De rol van sensorische tekorten op de sensomotorische controle bij atleten met chronische enkelinstabiliteit

Kenmerken van chronische enkelinstabiliteit (CAI): Laterale enkelverstuiking is een van de meest voorkomende letsels aan het bewegingsapparaat in de sportklinieken. De hoge prevalentie van laterale enkelverstuikingen, gecombineerd met een hoog recidiefpercentage en aanhoudende symptomen na een verstuiking, zorgen ervoor dat laterale enkelverstuikingen en de gevolgen daarvan een aanzienlijke impact hebben op de gezondheid en een last voor de gezondheidszorg vormen. Hoewel laterale enkelverstuikingen over het algemeen als goedaardige verwondingen worden beschouwd, wordt geschat dat 40% van de personen met laterale enkelverstuikingen vervolgens binnen het eerste jaar na een laterale enkelverstuiking chronische enkelinstabiliteit zal ontwikkelen.

Chronische enkelinstabiliteit wordt gekenmerkt door herhaalde verstuikingen, waargenomen instabiliteit en bezwijken, die in twee categorieën kunnen worden ingedeeld: mechanische en functionele enkelinstabiliteit. Mechanische instabiliteit van de enkel is een gevolg van het verlies van mechanische structurele beperkingen (dat wil zeggen ligamenten); terwijl functionele instabiliteit verwijst naar instabiliteit die verband houdt met veranderde houdingscontrole en verminderde functionele capaciteit als gevolg van verminderde sensomotorische controle, waaronder veranderde spierrekrutering rond de enkel en aantasting van het proprioceptieve systeem enz. Naast het verstoren van de sportprestaties, is gebleken dat CAI in verband wordt gebracht met een lagere kwaliteit van leven en een verhoogde kans (68%-75%) op het ontwikkelen van enkelartritis. Hertel meldde dat personen met enkelinstabiliteit een groter risico hadden op recidiverende enkelverstuikingen, en dat de behandeling van symptomen van CAI tijdrovend en kostbaar kon zijn. Er zijn talloze stoornissen gemeld die verband houden met CAI, variërend van verlies van gewrichtsmobiliteit en spierkracht, verminderde proprioceptie en sensatie, slechte houdingscontrole en neuromusculaire prestaties, en veranderde bewegingspatronen. De mechanismen en beheerstrategieën zijn echter in veel opzichten nog steeds niet duidelijk begrepen. En dus is er een grote verscheidenheid aan interventies voorgesteld, waarvan de resultaten inconsistent zijn.

Conceptueel model voor de ontwikkeling van CAI: De theorie die een verband legt tussen slechte neuromusculaire controle en CAI wordt al meer dan een halve eeuw besproken. Er werd aangenomen dat na de enkelverstuiking enkele gewrichtsreceptoren en perifere zenuwvezels rond het enkelgewricht waren aangetast, wat resulteerde in verminderde reflexreacties en functionele stabiliteit van de enkel. Meer onderzoekers meldden later dat CAI niet alleen sensorische tekorten vertoonde, maar ook tekorten in de motorische controle, en dat deze veranderingen in het sensorimotorische systeem uiteindelijk tot functieverlies zouden leiden. In 2019 hebben Hertel et al. (2019) hebben het huidige model voor de ontwikkeling van CAI herzien. Er wordt voorgesteld dat de initiële enkelblessure het neurale systeem zou beïnvloeden, waardoor de balans en stabiliteit tussen sensatie, perceptie en motorische functie zou worden verstoord. Deze verstoringen zouden leiden tot zelfaanpassing van het sensomotorische systeem om te proberen zich aan te passen aan de veranderde toestand, en zouden bijgevolg kunnen resulteren in veranderingen op de lange termijn in het neurale netwerk, en individuen blootstellen aan aanhoudende symptomen van instabiliteit. Dit onlangs herziene model integreert zowel perifere als centrale sensomotorische systemen om de ontwikkeling van CAI te verklaren; maar het laat duidelijk zien dat de centrale sensorimotorische verwerking bij individuen met CAI minder onderzocht is, vooral wat betreft de impact van CAI op de somatosensorische cortex.

