Vergelijking van de lumbale posturale controle bij fietsers met lage rugpijn (Flexiepatroon) en een asymptomatische controlegroep Veldstudie aan de hand van een nieuw posturaal meetsysteem

Inleiding

De incidentie van lage rugpijn (LRP) bij fietsers schommelt tussen 32 en 60%.^1-3 Algemeen wordt gesteld dat bij 85% van de LRP patiënten geen patho-anatomische abnormaliteit kan aangetoond worden.⁴ Deze populatie wordt geclassificeerd als “niet specifieke” LRP,^5,6 welke zich kan ontwikkelen als een chronisch fluctuerend probleem.^7,8 Dankaerts et al.4 toonden aan dat subclassificatie van deze grote heterogene LRP groep noodzakelijk is. Een belangrijke subgroep binnen de niet specifieke chronische lage rugpijn (NS-CLRP) is de patiënt met een ‘maladaptieve motorische controle’ t.h.v. de lage rug.⁹ Binnen deze grotere groep is het flexiepatroon (FP) het meest voorkomende patroon.¹⁰ Verminderde motorische controle t.h.v. de lumbale neutrale zone, zou hierbij aan de basis liggen.¹⁰ Patiënten met een FP positioneren zich in een meer eindstandige flexiehouding wat zorgt voor weefselirritatie en LRP^11-13 door herhaaldelijke en excessieve overbelasting van de structuren rondom de wervelkolom.¹⁴

Onderzoek naar mogelijke oorzaken van LRP bij fietsers is tot op heden eerder schaars.¹⁵ Laboratoriumgebaseerde biomechanische studies suggereren enkele patho-mechanische mechanismen die een rol zouden kunnen spelen bij het ontstaan van LRP bij fietsers. Drie van deze mechanismen focussen op een aangehouden lumbo-pelvische flexie en kunnen geëxtrapoleerd worden naar de subgroep van FP gerelateerde LRP bij fietsers. Ten eerste is er de inwerking van krachten, gegenereerd door de benen en getransfereerd naar een geflecteerde en/of geflecteerde en geroteerde thoraco-lumbale wervelzuil.^16,17 Ten tweede is er het flexie-relaxatie fenomeen dat verwijst naar een afwezigheid van myo-elektrisch signaal van de rugextensoren. Dit fenomeen treedt op bij het overschrijden van het midden van de totale bewegingsmogelijkheid naar flexie.^18-24 Tot slot wordt het kruipfenomeen vermeld, een vormverandering van visco-elastische structuren onder constante druk.^25,26 Door het aannemen en aanhouden van eindstandige lumbo-pelvische flexie tijdens het fietsen zouden al deze mechanismen (individueel of samen) aanleiding kunnen geven tot het ontstaan van LRP bij fietsers door overbelasting van de posterieure structuren van de lumbo-pelvische regio.

Een gering aantal laboratoriumgebaseerde studies onderzochten de ontwikkeling van LRP bij fietsers. Zo toonden Burnett et al.²⁷ aan dat proefpersonen met NS-CLRP (FP) een maladaptief motorisch controle disfunctie vertonen. De toegenomen flexie en rotatie t.h.v. het symptomatisch niveau (in vergelijking met asymptomatische controlesubjecten) was klinisch gerelateerd met de ontwikkeling van LRP. Tot op heden zijn er nog geen studies uitgevoerd waarbij de lumbale positie van fietsers in een representatieve veldsituatie wordt gemeten. Algemeen wordt aangenomen dat dergelijke studies essentieel zijn om de ontwikkeling van LRP tijdens fietsen verder te verduidelijken.¹⁵

Verder onderzoek naar onderliggende mechanismen van LRP tijdens fietsen is een noodzakelijke stap in het ontwikkelen van wetenschappelijk onderbouwde behandelings- en/of preventiestrategieën. Vandaar dat deze eerste veldstudie tot doel had te onderzoeken wat het belang is van lumbale posturale controle in relatie tot LRP bij fietsers.

Materiaal en methoden

Proefpersonen

Zeventien mannelijke proefpersonen werden gerekruteerd voor deze studie. De NS-CLRP proefpersonen werden gescreend door twee kinesitherapeuten, op basis van strikte inclusie- en exclusiecriteria (Tabel 1). Enkel deze fietsers met een FP^28,29 welke klinisch gezien werd als hoofdzakelijke oorzaak bij de ontwikkeling van LRP tijdens fietsen (en zitten) werden geselecteerd.
De NS-CLRP (FP) subjecten (LRP-groep, n=8) werden gematched voor leeftijd (±2 jaar) en geslacht met controle subjecten (controlegroep, n=9). Deze proefpersonen hadden actueel geen LRP tijdens het fietsen, een voorgeschiedenis zonder significante LRP (interventie nodig) en zonder een episode van LRP de voorbije drie maanden. Leeftijd, gewicht, lengte en BMI waren niet significant verschillend tussen de groepen (p<0.05) (Tabel 2). De studie werd goedgekeurd door de medisch-ethische commissie van de Katholieke Universiteit Leuven, België. Alle proefpersonen gaven hun schriftelijke toestemming voor deelname.

