어깨 신경근 조절에 대한 운동 훈련의 효과

중요성

인간의 어깨 콤플렉스는 손 조작에 필요한 넓은 동작 범위 대신 안정성을 희생합니다. 뼈 합동과 인대 제약의 고유한 불안정성으로 인해 근육의 동적 제어는 동작 중에 어깨를 안정화하는 데 중요한 역할을 합니다. 회전근개 근육은 어깨 관절의 주요 안정기 역할을 하는 반면 삼각근은 움직임에 필요한 대부분의 회전력을 제공합니다. 따라서 부드럽고 효율적인 어깨 기능을 위해서는 삼각근과 회전근개 근육의 협응이 필수적입니다. 이러한 근육의 신경근 제어 장애는 부상과 통증을 유발할 수 있습니다. 결과적으로 재활 프로그램은 통증을 줄이고 어깨 기능을 향상시키기 위해 이러한 어깨 근육의 정상적인 신경근 제어를 회복하는 것을 목표로 합니다. 재활 프로그램이 통증 감소 및 기능 개선에 긍정적인 효과를 나타내었지만, 어깨 근육의 신경근 제어를 개선하는 데 도움이 되는지 여부는 아직 알려지지 않았습니다.

삼각근은 어깨를 들어 올리는 데 필요한 대부분의 회전력을 제공하지만 관절와에 더 나은 직접 힘을 생성할 수도 있습니다. 이 전단력은 상완골두를 위쪽으로 당기는 경향이 있어 견봉하 공간의 감소를 초래할 수 있습니다. 회전근개 근육이 적절하게 기능하면 회전근개 근육의 작용선이 센터링 힘을 발생시켜 상완골두가 관절와의 중앙에 유지되도록 도울 수 있습니다. 그러나 회전근개 근육이 팔을 움직일 때 충분한 힘을 생성할 수 없으면 삼각근에 의해 생성된 우수한 전단력이 상완골두의 상전이동을 초래한다는 가설이 있습니다. 이 비정상적인 변위는 견봉하 조직의 충돌을 초래하여 궁극적으로 조직 손상 및 통증을 유발할 수 있습니다.

전통적으로 어깨 재활 프로그램은 회전근개 근육의 근활성도가 높은 어깨 움직임을 이용하여 회전근개 근육을 강화하는 데 중점을 둡니다. 그러나 이러한 활동이 회전근개 강화로 이어지지만 회전근개에 가해지는 반복적인 스트레스가 삼각근 전단력에 대응하는 데 도움이 되는 신경근 적응을 초래하는지 여부는 알려지지 않았습니다.

재활의 이러한 스트레스는 신경근 구조의 신경학적 및 생리학적 변화를 유도할 수 있으며 따라서 전체 어깨 복합체의 신경근 제어를 변경합니다. 운동학 및 근전도(EMG) 측정은 신경근 제어를 연구하는 데 널리 사용되었습니다. 운동학적 측정이 움직임 패턴을 보여주는 반면, EMG는 근육 발화의 타이밍, 순서 및 크기를 보여줍니다. 비정상적인 운동학 및 EMG 패턴이 어깨 충돌 환자에서 입증되었습니다. 신경근 제어의 매개변수를 측정하면 어깨 운동 훈련의 기본 메커니즘과 신경근 구조가 운동 훈련의 스트레스에 어떻게 적응하는지 더 잘 이해할 수 있습니다. 보다 구체적으로, 이러한 평가는 재활 프로그램이 어깨 근육이 오버 헤드 스포츠 활동 및 무거운 물건을 들거나 운반하는 것과 같은 활동으로 인한 스트레스를 처리하는 데 도움이 될 수 있는 긍정적인 적응을 초래하는지 여부를 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 궁극적으로 이것은 운동 선수를 위한 보다 효율적인 훈련 프로그램과 어깨 부상 환자를 위한 효과적인 재활 프로그램을 설계하는 데 사용될 수 있습니다.