Personen met CAI hebben slechtere neuromusculaire prestaties: Het effect van CAI op de neuromusculaire controle en houdingsstabiliteit is uitgebreid onderzocht. De onderzoeksonderwerpen die van belang waren, omvatten veranderde reflexen en neuromusculaire remming, spieractiveringspatronen (timing, rekruteringsvolgorde en amplitude) en gewrichtsmechanica van de segmenten van de onderste ledematen tijdens plotselinge verstoring van de inversie of spronglanding, en kenmerken van houdingscontrole tijdens evenwichtstesttaken. Men is het er algemeen over eens dat mensen met CAI lagere Hmax/Mmax-verhoudingen (H-reflex/M-reflexverhoudingen) van de soleus- en peroneus longus-spier hadden dan de niet-gewonde controles, wat erop wijst dat de neurale prikkelbaarheid van het wervelkolomniveau bij mensen met CAI verlaagd was. ; deze populatie vertoonde ook veranderde spieractivatie van de peroneus-, tibialis anterior- en soleus-spieren, en veranderde balanscontrolestrategieën. Recente publicaties van systematische review en meta-analyse door Hoch en McKeon (2014) en door Thompson et al. (2018) toonden aan dat er sterk bewijs was ter ondersteuning van tekorten aan dynamisch evenwicht, peroneale reactie en eversiekracht die bijdragen aan CAI. Vanwege het sterke bewijsmateriaal dat motorische beperkingen bij CAI aantoont, is de dominante interventiestrategie voor deze populatie tot nu toe motorisch prestatiegedreven.

Tekorten in somatosensatie bij mensen met CAI Proprioceptieve tekorten bij CAI zijn al tientallen jaren de belangrijkste focus van onderzoek. Thompsons et al. (2018) gaven aan dat er matig bewijs was dat zowel actieve als passieve proprioceptietekorten bij CAI ondersteunde in vergelijking met controles. Volgens de laatste systematische review en meta-analyse van Xue et al. (2021) hadden door CAI aangetaste enkels een slechtere enkelkinesthesie bij zowel inversie als plantairflexie vergeleken met de contralaterale zijde; en personen met CAI vertoonden kinesthesiedefecten en tekorten aan actieve gewrichtsherpositionering in de beweging van het frontale vlak (zowel inversie als eversie) in vergelijking met de gezonde controles. Pas de laatste jaren is er meer aandacht gekomen voor tekorten in de huidsensatie. Hoch et al. (2012) ontdekten dat het plantaire oppervlak minder gevoelig was voor vibrerende tactiele stimulatie in vergelijking met niet-CAI-mensen aan het hoofd van het eerste middenvoetsbeentje, de basis van het vijfde middenvoetsbeentje en de hiel, langs de innervatie van de takken van het middenvoetsbeentje. en tibiale zenuwen. Burcal en Wikstrom vonden vergelijkbare resultaten: mensen met CAI vertoonden hogere Semmes Weinstein-monofilamentdrempels aan de kop van het eerste middenvoetsbeentje, de basis van het vijfde middenvoetsbeentje en de sinus tarsi31. De mogelijke betrokkenheid van verminderde huidsensatie bij CAI heeft geleid tot de recente aanpak van sensorisch gerichte interventie in deze populatie.

Tekortkomingen in centrale sensomotorische controle bij CAI: Zoals beschreven in de voorgaande paragrafen is de klassieke theorie achter enkelinstabiliteit gebaseerd op schade aan gewrichtsreceptoren en perifere zenuwvezels. Uit nieuwe gegevens is echter gebleken dat proprioceptieve sensorische tekorten niet voldoende waren om de neuromusculaire tekorten bij mensen met CAI te verklaren, en dat er meer onderzoek nodig is om te bepalen hoe CAI de centrale sensomotorische controle beïnvloedt.

Eerdere studies hebben aangetoond dat bij personen met chronische musculoskeletale disfunctie, zoals schouderimpingement en lage rugpijn, de integratie van corticospinale routes kan worden beïnvloed, wat zich uit in de vorm van een hogere actieve motorische drempel, een langere corticale stille periode, een kleiner corticaal mappinggebied en een verschoven zwaartepunt. van het corticale mappinggebied. Mogelijke verslechtering van de corticospinale controle bij CAI is onlangs in enkele onderzoeken onderzocht. Terwijl Pietrosimone en Gribble (2012), Shih et al. (2017), en Terada et al. (2022) rapporteerden dat de spieren rond het enkelgewricht een verminderde corticospinale prikkelbaarheid hadden (verminderd motorisch potentieel van de peroneus longus- en soleus-spieren). De twee systemische reviews met meta-analyse ondersteunden deze bevindingen niet en lieten zien dat mensen met of zonder CAI vergelijkbare supraspinale neurale prikkelbaarheid. Deze inconsistenties kunnen verband houden met de verschillen in onderzoeksopzet, zoals toetsposities en -taken.

