Роль сенсорного дефицита в сенсомоторном контроле у ​​спортсменов с хронической нестабильностью голеностопного сустава

Характеристика хронической нестабильности голеностопного сустава (ХНГ): Боковое растяжение связок голеностопного сустава является одной из наиболее частых травм опорно-двигательного аппарата в спортивной клинике. Высокая распространенность боковых растяжений голеностопного сустава в сочетании с высокой частотой рецидивов и постоянными симптомами после растяжения делают боковые растяжения голеностопных суставов и их последствия значительными последствиями для здоровья и бременем для здравоохранения. Хотя боковое растяжение связок голеностопного сустава обычно считается доброкачественным повреждением, по оценкам, у 40% людей с боковым растяжением голеностопного сустава впоследствии развивается хроническая нестабильность голеностопного сустава в течение первого года после растяжения бокового растяжения голеностопного сустава.

Хроническая нестабильность голеностопного сустава характеризуется повторяющимися растяжениями, кажущейся нестабильностью и податливостью, которые можно разделить на две категории: механическая и функциональная нестабильность голеностопного сустава. Механическая нестабильность голеностопного сустава является результатом потери механических структурных ограничений (например, связок); тогда как функциональная нестабильность относится к нестабильности, связанной с изменением постурального контроля и снижением функциональных возможностей из-за нарушения сенсомоторного контроля, включая изменение рекрутирования мышц вокруг голеностопного сустава, нарушение проприоцептивной системы и т. д. Было обнаружено, что помимо влияния на спортивные результаты, CAI связан с более низким качеством жизни и повышенной вероятностью (68–75%) развития артрита голеностопного сустава. Хертель сообщил, что люди с нестабильностью голеностопного сустава имеют более высокий риск повторного растяжения связок голеностопного сустава, а лечение симптомов CAI может быть трудоемким и дорогостоящим. Сообщалось о многочисленных нарушениях, связанных с CAI, начиная от потери подвижности суставов и мышечной силы, нарушения проприоцепции и чувствительности, плохого постурального контроля и нервно-мышечной работоспособности, а также изменения моделей движений. Однако механизмы и стратегии управления во многих аспектах до сих пор не до конца понятны. Таким образом, было предложено большое разнообразие вмешательств с противоречивыми результатами.

Концептуальная модель развития CAI. Теория, связывающая плохой нервно-мышечный контроль и CAI, обсуждается уже более полувека. Считалось, что после растяжения связок голеностопного сустава поражаются некоторые суставные рецепторы и периферические нервные волокна вокруг голеностопного сустава, что приводит к нарушению рефлекторных реакций и функциональной стабильности голеностопного сустава. Позже другие исследователи сообщили, что CAI сопровождается не только сенсорным дефицитом, но и дефицитом моторного контроля, и эти изменения в сенсомоторной системе в конечном итоге приводят к потере функции. В 2019 году Хертель и др. (2019) пересмотрели текущую модель развития CAI. Предполагается, что первоначальная травма лодыжки повлияет на нервную систему, нарушив баланс и стабильность между ощущениями, восприятием и двигательными функциями. Эти нарушения могут привести к самонастройке сенсомоторной системы в попытке адаптироваться к изменившимся условиям и, следовательно, могут привести к долгосрочным изменениям в нейронной сети и подвергнуть людей постоянным симптомам нестабильности. Эта недавно пересмотренная модель объединяет как периферическую, так и центральную сенсомоторные системы, чтобы объяснить развитие CAI; но это ясно показывает, что центральная сенсомоторная обработка у людей с CAI менее изучена, особенно в отношении воздействия CAI на соматосенсорную кору.

