Kinemisk trening hos pasienter med nakkesmerter basert på maskinlæringsklassifiseringsmetode

Kronisk idiopatisk nakkesmerte representerer en av de mest utbredte muskelskjelettlidelsene globalt og karakteriseres av tilbakevendende episoder, fluktuerende symptomintensitet og hyppig overgang til vedvarende funksjonshemming. Mens klinisk behandling vanligvis fokuserer på kortvarig smertelindring, oppstår den mer betydelige samfunnsmessige byrden fra tilbakefall og kronisitet snarere enn isolerte akutte episoder. Tilbakevendende nakkesmerte bidrar til gjentatte helsekonsultasjoner, langvarig arbeidsfravær, redusert produktivitet og økende helseutgifter. Til tross for utbredt bruk av treningsbasert rehabilitering, forblir tilbakefallsratene høye, noe som tyder på at rådende behandlingstilnærminger kanskje ikke adresserer mekanismene bak vedvarende dysfunksjon tilstrekkelig. Ettersom forekomsten av nakkesmerte fortsetter å øke blant yrkesaktive befolkningsgrupper, er det rimelig å stille spørsmål ved om nåværende rehabiliteringsmodeller målretter nevromuskulære og sensorimotoriske bidragsytere til kronisitet og gjentatte symptomforverringer tilstrekkelig.

De fleste personer som oppsøker fysioterapi, diagnostiseres med uspesifikk eller idiopatisk nakkesmerte, en bred kategori som omfatter heterogene kliniske presentasjoner med varierende kombinasjoner av smerter, stivhet, svimmelhet, synsforstyrrelser og nedsatt bevegelseskontroll. Pasienter kan variere betydelig i bevegelsesstrategier, proprioceptiv presisjon, nevromuskulær koordinasjon og adaptive motoriske mønstre, men de behandles likevel ofte med standardiserte treningsprotokoller. Konvensjonelle kliniske vurderingsverktøy er effektive for å skille pasienter fra symptomfrie individer, men gir begrenset oppløsning for å identifisere meningsfulle undergrupper innenfor den idiopatiske nakkesmertepopulasjonen. I løpet av det siste tiåret har pasientsentrert evaluering ved rygglidelser ofte vært avhengig av numeriske smertevurderingsskalaer og funksjonshemmingsspørreskjemaer, mens det i sammenligning er lagt mindre vekt på objektiv vurdering av nevromuskulære kontrollmekanismer som kan drive kronisitet. Nyere forskning viser at personer med historikk for nakkesmerte viser vedvarende endringer i sensorimotorisk funksjon selv under symptomremisjon, noe som antyder at underliggende nevromuskulære tilpasninger kan predisponere individer for tilbakefall og redusert motstandskraft mot mekaniske eller psykososiale stressfaktorer.

Cervikal sensorimotorisk kontroll, ofte konseptualisert som cervikocefalisk kinestetisk bevissthet, integrerer proprioceptiv input fra nakkemuskulatur og leddmekanoreseptorer med visuell og vestibular informasjon for å koordinere nøyaktig hodeposisjonering og jevne øye-hode-bevegelser. Endret cervikal afferent input kan forstyrre denne integrasjonen, noe som fører til unøyaktig bevegelsesoppfatning, nedsatt posisjonssans og maladaptive motoriske utgangsstrategier. Langvarige proprioceptive forstyrrelser kan indusere sentrale nevrale plastisitetsendringer innenfor hjernestamme- og kortikale sensorimotoriske nettverk, potensielt opprettholde dysfunksjon utover den opprinnelige smerteepisoden og bidra til opprettholdelse av kroniske symptomer. Systematiske oversikter rapporterer varierende funn angående omfanget av kinestetiske funksjonsnedsettelser i nakkesmertepopulasjoner, sannsynligvis reflekterer rekrutteringsheterogenitet, forskjeller i symptomvarighet og variasjon i funksjonelle mangler. Disse inkonsekvensene understreker viktigheten av flerdimensjonal karakterisering av sensorimotorisk ytelse snarere enn å stole på isolerte parametere eller enkelt testresultater.

