Клиническая биомеханика синдрома запястного канала

Обзор синдрома запястного канала

Этиология

Синдром запястного канала (CTS) — это распространенная нейропатия защемления в области запястья, возникающая в результате компрессии срединного нерва, когда он проходит через запястный канал^[1].

Это может быть вызвано:

1. Увеличением содержимого запястного канала.
2. Уменьшением размера запястного канала.

Острый CTS возникает из-за быстрого начала (например, травмы), приводящего к устойчивому увеличению давления в запястном канале, что вызывает прекращение кровотока и дизестезию в руке из-за прогрессирующего ухудшения функции срединного нерва^[2]. Хронический CTS чаще наблюдается, его патогенез подразделяется на 4 категории:

• Идиопатический
• Анатомический
• Системный
• Физическая нагрузка^[3]

Биомеchanical атрибуты нервов во время движения

Рисунок 1 - Физическое напряжение, испытываемое нервами. Нервы могут испытывать как продольное (по длине нерва, вызывающее удлинение и деформацию), так и поперечное напряжение.

Когда человек принимает позу или выполняет движение, нерв следует по пути наименьшего сопротивления, что приводит к воздействию различных механических напряжений. Нервы могут испытывать напряжение как растягивающее, сжимающее, сдвигающее или комбинацию напряжений, где напряжение определяется как сила, деленная на площадь, на которую она действует (Рис. 1).^[4][5] Во время движения в суставах нервы могут удлиняться и скользить, чтобы предотвратить сопротивление нерва из-за продольных или поперечных растягивающих напряжений, действующих на них^[6]. Это деформация или изменение длины нерва от продольного растягивающего напряжения называется деформацией^[7]. В то время как смещение нерва от его первоначального положения (либо продольно, либо поперечно) называется экскурсией^[8][9].

В зависимости от анатомического соотношения между нервом и осью вращения в соответствующих суставах это может влиять на направление и величину экскурсии нерва^[9]. Это указывает на то, что когда нерв удлиняется, он скользит к движущемуся суставу. Аналогично, когда растягивающее напряжение в нерве уменьшается, нерв перемещается от движущегося сустава - это сравнимо с работой системы блока^[10]. Величина экскурсии максимальна на сегментах нерва, находящихся близко к движущемуся суставу, и наименьшая на сегментах, удаленных от движущегося сустава.^[9][10]

Рисунок 2 - Эта биомеханическая теория предполагает, что нагрузка на опорно-двигательные ткани при низких уровнях силы создает "эластичную" деформацию, когда загруженные ткани возвращаются в свою форму линейно после того, как сила, вызывающая деформацию, удалена. По мере увеличения сил и напряжения на ткани "эластическая" способность снижается, так что ткань может не вернуться в свое начальное состояние - "пластическая регион". На графике нагрузка-удлинение наклон является мерой сопротивления нерва деформации (жесткость или модуль упругости в графике напряжение-деформация). Крутой склон указывает на большее жесткость, меньшую эластичность и меньшую гибкость по сравнению с меньшим склоном.

При исследовании срединного нерва во время разгибания локтя, согласно исследованию Райт и др., срединный нерв получил наибольшие значения экскурсии во время сгибания локтя^[10]. Это движение включало скольжение сегмента срединного нерва дистально по направлению к локтю, создавая экскурсию нерва. В результате движения происходило удлинение нерва, что приводило к увеличению деформации нерва.

Механическое поведение нервов можно описать с помощью графика нагрузка-удлинение^[11] или с помощью графика напряжение-деформация (если рассматривать силу, деленную на поперечное сечение нерва, и удлинение как процент изменения от начальной длины) (Рис. 2). Как видно в "начальной регионе", когда нагрузка первоначально прикладывается, длина ткани увеличивается в зависимости от приложенной нагрузки, которая в данном случае является растягивающим напряжением. По мере увеличения растягивающей нагрузки, нерв удлиняется с постоянной скоростью, как видно в линейной области графика нагрузка-удлинение. Наклон графика нагрузка-удлинение определяется как жесткость и относится к сопротивлению нерва деформации. Аналогично, на графике напряжение-деформация наклон называется модулем упругости. Крутой склон указывает на то, что ткань обладает большей жесткостью, меньшей эластичностью и меньшей гибкостью, чем ткань с небольшим склоном. По мере продолжения прикладывания нагрузки, в определенный момент нерв подвергнется постоянной деформации, которая представляет конечное удлинение/деформацию. Нерв в конечном итоге достигает конечного удлинения и испытывает механическую неисправность в пластической зоне - вызывая повреждения и неисправности в инфраструктуре нерва.^[12]

