慢性足首不安定性アスリートの感覚運動制御における感覚欠損の役割

慢性足首不安定性 (CAI) の特徴: 足首外側捻挫は、スポーツクリニックで最も一般的な筋骨格系損傷の 1 つです。 足関節外側捻挫の有病率の高さ、再発率の高さ、捻挫後の持続的な症状と相まって、足関節外側捻挫とその後遺症は、健康への重大な影響と医療負担となっています。 足首外側捻挫は一般に良性の傷害であると考えられていますが、足首外側捻挫を患った人の 40% は、足首外側捻挫後 1 年以内に慢性的な足首の不安定性を発症すると推定されています。

慢性的な足首の不安定性は、反復的な捻挫、知覚される不安定性、および跛行を特徴とし、機械的足首の不安定性と機能的な足首の不安定性の 2 つのカテゴリーに分類できます。 足首の機械的不安定性は、機械的構造的制約 (靱帯など) の喪失の結果です。一方、機能的不安定とは、足首周囲の筋肉動員の変化や固有受容系の障害などを含む、感覚運動制御の障害による姿勢制御の変化や機能的能力の低下に関連する不安定性を指します。 スポーツパフォーマンスの妨げに加えて、CAI は生活の質の低下と足関節炎の発症の可能性の増加 (68% ～ 75%) に関連していることがわかっています。 Hertel は、足首が不安定な人は足首捻挫を繰り返すリスクが高く、CAI の症状の治療には時間と費用がかかる可能性があると報告しました。 CAIに関連して、関節の可動性や筋力の喪失、固有受容や感覚の低下、姿勢制御や神経筋のパフォーマンスの低下、運動パターンの変化に至るまで、数多くの障害が報告されています。 しかし、その仕組みや経営戦略はまだよくわかっていない部分も多い。 したがって、非常に多様な介入が提案されていますが、一貫性のない結果が報告されています。

CAI 開発の概念モデル: 神経筋制御不良と CAI を結び付ける理論は、半世紀以上にわたって議論されてきました。 足首の捻挫後、足関節周囲の関節受容器と末梢神経線維の一部が影響を受け、その結果、足首の反射反応と機能的安定性が損なわれると考えられていました。 その後、さらに多くの研究者が、CAIは感覚障害だけでなく運動制御にも障害を示し、感覚運動系のこうした変化は最終的には機能喪失につながると報告した。 2019 年に、Hertel らは(2019) CAI 開発の現在のモデルを改訂しました。 最初の足首の損傷は神経系に影響を与え、感覚、知覚、運動機能の間のバランスと安定性を乱す可能性があると考えられています。 これらの障害は、変化した状態に適応しようとする感覚運動系の自己調整につながり、その結果、神経ネットワークに長期的な変化をもたらし、個人を持続的な不安定症状にさらす可能性があります。 この新しく改訂されたモデルは、CAI の発達を説明するために末梢感覚運動システムと中枢感覚運動システムの両方を統合しています。しかし、CAI患者の中枢感覚運動処理、特に体性感覚皮質に対するCAIの影響についてはあまり研究されていないことが明らかに示されている。

CAI 患者は神経筋のパフォーマンスが低下しています。神経筋の制御と姿勢の安定性に対する CAI の影響は広範囲に研究されています。 関心のある研究トピックには、反射の変化と神経筋抑制、筋肉活性化パターン (タイミング、動員順序、振幅) と、突然の内転摂動またはジャンプ着地の際の下肢セグメントの関節機構、およびバランス テスト課題での姿勢制御特性が含まれます。 一般に、CAI患者は損傷を受けていない対照者よりもヒラメ筋と長腓骨筋のHmax/Mmax比（H反射/M反射比）が低いことが認められており、これはCAI患者の脊髄レベルの神経興奮性が低下していることを示している。 ;この集団はまた、腓骨筋、前脛骨筋、ヒラメ筋の筋肉活性化の変化を示し、バランス制御戦略も変化しました。 Hoch と McKeon (2014) および Thompson らによる体系的レビューとメタ分析の最近の出版物。 (2018) は、動的バランス、腓骨反応、および外反筋力の欠如が CAI に寄与することを裏付ける強力な証拠があることを示しました。 CAIにおける運動機能障害を示す強力な証拠のため、これまでのところ、この集団に対する主な介入戦略は運動能力主導型となっている。