Лица с CAI имеют более низкую нервно-мышечную работоспособность: влияние CAI на нервно-мышечный контроль и стабильность позы тщательно изучалось. Темы исследований, представляющие интерес, включали измененные рефлексы и нервно-мышечное торможение, паттерны мышечной активации (время, порядок задействования и амплитуда) и механику суставов сегментов нижних конечностей во время внезапного инверсионного возмущения или приземления в прыжке, а также характеристики контроля позы во время задач по тестированию равновесия. Принято считать, что люди с CAI имели более низкие соотношения Hmax/Mmax (отношения H-рефлекс/M-рефлекс) камбаловидной и длинной малоберцовой мышцы, чем здоровые люди из контрольной группы, что указывает на то, что нервная возбудимость на уровне спинного мозга у людей с CAI была снижена. ; в этой популяции также наблюдались измененная мышечная активация малоберцовой, передней большеберцовой и камбаловидной мышц, а также измененные стратегии контроля баланса. Недавние публикации систематического обзора и метаанализа Hoch и McKeon (2014) и Thompson et al. (2018) показали, что существуют убедительные доказательства того, что дефицит динамического баланса, малоберцовой реакции и силы выворота способствуют развитию CAI. Из-за убедительных доказательств, свидетельствующих о двигательных нарушениях при ХАИ, до сих пор доминирующей стратегией вмешательства в этой группе населения была двигательная активность.

Дефицит соматочувствительности у людей с ХАИ. Дефицит проприоцепции при ХАИ был основным направлением исследований на протяжении десятилетий. Томпсонс и др. (2018) указали, что существуют умеренные доказательства, подтверждающие как активный, так и пассивный дефицит проприоцепции при CAI по сравнению с контрольной группой. Согласно последнему систематическому обзору и метаанализу Xue et al. (2021), лодыжки, пораженные CAI, имели худшую кинестезию лодыжек как при инверсии, так и при подошвенном сгибании по сравнению с контралатеральной стороной; и у людей с CAI наблюдались дефекты кинестезии и дефицит активной репозиции суставов при движении во фронтальной плоскости (как инверсия, так и эверсия) по сравнению со здоровыми людьми из контрольной группы. Лишь в последние годы больше внимания стало уделяться дефициту кожной чувствительности. Хох и др. (2012) обнаружили, что подошвенная поверхность была менее чувствительна к вибрационной тактильной стимуляции по сравнению с людьми без CAI в области головки первой плюсневой кости, основания пятой плюсневой кости и пятки, а также в области иннервации ветвей икроножной кости. и большеберцовые нервы. Буркал и Викстром обнаружили аналогичные результаты: у людей с CAI наблюдались более высокие пороги мононити Семмеса Вайнштейна в головке первой плюсневой кости, основании пятой плюсневой кости и пазухе предплюсны31. Возможное участие нарушения кожной чувствительности в ХАИ привело к недавнему подходу к сенсорно-целевому вмешательству в этой группе населения.

Дефицит центрального сенсомоторного контроля при ХАИ. Как описано в предыдущих параграфах, классическая теория нестабильности голеностопного сустава основана на повреждении рецепторов суставов и периферических нервных волокон. Однако новые данные показали, что дефицита проприоцептивной чувствительности недостаточно, чтобы объяснить нервно-мышечный дефицит у людей с CAI, и что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как CAI влияет на центральный сенсомоторный контроль.

Предыдущие исследования показали, что у людей с хронической скелетно-мышечной дисфункцией, такой как ушиб плеча и боль в пояснице, может быть нарушена интеграция кортикоспинальных путей, что проявляется в более высоком активном моторном пороге, более длительном периоде коркового молчания, уменьшении площади коркового картирования и смещении центра тяжести. области коркового картирования. Возможное нарушение кортикоспинального контроля при ХАИ недавно было изучено в нескольких исследованиях. В то время как Pietrosimone и Gribble (2012), Shih et al. (2017) и Терада и др. (2022) сообщили, что мышцы вокруг голеностопного сустава имеют нарушенную кортикоспинальную возбудимость (снижение двигательного вызванного потенциала длинной малоберцовой и камбаловидной мышц), два системных обзора с метаанализом не подтвердили эти результаты и показали, что у людей с CAI или без него аналогичная супраспинальная нервная возбудимость. Эти несоответствия могут быть связаны с различиями в дизайне исследования, например, позициями и задачами тестирования.