Физические напряжения, влияющие на функцию нервов

Рисунок 3 - Теория физического стресса утверждает, что существует несколько механизмов стресса, которые влияют на реакцию тканей и изменение их функциональности при воздействии бездействия, чрезмерного использования или травмы.^[13]

Как утверждают Мюллер и Малуф^[14] (Рис. 3), теория физического стресса предполагает, что существует несколько механизмов стресса, которые влияют на реакцию тканей и изменение их функциональности при воздействии бездействия, чрезмерного использования или травмы.

Напряжение из-за иммобилизации

При иммобилизации (например, гипсование, наложение шины, брейсирование) периферические нервы подвергаются физическому стрессу ниже уровня равновесия (Рис. 3). Согласно теории физического стресса, в результате у нервов происходят физиологические и структурные изменения, приводящие к атрофии из-за сниженных уровней стресса и длительности иммобилизации^[14]. В действительности, в исследовании, проведенном Пахтером и Эберстейном, они обнаружили, что всего за 3 недели иммобилизации задней конечности у крыс это привело к дегенерации миелина^[15].

Напряжение от удлинения

Ответ нервной ткани при различных уровнях продольного растяжения зависит от продолжительности и величины стресса. Увеличение длины нерва может повлиять на кровоток в нерве,^[12][16] повлиять на скорость проведения нервных импульсов с нарушением восстановления^[16][17] и вызвать функциональные изменения.^[12] Согласно современным исследованиям, краткосрочное удлинение нервов на 6-8% вызывает переходящие физиологические изменения, которые, как представляется, находятся на верхней границе нормальной стрессоустойчивости нервной ткани, тогда как краткосрочные напряжения в 11% и более приводят к долгосрочным повреждениям и считаются избыточными или экстремальными стрессовыми состояниями согласно теории физического стресса Мюллера и Малуфа.^[14]

Несколько исследований изучили изменения в кровотоке нерва, вызванные увеличением натяжения нерва. Исследования седалищных нервов у крыс показали, что кровоток снижается на целых 50% при натяжении в 11%^[18] и на целых 100% при натяжении в 15.7%^[19]. В действительности, при натяжении в 15% ткани получают необратимые повреждения до такой степени, что клетки не способны к нормальному кровоснабжению, что приводит к минимальному восстановлению кровотока на этом уровне^[20]. Кроме того, проводимость нерва снижается более чем на 50% при натяжении в 11%^[18]. Однако медленное удлинение нервов показало способность вызывать адаптации в миелиновой оболочке и регенерацию и дегенерацию аксонов. В модели удлинения бедра у крыс со скоростью 1,0 мм в день, длина участка между узлами увеличивалась на 17% за 14 дней.^[20][21]

Напряжение от сжатия

Напряжения от сжатия небольшой величины и короткой продолжительности физиологически обратимые и вызывают незначительные изменения. Однако при применении в продолжительный период времени, напряжения от сжатия небольшой величины могут вызывать постоянные изменения в нерве, нарушая кровоток. Напротив, напряжения от сжатия большой величины могут приводить к структурным изменениям и нарушению аксонального транспорта.^[12] Давление при синдроме запястного канала у здоровых людей обычно составляет около 3-5 мм рт. ст. при нейтральном положении запястья.^[22][23] Обычные положения, встречающиеся в повседневных действиях, приводят к давлению сжатия, которое приближается или превышает 20-30 мм рт. ст., что приводит к ухудшению кровотока.^[24] Например, исследования показывают, что простое положение руки на компьютерной мыши увеличивает давление в туннеле с 5 мм рт. ст. до 16-21 мм рт. ст., а активное использование мыши еще больше увеличивает давление до 28-33 мм рт. ст.^[25] Эти результаты предполагают, что функциональные положения, даже при использовании клавиатуры и мыши компьютера, увеличивают вероятность синдрома запястного канала за счет увеличения давления в туннеле, что ведет к ухудшению кровотока в нерве и повреждению срединного нерва. Точно так же быстрое нагружение или напряжение от сжатия большой силы может разорвать аксоны, присутствующие в нерве, что могут немедленно снижать механическую прочность и жесткость нерва.^[12]