혁신

생체 역학, 정형 외과 재활 및 스포츠 분야에서 어깨 신경근 제어를 조사할 때 일반적으로 운동학과 EMG에 중점을 둡니다. 이러한 운동학 및 EMG 매개변수는 운동 명령 실행의 결과로 이동 중에 어깨 복합체가 제어되는 방식을 나타냅니다. 신경계 질환 환자에서 널리 연구되고 있는 피질척수 흥분성은 최근 생체역학, 정형외과 재활, 스포츠 분야에도 응용되고 있다. Corticospinal 흥분성은 corticospinal 경로를 따라 신경 전달의 효능을 나타냅니다. 신경학적 손상 외에도 정형외과적 손상과 통증도 피질척수 흥분성에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 비외상성 어깨 불안정성을 가진 피험자의 경우, 하부 승모근의 흥분성이 감소합니다. 또한 첫 번째 등골간근에 대한 실험적 긴장성 근육통은 피질 및 척추 흥분성을 억제합니다. 유사하게, 실험적으로 유발된 급성 요추 통증은 체간 근육에 대한 다양한 영향과 관련이 있습니다. 복횡근과 같은 깊은 복부 근육은 감소된 피질척수 흥분성을 보였다. 수축 시 요추 기립근과 외복사근과 같은 표재성 근육의 흥분성이 증가했습니다. 전체 운동 전략을 보여주는 운동학 및 EMG 측정 외에도 피질 척수 흥분성은 삼각근 및 회전근 개 근육이 척수를 통해 근육에 이르기까지 일차 운동 피질에서 제어되는 방법에 대한 세부 사항을 조사하는 또 다른 유망한 매개 변수입니다.

운동 기능 훈련이 흥분성 증가와 관련이 있다는 일관된 증거가 제시되지만, 피질 척수 흥분성에 대한 근력 훈련의 효과는 아직 잘 알려져 있지 않으며 근육 및 훈련 과제에 따라 달라질 수 있습니다. 신경근 조절 훈련은 운동 학습과 근력 훈련 모두와 연관될 수 있습니다. 제어 및 발사 패턴은 의식적으로 직접 재학습될 수 있으며, 이는 근력 및 운동 학습의 증가를 포함합니다. 학습 과정과 관련이 있기 때문에 훈련 후 흥분성이 증가할 수 있습니다. 흥분성의 변화는 운동 학습 효과와 상관관계가 있는 것으로 나타났으므로 훈련 후 흥분성의 변화는 회전근개 EMG의 변화와 상관관계가 있을 수 있습니다. 반복 연습 후에는 의식적인 움직임 패턴이 자동이 되어 회전근 개 활성화의 EMG 패턴이 변경될 수 있습니다.

본 연구의 목적은 (1) 운동 훈련이 운동학, 근전도 및 피질척수 흥분성을 포함한 건강한 피험자의 어깨 복합체의 신경근 제어에 미치는 영향을 조사하고, (2) 피질척수 흥분성, EMG 및 강제 조치. 연구 결과는 운동 훈련의 근본적인 신경학적 및 생체역학적 메커니즘을 이해하고 운동선수 또는 어깨 부상 환자를 위한 훈련 또는 재활 프로토콜을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.

접근하다

회전근 개 운동의 효과를 조사하기 위해 무작위 통제 실험 설계가 사용됩니다. 건강한 피험자를 모집하고 무작위로 두 그룹, 운동 그룹과 통제 그룹에 할당합니다.

모든 조치는 4주 치료 전과 후에 두 번 이루어집니다. 미세 와이어 근전도(EMG) 전극은 회전근개의 극상근과 극하근에 삽입됩니다. 표면 EMG 전극은 중간 삼각근과 견갑골 근육에 사용됩니다. 경두개 자기 자극(TMS)은 삼각근 및 회전근개 근육의 피질척수 흥분성을 평가하는 데 사용됩니다. 편평한 이중 코일 자극 코일을 사용하여 정중선과 이뇨선의 이등분에서 측면으로 약 4cm 떨어진 운동 피질에 단일 펄스 자극을 제공합니다. 전자기 추적 센서는 어깨 운동학을 측정하기 위해 팔, 견갑골 및 흉부에 부착됩니다.

