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綜述:肌肉控制與非特異慢性腰背痛

發(fā)布時間:2023-09-01 瀏覽量:1812

慢性腰背痛是老生常談的肌骨問題,而無法確定任何特定原因的慢性腰背痛,即非特異性慢性腰背痛。其一種類型是——腰椎功能不穩(wěn)定,導(dǎo)致的脊柱關(guān)節(jié)超負(fù)荷,引起持續(xù)反復(fù)的慢性疼痛。這種情況可能是由于腰椎核心穩(wěn)定肌肉,特別是腰椎多裂?。∕F)的運動控制系統(tǒng)受到干擾所致。

通過特定的鍛煉,恢復(fù)腰椎多裂肌的運動控制可能有效,但大多數(shù)患者無法自主收縮腰椎多裂肌,可能因關(guān)節(jié)源性肌肉抑制而受到限制。

本綜述介紹了①腰椎多裂肌在慢性腰背痛中的角色;②腰椎多裂肌功能紊亂的作用機(jī)制;以及作為非特異性慢性腰背痛,③通過恢復(fù)性神經(jīng)刺激訓(xùn)練腰椎多裂肌控制能力的方法

慢性腰背痛的機(jī)制

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圖1:脊柱的穩(wěn)定系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng):1)脊柱;2)脊柱肌肉;3)神經(jīng)控制單元;

脊柱穩(wěn)定性取決于這三個系統(tǒng)之間復(fù)雜的相互作用。如圖 1。在這個穩(wěn)定機(jī)制中,出現(xiàn)一個或多個的紊亂,會導(dǎo)致脊柱節(jié)段超出其正常運動范圍(所謂的中性區(qū)),引發(fā)組織損傷并引發(fā)腰背痛。

例如,如果肌肉控制系統(tǒng),在脊柱上施加過多的穩(wěn)定力,就更容易造成關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)周圍軟組織的超負(fù)荷,導(dǎo)致痛覺源性疼痛??刂萍∪夂完P(guān)節(jié)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)驅(qū)動力或反饋減少,會造成肌肉控制變少。

腰椎多裂?。∕F)

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在研究腰椎肌肉穩(wěn)定性時,腰椎多裂肌(MF)的作用很明顯。MF解剖結(jié)構(gòu)如圖 2。

圖2:腰椎多裂肌的深層束,通??缭揭粋€單一的節(jié)段,它們“位于提供腰椎的本體感覺反饋的戰(zhàn)略性位置?!?/p>

中間束可能在控制節(jié)間運動方面發(fā)揮作用,而表面束能夠在頭尾方向上提供扭矩。

腰椎多裂?。∕F)是腰椎的最強(qiáng)穩(wěn)定肌,雙側(cè)多裂肌的協(xié)同作用,占據(jù)了脊柱中性區(qū)剛度的三分之二以上。

腰椎多裂肌的變化在患有慢性腰背痛(cLBP)的人中明顯可見,許多腰背痛患者在新的背痛發(fā)作后幾天內(nèi),就出現(xiàn)了腰椎多裂肌的萎縮。

放射學(xué)文獻(xiàn)報告了在慢性腰背痛中,出現(xiàn)了腰椎多裂肌的脂肪浸潤,有證據(jù)表明在MRI上看到的非收縮組織實際上是脂肪。脂肪浸潤和組織重塑可能與萎縮無關(guān)。

圖 3展示了腰椎多裂肌中的脂肪浸潤。腰椎L3節(jié)段的腰部多裂肌輕度(<10%)、中度(10–50%)和嚴(yán)重(>50%)脂肪浸潤的T1加權(quán)MRI圖像示例.