CAI 患者における体性感覚の欠損 CAI における固有受容の欠損は、数十年にわたり研究の主な焦点でした。 トンプソンズら。 (2018) は、対照と比較して、CAI における能動および受動の両方の固有受容障害を裏付ける中程度の証拠があることを示しました。 Xueらによる最新の体系的レビューとメタ分析によると、 (2021) によると、CAI の影響を受けた足首は、対側と比較して、内反と底屈の両方で足首の運動感覚が劣っていました。 CAI患者は、健康な対照者と比較した場合、運動感覚の欠陥と、前頭面の動き（内反と外転の両方）における能動的な関節再位置欠陥を示した。 近年になって初めて、皮膚感覚の欠損が注目されるようになりました。 ホッホら。 (2012) 足底表面は、腓腹枝の神経支配に沿って、第 1 中足骨の頭、第 5 中足骨の基部、およびかかとにおいて、非 CAI 人々と比較して振動触覚刺激に対する感受性が低いことを発見しました。そして脛骨神経。 Burcal と Wikstrom は、CAI 患者は第 1 中足骨の頭部、第 5 中足骨の基部、足根洞で高い Semmes Weinstein モノフィラメント閾値を示すという同様の結果を発見しました 31。 CAI には皮膚感覚障害が関与している可能性があるため、この集団に対する感覚を標的とした介入が最近行われています。

CAIにおける中枢感覚運動制御の欠陥： 前の段落で説明したように、足首の不安定性の背後にある古典的な理論は、関節受容器と末梢神経線維の損傷に基づいています。 しかし、新しいデータは、固有受容感覚欠損だけではCAI患者の神経筋欠損を説明するのに十分ではなく、CAIが中枢感覚運動制御にどのような影響を与えるかを決定するにはさらなる研究が必要であることを示している。

これまでの研究では、肩のインピンジメントや腰痛などの慢性筋骨格系機能障害のある人では、皮質脊髄経路の統合が影響を受ける可能性があり、活動性運動閾値の上昇、皮質の沈黙期間の延長、皮質マッピング領域の減少、重心の移動などの症状が現れることが示されています。皮質マッピング領域の。 最近、CAI における皮質脊髄制御障害の可能性がいくつかの研究で検討されています。 Pietrosimone と Gribble (2012)、Shih et al. (2017)、寺田ら。 (2022) は、足首関節周囲の筋肉が皮質脊髄の興奮性を損なっている（長腓骨筋とヒラメ筋の運動誘発電位の低下）と報告しましたが、メタ分析を伴う 2 つの系統的レビューはこれらの発見を裏付けず、CAI の有無にかかわらず人々が同様の脊髄上神経興奮性。 これらの矛盾は、テストの位置やタスクなどの研究デザインの違いに関連している可能性があります。

CAIにおける中枢運動系興奮性の変化の役割はまだ合意に達していない。そして体性感覚皮質に対するCAIの影響についてはほとんど知られていなかった。 体性感覚皮質の活性化を評価するための一般的な結果測定では、脳波検査 (EEG) を使用して、皮質のさまざまな領域の興奮性活動電位と抑制性活動電位の電気生理学的信号を検出します。 以前の研究では、前十字靱帯（ACL）欠損のある人におけるP27電位と体性感覚誘発電位（SEP）の異常が報告されており、ACL損傷後の体性感覚皮質の神経可塑性が示されています。 足首が不安定な人の体性感覚皮質の活性化を評価した研究は 1 つだけであり、健康な対照と足首が不安定な人の間で体性感覚皮質の活動 (上位アルファ周波数の事象関連脱同期 (ERD)) に差は見られませんでした。 中枢感覚運動障害と腰痛やACL障害などの慢性筋骨格系問題との関連を示す強力な証拠により、感覚障害、特にCAI患者における中枢体性感覚活性化の役割を理解し、さらなる情報を提供するには将来の研究が必要であると考えています。足首の不安定性の神経生理学的メカニズムの説明。

運動能力の回復は、CAI に対する一般的な介入です。上記のレビューから、慢性的な足首の不安定性の背後にある問題が、感覚系と運動系の両方に関連していることは明らかです。 しかし、介入戦略の大部分は、筋強化、神経筋トレーニング、姿勢およびバランス制御トレーニングなど、運動経路の欠陥を回復することに重点を置いています。 研究の多くは、これらの運動回復介入のプラスの効果を発見しましたが、証拠の総合は、筋肉のパフォーマンス、姿勢の安定性、または自己認識の改善に対する神経筋トレーニングまたはバランストレーニングの有効性を部分的に（中程度のレベルに限定して）裏付けるだけでした。

