Wpływ wibracji na spastyczność nóg u pacjentów po udarze mózgu

Przedłużająca się spastyczność („sztywność mięśni”; mimowolna, podwyższona aktywność nerwowo-mięśniowa towarzysząca uszkodzeniom neuronów ruchowych mózgu wraz z ich drogami zstępującymi do mięśni) powoduje m. in. skracanie się mięśni, deformację stawów oraz ograniczenie zakresu ruchu i mobilności. Leczenie polega głównie na stosowaniu toksyny botulinowej, rozciąganiu mięśni, stosowaniu termo- i elektroterapii, a ostatnio również wibroterapii: zogniskowanej lub całego ciała. Japońscy naukowcy z Uniwersytetu i Szpitala Uniwersyteckiego w Kagoshimie pokazali na próbie kilkunastu poudarowych pacjentów ze spastycznością hemiplegicznych nóg (jedna dotknięta niedowładem, a druga zdrowa), że wibracje stosowane już jednorazowo przez 5 min znacząco redukują nadmierną pobudliwość neuronów ruchowych, osłabiają objawy spastyczności i poprawiają ruchy wolicjonalne (dobrowolne) spastycznej nogi. Porównywano stan tych samych pacjentów tuż przed, tuż po oraz 10 i 20 min po zastosowaniu wibracji. Porównywano również parametry kończyny spastycznej względem kończyny zdrowej.

Celem przedstawianych badań była analiza wpływu wibracji całego ciała na spastyczność nóg hemiplegicznych u pacjentów po udarze mózgu. Postawiono hipotezę, że krótkotrwałe i nieszkodliwe wibracje zmniejszą nadmierną aktywność nerwowo-mięśniową, prowadząc do polepszenia parametrów ruchowych spastycznej kończyny.

• Wibracje znacząco obniżały spastyczność szacowaną na podstawie pomiarów fali F (wielkość amplitudy fali F jest wprost proporcjonalna do natężenia objawów spastyczności). Przed podaniem wibracji amplituda fali F w kończynie spastycznej prezentowała poziom kilkukrotnie wyższy względem kończyny zdrowej, by po podaniu wibracji osiągnąć poziom kończyny zdrowej.
• Wibracje znacząco obniżały spastyczność wyrażaną punktacją w zmodyfikowanej skali Ashwortha.
• Obniżenie spastyczności pozwalało na poprawę zakresu ruchów aktywnych, jak i pasywnych, np. maksymalne unoszenie wyprostowanej nogi z 73 ° przed podaniem wibracji wzrastało do 80 ° po interwencji.
• Żaden z pacjentów nie doświadczał dyskomfortu związanego z eksperymentem.

Opracowano na podstawie:

Badana populacja

W badaniu uczestniczyło 16 pacjentów (14 mężczyzn i 2 kobiety) w wieku 54,7 ± 13,5 lat z Kirishima Rehabilitation Center Szpitala Uniwersyteckiego w Kagoshimie. Pacjenci mieli zdiagnozowany udar mózgu oraz spastyczność jednej z kończyn dolnych. Badanie dotyczyło tej samej populacji przed- (grupa kontrolna) i po zastosowaniu wibracji (grupa badana). Również pomiary kończyny zdrowej służyły jako kontrolne, do których przyrównywano badane parametry kończyny spastycznej. Stosowano te same kryteria dopuszczające pacjentów do eksperymentu (np. wykluczenie uszkodzenia nerwów obwodowych) lub niedopuszczenia pacjentów do badań (np. posiadanie innych zaburzeń neurologicznych, czy przeciwwskazań limitujących użycie wibroterapii).

Procedura badania

Spastyczność oceniano na podstawie pomiarów fali F, punktacji wg zmodyfikowanej skali Ashwortha (MAS – modified Ashworth scale) oraz mierząc zakresu ruchu aktywnego (A-ROM – active range of motion) i pasywnego (P-ROM – passive range of motion) tuż przed-, tuż po- oraz 10- (tylko w przypadku fali F) i 20 min po zastosowaniu wibracji. W każdej procedurze badano 16 pacjentów, poza pomiarami A-ROM, gdzie z badanej puli pacjentów do testu kwalifikowało się tylko 11 osób.