피질 척수 흥분성의 매개변수는 또한 팔이 10% 최대 자발적 수축(MVC)의 기준선 근육 수축 수준으로 90° 상승에 있을 때 측정됩니다. TMS 자극 강도는 임계값 아래 10%로 설정되고 응답이 포화될 때까지 5%씩 증가합니다. 각 자극 강도에서 5개의 자극이 전달됩니다. 모터 유발 전위(MEP)의 피크-피크 진폭이 측정되고 각 강도에서 5번의 시도에 걸쳐 평균화됩니다. 자극 강도와 MEP 진폭 사이의 관계 곡선은 시그모이드이며 Boltzmann 방정식에 맞을 것입니다.

MEP(s) = MEPmax/(1+ e^(m(S - 50s)))

이 방정식에서 MEP(s)는 모터 유발 전위의 진폭, MEPmax는 최대 MEP 진폭, m은 함수의 기울기, S50은 MEP가 MEPmax의 50%인 자극 강도입니다. 함수의 피크 슬로프는 S50에서 발생합니다. 곡선의 임계값은 최대 기울기 지점에서 함수에 대한 탄젠트의 x 절편입니다.

3개의 매개변수 MEPmax, m 및 x-절편 임계값은 피질척수로의 흥분성에 대한 자세한 정보를 제공하는 피질척수 흥분성을 모델링하는 데 사용됩니다. x-절편 임계값의 값은 운동 임계값과 유사하며 가장 흥분되는 피질 척수 요소 및 운동 뉴런을 활성화하는 데 필요한 자극 강도를 나타냅니다. 기울기는 피질 척수로의 모집 효율(이득)을 나타냅니다. MEPmax는 피질척수로의 흥분성 구성요소와 억제성 구성요소 사이의 균형을 반영합니다.

견갑골 및 상완골 운동학 및 회전근개와 삼각근의 동적 EMG는 견갑골 평면에서 팔을 올리는 세 번의 시도 동안 기록됩니다. 근 평균 제곱근 근전도 데이터는 팔을 0°에서 120°까지 올리는 동안 동작의 30° 증분 4개에 걸쳐 계산됩니다. 견갑골 운동학은 상완골 상승의 30°, 60°, 90° 및 120°에서 제시됩니다.

피험자는 어깨 고유 감각을 테스트합니다. 그들은 목표물에 도달하도록 안내하는 시각적 단서를 제공하는 고글을 착용할 것입니다. 견갑골 평면에서 50°, 70° 및 90°의 상완흉부 상승각의 세 가지 목표 위치가 제시됩니다. 피험자는 팔을 옆으로 이완한 후 시각적 단서 없이 다시 목표에 도달하도록 지시받습니다. 대상 각도와 반환된 각도 사이의 오류가 계산됩니다.

두 치료 프로그램 모두 4주간 진행됩니다. 운동 그룹의 피험자는 어깨 충돌 증후군에 대한 표준 재활 운동을 하게 됩니다. 이 운동은 Dr. Karduna가 수행한 이전 치료 연구를 기반으로 하며 회전근개 근육 촉진 및 강화를 강조하도록 수정될 것입니다. 대조군의 피험자는 운동을 하지 않습니다. 제어 대상자는 정기적인 활동을 유지하도록 요청받으며 두 가지 평가만 받습니다.

양방향 혼합 설계 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 대조군과 운동군 간의 치료 후 신경근 제어의 차이를 조사합니다. 종속 변수는 치료 후 운동학, EMG 및 흥분성의 변화입니다. 독립 변수는 상완골 앙각 및 그룹입니다. TMS 측정치, EMG 측정치 및 힘의 변화 사이의 상관 관계는 상관 분석을 통해 조사됩니다.