Over de rol van veranderde prikkelbaarheid van het centrale motorsysteem bij CAI moet nog overeenstemming worden bereikt; en er was weinig bekend over het effect van CAI op de somatosensorische cortex. Veel voorkomende uitkomstmaten om somatosensorische corticale activering te evalueren, maken gebruik van elektro-encefalografie (EEG) om elektrofysiologische signalen van exciterende en remmende actiepotentialen in verschillende delen van de cortex te detecteren. Eerdere studies rapporteerden afwijkingen van P27-potentialen en somatosensorisch opgewekte potentiëlen (SEP's) bij mensen met tekorten aan de voorste kruisband (VKB), wat wijst op neuroplasticiteit van de somatosensorische cortex na VKB-letsel. Slechts één onderzoek heeft de somatosensorische corticale activatie bij mensen met enkelinstabiliteit geëvalueerd en er is geen verschil gevonden in somatosensorische corticale activiteit (gebeurtenisgerelateerde desynchronisatie (ERD) van de bovenste alfafrequentie) tussen gezonde controles en personen met instabiele enkels. Met sterk bewijs dat verbanden toont tussen centrale sensomotorische tekorten en chronische problemen aan het bewegingsapparaat, zoals lage rugpijn en VKB-tekorten, zijn wij van mening dat toekomstig onderzoek nodig is om de rol van sensorische tekorten te begrijpen, met name de centrale somatosensorische activering bij mensen met CAI, en om verder onderzoek te kunnen doen. verklaring voor de neurofysiologische mechanismen voor enkelinstabiliteit.

Herstel van motorische prestaties is de populaire interventie voor CAI: Uit het bovenstaande overzicht blijkt duidelijk dat problemen achter chronische enkelinstabiliteit betrekking hebben op zowel sensorische als motorische systemen. De meeste interventiestrategieën zijn echter gericht op het herstellen van de defecten in motorische routes, waaronder spierversterking, neuromusculaire training, houdings- en evenwichtscontroletraining. Hoewel veel van de onderzoeken positieve effecten van deze motorische herstelinterventies aantoonden, ondersteunde de synthese van bewijsmateriaal slechts gedeeltelijk (beperkt tot matig niveau) de effectiviteit van neuromusculaire of evenwichtstraining op spierprestaties, houdingsstabiliteit of zelf waargenomen verbetering.

Opkomend bewijs dat de effectiviteit van sensorisch georiënteerde interventie voor CAI aantoont: Nu er meer inzicht was in de betrokkenheid van sensorische tekorten bij CAI, begonnen sommige onderzoekers interventiemethoden te beschrijven waarbij voornamelijk gebruik werd gemaakt van sensorische input, zoals vlakke massage en gewrichtsmobilisatie. Gezamenlijke mobilisatie bleek de dynamische houdingsprestaties te verbeteren, inclusief landingskinematica, het bereiken van afstanden van de Y-balanstest, enkelmobiliteit en vragenlijsten over zelf waargenomen disfunctie. Hoewel werd voorgesteld dat gezamenlijke mobilisatie het effect zou hebben van "het resetten van de sensomotorische controle", waren de spinale reflex en corticospinale prikkelbaarheid van de soleus en peroneus longus niet veranderd na één sessie van gezamenlijke mobilisatie. Bovendien zorgt gewrichtsmobilisatie niet alleen voor sensorische stimulatie, maar ook voor aanpassingscorrectie voor mensen met CAI. De effectiviteit van gewrichtsmobilisatie zou afkomstig kunnen zijn van verbetering van de enkelmobiliteit in plaats van sensorische interventie. Verschillende onderzoeken hebben het effect van pure sensorische input, de plantaire massage, bij mensen met CAI onderzocht en ontdekten dat plantaire massage de statische houdingscontrole effectief verbeterde. Deze onderzoeken maten echter alleen waargenomen disfunctie of functionele prestaties. Er is nog geen neurofysiologisch mechanisme van sensorische interventie bij CAI onderzocht.

