Эффективная тренировка квадрицепсов при болях в надколеннично-бедренном суставе

Введение

Исследования причин пателлофеморальной боли продолжаются на протяжении десятилетий. Обратясь к истории реабилитационной медицины, в 1990-2000-х годах считалось, что дефицит косой медиальной широкой мышцы бедра (VMO) из четырехглавой мышцы ведет к пателлофеморальной боли. Однако ранние исследования часто проводились на фиксированных трупах, а не на живых субъектах. Это означало, что данные имели ограниченное применение и внешнюю валидность. Совсем недавно в исследованиях использовалась электромиография (EMG) VMO в изоляции. Хотя изучение VMO в изоляции не является полностью бесполезным, это ограничивает применение полученных результатов в клинической практике.

В последние годы исследователи искали более целостную причину пателлофеморальной боли, рассматривая всю кинематическую цепь.

Хотя существует большой объем исследований, посвященных четырехглавой мышце, особенно VMO, это не доказывает, что четырехглавая мышца является наиболее вероятной проблемой или причиной пателлофеморальной боли. Однако это может указать на способ предсказания, у какого пациента в реабилитации будет пателлофеморальная боль, связанная с VMO.^[1]

Биомеханика пателлофеморального сустава

Пожалуйста, ознакомьтесь с этой статьей для получения обзора пателлофеморального сустава.

Кинематика сустава

Пателла выполняет несколько механических функций:^[2]

• Она соединяет мышцы, разгибающие колено, с большеберцовой костью
• Она помогает в разгибании колена, передавая силу четырехглавой мышцы на большеберцовую кость через пателлярное сухожилие, как механический блок^[3][2]
• Она изменяет направление силы четырехглавой мышцы в течение диапазона движений (ROM) колена^[2]

Обзор кинематики пателлофеморального сустава^[4]

• При полном разгибании колена пателла расположена над трохлеарной бороздой бедренной кости. Некоторая часть её суставной поверхности контактирует с дистальными латеральными краями. Пателла обеспечивает приблизительно 30% общего крутящего момента разгибания колена при полном разгибании колена.^[2]
• Во время сгибания колена пателлярное сухожилие тянет пателлу в трохлеарную борозду, что вызывает легкий медиальный перевод.^[3]
• При примерно 30° сгибания колена медиальные края вовлекаются в трохлеарную борозду. Сгибание пателлы увеличивается с увеличением сгибания колена. С увеличением сгибания колена увеличивается латеральная смещение пателлы и её латеральный наклон после первоначального движения в медиальном направлении.^[3]
• После 45° сгибания колена пателла медленно вращается в медиальную сторону.^[3]
• При сгибании колена более 90° контакт происходит на проксимальной половине медиальных и латеральных краёв.^[3] Пателла обеспечивает примерно 13% общего крутящего момента разгибания колена между 90° и 120° сгибания колена.^[2]

В открытых кинетических цепях пателла следует за путем большеберцовой кости из-за вставки пателлярного сухожилия в большеберцовую бугристость. Пателла скользит вниз при сгибании колена и вверх при разгибании колена. При установке четырехглавой мышцы пателла должна смещаться примерно на 10 мм вверх. При сгибании колена общая картина контакта пателлы увеличивается и способствует распределению сил в суставе на большую площадь поверхности. Это снижает вероятность травмы от повторяющихся высоких сжимающих сил.^[2]

Пателла также перемещается в латеральном-медиальном-латеральном направлении при сгибании колена. Пателла движется примерно на 3 мм в каждом направлении при медиальном и латеральном смещении. При сгибании колена пателла скользит медиально и центрируется внутри трохлеарной борозды. Во время разгибания колена с 45° до 0° пателла наклоняется медиально. При примерно 30° сгибания пателла скользит обратно латерально и сохраняет это положение на оставшуюся часть сгибания колена. Это движение описывается как "C-образная кривая".^[2]

В закрытых кинетических цепях пателла остается относительно на одном месте внутри сухожилия четырехглавой мышцы; это означает, что бедренная кость движется на пателле.