Повторяющееся напряжение

Вибрация — это типичная форма повторяющегося стресса, наблюдаемая на рабочем месте. Согласно предыдущим исследованиям, ручные виброинструменты создают вибрационные напряжения, которые снижают тактильную чувствительность, вызывают другие сенсорные нарушения (например, парестезию, невропатию) и сниженную силу хвата.^{[26] [27]} Длительное воздействие вибрационных напряжений также показало снижение скорости проведения двигательных нервов и дегенерацию миелина после всего 400 часов вибрации.^[28]

Кроме того, повторяющиеся движения очень распространены на рабочем месте и, как показано, являются основной причиной профессиональных опорно-двигательных расстройств (WMSDs).^[29] Движения на работе влияют на ткани различными способами и зависят от типа, величины, позы, частоты, продолжительности и комбинации этих факторов, которые могут подвергать ткань экстремальным уровням физического стресса. Запястье используется для большинства повседневных действий — таким образом, сочетание всех этих факторов может раздражать запястный канал, вызывая воспалительную реакцию организма для добавления механической стабильности.^[30]

Методы на основе доказательной медицины без хирургического вмешательства

Задача для специалистов — снизить давление в запястном канале, улучшив кровоток и восстановив правильное состояние нервов.^[12][30] После повреждения нервов от физических нагрузок реабилитация должна включать постепенное увеличение уровня стресса для вызова адаптивных физиологических реакций с целью восстановления способности нерва переносить нагрузки. Как изложено в Теории физического стресса^[14], важно определить причину повреждения, вызванного стрессом, в частности его величину, продолжительность, направление и осанку.

Для стрессов от сжатия, лечение должно включать методы упражнений на мобилизацию, основанные на анатомии нерва в отношении других структур и сосредоточенные на восстановлении нерва до его первоначальных биомеханических состояний (до чрезмерного напряжения и движения), которые должны происходить нормально во время движения конечности.^[22][23]

Альтернативно, ультразвуковая терапия, эргономические изменения, а также упражнения на скольжение нервов и сухожилий были сильно рекомендованы специалистами как другие нехирургические методы лечения СТС^[3][31]. В рандомизированном исследовании Эбенбихлера и др. они сравнивали ультразвуковое лечение с «фиктивным ультразвуком». Результаты показали, что ультразвуковая терапия привела к значительному (P < 0.05) улучшению симптомов через 2 недели, 7 недель и 6 месяцев.^[32]

Типично, рекомендованные эргономическими специалистами и медицинскими работниками, эргономические изменения могут быть осуществлены на рабочем месте и дома для улучшения комфорта и удовлетворенности и предотвращения возникновения заболеваний опорно-двигательного аппарата даже до появления травмы. Многие рекомендованные меры включают полностью функциональные офисные кресла, эргономичные компьютерные клавиатуры и другие аксессуары. Однако научно не доказано, что они предотвращают или улучшают симптомы СТС.^[33][31]

Теоретически, упражнения на скольжение нервов и сухожилий предлагаются для улучшения кровотока и снижения давления в туннеле.^[31][34] Исследование, проведенное Розмарином и др., оценивало 240 пациентов с СТС, рассматривающих возможность хирургии. До операции им было предложено половине этих пациентов выполнять упражнения на скольжение нервов и сухожилий в течение двух лет. Из тех, кто не выполнял эти упражнения, 71% перенес операцию по устранению запястного канала, тогда как в группе пациентов, выполнявших эти упражнения, только 43% перенесли операцию.^[34]

Ссылки