大多數(shù)急性腰背痛患者,通常在數(shù)周內(nèi)得到緩解,也有分析表明,從癥狀發(fā)作開始的一年后,大多數(shù)患者仍然經(jīng)歷疼痛。另一方面,對于慢性腰背痛患者,在疼痛緩解后,腰椎多裂肌的萎縮通常仍然存在。

這種關(guān)鍵位置的局部穩(wěn)定肌肉,持續(xù)存在萎縮,可能解釋了為什么許多腰背痛患者在最初的發(fā)作后,會有復(fù)發(fā)的情況。

腰背痛患者出現(xiàn)腰椎多裂肌萎縮,可能與關(guān)節(jié)源性肌肉抑制密切相關(guān)。

關(guān)節(jié)源性肌肉抑制,是指在骨骼關(guān)節(jié)內(nèi)的疼痛,導(dǎo)致運動或穩(wěn)定該關(guān)節(jié)的肌肉的神經(jīng)驅(qū)動力減少的機(jī)制。是由腫脹、炎癥、關(guān)節(jié)松弛和關(guān)節(jié)感受神經(jīng)損傷,導(dǎo)致關(guān)節(jié)感覺受體放電變化引起的。

圖 4:體現(xiàn)了由于關(guān)節(jié)源性抑制,而導(dǎo)致脊柱穩(wěn)定性受損的情況。脊柱的疼痛信號(疼痛),抑制了神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)(位于大腦和脊髓中),導(dǎo)致對肌肉的神經(jīng)驅(qū)動力減少,從而影響穩(wěn)定性和運動。神經(jīng)驅(qū)動力的減少,也會改變肌肉本身的本體感覺反饋。

可從腰背痛患者肌電圖的神經(jīng)驅(qū)動力減少看出:肌電活動減弱,以及在對干擾的反應(yīng)中,短(深層)多裂肌束的招募時機(jī)的變化。疼痛改變了特定類型活動中,深層腰椎多裂肌激活的強(qiáng)度。腰背痛患者的超聲成像證據(jù)包括:在肌肉收縮時,肌肉厚度變化減少,降低了通過命令引起肌肉厚度變化的能力,以及在姿勢變化時,收縮模式改變。





人類和動物模型的證據(jù)都表明:局部損傷會影響多裂肌的神經(jīng)驅(qū)動力,表現(xiàn)為多裂肌肌電圖電活動的變化。在貓的實驗中,誘發(fā)的椎間盤退變引發(fā)了多裂肌的病理生理變化。在兔子的實驗中,多裂肌在對椎間盤退變的反應(yīng)中,變得更加僵硬。

肌肉的僵硬和病變無疑是會改變脊柱穩(wěn)定系統(tǒng)的生物力學(xué)特性。脊柱結(jié)構(gòu)(如關(guān)節(jié)、韌帶、椎間盤)的損傷,可能會破壞一個或多個脊柱穩(wěn)定性系統(tǒng)。

疼痛研究確認(rèn),脊柱的局部疼痛,會導(dǎo)致毗鄰的多裂肌神經(jīng)驅(qū)動力降低,這在功能性磁共振成像(fMRI)和超聲成像上明顯。急性或慢性腰背痛患者的肌電圖研究顯示,由于疼痛、疼痛回避和適應(yīng),多裂肌的招募發(fā)生了改變。

實驗證據(jù)表明,疼痛不僅會減少對多裂肌的神經(jīng)驅(qū)動力,還會減少豎脊肌的神經(jīng)驅(qū)動力。

運動控制功能障礙的診斷

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成像評估




由于任何原因引起的背痛,都可能導(dǎo)致多裂肌的橫截面積、脂肪浸潤量的變化。甚至長時間臥床休息,也可能導(dǎo)致多裂肌萎縮,這種萎縮可以通過適當(dāng)?shù)腻憻拋砟孓D(zhuǎn)。通過成像檢測也難以預(yù)測哪些慢性腰背痛患者將受益于穩(wěn)定性鍛煉。

因此成像(X射線、MRI、超聲)診斷測試在個別患者中對于由運動控制功能障礙引起的CLBP的診斷價值有限;

肌電圖在個別CLBP患者的診斷中價值較小。表面肌電圖無法準(zhǔn)確記錄多裂肌的信號,因此更常用細(xì)絲或針電極,但沒有簡單的方法將來自深層多裂肌層的肌電信號與周圍肌肉分開。即便使用針或線電極的肌電圖,一些來自共同收縮肌肉的遠(yuǎn)場電位也會出現(xiàn),變得難以正確地識別多裂肌的肌肉活動起始。