Fala F

Czym jest fala F? Stymulacja danego nerwu napięciem elektrycznym nie tylko wywołuje falę pobudzenia aktywującą docelowy dla tego nerwu mięsień, ale tak powstała fala również wstecznie dociera do neuronów ruchowych rogów przednich rdzenia kręgowego, skąd, odbita jak echo, wraca do badanego mięśnia właśnie jako tzw. fala F.

Pacjentów posadzono w zrelaksowanej pozycji. Jednokanałowa rejestracja ze środkowego mięśnia brzuchatego łydki pozwalała na porównanie wywołanych fal F w obu nogach – spastycznej i zdrowej. W celu rejestracji fali F oraz niezbędnych do jej prawidłowego wywołania odczytów złożonych potencjałów czynnościowych mięśni (CMAP – compound muscle action potentials) stosowano system Nihon-Kohden Neuropack (Nihon Keden Co. Ltd., Japan) z filtrem pasmowym, pozwalającym odczytywać częstotliwości od 10 Hz do 10 kHz z czułością 5 i 200 mV na sekcję. Opór elektrody umieszczanej w skórze wynosił poniżej 5 kΩ. Nerw piszczelowy stymulowano z dołu podkolanowego (1 Hz, 0,1 ms, 10 do 50 mA) z intensywnością o 20% wyższą niż ta, która umożliwiała wywołanie największych CMAP. Rejestrowano w sumie 20 fal F wywołanych tymi supramaksymalnymi impulsami napięcia.

Zmodyfikowana skala Ashwortha

Za pomocą 6-cio stopniowej MAS oceniano napięcie przywodzicieli uda, ścięgna udowego i mięśnia płaszczkowatego, wg standardowej procedury. Najpierw pacjentów umieszczano w pozycji odpoczynkowej bez butów na 5 min, instruowano by pozostawali spokojni i w pełni relaksowali daną nogę. Każdy test ruchowy trwał około 1 s. Powtarzano go 3-krotnie i oceniano odczuwany pasywny opór wg MAS.

Zakres ruchu

Wygięcie stopy ku górze mierzono u pacjentów siedzących z kolanami zgiętymi w 90 ° względem uda (A-ROM) lub u pacjentów w pozycji leżącej na plecach z kolanami tylko nieco ugiętymi (P-ROM). Pasywnego unoszenia wyprostowanej nogi dokonywano u pacjentów leżących na plecach. Pomiarów dokonywano z dokładnością do 5 °.

Wykorzystanie wibroterapii w badaniu

Zastosowany model dotyczył wibracji całego ciała (whole body vibration). Wibracji dostarczano za pomocą platformy Powerplate® (Performance Health Systems UK Ltd., UK). Były to drgania o częstotliwości z przedziału 20-30 Hz i o amplitudzie 4 mm, które dostarczano przez 5 min do ścięgna udowego, mięśnia brzuchatego łydki i do mięśnia płaszczkowatego. Takiego wyboru częstotliwości oraz amplitudy drgań dokonano na bazie wcześniejszych doniesień naukowych o ich korzystnym wpływie na spastyczność. Ponadto autorzy relacjonowanych badań w eksperymencie pilotażowym zauważyli, że częstotliwości powyżej 30 Hz wywoływały u niektórych uczestników badań uczucie dyskomfortu.

Analiza statystyczna wyników

Normalność rozkładu zmiennych liczbowych badano testem Shapiro-Wilk. Ponieważ nie wszystkie dane spełniały kryteria normalności stosowano statystyki nieparametryczne. Zależność efektu wibracji od czasu dla pomiarów fali F, MAS, A-ROM i P-ROM ewaluowano testem Friedmana, a jako post-hoc używano testu Wilcoxona z poprawką Bonferroniego. W analizie efektu wibracji na parametry fali F między grupami (noga spastyczna vs zdrowa) stosowano sparowany test t-Studenta. Analizowano również relacje zmian punktacji MAS i parametrów fali F. W tym celu użyto korelacji rang Spearmana. Dane analizowano programem IBM SPSS Statistics v21.0 (SPSS Inc., USA). Za poziom istotności przyjmowano p < 0,05.