Kinestetisk trening som målretter bevegelsesnøyaktighet, proprioceptiv rekalibrering og koordinert motorisk utgang har vist klinisk meningsfulle kortvarige forbedringer i smerter og funksjonshemming, med noen effekter som varer i flere måneder. Imidlertid viser omtrent en tredjedel av pasientene ikke forbedring i smertentensitet eller funksjonshemming, og nesten halvparten viser ikke målbare gevinster i objektive kinematiske ytelsesvariabler. I tillegg er frafallsrater på opptil tjue prosent rapportert, ofte tilskrevet ubehag, tretthet eller symptomforverring under øvelser som utfordrer nedsatte sensorimotoriske systemer. Disse observasjonene tyder på at ensartede rehabiliteringsprotokoller kanskje ikke optimalt adresserer individuelle nevromuskulære profiler og at undergruppespesifikke intervensjoner kan forbedre behandlingsrespons, øke overholdelse og redusere variasjon i utfall.

Cervikal bevegelseskontroll involverer koordinert interaksjon mellom proprioceptive, vestibulære og visuelle systemer. Bevegelsesoppgaver utført med varierende amplituder og hastigheter utfordrer forskjellige komponenter av sensorimotorisk prosessering og kan avdekke distinkte mønstre for funksjonsnedsettelse. Langsomme, store-amplitude-bevegelser øker avhengighet av proprioceptiv diskriminering og jevnhetsregulering, ofte reflektert i forhøyede jerk-indeksverdier når koordinasjonen er nedsatt. Raskere bevegelser kan engasjere vestibulæravhengige mekanismer og dynamisk stabilitetskontroll. Videre kan endret afferent input fra nakkemuskler påvirke adaptive plastiske endringer i vestibulæravhengig bevegelsesfølsomhet, potensielt påvirke hode- og nakke kontroll ved høyere bevegelseshastigheter. Følgelig bør vurdering og trening inkorporere bevegelser over flere amplituder og hastigheter for å tilstrekkelig fange opp undergruppespesifikke funksjonsnedsettelser.

Hode- og nakke bevegelseskontrolltester krever ofte at deltakere følger visuelt presenterte mål mens de utfører kontrollerte bevegelser, og krever dermed koordinert øye- og hodeinteraksjon. Viktigheten av det visuelle systemet ved nakkesmerte støttes av nevrofysiologiske forbindelser mellom øvre cervikale afferente baner og visuelle og vestibulære kjerner på hjernestammenivå. Pasienter med nakkesmerte presenterer ofte med okulomotoriske forstyrrelser, spesielt under nakketorsjonsmanøvrer, sannsynligvis oppstått fra endrede cerviko-okulære og cerviko-kollikale refleksbidrag. Tidligere arbeid har foreslått assosiasjoner mellom cervikale kinestetiske funksjonsnedsettelser og øyebevegelseskontroll, men det forblir uklart i hvilken grad målrettet kinestetisk trening kan modifisere disse okulomotoriske tilpasningene og om slike endringer parallelt forbedrer smerter og funksjonsstatus.

Tradisjonelle analytiske strategier evaluerer vanligvis individuelle kinematiske parametere uavhengig, potensielt overser komplekse interaksjoner mellom bevegelsespresisjon, amplituderegulering og jevnhet. Høydimensjonale datasett generert fra bevegelseskontrolltesting inneholder ikke-lineære sammenhenger som kanskje ikke tilstrekkelig fanges opp ved bruk av konvensjonelle univariate statistiske metoder. Datautvinning og maskinlæringstilnærminger muliggjør identifikasjon av latent struktur innenfor flerdimensjonale datasett og letter klynging av pasienter i henhold til delte funksjonelle egenskaper. Tidligere analyser utført på en kohort av 135 individer med idiopatisk nakkesmerte identifiserte fire distinkte klynger basert på kombinasjoner av bevegelseskontrollvariabler, smertentensitet og demografiske egenskaper. Disse klyngene demonstrerte unike kinematiske profiler, støttet eksistensen av klinisk meningsfull heterogenitet innenfor denne populasjonen og antydet at målrettede terapeutiske strategier kan være berettiget.

