De rol van proprioceptie in stabiliteitstraining van de enkel

Inleiding

Enkelletsels zijn veelvoorkomende sportblessures. Zij omvatten 30% van alle sportgerelateerde letsels. De kans op recidief is groot en wordt geschat op meer dan 70%.¹ Het laterale enkelbandletsel komt het vaakst voor en is verantwoordelijk voor ongeveer 40% van alle enkelletsels.² Als reden voor deze hoge recidiefkans wordt onder andere een verminderde kwaliteit van het proprioceptieve signaal uit de enkel gesuggereerd. Proprioceptie omschrijft het sensorische vermogen met betrekking tot de lichaamshouding en -snelheid. Een verminderde proprioceptie zou leiden tot een functionele instabiliteit.³ Op grond van deze hypothese worden er vaak zogenaamde proprioceptieve oefeningen ingezet, die bestaan uit balansoefeningen op instabiele ondergronden zoals een oefentol of foam.
Er wordt hierbij aangenomen dat deze balansoefeningen de kwaliteit van het proprioceptieve signaal stimuleren, of dat het centrale zenuwstelsel het veranderde proprioceptieve signaal opnieuw leert interpreteren op een wijze die ten goede komt aan de enkelstabiliteit. In meerdere onderzoeken werd aangetoond dat het aantal recidieven inderdaad vermindert na een dergelijk oefenprogramma.^4,5,6
Het is echter onduidelijk of de effecten van de revalidatieprogramma’s daadwerkelijk berusten op het verbeteren van het proprioceptieve signaal rond de enkels. In een recente systematische review wordt geconcludeerd dat er weliswaar statistisch significant bewijs is dat het vermogen om passieve bewegingen te detecteren verminderd is in patiënten met functionele enkelinstabiliteit, maar de geïncludeerde studies kenden een lage methodologische kwaliteit en het is de vraag of de gevonden verschillen klinisch relevant zijn.⁷ In een tweede review vonden Hiller et al. geen verschil in inversie positie gevoel tussen gezonden en mensen met twee of meer inverseietrauma’s.⁸ Ook het effect van training op instabiele ondergrond op proprioceptie wordt in twijfel getrokken. Ashton-Miller et al. stellen dat de hoek in het enkelgewricht op een instabiele ondergrond nauwelijks informatie geeft over de stand van het totale lichaam ten opzichte van de omgeving.⁹ Bernier and Perrin vonden wel een verbetering in balans, maar geen verbetering in positiegevoel als gevolg van balanstraining bij mensen met een functionele enkelinstabiliteit.¹⁰
Het blijft daarom onduidelijk in hoeverre de proprioceptie van de enkel daadwerkelijk getraind wordt bij genoemde balansoefeningen. Het doel van deze review is inzicht te verkrijgen in de rol van proprioceptieve oefeningen bij personen met functionele enkelinstabiliteit, en met deze kennis de revalidatie na enkelletsel te optimaliseren.

Meten van proprioceptie

Proprioceptie bestaat uit een statische en een dynamische component. De statische component heeft betrekking op het vermogen om de positie van een gewricht waar te kunnen nemen; de dynamische component heeft betrekking op het vermogen om een beweging van een gewricht waar te kunnen nemen. De kwaliteit van de statische proprioceptie wordt vaak onderzocht met een actieve dan wel passieve repositioneringstest. Met deze testvormen wordt een persoon gevraagd een eerder ingenomen positie opnieuw in te nemen, dan wel wordt een bewegingssegment passief naar een eerder ingenomen positie toe bewogen. Het verschil tussen de oorspronkelijke positie en de later ingenomen positie is de repositioneringsfout die als maat voor proprioceptief vermogen dient. De dynamische component kan getest worden door middel van een soortgelijke test op het kunnen repliceren van een bepaalde snelheid, dan wel het vermogen om beweging waar te nemen (kinesthesie). Betrouwbaarheid van deze verschillende testvormen is over het algemeen goed.¹¹
In de literatuur worden soms ook spierreactietijden (meestal van de peronei) en de natuurlijke schommeling in de positie van het lichaamszwaartepunt in stand (sway), onder het begrip proprioceptie geschaard. Voor alle genoemde variabelen wordt een lagere score als een betere proprioceptie geinterpreteerd. Het is echter zeer de vraag of dit valide metingen zijn voor proprioceptie. In deze uitkomsten levert niet alleen het proprioceptieve signaal uit gewrichtskapsel en spieren informatie aan het centraal zenuwstelsel, maar evenzoveel de visus en het vestibulaire systeem. Daarnaast is ook de kwaliteit van de output, het gehele motorische systeem, van grote invloed op de uiteindelijke prestatie. In deze review richten wij ons op het proprioceptieve systeem; het signaal uit de enkels, en de wijze waarop dit signaal verwerkt wordt in het centraal zenuwstelsel.