CAIに対する感覚指向の介入の有効性を示す新たな証拠：CAIにおける感覚欠損の関与についての理解が深まるにつれ、一部の研究者は、平面マッサージや関節可動化など、主に感覚入力を使用した介入方法について説明し始めました。 関節の可動化は、着地の運動学、Y バランス テストの到達距離、足首の可動性、自己認識機能障害アンケートなどの動的姿勢のパフォーマンスを向上させることが判明しました。 関節可動化には「感覚運動制御をリセットする」効果があると提案されていますが、ヒラメ筋と長腓骨筋の脊髄反射および皮質脊髄興奮性は、関節可動化を1回行った後でも変化しませんでした。 さらに、関節可動化は感覚刺激を提供するだけでなく、CAI を持つ人々のアライメント矯正も提供します。 関節可動化の有効性は、感覚介入ではなく、足首の可動性の改善によってもたらされた可能性があります。 いくつかの研究では、CAI 患者における純粋な感覚入力である足底マッサージの効果を調査し、足底マッサージが静的姿勢制御を効果的に改善することが判明しました。 しかし、これらの研究は認識された機能不全、または機能的パフォーマンスのみを測定しました。 CAIにおける感覚介入の神経生理学的メカニズムはこれまで研究されていません。

CAI の治療の一形態としての電気刺激：伝統的に、神経筋刺激は、末梢神経損傷、ACL 不全や膝蓋大腿痛などの関節形成阻害を伴う症状から、脳卒中や脊髄などの神経学的症状に至るまで、さまざまな症状の治療の一形態として使用されてきました。紐の損傷。 神経筋刺激がこのような状態での運動機能の回復に効果的であることは、多くの証拠によって示されています。 電気刺激の別のアプローチは、感覚運動制御を改善するために感覚レベルの刺激を使用することです。 その理論的根拠は、体性感覚刺激が脳卒中後の人々の皮質の可塑性を高めるだろうということです。 パンら。研究チームは脳卒中後の患者 12 名を集め、手のリハビリテーション プログラムと組み合わせた 40 分間の感覚電気刺激の効果を評価しました。 感覚運動制御の変化は、皮質筋コヒーレンス (CMC) を使用して評価されました。 4週間の治療後、電気刺激グループのCMC値は対照グループのCMC値よりも高く、大脳運動皮質と対応する筋肉がより大きく生理学的に意味のある機能的つながりを持っていることを示しています。 CAI患者は足底マッサージなどの感覚介入から恩恵を受けていることがわかっていますが、神経生理学的メカニズムは研究されていません。 さらに、感覚性経皮電気刺激 (TENS) の適用は、比較的リスクがなく、簡単に実施できるリハビリテーション方法です。 しかし、CAI 患者における TENS の効果と治療メカニズムを調査した研究はありません。

研究のギャップと研究の貢献：現在の研究証拠は、慢性的な足首の不安定性を持つ人は末梢感覚運動系と中枢運動障害に欠陥があり、その結果、感覚運動制御と機能的パフォーマンスに欠陥があることを裏付けています。 しかし、CAI が体性感覚皮質の活性化にどのような影響を与えるかについてはほとんど知られていませんでした。 CAIに対する筋力トレーニング、神経筋制御トレーニング、姿勢/バランストレーニングの効果が広く調査されており、このグループの人々では神経筋制御、皮質脊髄興奮性、機能的パフォーマンスにプラスの効果があることが判明しています。 最近、CAI に対する感覚介入が提案され、静的および動的姿勢制御および機能に対する治療効果が報告されています。 CAI患者で示された感覚介入と姿勢適応戦略の有効性に基づいて、中枢体性感覚処理が神経筋性能の変化とCAIの回復（感覚介入効果）に役割を果たしている可能性があると推測するのは合理的です。 しかし、これらの神経生理学的メカニズムはこれまで研究されたことがありません。

上記の問題に対処するために、私たちはまず、体性感覚皮質の活性化、皮質筋のコヒーレンス、固有受容、足底表面の皮膚感覚、および神経筋のパフォーマンスに対する CAI の効果を調査するために 3 年間の助成金を申請したいと考えています。 これらの変数は、初年度の研究では、CAI の活動的な若年成人 45 名と対照 15 名の間で比較されます。 次に、CAI 患者は、感覚刺激グループ、偽刺激グループ、対照グループの 3 つのグループに無作為に分けられます。 参加者は感覚レベルの電気刺激または疑似刺激を40分間受けるか、何も受けず、即時の効果を調べて、感覚レベルの刺激が神経生理学的メカニズムと神経筋のパフォーマンスに及ぼす影響を理解します。 その後、介入（運動を伴う感覚刺激、運動を伴う偽刺激、運動のみ）を2週間で5セッション実施し、追加の感覚刺激による短期介入効果を評価します。

この研究の結果は、CAI における感覚運動制御と、CAI 患者における感覚刺激介入の効果についてのより良い理解を提供するでしょう。 この調査から得られたデータは、臨床医、トレーナー、研究者に、アスリートの CAI の管理と傷害予防、およびこの研究分野のさらなる研究のための優れた基礎を提供します。