Denne studien anvender en klassifiseringsbasert rehabiliteringsramme avledet fra disse tidligere klyngingsfunnene. Cervikal kinestetisk funksjon vil bli omfattende vurdert ved bruk av bevegelseskontrolltesting og hode-til-nøytral relokasjonstesting, supplert med demografiske og kliniske variabler inkludert smertentensitet. Deltakere vil bli tildelt tidligere definerte klynger ved bruk av etablerte klassifiseringsalgoritmer som integrerer flerdimensjonale bevegelses- og demografiske data. Etter klassifisering vil deltakere motta enten klyngespesifikk kinematisk trening designet for å målrette de dominerende funksjonsnedsettelsene karakteristiske for deres undergruppe, eller et generelt kinematisk treningsprogram ikke tilpasset klyngemedlemskap. Strukturen, frekvensen og varigheten av treningseksponering vil være sammenlignbar mellom grupper for å sikre at forskjeller i utfall kan tilskrives innhold snarere enn dose. Tre måneders oppfølgingsmålinger vil bli utført for å evaluere intervensjonseffektenes vedvarende og utforske om individualisert rehabilitering påvirker mellomlang sikt symptomstabilitet.

Bevegelseskontrollvurdering vil involvere visuelt styrt hodesporingsoppgaver utført med treghetsmåleenheter som fanger opp høyoppløselige vinkelforskyvningsdata i sanntid. Deltakere vil fullføre gjentatte forsøk over fire progressivt utfordrende bevegelsesbaner karakterisert av økende malamplitude og hastighet for å systematisk stresse forskjellige komponenter av det sensorimotoriske systemet. Avledede parametere vil inkludere presisjonstid, som representerer prosentandel av forsøkstid innenfor målsonen; underrekning og overrekning, som representerer retningsamplitudekontrollfeil; jerk-indeks, som reflekterer bevegelsesjevnhet avledet fra den tredje deriverte av posisjonsdata; og amplitudenøyaktighet, beregnet som gjennomsnittlig vinkelmismatch mellom mål og utført bevegelse. Posisjonssans vil bli evaluert gjennom blindført relokasjon til en selvvalgt nøytral hodeposisjon, med absolutt feil beregnet over repetisjoner og bevegelsesretninger for å kvantifisere reprosjoneringsnøyaktighet. Okulomotorisk kontroll vil bli vurdert ved bruk av glatt forfølgelsestesting i nøytral- og torsjonsposisjoner, med øyebevegelsesopptak filtrert for artefakter, synkronisert med referansebaner og analysert for å beregne forfølgelsesforsterkning som forholdet mellom øyehastighetsamplitude og målhastighetsamplitude. Cervikalt bevegelsesomfang vil bli kvantifisert i alle primære bevegelsesplan for å karakterisere mobilitetsprofiler og potensielle mobilitetsrelaterte undergruppeforskjeller.

Databehandling vil involvere systematisk filtrering av bevegelses- og øyebevegelsessignaler, fjerning av blunk og sakkader der det er hensiktsmessig, synkronisering av referansebaner, normalisering av bevegelsessykluser og gjennomsnitt over repetisjoner for å sikre stabil parameterestimering. Statistiske analyser vil bli utført ved bruk av gjentatte mål variansanalyse for å evaluere tid-for-gruppe interaksjoner over baseline, post-intervensjon og oppfølgingsvurderinger. Normalitetsantagelser vil bli undersøkt ved bruk av distribusjonsmetrikker, og datatransformasjoner vil bli anvendt når det kreves for å tilfredsstille modellantagelser. Maskinlæringsprosedyrer for klyngetilordning vil bli utført ved bruk av dedikert datautvinningsprogramvare, mens inferensielle statistiske analyser vil bli utført ved bruk av etablerte statistiske pakker. Effektstørrelser vil bli tolket sammen med statistisk signifikans for å kontekstualisere klinisk relevans.

Ved å integrere flerdimensjonal kinematisk profilering med undergruppespesifikke rehabiliteringsstrategier, søker denne studien å avgjøre om klassifiseringsbasert trening forbedrer kliniske utfall, forbedrer nevromuskulær tilpasning og reduserer variasjon i behandlingsrespons sammenlignet med konvensjonell ikke-individualisert kinematisk rehabilitering. I tillegg har studien som mål å avklare mekanistiske sammenhenger mellom forbedringer i cervikal sensorimotorisk kontroll og endringer i smertentensitet, funksjonshemming, svimmelhet, visuelle symptomer og okulomotorisk funksjon. Funnene forventes å bidra til utvikling av personlig, mekanismebasert rehabiliteringsmodeller som tar sikte på å redusere tilbakefall, begrense kronisitet og forbedre langsiktige funksjonelle utfall hos individer med idiopatisk nakkesmerte.