Ефективне тренування чотириголового м’яза при пателофеморальному болю

Вступ(edit|edit source)

Дослідження причин пателофеморального болю тривають вже десятки років. Якщо зазирнути в історію реабілітаційної медицини, то в 1990-2000-х роках вважалося, що дефіцит присереднього широкого косого м’язу (Vastus medialis oblique/VMO) чотириголового м’яза призводить до виникнення пателофеморального болю. Однак у ранніх дослідженнях часто використовували мертві тіла, а не живих суб’єктів. Це означало, що дані мали обмежену застосовність і зовнішню валідність. Зовсім недавно в дослідженнях використовували електроміографію (ЕМГ) присереднього широкого косого м’язу ізольовано. Хоча ізольоване вивчення VMO не має ніякої користі, воно обмежує застосування будь-яких результатів дослідження в клінічній практиці.

Останніми роками дослідники вивчають кінетичний ланцюг вздовж і впоперек у пошуках більш цілісної причини пателофеморального болю.

Хоча існує велика кількість досліджень, присвячених чотириголовому м’язу, зокрема VMO, вони не доводять, що саме чотириголовий м’яз є найбільш вірогідною проблемою або причиною пателофеморального болю. Однак, вони вказують на спосіб прогнозування того, у кого з пацієнтів виникне пателофеморальний біль, пов’язаний з VMO.⁽¹⁾

Біомеханіка надколінка(редагувати | редагувати джерело)

Будь ласка, перегляньте цю статтю, щоб дізнатися більше про надколінок

Кінематика суглобів(редагувати | редагувати джерело)

Колінна чашечка виконує кілька механічних функцій:⁽²⁾

• З’єднує м’язи розгиначів коліна з великогомілковою кісткою
• Сприяє розгинанню колінного суглоба, передаючи силу чотириголового м’яза на гомілку через сухожилля надколінка, як механічний блок.⁽³⁾⁽²⁾
• Змінює напрямок сили чотирьоголового м’язу по всьому діапазону руху коліна (ROM)⁽²⁾

Огляд кінематики надколінка

• При повному розгинанні коліна надколінок розташований над трохлевою западиною стегнової кістки. Частина його суглобової поверхні контактує з дистальними латеральними фасетками. Колінна чашечка забезпечує приблизно 30% загального моменту розгинання колінного суглоба при повному розгинанні коліна.⁽²⁾
• Під час згинання коліна сухожилля надколінка втягує колінну чашечку в трохлеарну борозну, що спричиняє невеликий медіальний зсув.⁽³⁾
• Приблизно при 30° згинання колінного суглоба медіальні фасетки входять у трохлеарну борозну. Згинання надколінка збільшується при згинанні коліна. Зі збільшенням згинання колінного суглоба збільшується латеральний зсув надколінка та латеральний нахил після початкового руху в медіальному напрямку.⁽³⁾
• Після згинання колінного суглоба на 45° надколінок повільно переходить у медіальну ротацію.⁽³⁾
• При згинанні колінного суглоба більше 90° контакт відбувається на проксимальній частині медіальної та латеральної фасетки.⁽³⁾ Надколінок забезпечує приблизно 13% загального розгинального моменту при згинанні колінного суглоба від 90° до 120°.⁽²⁾

У відкритому кінетичному ланцюгу рухів надколінок повторює шлях великогомілкової кістки завдяки фіксацію сухожилля надколінка у горбистість великогомілкової кістки. Колінна чашечка ковзає нижче під час згинання коліна і вище під час розгинання коліна. Під час роботи чотириголового м’язу колінна чашечка повинна переміститися приблизно на 10 мм вище. При згинанні колінного суглоба загальна площа контакту надколінка збільшується і слугує для розподілу суглобових зусиль на більшій площі поверхні. Це зменшує ймовірність травмування від повторюваних високих стискаючих зусиль.⁽²⁾

Під час згинання коліна колінна чашечка також рухається латерально-медіально-латерально. Колінна чашечка зміщується приблизно на 3 мм в кожному напрямку під час медіального та латерального зміщення. Коли коліно згинається, надколінок ковзає медіально і центрується в трохлеарній борозні. Під час розгинання колінного суглоба від 45° до 0° колінна чашечка нахиляється медіально. Приблизно на 30° згинання надколінок ковзає назад і зберігає це положення протягом решти згинання коліна. Цей рух був описаний як “С-подібна крива”.⁽²⁾

У замкнутому кінетичному ланцюгу рухів надколінок залишається відносно на одному місці в межах сухожилля чотириголового м’яза; це означає, що стегнова кістка рухається по надколінку.

Додаткове 11-хвилинне відео в розділі “Ресурси” містить більш детальний огляд вправ у відкритому та закритому кінетичних ланцюгах.

Контроль над чотириголовим м’язом і надколінком(редагувати | редагувати джерело)

У наступних статтях наведено огляд чотириголового м’яза: (1) прямий м’яз стегна, (2) бічний широкий м’яз (VL), (3) присередній широкий м’яз (VM) і (4) проміжний широкй м’яз (Vastus intermedius).

Інгібування присереднього широкого косого м’язу (VMO)(редагувати | редагувати джерело)

VMO знаходиться в центрі уваги багатьох досліджень у зв’язку з пателофеморальним болем. Існує кілька сценаріїв, коли VMO не тягне надколінок. Відсутність тяги призводить до дисфункції суглобів:⁽¹⁾

1. Набряк: У 1984 році Stoke та Young елегантно продемонстрували, що 40 мл рідини можуть пригнічувати латеральниі м’яз, але для пригнічення присереднього (VMO) потрібно лише 10 мл.⁽⁴⁾ Це має клінічне значення для пацієнтів, які мають невеликий випіт у колінному суглобі після невеликих операцій на колінному суглобі. Наприклад: пацієнт переніс артроскопічну меніскектомію, а потім раптово відчув післяопераційний пателофеморальний біль. Часто в таких ситуаціях випіт перекриває VMO, що в поєднанні з іншими факторами ризику спричиняє пателофеморальний біль.⁽¹⁾
2. Після вивиху або сильного падіння на коліно: Приблизно 50% таких пацієнтів, які не мають перелому надколінка, відчувають біль через рік після травми, а також часто мають випіт. Такі ситуації, як хірургічне втручання, вивих або травма, можуть спричинити випіт, що призводить до різкої зміни динамічної стабільності пацієнта.⁽¹⁾
3. Наявність болю: Ця група пацієнтів схожа на тих, хто переніс операцію, вивих, падіння або іншу травму. Hodges та ін.⁽⁵⁾ продемонстрували, що зміни в активності колінних м’язів можуть бути спричинені болем, навіть якщо цей біль не м’язового походження. Це було доведено шляхом введення фізіологічного розчину в підколінну жирову клітковину. Вимірювання ЕМГ-активності VMO показало, що вона одразу ж сповільнюється після ін’єкції фізіологічного розчину.⁽⁵⁾

Важливо пам’ятати, що якщо пацієнт тривалий час страждає від болю в коліні будь-якої етіології, це призводить до вторинної млявості та низької продуктивності VMO. Крім того, атрофія призведе до зміни архітектури VMO м’язу.⁽¹⁾

Архітектура присереднього широкого м’язу (Vastus medialis)(редагувати | редагувати джерело)

За останні кілька десятиліть наука про реабілітацію рухається в напрямку практики заснованої на доказах. Зростаюча кількість досліджень забезпечує обґрунтованість реабілітаційних втручань і методик. Ще у 2005 році існувала невизначеність щодо анатомічної будови та функції чотириголового м’яза.

Хронологія дослідження чотириголового м’язу:

• У 2005 році Peeler та ін.⁽⁶⁾ провели дослідження тіла померлого для вивчення анатомії та функції VM. Вони помітили, що VMO і VML мали різну орієнтацію м’язових волокон залежно від кута спостереження. Однак вони не виявили ознак фасціальної площини або окремої іннервації між VMO та VML. Вони також заявили, що анатомічне розташування VMO не відповідає можливості функціонувати як основний активний стабілізатор надколінка.⁽⁶⁾
• У 2005 році Ono і співавт.⁽⁷⁾ також провели дослідження тіла померлого для вивчення анатомічних меж VML та VMO. Вони помітили, що лінія від отвору привідного м’яза до медіального краю надколінка є межею між VML та VMO. Однак вони дійшли висновку, що фасціальна поверхня не є суттєвою для остаточного розмежування між VMO та VML. Автори підтвердили різну іннервацію VMO та VML, що свідчить про різницю в їх функціональності. Це дослідження також підтвердило різницю в орієнтації м’язових волокон між VMO і VML.⁽⁷⁾
• У 2014 році Engelina та ін.⁽⁸⁾ провели ультразвукове дослідження VMO in vivo. Вони зауважили, що VMO є окремим суб’єктом від VML. Вони також підтвердили наявність фасціальної поверхні між VMO та VML і відзначили різницю в походженні привідних м’язів, різну орієнтацію волокон і різний розподіл нервів. Крім того, це дослідження виявило, що анатомічна будова VM дуже сильно відрізнялася в популяції учасників.⁽⁸⁾
• У 2015 році Benjafield та ін.⁽⁹⁾ дослідили, як рівень активності людини може впливати на структуру її VMО. Автори використовували ультразвукове дослідження (УЗД) для оцінки кутів нахилу волокон VMO як активних, так і малорухомих учасників, а також вимірювали рівень їхньої активності за допомогою Шкалу оцінки Тегнера. Вони виявили, що люди, які ведуть сидячий спосіб життя, мають менший кут нахилу волокон і меншу обсяг заглиблення на колінній чашечці, а люди, які ведуть спортивний спосіб життя, мають більший кут нахилу і більше заглиблення сухожилля. Більше заглиблення у надколінок забезпечує більшу медіальну стабілізуючу силу. Ця інформація допомагає обґрунтувати використання вправ для зміцнення VMO в лікуванні пателофеморального болю.⁽⁹⁾
• У 2016 році Khoshkhoo та ін.⁽¹⁰⁾ намагалися визначити, чи можна внести зміни в архітектуру VMO за допомогою програми зміцнення з фізичної терапії. За результатами оцінки після 6-тижневої програми зміцнення чотириголових м’язів було виявлено, що учасники значно збільшили кут нахилу волокон VMO та довжину заглиблення. Ці результати є важливими, оскільки вони підтримують використання кваліфікованого фізіотерапевтичного зміцнення для досягнення значних змін в архітектурі VMO, щоб зробити його кращим медіальним стабілізатором.⁽¹⁰⁾
• У 2017 році Elniel та ін.⁽¹¹⁾ порівняли вплив вправ у закритих та відкритих ланцюгах на зміни в архітектурі VMO. Їхні висновки свідчать про те, що обидва типи режимів вправ однаково впливають на архітектуру VMO після шести тижнів тренувань.⁽¹¹⁾
• У 2018 році Arnantha та інl.⁽¹²⁾ заглибилися в деталі вправ, необхідних для підтримки змін у VMO. Вони виявили, що програми фізіотерапевтичних вправ, призначені при пателофеморальному болю, позитивно впливають на кут нахилу волокон VMO та рівень їхньої заглиблення. Однак вправи необхідно виконуватии щонайменше двічі на тиждень, щоб підтримувати результати, досягнуті під час початкової програми вправ. Коли вправи були припинені після початкової програми вправ, учасники відчули незначний відкат досягнень архітектури VMO.⁽¹²⁾
• У 2018 році Hilal та ін.⁽¹³⁾ вивчали вплив нервово-м’язової електричної стимуляції (НМЕС) на архітектуру VMO. Вони виявили, що користь від фізичних вправ може бути значно посилена за рахунок додавання NMES, коли розглядають зміни в архітектурі VMO.⁽¹³⁾

Це дослідження прояснює наступне:⁽¹⁾

1. VMO є окремим суб’єктом від VML
2. VMO і VML мають різну орієнтацію м’язових волокон
3. VMO і VML мають різний розподіл нервів
4. Анатомія VM відрізняється в різних популяціях
5. Вправи можуть впливати на м’язову архітектуру VMО

Як змінюється архітектура м’язів?(редагувати | редагувати джерело)

Зміни в архітектурі м’язових волокон VMO є наслідком гіпертрофії м’язів. Гіпертрофія, викликана фізичними вправами, не змінює кількість наявних волокон, але змінює діаметр м’язових волокон. Зі збільшенням діаметру м’язових волокон змінюється їхня орієнтація в м’язі, оскільки волокна притискаються до навколишніх волокон. Це змінює кут пенетрації.⁽¹⁾

“Кут пеннації (pennation angle) – це кут між поздовжньою віссю всього м’яза та його волокнами. Поздовжня вісь є силовою віссю м’яза, і поперечносмугасті волокна лежать під косим кутом. Зі збільшенням напруги в м’язових волокнах збільшується і кут пенетрації”.⁽¹⁴⁾

Наступне додаткове відео дає простий огляд того, як пошкодження та відновлення м’язів призводять до гіпертрофії та росту м’язів.

⁽¹⁵⁾

Теорія вправ для чотириголового м’язу (редагувати | відредагувати джерело)

Рекомендації щодо вправ для VMO:⁽¹⁾

• Зосередьтеся на вправах на чотириголовий м’яз, а не на спробах ізолювати окремі м’язи VMO
• В ідеалі, не тренуватися за наявності набряків
• Не тренуйтеся до болю, який перевищує 3 бали з 10
• Розгляньте можливість використання льоду перед фізичними вправами, особливо для післяопераційних пацієнтів, щоб покращити включення м’язових волокон.⁽¹⁶⁾
• Враховуйте час доби при плануванні сеансів лікування, щоб зменшити больові відчуття та/або час прийому знеболювальних препаратів.
• Поперемінно доводьте м’язи до втоми в різні дні, щоб створити гіпертрофію
• Розгляньте можливість тренування з обмеженням кровотоку, якщо пацієнт не може ефективно виконувати фізичні вправи до втоми.⁽¹⁷⁾
• Працюйте у синергії з сідничними м’язами, щоб сприяти якісному контролю над кінцівками
• Включайте рухи та види діяльності, які є значущими для пацієнта і допомагають йому працювати над досягненням довгострокових цілей.

Вправи у замкнутому ланцюгу(редагувати | відредагувати джерело)

У 1993 році Steinkamp та ін.⁽¹⁸⁾ досліджували момент коліна, силу реакції надколінка та навантаження на надколінок у 20 здорових дорослих осіб під час виконання вправ на жим ногами та розгинання ніг при 0°, 30°, 60° та 90° згинання колінного суглоба. Вони виявили, що всі параметри були значно кращими у вправі на розгинання ніг при 0° і 30° згинанні коліна; і що всі параметри були значно кращими у вправі на жим ногами при 60° і 90° згинанні коліна. Навантаження на надколінок при виконанні вправ перетинаються при згинанні колінного суглоба приблизно на 50°. Це дослідження демонструє, що пацієнти з артрозом надколінка можуть краще переносити вправи на жим ногами, ніж вправи на розгинання ніг у межах функціонального діапазону рухів через менші навантаження на надколінок.⁽¹⁸⁾

Виконання вправ у замкнутому ланцюзі, таких як присідання, випади або жим ногами, не обов’язково означає перехід до більш глибокого згинання, яке, швидше за все, викличе роздратування. Прогресуючи, можна модифікувати вправу, змінюючи навантаження, опорну поверхню, довжину ізометричного утримання тощо. Після того, як пацієнт покращив свою силу та витривалість, доречно збільшити глибину рухів. Повільне підвищення толерантності до фізичних навантажень зменшить ймовірність виникнення болю в м’язах, спричиненого фізичним навантаженням.⁽¹⁾

Приклад раннього прогресування вправ:⁽¹⁾

• Обмежте амплітуду від 0° до 50°, але збільште навантаження з перенесення опори
• Почніть з присідання біля стіни на двох ногах до 45°.
• Встаньте на одну ногу, перенесіть більшу частину ваги на іншу ногу на сходинку або м’яч і виконуйте ізометричні утримання.
• Збільшіть довжину ізометричного утримання

• Відійдіть від стіни, виконайте присідання на двох ногах, але додайте трохи ваги на штангу або гантелі
• Перейдіть до присідання на двох ногах на нестійкій поверхні, наприклад, на вспіненій поверхні або BOSU

Подальше прогресування вправ може включати вправи у закритому ланцюзі від 0° до 45° та відкритому ланцюзі від 90° до 45°, для стимулювання роботи по всій амплітуді колінного суглоба. Варіюйте вправи та модифікуйте їх за необхідності, щоб переконатися, що пацієнт досягає м’язової втоми. Ви також маєте переконатися, що пацієнт має час на одужання. Це важливо, тому що якщо м’яз не працює до втоми, а пацієнт не отримує відновлення, він не досягне бажаної м’язової гіпертрофії.⁽¹⁾

Приклад призначення вправ:⁽¹⁾

• 4 підходи по 8 повторень до втоми, чергувати дні
• Після того, як пацієнт досягнув зміни архітектури VMO, намагайтеся виконати 3 або 4 підходи по 20 разів зі збільшенням кількості повторень до втоми.

Вправи у відкритому ланцюзі(редагувати | відредагувати джерело)

• Виконувати на ранніх стадіях реабілітації
• Обмежте амплітуду в діапазоні від 90° до 45°
• Вправи сидячи, з терапевтичним поясом або без нього
• Тренажер для розгинання ніг у відкритому ланцюзі ⁽¹⁾

Ресурси(edit|edit source)

Додатове читання:

• Barber-Westin S, Noyes FR. Blood flow–restricted training for lower extremity muscle weakness due to knee pathology: a systematic review. Sports Health. 2019 Jan;11(1):69-83.
• Loro WA, Thelen MD, Rosenthal MD, Stoneman PD, Ross MD. The effects of cryotherapy on quadriceps electromyographic activity and isometric strength in patient in the early phases following knee surgery. Journal of Orthopaedic Surgery. 2019 Feb 25;27(1):2309499019831454.
• Wheatley MG, Rainbow MJ, Clouthier AL. Patellofemoral mechanics: a review of pathomechanics and research approaches. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2020 Jun;13(3):326-37.

Додаткове відео:

⁽¹⁹⁾

Посилання(edit|edit source)