體格測試




常見的包括站立后伸測試、俯臥不穩(wěn)定測試(PIT)多裂肌抬舉測試(MLT)。

① 站立后伸測試的可靠性報告為Kappa值為0.87,但該測試僅針對深層腹肌功能進(jìn)行驗證,以確定是否存在脊柱運動控制缺陷。

② PIT 互測可靠性報告為 K = 0.87,以及良好的表面效度。對亞急性 LBP 患者(40名受試者,平均病程75 天)進(jìn)行的穩(wěn)定鍛煉計劃包括重新激活多裂肌的鍛煉。PIT 陽性是預(yù)測該計劃成功與否的四個變量之一。

在另一項研究中,PIT呈陽性并伴有異常運動模式的腰痛受試者(105名受試者,平均病程65天)與沒有這些臨床發(fā)現(xiàn)的受試者相比,在進(jìn)行運動控制再訓(xùn)練后,殘疾和疼痛程度均有所減輕。

圖5:測試時,患者俯臥,保持放松和中立的脊柱姿:。

圖6:測試者在每個腰椎節(jié)段上進(jìn)行從后向前的滑動(加壓)。如果一次或多次滑動產(chǎn)生疼痛,則在受試者的脊柱后部肌肉被激活時重復(fù)滑動(通過將腳抬離地面來伸展臀部)。

如果在肌肉激活狀態(tài)下進(jìn)行滑行時疼痛明顯減輕,則認(rèn)為測試呈陽性,提示存在運動控制缺陷,多裂肌功能障礙。

③ 多裂肌抬舉測試(MLT)是一種測試多裂肌功能的觸診技術(shù)。在32名LBP患者中,通過觸診來確定多裂肌收縮,與正常收縮,以及通過超聲測量多裂肌肌肉厚度變化的結(jié)果進(jìn)行了比較。

“在舉手時,檢查員會就定性判斷,受試者是否表現(xiàn)出正?;虍惓5难刀嗔鸭∈湛s。這種判斷基于肌肉觸診確定的收縮程度。正常的收縮定義為——在舉手過程中可以觸診到明顯有力的肌肉收縮。我們將異常的收縮定義為在舉手過程中,肌肉的觸診收縮很小或根本沒有?!?/em>

MLT在L4-L5水平的檢驗者間可靠性報告為K = 0.75,一致性為86%;在L5-S1水平的檢驗者間可靠性報告為K = 0.81,一致性為91%。為了驗證這個測試的有效性,他們評估了MLT結(jié)果與超聲測量厚度變化之間的關(guān)聯(lián)。相關(guān)系數(shù)體現(xiàn)了L4-L5和L5-S1的多裂肌功能的MLT結(jié)果與超聲測量之間的一致關(guān)系(0.59–0.73,p < 0.01)。

小結(jié),物理運動測試(尤其是俯臥不穩(wěn)定測試)可能有助于識別那些將從針對運動控制功能障礙的治療中受益的CLBP患者。


參考治療辦法

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恢復(fù)多裂肌的運動




軀干的“核心穩(wěn)定肌肉”包括脊柱伸?。‥S)、橫腹?。═rA)和多裂肌(MF),其中多裂肌是這組肌肉中唯一提供關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的肌肉。許多腰背痛的鍛煉計劃都著重于“核心穩(wěn)定性鍛煉”,其中包括了多裂肌。

已經(jīng)有許多關(guān)于通過核心穩(wěn)定性鍛煉來改善與脊柱不穩(wěn)定有關(guān)的背痛的研究。

針對萎縮的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特定的運動控制鍛煉 ,可以覆蓋平時不自主的運動控制系統(tǒng),恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)驅(qū)動力,并促進(jìn)背痛的恢復(fù)。超聲圖像引導(dǎo)下的中頻生物反饋可以幫助患者學(xué)會自主收縮通常不受自主控制的肌肉。

這種療法可以改善背痛患者(包括運動員)的疼痛和功能,以及與骶椎骨化和腰椎滑脫相關(guān)的慢性背痛。除了減輕慢性疼痛的癥狀外,有針對性的運動控制訓(xùn)練,還可以減少多裂肌萎縮患者長期復(fù)發(fā)的背痛,減輕發(fā)作的嚴(yán)重程度。中頻激活減少,是特定針對性訓(xùn)練成功與否的有力預(yù)測指標(biāo)(也可能是唯一有用的預(yù)測指標(biāo))。

