さの変化 (主な変数) に加えて、活性化率 (AR) や優先活性化率 (PAR) などの他のパラメーターが二次分析の目的で使用されます。 画像記録と介入は、この専門知識を持つ理学療法士 (PT 測定) によって実行されます。 彼女は参加者のグループを盲目にします。

分析 ：

記述的分析は、サンプルを説明するために使用されます。 調査員は、従属グループの Wilcoxon の署名付き行テストを使用して、介入前後の TrA の厚さの変化を比較します。 次に、独立したグループのウィルコクソン順位の合計の検定を使用して、各グループの平均を比較します (RUSI 対 PBU、若者と高齢者)。 共分散分析（ANCOVA）を使用して、TrAの厚さの変化に対する尿失禁の存在（カテゴリ変数）の影響を研究します。 データが欠落しているか無効である場合は、感性分析が事後的に行われます。 分析は、社会科学の統計パッケージ (SPSS v.25) を使用して行われます。

5. 潜在的なバイアス 参加者と担当の理学療法士は、介入のために盲目にされることはありませんが、分析と画像キャプチャを担当する理学療法士は、無作為化のグループを認識しません。 主な変数測定ツール (TrA の厚さ) がグループの 1 つのフィードバック ツールとしても使用されているという事実は、介入バイアスを誘発する可能性があります。 ただし、主な変数の測定では、参加者はモニターを表示しないことに注意してください。したがって、視覚的なフィードバックはありません。 ただし、超音波測定中にプローブを腹部に接触させると、手術中に RUSI グループがさらされたのと同様の触覚刺激が得られます。 これらは、主な変数の測定中に、このグループの参加者によるタスクの実現に有利に働く可能性があります。 ただし、研究者は、この効果が取るに足らない影響を与えると考えています。 他の測定ツールの制限により、我々の研究の妥当性または実現可能性がさらに損なわれます (例えば、表面筋電図または侵襲的処置である埋め込み筋電図のノイズ)。

6. 臨床的利点 年齢と NSLBP は、体幹を安定させる筋肉の運動制御に影響を与えることが示されています。 知識は限られており、若年層にとって同意のないものであり、高齢者にとっては欠落しています。 したがって、高齢者集団におけるTrAのトレーニングに特に焦点を当てた最初の研究です。 この研究プロジェクトにより、最初のステップ (健康な高齢者における RUSI と PBU の効果の妥当性、手順の調整、募集とデータ収集手順のテスト) を実現し、2 つのフィードバック ツールを比較してより大きな RCT を正当化することができます。 TrA の動員を促進し、痛みを軽減し、NSLBP に苦しむ集団の機能を改善します。 一般集団、特に高齢者におけるNSLBPの有病率が高いため、リハビリテーションを最適化するための最も効果的なツールを特定することが重要です（より効率的で時間の短縮）。