Gewrichts- en spiersensoriek

Het was lang onduidelijk in hoeverre de gewrichts- en spiersensoriek afzonderlijk bijdragen aan het houdingsgevoel. Naar de bijdrage van de gewrichtssensoriek is onderzoek gedaan door verschillende onderzoeksgroepen. Zo is uit een onderzoek van Konradsen et al. gebleken dat het verdoven van de proprioceptieve receptoren in het gewrichtskapsel alleen effecten heeft op de passieve repositioneringsfout, en niet op de actieve repositioneringsfout.¹² Daarnaast veroorzaakt lokale verdoving ook geen verandering in de prikkelbaarheid van de motor neuronen.¹³ Intra-articulaire verdovingen leiden ook niet tot een verandering in het bewegingsgevoel,¹⁴ of een verandering van de reactietijd van de peronei bij gezonden personen.¹⁵ In patiënten met functionele enkelinstabiliteit gaf het zelfs een verbetering in de reactietijd van de peronei.¹⁶ Dit suggereert dat informatie uit het gewricht geen rol van betekenis speelt, of dat gewrichtsinformatie alleen een negatieve invloed kan hebben op de reactietijd van de perioneï. Het laatste kan als biologisch niet plausibel kan worden beschouwd. In tegenstelling tot gewrichtsreceptoren is reeds aangetoond dat de proprioceptieve informatie uit spierspoeltjes wel een grote bijdrage levert aan het houdingsgevoel.^17-19
In studies waarin de rol van spierspoeltjes voor dynamische component van de proprioceptie wordt geëvalueerd, wordt vibratie van spieren gebruikt om de relatieve bijdrage van perifere proprioceptieve in de totale motorische output te schatten. Vibratie is een stimulus voor primaire en secundaire spierspoeltjes en Golgi peeesorganen in spieren.^20-22 Vibratie veroorzaakt een signaal dat wordt geïnterpreteerd als een spierverlenging.^17,18,23 Deze illusie van verlenging veroorzaakt corrigerende motorische acties die een indruk geven van de mate waarin het centrale zenuwstelsel gebruik maakt van deze proprioceptieve signalen. Als bijvoorbeeld de triceps surae worden gevibreerd, treed er een achterwaartse (corrigerende) verplaatsing van het lichaamszwaartepunt op als het centraal zenuwstelsel deze signalen als proprioceptieve input gebruikt voor houdingscontrole.^24,25

Effecten van training op motorische prestaties

Onderzoek heeft aangetoond dat er geen/slechts kleine significante effecten van proprioceptieve balanstraining op sway van het lichaamszwaartepunt worden gevonden.^4,26 Aan de andere kant worden er wel effecten gerapporteerd met betrekking tot spierreactietijden.²⁵ Gezien het feit dat beide uitkomstmaten (sway en reactietijd) niet alleen van proprioceptieve signalen afhankelijk zijn, is het niet terecht om deze resultaten zonder meer te koppelen aan verandering in perifere proprioceptieve signalen. Ashton-Miller et al. suggereerden dat een centraal motorisch leermechanisme de effecten van balanstraining op proprioceptieve uitkomstmaten kon verklaren.⁹ Bernier en Perrin rapporteerden ook veranderingen in bewegingsgevoel na een proprioceptief oefenprogramma, maar de effecten waren niet groter dan in de controlegroep zonder interventie.¹⁰ In een review van Hupperets et al. wordt tevens geconcludeerd dat de effecten op proprioceptieve uitkomstmaten gebaseerd kunnen zijn op een leereffect: als gevolg van een herhaalde meting hebben de proefpersonen de kans gehad om te oefenen waardoor het effect niet toe te schrijven is aan de interventie. Het mechanisme dat de positieve effecten van proprioceptieve training of recidiefkans verbeterd blijft hierbij onverklaard.²⁷

Trainen we proprioceptie?