不幸的是,針對多裂肌的鍛煉難以執(zhí)行,許多患者根本無法自主收縮一個通常不受主動控制的肌肉群。此外,由于背部疼痛引起的脊柱穩(wěn)定肌肉關(guān)節(jié)抑制,可能會阻礙多裂肌的自發(fā)收縮。


神經(jīng)肌肉電刺激以重塑肌肉控制




因為持續(xù)的關(guān)節(jié)抑制,患者會發(fā)現(xiàn),在膝關(guān)節(jié)手術(shù)后,進(jìn)行股四頭肌加強(qiáng)鍛煉,很難或幾乎不可能。

經(jīng)皮神經(jīng)肌肉電刺激(NMES)的股四頭肌間歇性收縮訓(xùn)練,已被用于恢復(fù)運動控制,以允許自主收縮,從而促進(jìn)術(shù)后康復(fù)。疼痛性膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者,無需手術(shù)即可治療,但也可能導(dǎo)致由疼痛介導(dǎo)的股四頭肌神經(jīng)驅(qū)動抑制,這可通過 NMES 治療。

脊柱穩(wěn)定性肌肉的NMES研究不多。經(jīng)皮神經(jīng)肌肉電刺激無法選擇性地激活深層肌肉,而不激活上層的肌肉。例如,在腰椎上進(jìn)行神經(jīng)肌肉電刺激,會引起多裂肌的表層束的收縮,但也會引起橫腹肌和腹內(nèi)斜肌的收縮。


神經(jīng)恢復(fù)刺激




與電刺激引起偶發(fā)性股四頭肌收縮,可恢復(fù)膝關(guān)節(jié)手術(shù)后的神經(jīng)肌肉控制一樣??杉僭O(shè),針對性的電刺激僅引起中樞神經(jīng)的偶發(fā)性收縮,可恢復(fù)中樞神經(jīng)的神經(jīng)肌肉控制,從而改善腰椎的功能穩(wěn)定性,并緩解慢性腰痛。

雖然通過經(jīng)皮刺激引起中樞神經(jīng)選擇性收縮的方法不可行,但通過刺激放置在中樞神經(jīng)神經(jīng)供應(yīng)附近的電極,可以只引起多裂肌收縮。直接刺激運動神經(jīng)引起肌肉收縮所需的能量,比直接刺激肌肉塊低兩個數(shù)量級。

此外,直接對中樞神經(jīng)的運動神經(jīng)進(jìn)行電刺激,將導(dǎo)致運動神經(jīng)支配的整塊肌肉收縮,而不僅僅像直接刺激肌肉那樣,是電極附近的肌肉區(qū)域。


總 結(jié)

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慢性腰背痛人群,腰椎關(guān)鍵穩(wěn)定肌的神經(jīng)肌肉控制存在障礙,是疼痛的根本原因,尤其是多裂肌的控制障礙。

這些患者通常不適合手術(shù),現(xiàn)有的治療方法對他們的效果較差。針對恢復(fù)多裂肌的神經(jīng)肌肉控制的運動療法,在一些情況下被證明是有效的,但大多數(shù)人發(fā)現(xiàn)很難或無法主動收縮多裂肌,因為多裂肌通常不受自主控制,同時也可能受到關(guān)節(jié)性肌肉抑制的影響。

膝關(guān)節(jié)損傷或膝關(guān)節(jié)手術(shù)后,通過電刺激恢復(fù)股四頭肌的神經(jīng)肌肉控制已被證明是有效的。同樣的方法尚未系統(tǒng)地應(yīng)用于腰椎。在兩項單臂臨床試驗中,對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行了恢復(fù)性神經(jīng)刺激,以模擬中樞神經(jīng)系統(tǒng)靶向運動療法的效果,結(jié)果令人滿意。目前正在進(jìn)行一項前瞻性假對照臨床試驗,以恢復(fù)性神經(jīng)刺激來引起腰椎多裂肌收縮的方法,有望成為一種新型的有效療法。


文獻(xiàn)來源:


Russo, M., Deckers, K., Eldabe, S., Kiesel, K., Gilligan, C., Vieceli, J., & Crosby, P. (2018). Muscle Control and Non-specific Chronic Low Back Pain. Neuromodulation : journal of the International Neuromodulation Society, 21(1), 1–9. https://doi.org/10.1111/ner.12738


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