Опциональное 11-минутное видео в разделе ресурсов предоставляет более детальный обзор упражнений в открытых и закрытых кинетических цепях.

Блокирование VMO

VMO была предметом многих исследований в связи с пателлофеморальной болью. Существует несколько сценариев, когда VMO не оказывает воздействия на надколенник. Это отсутствие воздействия вызывает дисфункцию сустава:^[1]

1. Отёк: В 1984 году Stoke и Young художественно продемонстрировали, что 40 мл жидкости могут блокировать широкую латеральную мышцу, но для блокировки VMO требуется всего 10 мл.^[5] Это клинически актуально для пациентов с небольшими выпотами в колене после незначительных операций на колене. Например: пациенту проведена артроскопическая менискэктомия, и внезапно возникает послеоперационная пателлофеморальная боль. Часто в таких ситуациях выпот отключает VMO, что в сочетании с другими факторами риска вызывает пателлофеморальную боль.^[1]
2. Постдислокация или сильное падение на колено: Примерно 50% этих пациентов, у которых нет перелома надколенника, испытывают боль через год после травмы и часто также имеют выпот. Ситуации, такие как хирургия, вывих или травма, могут вызвать выпот, что создаёт резкие изменения в динамической стабильности пациента.^[1]
3. Наличие боли: Это аналогичная группа пациентов, которые перенесли операцию, вывих, падение или другую травму. Hodges и др.^[6] показали, что изменения в активности мышц колена могут быть вызваны болью, даже если эта боль не имеет мышечного происхождения. Это было достигнуто путём инъекции физиологического раствора в инфрапателлярное жировое тело. Была измерена электромиографическая активность VMO и выяснено, что она значительно замедляется после инъекции физиологического раствора.^[6]

Важно помнить, что если пациент испытывает боль в колене по любой этиологии достаточно долго, это послужит причиной вялой работы VMO и ухудшенной функции. Кроме того, атрофия приведет к изменению архитектуры мышцы VMO.^[1]

Архитектура мышцы Вастус медиалис

За последние несколько десятилетий наука о реабилитации движется к практике, основанной на доказательствах. Этот растущий массив исследований подтверждает эффективность реабилитационных вмешательств и методов. Ещё в 2005 году существовала неопределенность относительно анатомического состава и функции квадрицепса.

Мышца вастус медиалис (VM) делится на две части: проксимальный вастус медиалис лонгус (VML) и дистальный вастус медиалис обликвус (VMO).

Хронология исследований квадрицепса:

• В 2005 году, Peeler и др.^[7] проводили исследование на кадаверах для изучения анатомии и функции VM. Они обнаружили, что VMO и вастус медиалис лонгус (VML) имели разные ориентации мышечных волокон в зависимости от угла наблюдения. Однако они не нашли доказательств наличия фасциальной плоскости или отдельной иннервации между VMO и VML. Они также заявили, что VMO анатомически не расположен для функционирования в качестве основного активного стабилизатора надколенника.^[7]
• В 2005 году, Ono и др.^[8] также провели исследование на кадаверах для изучения анатомических границ VML и VMO. Они обнаружили, что линия от аддукторного отверстия до медиального края надколенника является границей между VMO и VML. Однако они заключили, что фасциальная плоскость необязательна для окончательного разделения между VMO и VML. Они подтвердили различную иннервацию VMO и VML, что указывает на разницу в их функциональности. Это исследование также отметило разницу в ориентации мышечных волокон между VMO и VML.^[8]
• В 2014 году, Engelina и др.^[9] провели ультразвуковое исследование VMO in vivo. Они обнаружили, что VMO является отдельной сущностью от VML. Они также подтвердили наличие фасциальной плоскости между VMO и VML, а также отметили разницу в происхождении на аддукторных мышцах, различную ориентацию волокон и различную нервную дистрибуцию. Вдобавок, это исследование обнаружило, что анатомия VM значительно варьируется среди участников.^[9]
• В 2015 году, Benjafield и др.^[10] исследовали, как уровень активности человека может влиять на структуру их VMO. Авторы использовали ультразвук (УС) для оценки углов волокон VMO как активных, так и сидячих участников, и измеряли их уровень активности с помощью системы оценки Tegner. Они обнаружили, что люди, классифицированные как сидячие, имели меньший угол волокон и меньшую величину присоединения к надколеннику, а люди, классифицированные как атлеты, имели больший угол и большее присоединение. Большее присоединение к надколеннику позволяет обеспечить большую медиальную стабилизирующую силу. Это, следовательно, помогает подтвердить использование упражнений для укрепления VMO в управлении пателлофеморальной болью.^[10]
• В 2016 году, Khoshkhoo и др.^[11] пытались определить, могут ли изменения в архитектуре VMO быть достигнуты с помощью программы укрепления, управляемой физиотерапией. По оценке после 6-недельной программы укрепления квадрицепса было найдено, что участники увеличили угол волокон VMO и длину их крепления. Эти результаты важны, так как они поддерживают использование квалифицированной физиотерапии для создания значительных изменений в архитектуре VMO, чтобы сделать её лучшим медиальным стабилизатором.^[11]
• В 2017 году, Elniel и др.^[12] сравнили эффекты упражнений с закрытой цепью и открытой цепью на изменения в архитектуре VMO. Их результаты предполагают, что оба типа режимов упражнений имеют равные эффекты на архитектуру VMO после шести недель тренировки.^[12]
• В 2018 году, Arnantha и др.^[13] углубились в детали упражнений, необходимых для поддержания изменений в VMO. Они обнаружили, что программы физической терапии, предписанные для пателлофеморальной боли, оказывают положительное влияние на угол волокон VMO и уровень их крепления. Однако упражнения должны продолжаться как минимум два раза в неделю, чтобы сохранить достижения, достигнутые с помощью начальной программы упражнений. Когда упражнения прекращались после начальной программы, участники испытывали небольшую обратимость достижений в архитектуре VMO.^[13]
• В 2018 году, Hilal и др.^[14] изучали влияние нейромышечной электрической стимуляции (NMES) на архитектуру VMO. Они обнаружили, что преимущества упражнений могут быть значительно увеличены, если дополнятся NMES, при изменениях в архитектуре VMO.^[14]

Эти исследования указывают на следующее:^[1]

1. VMO является отдельной сущностью от VML
2. VMO и VML имеют разные ориентации мышечных волокон
3. VMO и VML имеют различную нервную дистрибуцию
4. Анатомия VM варьируется в популяции
5. Упражнения могут влиять на архитектуру мышц VMO

Как меняется архитектура мышц?

Изменения в архитектуре волокон мышцы VMO являются результатом гипертрофии мышц. Гипертрофия, вызванная упражнениями, не изменяет количество волокон, но изменяет диаметр мышечных волокон. По мере увеличения диаметра мышечных волокон, их ориентация внутри мышцы изменяется, так как волокна давят на окружающие их волокна. Это изменяет угол пенации.^[1][15]

"Угол пенации — это угол между продольной осью всей мышцы и её волокнами. Продольная ось — это ось генерации силы мышцы, а волокна расположены под косым углом. По мере увеличения напряжения в мышечных волокнах, угол пенации также увеличивается."^[16]

Следующее необязательное видео предоставляет простое объяснение того, как повреждение и восстановление мышц приводят к гипертрофии и росту мышц.

^[17]

Теория упражнений для квадрицепсов

Условия выполнения упражнений для VMO:^[1]

• Сосредоточьтесь на упражнениях для квадрицепса, а не пытайтесь изолировать VMO
• В идеале не выполнять упражнения при наличии отека
• Не выполнять упражнения, вызывающие боль выше 3 из 10
• Рассмотрите возможность прикладывания льда перед выполнением упражнений, особенно для пациентов после операций, чтобы улучшить набор мышечных волокон^[18]
• Учтите время суток при планировании сеансов лечения для управления болью и синхронизации с приемом обезболивающих
• Достигайте мышечного утомления в чередующиеся дни для создания гипертрофии
• Рассмотрите тренировки с ограничением кровотока, если пациент не может эффективно заниматься до утомления^[19]
• Работайте совместно с ягодичными мышцами для улучшения контроля над конечностями
• Включайте движения и активности, которые имеют значение для пациента и помогают им двигаться к долгосрочным целям

Упражнения в закрытой цепи

В 1993 году Штейнкамп и др.^[20] изучали момент колена, реакционную силу в коленном суставе и стресс в коленном суставе 20 здоровых взрослых во время жима ногами и разгибания ног под углом 0°, 30°, 60° и 90° сгибания колена. Они обнаружили, что все параметры были значительно выше при разгибании ног под углом 0° и 30° сгибания колена; и что все параметры были значительно выше при жиме ногами под углом 60° и 90° сгибания колена.^[21] Стрессы в коленном суставе для упражнений пересекались примерно при 50° сгибания колена. Это исследование показывает, что пациенты с артритом коленного сустава могут лучше переносить упражнения жим ногами, чем упражнения на разгибание ног в функциональной амплитуде движений (ROM) из-за более низких стрессов коленного сустава.^[20][22]

Прогрессия упражнений в закрытой цепи, таких как приседания, выпады или жим ногами, не обязательно означает переход на более глубокое сгибание, что с большей вероятностью может вызвать раздражение. Прогресс может быть достигнут путем изменения активности, изменяя нагрузку, поверхность опоры, длину изометрической задержки и т. д. После того, как пациент улучшил свою силу и выносливость, можно увеличить глубину движения. Медленное увеличение их толерантности к упражнениям снизит вероятность мышечной боли, вызванной упражнениями.^[1]

Пример ранней прогрессии упражнений:^[1]

• Ограничьте ROM от 0° до 50°, но увеличьте вес нагрузки
• Начните с приседания у стены с двумя ногами до 45°
• Станьте с большей частью веса на одной ноге, разгрузите другую ногу на ступеньке или мяче и выполняйте изометрические задержки
• Увеличьте длительность изометрической задержки

• Отойдите от стены, выполняйте приседание с двумя ногами, добавив вес на штанге или гантелях
• Перейдите к приседанию с двумя ногами на нестабильной поверхности, такой как пена или BOSU

Дальнейшая прогрессия упражнений может включать упражнения в закрытой цепи между 0° и 45° и в открытой цепи между 90° и 45°, чтобы способствовать работе во всей амплитуде движений колена. Изменяйте упражнения и модифицируйте их по мере необходимости, чтобы пациент достиг утомления мышц. Также важно дать пациенту время для восстановления. Это важно, потому что если мышца не работает до утомления и пациент не получает восстановления, то они не достигнут желаемой гипертрофии мышц.^[1]

Пример предписания упражнений:^[1]

• 4 подхода по 8 повторений до утомления, через день
• Когда пациент достиг изменения структуры VMO, стремитесь к 3 или 4 подходам по 20, с увеличенным количеством повторений до утомления

Упражнения в открытой цепи

• Выполнять на ранних стадиях реабилитации
• Ограничить ROM до диапазона между 90° и 45°
• Сидящие упражнения, с или без терапевтической ленты
• Тренажер для разгибания ног в открытой цепи^[1]

Ресурсы

Дополнительное чтение по желанию:

• Барбер-Вестин С, Нойес ФР. Тренировка с ограничением кровотока для слабости мышц нижних конечностей из-за патологии колена: систематический обзор. Sports Health. 2019 Jan;11(1):69-83.
• Лоро ВА, Теллен МД, Розенталь МД, Стоунмен ПД, Росс МД. Влияние криотерапии на электромиографическую активность и изометрическую силу квадрицепсов у пациентов на ранних стадиях после операции на колене. Журнал ортопедической хирургии. 2019 Feb 25;27(1):2309499019831454.
• Уитли МГ, Рэйнбоу МД, Клотье АЛ. Механика коленного сустава: обзор патомеханики и подходов к исследованиям. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2020 Jun;13(3):326-37.

Дополнительное видео по желанию:

^[23]

Ссылки