Роль измененной возбудимости центральной двигательной системы при ХАИ еще не ясна; и мало что было известно о влиянии CAI на соматосенсорную кору. Общие методы оценки результатов соматосенсорной активации коры используют электроэнцефалографию (ЭЭГ) для обнаружения электрофизиологических сигналов возбуждающего и тормозного потенциалов действия в различных областях коры. Предыдущие исследования сообщали об аномалиях потенциалов P27 и соматосенсорных вызванных потенциалов (СВП) у людей с дефицитом передней крестообразной связки (ПКС), что указывает на нейропластичность соматосенсорной коры после травм ПКС. Только одно исследование оценивало соматосенсорную корковую активацию у людей с нестабильностью голеностопного сустава и не обнаружило различий в соматосенсорной кортикальной активности (связанная с событием десинхронизация (ERD) верхней альфа-частоты) между здоровыми людьми из контрольной группы и людьми с нестабильными голеностопными суставами. Имея убедительные доказательства, показывающие связь между центральным сенсомоторным дефицитом и хроническими скелетно-мышечными проблемами, такими как боли в пояснице и дефицит передней крестообразной связки, мы считаем, что необходимы будущие исследования, чтобы понять роль сенсорного дефицита, особенно центральной соматосенсорной активации, у людей с ХАИ и обеспечить дальнейшие исследования. объяснение нейрофизиологических механизмов нестабильности голеностопного сустава.

Восстановление двигательной активности было популярным вмешательством при ХАИ: Из приведенного выше обзора очевидно, что проблемы, лежащие в основе хронической нестабильности голеностопного сустава, касаются как сенсорной, так и моторной систем. Однако большинство стратегий вмешательства были сосредоточены на восстановлении дефектов двигательных путей, включая укрепление мышц, нервно-мышечную тренировку, тренировку контроля осанки и равновесия. Хотя во многих исследованиях было обнаружено положительное влияние этих вмешательств по восстановлению моторики, синтез доказательств лишь частично (ограниченный до умеренного уровня) подтвердил эффективность нервно-мышечных тренировок или тренировок равновесия на мышечную работоспособность, постуральную стабильность или улучшение самооценки.

Новые данные, свидетельствующие об эффективности сенсорно-ориентированного вмешательства при ХАИ: Получив лучшее понимание участия сенсорного дефицита при ХАИ, некоторые исследователи начали описывать методы вмешательства, использующие преимущественно сенсорные воздействия, такие как планарный массаж и мобилизация суставов. Было обнаружено, что мобилизация суставов улучшает динамические характеристики позы, включая кинематику приземления, достижение расстояний в тесте баланса Y, подвижность голеностопного сустава и анкеты по самооценке дисфункции. Хотя предполагалось, что мобилизация суставов имеет эффект «перезагрузки сенсомоторного контроля», спинно-рефлекторная и кортикоспинальная возбудимость камбаловидной и длинной малоберцовой мышц не были изменены после одного сеанса мобилизации суставов. Кроме того, мобилизация суставов не только обеспечивает сенсорную стимуляцию, но и обеспечивает коррекцию выравнивания для людей с ХАИ. Эффективность мобилизации суставов могла быть обусловлена ​​улучшением подвижности голеностопного сустава, а не сенсорным вмешательством. В нескольких исследованиях изучалось влияние чистых сенсорных воздействий, подошвенного массажа, на людей с CAI, и было обнаружено, что подошвенный массаж эффективно улучшает статический постуральный контроль. Однако в этих исследованиях измерялись только воспринимаемые дисфункции или функциональные характеристики. Ни один нейрофизиологический механизм сенсорного вмешательства при ХАИ ранее не был изучен.