Jak zawsze, Wibroterapia^Pro zachęca również do wglądu w oryginalną pracę i w związku z tym jesteśmy winni pewne wyjaśnienia. Otóż w oryginalnej pracy wyniki przedstawiano za pomocą wykresów pudełkowych z wyróżnioną medianą (wartością środkową). Również na wykresie z ryc. 2, gdzie autorzy mylnie piszą o średniej i odchyleniu standardowym. Nie opisano również dokładnie wykresów, ale zazwyczaj w literaturze naukowej „pudełka” oznaczają zakres, w którym mieści się 50% pomiarów, a do „wąsów” autorzy odnieśli się pośrednio, opisując je jednym słowem – „range” (zakres) – prawdopodobnie wąsy przedstawiają zatem zakres wszystkich wartości wynikowych od najmniejszej do największej. I w ten sposób właśnie oryginalne wykresy będzie w niniejszym opracowaniu traktowała Wibroterapia^Pro.

Wyniki

Żaden z pacjentów nie doświadczał dyskomfortu związanego z podawaniem wibracji podczas trwania całego eksperymentu.

Wibracje obniżały amplitudę fali F w spastycznej kończynie, nie wpływając na nią w kończynie zdrowej

Jak pokazano na ryc. 1, mediana amplitudy fali F w zdrowej kończynie utrzymywała się na stałym poziomie w zakresie 250-300 µV podczas całego eksperymentu, czyli tuż przed- oraz tuż po podaniu wibracji, jak i 10- czy 20 min po podaniu wibracji. W kończynie spastycznej przed podaniem wibracji mediana amplitudy fali F wynosiła 740 µV, a więc kilkukrotnie przewyższała poziom obserwowany w kończynie zdrowej (p < 0,01). Tuż po podaniu wibracji mediana amplitudy fali F spadała w spastycznej kończynie do poziomu nieco podwyższonego względem nogi zdrowej, ale różnica ta nie osiągała znamienności statystycznej i na podobnym poziomie utrzymywała się już do końca eksperymentu – w przedziale 325-420 µV.

Wibracje obniżały w spastycznej kończynie punktację wg zmodyfikowanej skali Ashwortha

Testy statystyczne ujawniły znacząco obniżoną punktację MAS dla przywodzicieli uda, ścięgna udowego i mięśnia płaszczkowatego kończyny spastycznej tuż po podaniu wibracji, względem pomiarów dokonanych przed zabiegiem (p < 0,01, p < 0,01 oraz p < 0,05, odpowiednio). Podobnie 20 min po zabiegu (p < 0,05 w każdym przypadku). Przyznana punktacja dla przywodzicieli uda u połowy pacjentów mieściła się w przedziale 1,00-2,03 przed podaniem wibracji, tuż po- spadała do 0,12-1,07, a 20 min po zabiegu osiągała poziom 1,00-1,08. Dla ścięgna udowego punktacja MAS u połowy pacjentów mieściła się w zakresach, odpowiednio: 0,76-1,07; 0,07-0,14; 0,07-1,05. Natomiast dla mięśnia płaszczkowatego – 1,95-2,96; 1,02-1,99; 1,02-2,03, odpowiednio.

Punktacja MAS i odczyty amplitudy fali F nie korelowały ze sobą (r = −0.298, p = 0,262 dla mięśnia płaszczkowatego; autorzy nie podają danych dla pozostałych mięśni).