Verschillende studies rapporteerden dat de effecten van vibratie van de triceps surae op een instabiele ondergrond kleiner waren dan op een stabiele ondergrond.^28-30 Opvallend was tevens dat in Brumagne’s en Kiers’ experiment een tegengesteld effect te zien was wanneer de rugspieren gevibreerd werden. Het effect van vibratie van rugspieren op de positie van het lichaamszwaartepunt in posterior-anterieure richting van de proefpersoon was groter wanneer de proefpersoon op foam stond. Deze resultaten suggereren dat het effect van een instabiele ondergrond op de weging van proprioceptieve signalen verschilt per lichaamregio.^28,30 Het gegeven dat vibratie van de rugspieren een grotere verplaatsing teweegbrengt op een instabiele ondergrond suggereert een trade-off relatie tussen enkel en lage rug. Een alternatieve verklaring zou zijn dat een instabiele ondergrond leidt tot een hogere elektromyografische activiteit van de kuitspieren,³¹ en daardoor een kleinere respons op vibratie van de kuitspieren. Fundamenteel onderzoek van Burke et al. heeft echter aangetoond dat een hogere spieractiviteit de gevoeligheid van spierspoeltjes voor vibratie doet toenemen,²⁰ wat deze verklaring niet waarschijnlijk maakt.

Het bewaren van de balans in voor het gewricht bedreigende situaties is een dynamische activiteit. Een verandering van positie is een statische reactie op vibratie, en geeft geen indruk van de mate waarin vibratie dynamische aspecten (i.e. beweging) van de balans beïnvloedt. Daarom hebben Kiers et al. tevens de snelheid van het lichaamszwaartepunt tijdens het staan op een stabiele en instabiele ondergrond als uitkomst genomen bij het beoordelen van de effecten van vibratie van de triceps surae en paraspinale musculatuur.³⁰ Zij zagen een duidelijke afname van snelheidsverandering door vibratie op een instabiele ondergrond vergeleken met een stabiele ondergrond voor de triceps surae, en een tegengesteld effect bij vibratie van de paraspinale musculatuur. Dit duidt tevens op een verminderde weging van de proprioceptie van de enkelspieren op een instabiele ondergrond, en een toename van weging van de paraspinale musculatuur.
Gezien bovenstaande bevindingen lijkt het onwaarschijnlijk dat het gebruik van instabiele ondergronden zoals een balance board of foam zou kunnen leiden tot een verbetering van de proprioceptie van de enkel: er zijn namelijk aanwijzingen dat de proprioceptie minder gebruikt wordt op een instabiele ondergrond. Prospectief onderzoek naar de effecten van training op proprioceptie van de enkel is noodzakelijk voor meer inzicht hieromtrent.

Discussie

Revalidatieprogramma’s met ‘proprioceptie’ oefeningen zijn effectief in het verminderen van recidieven van enkelletsel. Dat is opvallend te noemen, omdat de meeste literatuur erop wijst dat perifere proprioceptie niet primair wordt getraind bij dergelijke oefeningen. Als verklaring voor de bevindingen suggereert de literatuur dat de integratie van beschikbare sensorische input dynamisch gereguleerd is om te kunnen adapteren aan de veranderende omstandigheden van de omgeving.³² Het is mogelijk dat het brein ervaart dat het proprioceptieve signaal van de enkel op een onstabiele ondergrond onbetrouwbaar wordt bevonden, en dat het brein kiest voor een zwaardere weging van andere systemen met informatie over de houding.
De output van spierspoeltjes is afhankelijk van lengte en lengteverandering van een spier.^19,20 De schommelingen van het lichaamszwaartepunt (sway) die plaatsvinden in stand, leiden op een stabiele ondergrond tot een hoekverandering in de enkel, en daarmee tot een verandering in de lengte van alle spieren rond de enkel. Op foam zal een verandering in positie van het lichaamszwaartepunt tevens leiden tot indrukken van het materiaal, waardoor de hoekverandering in de enkel, en de daarmee gepaard gaande lengte verandering van de kuitspieren, afneemt. Het zelfde fenomeen vindt plaats op een oefentol. Een consequentie is dat de proprioceptieve informatie uit de enkelspieren van het gehele lichaam ten opzichte van de verticaal niet overeenkomstig is met informatie uit andere systemen, met als mogelijk gevolg dat de sensorische informatie afkomstig van deze spieren minder gewogen wordt.