Elektrische stimulatie als een vorm van behandeling voor CAI: Traditioneel wordt neuromusculaire stimulatie gebruikt als een vorm van behandeling voor verschillende aandoeningen, van perifere zenuwbeschadigingen, aandoeningen waarbij arthrogene remming betrokken is, zoals VKB-insufficiëntie of patellofemorale pijn, tot neurologische aandoeningen, waaronder een beroerte of ruggengraat. snoer letsel. Een grote hoeveelheid bewijsmateriaal heeft aangetoond dat neuromusculaire stimulatie effectief is bij het herstellen van motorische functies onder deze omstandigheden. Een andere benadering van elektrische stimulatie is het gebruik van een sensorisch stimulatieniveau in een poging de sensomotorische controle te verbeteren. De grondgedachte is dat somatosensorische stimulatie de corticale plasticiteit bij mensen na een beroerte zou verbeteren. Pan et al. rekruteerde 12 patiënten na een beroerte en beoordeelde het effect van 40 minuten sensorische elektrische stimulatie, gecombineerd met een handrevalidatieprogramma. De veranderingen in de sensomotorische controle werden geëvalueerd met behulp van corticomusculaire coherentie (CMC). Na vier weken behandeling is de CMC-waarde van de elektrische stimulatiegroep hoger dan die van de controlegroep, wat aangeeft dat de hersenmotorische cortex en de bijbehorende spieren een grotere en fysiologisch betekenisvolle functionele verbinding hebben. Hoewel is gebleken dat mensen met CAI baat hebben gehad bij sensorische interventies zoals plantaire massage, is er geen neurofysiologisch mechanisme onderzocht. Bovendien is de toepassing van sensorische transcutane elektrische stimulatie (TENS) een relatief risicovrije en eenvoudig te implementeren modaliteit voor revalidatie. Er is echter geen onderzoek gedaan naar het effect en de behandelmechanismen van TENS bij mensen met CAI.

Onderzoekslacune en bijdrage van het onderzoek: Huidig ​​onderzoeksbewijs ondersteunt dat mensen met chronische enkelinstabiliteit tekorten hebben in perifere sensomotorische systemen en centrale motorische stoornissen, resulterend in defecten in sensomotorische controle en functionele prestaties. Er was echter weinig bekend over de manier waarop CAI de somatosensorische corticale activering beïnvloedt. De effecten van krachttraining, neuromusculaire controletraining en houdings-/balanstraining zijn uitgebreid onderzocht voor CAI, en bij deze groep mensen zijn positieve effecten op de neuromusculaire controle, corticospinale prikkelbaarheid en functionele prestaties gevonden. Onlangs is sensorische interventie voor CAI voorgesteld en het behandelingseffect ervan op statische en dynamische houdingscontrole en functies werd gerapporteerd. Gebaseerd op de effectiviteit van sensorische interventies en strategieën voor houdingsaanpassing bij personen met CAI, is het redelijk om te speculeren dat centrale somatosensorische verwerking een rol zou kunnen spelen bij veranderde neuromusculaire prestaties en herstel (sensorisch interventie-effect) van CAI. Deze neurofysiologische mechanismen zijn echter nog nooit eerder onderzocht.

Om bovenstaande kwesties aan te pakken, willen we graag een driejarige subsidie ​​aanvragen om eerst het effect van CAI op somatosensorische corticale activatie, corticomusculaire coherentie, proprioceptie, huidgevoel van de plantaire oppervlakken en neuromusculaire prestaties te onderzoeken. Deze variabelen zullen worden vergeleken tussen 45 jonge actieve volwassenen met CAI en 15 controles voor de eerstejaarsstudie. Ten tweede zullen degenen met CAI willekeurig in drie groepen worden verdeeld: de sensorische stimulatiegroep, de schijnstimulatiegroep en de controlegroep. De deelnemers krijgen 40 minuten zintuiglijke elektrische stimulatie of schijnstimulatie of niets, en het onmiddellijke effect zal worden onderzocht om het effect van stimulatie op sensorisch niveau op neurofysiologische mechanismen en neuromusculaire prestaties te begrijpen. Daarna zal de interventie (sensorische stimulatie met oefening, schijnstimulatie met oefening en oefening alleen) worden uitgevoerd gedurende 5 sessies in twee weken, en zal het interventie-effect op korte termijn van aanvullende sensorische stimulatie worden beoordeeld.

De resultaten van deze studie zullen een beter inzicht verschaffen in de sensomotorische controle bij CAI, en in het effect van sensorische stimulatie-interventie in de populatie met CAI. De gegevens uit dit onderzoek zullen artsen, trainers en onderzoekers een uitstekende basis bieden voor de behandeling en blessurepreventie van CAI bij atleten, en voor verder onderzoek op dit vakgebied.