Wibracje zwiększały zakres ruchów kończyny spastycznej

Tuż po zastosowaniu wibracji odnotowano znaczącą poprawę ruchliwości kończyny spastycznej względem jej stanu sprzed podania wibracji. Obserwowano zwiększenie stopnia wygięcia stopy ku górze, zarówno w A-ROM, jak i P-ROM oraz zwiększenie stopnia do jakiego można było pasywnie unieść wyprostowaną nogę (P-ROM; p < 0,01 w każdym przypadku). Podobnych obserwacji dokonano 20 min po zabiegu dla obu technik P-ROM (p < 0,05 oraz p < 0,01 odpowiednio), natomiast wyniki A-ROM nie różniły się wówczas istotnie od pierwszego punktu czasowego (p = 0,25).

Komentarz

W przedstawianych badaniach oceniano efekt krótkotrwałych, jednorazowych wibracji na spastyczność hemiplegicznych nóg u pacjentów po udarze mózgu. W zastosowanym paradygmacie doświadczalnym obserwowano złagodzenie spastyczności kończyny z niedowładem (obniżona punktacja MAS), prawdopodobnie w wyniku zahamowania nadmiernej pobudliwości neuronu ruchowego (obniżona amplituda fali F). Osłabienie spastyczności skutkowało z kolei zwiększoną ruchliwością badanych mięśni (podwyższone A-ROM i P-ROM). Efektów takich nie obserwowano w kończynie zdrowej.

Poza obserwacjami fali F, wyniki przedstawianych eksperymentów opisują dość subtelne zmiany, ale też stosowano zaledwie jedno krótkotrwałe (5 min) podanie wibracji. Biorąc to pod uwagę oraz coraz liczniejsze doniesienia innych badaczy o pozytywnym wpływie wibracji na spastyczność, przyszłe badania powinny skupiać się na dalszym analizowaniu parametrów wibracji i przebiegu odpowiednio długotrwałej wibroterapii.

Autorzy opracowywanej publikacji cytują szereg doniesień naukowych potwierdzających pozytywny wpływ wibracji na spastyczność, lecz również badania niepotwierdzające pozytywnego wpływu (nie pokazujące przy tym wpływu negatywnego – co najwyżej działanie obojętne), podnosząc rzetelność dyskusji. Wyjaśniają również, że doniesienia o pozytywnym wpływie wibracji na spastyczność często różnią się co do szczegółów. Różnice te mogą wynikać z parametrów stosowanych wibracji i metod stymulacji, jak również z wykorzystywania różnych metod ewaluujących jakościowo efekty wibracji. Ponadto, chociaż większość studiów stosuje MAS, to może ona niezbyt efektywnie wykrywać różnice subtelne. Być może dlatego nie obserwowano w relacjonowanych badaniach korelacji między wynikami oceny MAS, a pomiarami amplitudy fali F.

Istnieją liczne doniesienia o wpływie wibracji na centralny układ nerwowy, a opracowywane badania wg ich autorów stanowią pierwsze (rok 2017) studium efektów wibracji całego ciała na pobudliwość neuronów ruchowych. Wyniki tych badań mogą sugerować zarys mechanizmu działania wibracji na spastyczność, wyrażający się mianowicie hamowaniem nadmiernej pobudliwości w rdzeniu kręgowym lub wpływaniem na wyższe ośrodki centralnego układu nerwowego.

Jak podkreślają autorzy, ich badania mają pewne ograniczenia. Zwracają uwagę np. na badanie efektów tylko krótkotrwałych wibracji, czy brak zupełnie niezależnej grupy kontrolnej. Jednak, chociaż nie analizowano typowej grupy kontrolnej, czyli pacjentów traktowanych identycznie jak uczestnicy relacjonowanych eksperymentów, z wyjątkiem braku wibracji, to jednak wyniki otrzymane po zastosowaniu wibracji odnoszono (kontrolnie) do stanu sprzed podania wibracji oraz do odpowiednich obserwacji kończyny zdrowej.

Pomimo ograniczeń, relacjonowane doniesienie wnosi ważny wkład w próbę wyjaśnienia obserwowanego już przez wielu fizjoterapeutów (jak wynika z publikacji) pozytywnego wpływu wibracji o określonych parametrach na spastyczność.

Więcej w: