sensorik, motorik och hjärna

Transkript

1 Knäts funktion sensorik, motorik och hjärna Påverkas sensomotoriska systemet vid skada i led och i så fall hur? Förbättras sensomotorisk funktion med träning och i så fall hur och i vilken utsträckning? Dessa frågor vill vi få klarhet i genom vår forskning. Eva Ageberg docent, leg sjukgymnast Lunds universitet Inledning Receptorer i muskler, leder och hud förser hjärnan med information om ledernas position och rörelse. Hjärnan bearbetar denna information och skickar signaler till musklerna som aktiveras så att vi till exempel kan utföra en rörelse och hålla balansen (figur 1). Skada i en led medför försämrat positions- och rörelsesinne; detta i sin tur gör att musklernas funktion försämras. Knät är i denna artikel modell för att belysa effekter av en ledskada och effekter av träning på sensorisk funktion, motorisk funktion och hjärna. Knäskada, till exempel främre korsbandsskada och meniskskada, drabbar framför allt unga och medelålders som är motions/idrottsaktiva. Skadan medför nedsatt funktion med sämre förmåga att klara av aktiviteter i dagliga livet och motion/idrott. Även livskvaliteten försämras. Risken är stor för nya skador och artros (ledsvikt) tidigt i livet. Sensorisk funktion Den sensoriska funktionen har betydelse för stabilisering av våra leder. Den kan definieras som sensorisk input som når hjärnan och bearbetas där. Effekter av knäskada Sensorisk funktion mäts till exempel med proprioception (1). Ett vanligt mått på proprioception är förmågan att känna en rörelse i leden (2) (figur 2). Många studier visar att personer med knäskada har sämre proprioception än personer utan knäskada. Studier visar också att dålig proprioception relaterar till sämre upplevd funktion och sämre hoppförmåga (3). Detta tyder på att god proprioception är av betydelse för patienten och för den totala funktionen. Sambanden är dock inte starka och det är oklart hur stor klinisk betydelse försämrad proprioception har, till exempel i jämförelse med andra funktioner. Vidare finns det inga studier som visar om dålig sensorisk funktion är en riskfaktor för att skada knät. Effekter av träning Det har ifrågasatts om proprioception går förbättra med träning. Det finns få studier där man använt både sensoriska och motoriska tester för att mäta effekten av träning efter knäskada. I en tvärsnittsstudie visade vi att personer med knäskada hade lika bra muskelfunktion (knämuskelstyrka och hoppförmåga) som personer utan knäskada (figur 3A). Däremot hade personerna med knäskada sämre proprioception än dem utan knäskada (4) (figur 3B). Detta tyder på att motorisk funktion kan återställas men inte sensorisk funktion. Hjärnan Påverkas även centrala mekanismer av knäskada? Man tror det, men det finns i dag få studier inom området. Några studier visar att hjärnan aktiveras på ett annat sätt hos personer med knäskada jämfört med personer utan knäskada (5) (6). Effekter av knäskada och träning Det finns i dag inga studier som visar om träning efter en knäskada kan göra att hjärnan aktiveras mer optimalt. Däremot finns intressanta studier på området inom handskaderehabilitering (7), där forskare har visat att kortvarig bedövning av huden på underarmen förbättrar sensorisk och motorisk funktion i handen. När delar av huden i underarmen är bedövad, tar hjärnan emot färre nervsignaler från detta område. Omkringliggande områden, handen i detta fall, får då större utrymme i hjärnbarken, vilket man undersökt med magnetresonanskamera. I en randomiserad kontrollerad studie testar vi nu dessa 54

2 Sensorisk input Syn Hörselorgan Receptorer i leder, hud, muskler Centrala nervsystemet Motoriskt svar Rörelser Balans Effekter av knäskada Man vet att personer med en knäskada har svagare muskler och sämre förmåga att utföra olika rörelser som man gör i dagliga livet och vid fysisk aktivitet jämfört med personer utan knäskada. God muskelfunktion relaterar till bättre upplevd funktion och återgång till idrott. Studier visar också att det finns ett samband mellan svaga muskler och artros. Det är alltså betydelsefullt för patienten och för ledhälsan att muskelfunktionen tränas upp så långt det är möjligt. Figur 1. Schematisk bild över det sensomotoriska systemet. A B p=0.03 p=0.01 Figur 2. Proprioceptionsmätning av knät. Foto: Johan Flenhagen principer för att se om samma effekter kan uppnås för knät (figur 4). Hos personer utan knäskada fann vi inga effekter av kortvarig bedövning ovan och nedan knät på sensorisk eller motorisk funktion (8). Ett skäl till detta kan vara att personer utan knäskada har bra sensomotorisk funktion, som inte kan förbättras med denna intervention. Vi gör nu om studien på personer med knäskada för att se om deras sensomotoriska funktion kan förbättras genom kortvarig bedövning av områdena kring knät. Effekten av träning kan i så fall bli bättre. Motorisk funktion Muskelfunktion mäts ofta med olika mått på muskelstyrka och med olika funktionella tester, till exempel hopptester. Figur 3. Enbenslängdhopp (A) och proprioception (B) hos personer med knäskada och ickeskadade kontroller. Figur 4. Kortvarig bedövning av områdena kring knät. Foto: Eva Ageberg 55

3 Figur 5. Mätning av power (kraft och hastighet) lårets framsida. Foto: Ewa Roos Figur 6. Enbenslängdhopp. Foto: Ewa Roos Muskelstyrka Styrkan i lårmusklerna undersöks ofta efter knäskada; det vanligaste testet är isokinetisk kraft. Power, där både kraft och hastighet mäts, anses dock vara mer relevant för idrottare (figur 5). Funktionella tester Vad gäller funktionella tester används oftast tester där kvantiteten mäts, till exempel hur långt patienten kan hoppa på ett ben (figur 6). En fördel med funktionella tester är att de relativt enkelt kan utföras på många patienter utan avancerad eller dyr utrustning. Man kan jämföra patientens skadade ben med det oskadade benet och på så sätt räkna fram procentuell sidoskillnad; så kallad Limb Symmetry Index (LSI). Detta räknas ut genom att skadat benet divideras med oskadat ben och multipliceras med 100. Ett värde på 100 procent innebär ingen sidoskillnad, ett värde under 100 procent att skadat ben har sämre funktion än oskadat ben och ett värde över 100 procent att skadat ben har bättre funktion än oskadat ben. Stor skillnad i hopplängd mellan skadat och oskadat ben relaterar till sämre självskattad funktion. Oftast anses en sidoskillnad mellan skadat och oskadat ben på maximalt tio procent vara normalt (9). I träningen eftersträvar man därför sidoskillnad på maximalt tio procent. Det är dock viktigt att tänka på att dålig funktion i båda benen gör att sidoskillnaden uppskattas som normal. I studier jämför man därför ofta också patienter med en kontrollgrupp utan skada. A Figur 7. Knäts position i förhållande till fot och höft. Foto: Eva Ageberg A. Knät över foten B. Knät medialt om foten Studier på senare år tyder på att också kvaliteten på utförandet av rörelser är viktig. I prevention och behandling av knäskada eftersträvas knät över foten vid olika rörelser (figur 7A). Knät medialt om foten (figur 7B) har visats utgöra en riskfaktor för att skada knät. Knät medialt om foten är också vanligare hos personer med knäskada jämfört med dem utan knäskada (10). Denna typ av test behöver utvecklas och utvärderas; likaså behövs studier som undersöker om kvaliteten på utförandet kan förbättras med träning. B Effekter av träning Träning ingår som en del i behandlingen efter en knäskada, oavsett om patienten opereras eller ej. Dynamisk stabilisering, det vill säga musklernas förmåga att stabilisera knäleden, kan förbättras med träning och har betydelse för funktionen, till exempel för gångförmågan. Har operation betydelse för muskelfunktionen? God muskelfunktion har betydelse för den totala funktionen efter korsbandsskada i knät och för att förhindra artros på sikt. Muskelfunktionen förbättras 56

4 med träning men det är oklart om rekonstruktion har betydelse för att återställa muskelfunktionen. I en tvärsnittsstudie jämförde vi personer med korsbandsskada i knät som slumpmässigt fördelats till operation (rekonstruktion av främre korsbandet) och träning eller enbart träning avseende muskelfunktion (11). Det var inte någon skillnad varken i hopptest (figur 8) eller muskelstyrka (figur 9) mellan de som behandlats med operation och träning och de som behandlats med enbart träning. Detta tyder på att rekonstruktion av korsbandet inte är en förutsättning för att återfå muskelfunktion. Tidigare var rekonstruktion med knäskålssenan (patellarsenegraft) golden standard, men senaste 10 åren har användandet av senor från lårets baksida (hamstringssenegraft) ökat. Det finns lite evidens för denna förändring. I en studie undersökte vi styrkan i lårets framsida (quadriceps) och lårets baksida (hamstrings) 3 år efter operation hos patienter som rekonstruerats med patellarsenegraft eller hamstringssenegraft (12). Vi fann att patienterna som opererats med senor från lårets baksida var svagare i musklerna på lårets baksida jämfört med de patienter som opererats med knäskålssena (figur 10A). Däremot fann vi inga skillnader mellan grupperna för styrka i lårets framsida (figur 10B). Detta tyder på obalans i styrka i knämuskulaturen hos dem som opererats med senor från lårets baksida, vilket kan ha negativ påverkan på dynamisk stabilisering av knät. Långtidsuppföljning Fungerar knät på lång sikt utan operation? Vi har följt 100 personer med korsbandsskada i knät under 15 år som initialt genomgick ett behandlingsprogram med träning och rekommenderad aktivitetsmodifiering utan operation. Vid 15-årsuppföljningen hade över 70% av patienterna klarat sig utan operation (13). Vi fann att en majoritet hade god muskelfunktion (14) (figur 11) och god aktivitetsnivå på lång sikt (13). Bara sexton procent hade knäartros (15). Kan muskelfunktionen återställas? Många studier visar att funktionen förbättras med träning; men kan funktionen återställas? I en studie fann vi att mer än en tredjedel av patienterna med knäskada, med eller utan operation, hade dålig muskelfunktion för enskilda muskelfunktionstester (11). Detta mätte vi genom att studera skillnaden mellan skadat och oskadat ben i flera olika tester av muskelstyrka och hopp. Bara hälften av patienterna hade normal mus- Figur 8. Skillnad mellan skadat och oskadat ben för enbenslängdhopp mellan patienter som behandlats med rekonstruktion och träning och de som behandlats med enbart träning. Figur 9. Skillnad mellan skadat och oskadat ben i power lårets framsida mellan patienter som behandlats med rekonstruktion och träning och de som behandlats med enbart träning. Figur 10A. Skillnad mellan skadat och oskadat ben i power lårets baksida mellan patienter som opererats med knäskålssena (patellarsenegraft) och de som opererats med senor från lårets baksida (hamstringssenegraft). p<

5 Figur 10B. Skillnad mellan skadat och oskadat ben i power lårets framsida mellan patienter som opererats med knäskålssena (patellarsenegraft) och de som opererats med senor från lårets baksida (hamstringssenegraft) Sidoskillnad skadat-oskadat ben enbenslängdhopp (%) 96% 99% 95% 1 år 3 år 15 år Figur 11. Skillnad mellan skadat och oskadat ben (%) för enbenslängdhopp över 15 år hos personer med korsbandsskada i knät som behandlats med träning utan operation. kelfunktion för sammanlagt 3 hopptester respektive 3 tester av muskelstyrka (11) (figur 12). Även andra studier visar att långt ifrån alla patienter återfår god muskelfunktion trots träning. Möjligen är det så att funktionen inte går att återställa fullt efter knäskada trots behandling. Det kan också betyda att vi behöver förbättra och optimera träningen för dessa patienter. Kontakt: eva.ageberg@med.lu.se Referenser 1. Fridén T, Roberts D, Ageberg E, Waldén M, Zätterström R. Review of knee proprioception and the relation to extremity function after an anterior cruciate ligament rupture. J Orthop Sports Phys Ther 2001;31(10): Ageberg E, Flenhagen J, Ljung J. Test-retest reliability of knee kinesthesia in healthy adults. BMC Musculoskelet Disord 2007;8: Roberts D, Ageberg E, Andersson G, Friden Figur 12. Normal respektive onormal muskelfunktion för sammanlagt 3 hopptester respektive 3 tester av muskelstyrka hos personer med knäskada, med eller utan operation. Sidoskillnad skadat-oskadat ben 3 hopptester Sidoskillnad skadat-oskadat ben 3 muskelstyrketest Normal sidoskillnad Onormal sidoskillnad T. Clinical measurements of proprioception, muscle strength and laxity in relation to function in the ACL-injured knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2007;15(1): Ageberg E, Friden T. Normalized motor function but impaired sensory function after unilateral non-reconstructed ACL injury: patients compared with uninjured controls. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2008;16(5): Baumeister J, Reinecke K, Weiss M. Changed cortical activity after anterior cruciate ligament reconstruction in a joint position paradigm: an EEG study. Scand J Med Sci Sports 2008;18(4): Kapreli E, Athanasopoulos S, Gliatis J, Papathanasiou M, Peeters R, Strimpakos N, et al. Anterior cruciate ligament deficiency causes brain plasticity: a functional MRI study. Am J Sports Med 2009;37(12): Rosén B, Björkman A, Lundborg G. Improved sensory relearning after nerve repair induced by selective temporary anaesthesia - a new concept in hand rehabilitation. J Hand Surg [Br] 2006;31(2): Ageberg E, Bjorkman A, Rosen B, Lundborg G, Roos EM. Principles of brain plasticity in improving sensorimotor function of the knee and leg in healthy subjects: a double-blind randomized exploratory trial. BMC Musculoskelet Disord 2009;10: Gustavsson A, Neeter C, Thomee P, Gravare Silbernagel K, Augustsson J, Thomee R, et al. A test battery for evaluating hop performance in patients with an ACL injury and patients who have undergone ACL reconstruction. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2006;14(8): Trulsson A, Garwicz M, Ageberg E. Postural orientation in subjects with anterior cruciate ligament injury: development and first evaluation of a new observational test battery. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2010; 18(6): Ageberg E, Thomeé R, Neeter C, Grävare Silbernagel K, Roos E. Muscle strength and functional performance in patients with ACL injury treated with training and surgical reconstruction or training only: A 2 to 5-year follow-up. Arthritis Care & Research 2008;59(12): Ageberg E, Roos HP, Silbernagel KG, Thomee R, Roos EM. Knee extension and flexion muscle power after anterior cruciate ligament reconstruction with patellar tendon graft or hamstring tendons graft: a cross-sectional comparison 3 years post surgery. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2009;17(2): Kostogiannis I, Ageberg E, Neuman P, Dahlberg L, Friden T, Roos H. Activity level and subjective knee function 15 years after anterior cruciate ligament injury: a prospective, longitudinal study of nonreconstructed patients. Am J Sports Med 2007;35(7): Ageberg E, Pettersson A, Friden T. 15-year follow-up of neuromuscular function in patients with unilateral nonreconstructed anterior cruciate ligament injury initially treated with rehabilitation and activity modification: a longitudinal prospective study. Am J Sports Med 2007;35(12): Neuman P, Englund M, Kostogiannis I, Friden T, Roos H, Dahlberg LE. Prevalence of tibiofemoral osteoarthritis 15 years after nonoperative treatment of anterior cruciate ligament injury: a prospective cohort study. Am J Sports Med 2008;36(9):