Een alternatieve verklaring is dat het brein verandert van motorische strategie simpelweg om de balans te behouden. Natuurlijke houdingsschommelingen geven een verandering van de positie van het LZP (sway) ten opzichte van het draaipunt van de enkel, wat tot een motorische actie leidt om niet te vallen. Op een instabiele ondergrond is het motorische effect van de enkelmusculatuur verminderd. Uit eerder onderzoek is gebleken dat mensen van motorische strategie veranderen als zij de ondergrond als instabiel ervaren. Door een verandering van motorische strategie van enkel naar heup wordt de sensorische informatie van deze regio zwaarder gewogen. Deze verklaring sluit aan bij het grotere effect van vibratie van de paraspinale musculatuur tijdens de conditie met instabiele ondergrond zoals gerapporteerd door Brumagne et al. en Kiers et al.^28,30

Beide verklaringen sluiten elkaar niet uit en sluiten aan bij de bevindingen van Ivanenko et al. Zij vonden dat vibratie van spiergroepen die verplaatsing van het LZP in het sagittale/ transversale vlak controleren alleen in verplaatsing van het LZP resulteerde als de ondergrond in het sagittale/ transversale vlak stabiel was, en niet als de ondergrond instabiel was.33 Op basis van de resultaten van de besproken studies concluderen wij dat op een instabiele ondergrond een verandering in de weging van het proprioceptieve signaal plaatsvindt, waarbij er minder nadruk op de enkel geplaatst wordt. Dit is echter het tegenstelde van wat er beoogd wordt tijdens proprioceptieve enkeloefeningen. Waarschijnlijk spelen andere sensorische systemen een belangrijke verklarende rol in de effecten van revalidatie na enkelbandletsel: het vestibulaire systeem, visus of het centrale proprioceptieve wegingssysteem. In overeenstemming met deze suggestie rapporteerde Zazulak et al. dat de actieve repositioneringsfout van de romp voorspellend was voor toekomstige knieblessures bij vrouwelijke sporters.³⁴

Er is een zeer recente (2012) review naar intrinsieke risk factoren, waarin men concludeert dat er een voorspellende waarde is van joint position sense op het ontwikkelen van een enkelblessure.³⁵ Dat suggereert dat men revalidatie van enkelletsel voor wat proprioceptie betreft effectiever kan inrichten door haar op twee doelen te richten. Ten eerste op het vermogen van het centrale zenuwstelsel te switchen tussen de verschillende bronnen van informatie, zoals dat gebeurt in situaties op een instabiele ondergrond, en ten tweede op de adequaatheid van het proprioceptieve signaal rond de enkels zelf. Er zou een situatie gecreëerd moeten worden waarin mogelijke compenserende systemen zoveel mogelijk uitgeschakeld zijn. Dit zou men kunnen doen door de ogen te sluiten, het hoofd te kantelen en/ of andere compenserende spiersystemen te vermoeien. Onderzoek heeft namelijk aangetoond dat bij vermoeidheid van spiergroepen een gelijkaardige verandering van motorische strategie veroorzaakt.36 Verder onderzoek in deze richting is gewenst teneinde oefenprogramma’s te optimaliseren.

Conclusie

De huidige literatuur suggereert dat balansoefeningen op een instabiele ondergrond het proprioceptieve signaal uit de enkel niet extra aanspreken. Het is daarom onwaarschijnlijk dat oefeningen op instabiele ondergrond het perifere proprioceptieve systeem trainen. Het is waarschijnlijker dat dergelijke oefeningen andere houdingssystemen stimuleren, dan wel de capaciteit van het centrale zenuwstelsel om te schakelen tussen deze systemen. Prospectief interventieonderzoek is noodzakelijk om dit te verifiëren. Om de effectiviteit van enkelrevalidatie te vergroten, wordt aanbevolen trainingmethoden te onderzoeken die gebruik maken van situaties waarin het perifere proprioceptieve signaal nadrukkelijker wordt aangesproken.