Электростимуляция как форма лечения ХАИ. Традиционно нервно-мышечная стимуляция использовалась как форма лечения различных состояний: от травм периферических нервов, состояний, связанных с артрогенным торможением, таких как недостаточность передней крестообразной связки или боль в надколенно-бедренной области, до неврологических состояний, включая инсульт или спинальную стимуляцию. травма пуповины. Множество данных показали, что нервно-мышечная стимуляция эффективна для восстановления двигательных функций в этих условиях. Другой подход к электростимуляции заключается в использовании сенсорного уровня стимуляции в попытке улучшить сенсомоторный контроль. Обоснование состоит в том, что соматосенсорная стимуляция может повысить пластичность коры головного мозга у людей после инсульта. Пан и др. отобрали 12 пациентов после инсульта и оценили эффект 40-минутной сенсорной электростимуляции в сочетании с программой реабилитации рук. Изменения сенсомоторного контроля оценивали с помощью кортико-мышечной когерентности (КМК). Через 4 недели лечения значение ККМ группы электростимуляции выше, чем у контрольной группы, что свидетельствует о большей и физиологически значимой функциональной связи между моторной корой головного мозга и соответствующими мышцами. Хотя было обнаружено, что людям с CAI было полезно сенсорное вмешательство, такое как подошвенный массаж, нейрофизиологический механизм не был изучен. Кроме того, применение сенсорной чрескожной электростимуляции (ЧЭНС) является относительно безопасным и простым в реализации методом реабилитации. Однако ни одно исследование не изучало эффект и механизмы лечения TENS у людей с CAI.

Пробел в исследованиях и вклад исследования: текущие научные данные подтверждают, что люди с хронической нестабильностью голеностопного сустава имеют дефицит периферических сенсомоторных систем и центральные двигательные нарушения, что приводит к дефектам сенсомоторного контроля и функциональных показателей. Однако мало что было известно о том, как CAI влияет на соматосенсорную кортикальную активацию. Влияние силовых тренировок, тренировки нервно-мышечного контроля, тренировки осанки/равновесия широко исследовалось для CAI, и для этой группы людей было обнаружено положительное влияние на нервно-мышечный контроль, кортикоспинальную возбудимость и функциональные способности. Недавно было предложено сенсорное вмешательство при ХАИ и сообщалось о его лечебном влиянии на статический и динамический контроль позы, а также на функции. Основываясь на эффективности сенсорного вмешательства и стратегии адаптации позы, показанной у людей с ХАИ, разумно предположить, что центральная соматосенсорная обработка может играть роль в изменении нервно-мышечной работоспособности и восстановлении (эффект сенсорного вмешательства) при ХАИ. Однако эти нейрофизиологические механизмы ранее никогда не изучались.

Чтобы решить вышеуказанные проблемы, мы хотели бы подать заявку на трехлетний грант, чтобы сначала изучить влияние CAI на соматосенсорную активацию коры, кортикомышечную когерентность, проприоцепцию, кожную чувствительность подошвенных поверхностей и нервно-мышечную деятельность. Эти переменные будут сравниваться между 45 молодыми активными взрослыми людьми с CAI и 15 контрольной группой в течение первого года исследования. Во-вторых, люди с CAI будут рандомизированы на три группы: группу сенсорной стимуляции, группу имитации стимуляции и контрольную группу. Участники получат 40 минут сенсорной электрической стимуляции или имитации стимуляции или ничего, а непосредственный эффект будет изучен, чтобы понять влияние стимуляции сенсорного уровня на нейрофизиологические механизмы и нервно-мышечную деятельность. После этого вмешательство (сенсорная стимуляция с помощью упражнений, имитация стимуляции с помощью упражнений и только упражнения) будет проводиться в течение 5 сеансов в течение двух недель, и будет оцениваться краткосрочный эффект вмешательства от дополнительной сенсорной стимуляции.

Результаты этого исследования позволят лучше понять сенсомоторный контроль при ХАИ, а также эффект вмешательства сенсорной стимуляции в популяции с ХАИ. Данные этого исследования предоставят врачам, тренерам и исследователям прекрасную основу для лечения и профилактики ХАИ среди спортсменов, а также для дальнейших исследований в этой области исследований.