Onderzoeksopzet

Elke proefpersoon fietste met zijn eigen koersfiets gedurende twee uur aan een intensiteit van 60-70% van de maximale hartslag (220-leeftijd) op hetzelfde vlakke parcours.
De positie van de lumbo-pelvische regio werd gemeten met de BodyGuard (Sels Instruments nv, België) (figuur 1). De meetfrequentie was 20 Hz. De BodyGuard bestaat uit een meetelement (strain gauge) dat verbonden is met een kleine ‘verwerkingseenheid’ welke de data opslaagt voor verdere analyse. De intra- en inter-tester betrouwbaarheid van het toestel voor het registreren van de lumbale positie is excellent.³⁰ Verder werd tijdens een fietstest op een ergometer (met simultane datacollectie)  een hoge correlatie (r=0.8) gevonden tussen de BodyGuard data voor lumbale positie en de CODA (Cartesian Optoelectronic Dynamic Anthropometer).³¹

Het meetelement van de Bodyguard werd met tape bevestigd op de processus spinosi van S2 en L3 (figuur 1).
Voor de kalibratie werden de proefpersonen geïnstrueerd en manueel begeleid om in zit een maximale anterieure bekkenrotatie (lumbale extensie) uit te voeren, gevolgd door een maximale posterieure bekkenrotatie en rompflexie tussen de benen (lumbale flexie). Dit gebeurde op een zitkrukje met heupen en knieën in een flexiehoek van 90°. De maximale extensie werd ingesteld als 0% en de maximale flexie als 100%. Bij deze kalibratiemethode wordt de lumbo-pelvische positie dus uitgedrukt als een percentage van de maximale lumbo-pelvische flexie ROM (% FL ROM) in zit.

De intensiteit van de LRP werd gemeten a.d.h.v. de ‘Numerical Pain Rating scale’ (NPRS), een 11-punten schaal van 0 (geen pijn) tot 10 (ergst denkbare pijn) die valide, betrouwbaar en geschikt is voor klinisch gebruik.³² Een verandering van twee punten op deze schaal wordt gezien als het minimaal klinisch belangrijk verschil.³³ De pijnscore werd bevraagd bij het begin, elke 15 minuten tijdens en 0.5, 1, 2 en 24 uur na het fietsen. De fietszadelhoek werd opgemeten met een goniometer, andere fietsafstellingen werden niet gemeten. Er werd geen advies gegeven betreffende fietsafstelling.

Statistische analyse

De BodyGuard data voor lumbo-pelvische positie werden getransfereerd naar een computer. Ze werden met Microsoft Excel gecomprimeerd van 20Hz naar een gemiddelde waarde per minuut en een gemiddelde waarde per tien minuten fietsen. De data waren normaal verdeeld (Kolmogorov-Smirnov, p<0.05). Een repeated measures ANOVA (met post-hoc Bonferroni) werd gebruikt om te analyseren of de intensiteit van de LRP tijdens het fietsen veranderde. Een onafhankelijke t-toets werd uitgevoerd om verschillen in de posturale variatie (SD van de lumbo-pelvische houding per groep), gemiddelde lumbo-pelvische houding en zadelhoek tussen beide groepen gedurende het twee uur fietsen vast te stellen. Om te analyseren of de lumbo-pelvische houding in beide groepen over de 12 intervallen van tien minuten veranderde, werd gebruik gemaakt van een one-way repeated measures ANOVA (met post-hoc Bonferroni). Alle statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van SPSS (v16.0). Een p-waarde lager dan 0.05 werd als significant beschouwd.

Resultaten

De gemiddelde pijnscores tijdens het fietsen en de follow-up periode worden weergegeven in figuur 2. De pijnintensiteit van de LRP-groep nam significant toe tijdens het fietsen (p<0.001). De pijn piekte naar het einde toe en was significant toegenomen t.o.v. baseline na 90 (p=0.05), 105 (p=0.04) en 120 (p=0.01) minuten fietsen. Tijdens de follow-up periode verminderde de pijn en deze bleef tot 24 uur nadien niet significant verhoogd t.o.v. baseline.

Gedurende de twee uur durende fietsproef had de LRP-groep, in vergelijking met de controlegroep, een significant toegenomen lumbo-pelvische flexiepositie, respectievelijk 74.1(±7.9) % t.o.v. 63.6(±9.8) % FL ROM (p=0.018).
Figuur 3 geeft de tijd weer die gespendeerd wordt in de buurt van eindstandige flexie (>80% FL ROM). De NS-CLRP (FP) subjecten namen meer dan 38.5% van de totale fietstijd, een eindstandige positie aan, in vergelijking met 4% voor de controlegroep.

Figuur 4 geeft de lumbo-pelvische positie van beide groepen tijdens het fietsen weer. One-way repeated measures ANOVA toonde een significant hoofdeffect aan voor groep (p=0.035). De NS-CLRP (FP) subjecten vertoonden een significant toegenomen lumbo-pelvische flexie. De flexiewaarden veranderden niet over tijd tussen beide groepen (p=0.076). Er was geen significant interactie-effect tussen de groepen en de houding (p=0.592).
Er was geen significant verschil in de posturale variatie (voor SD) tussen de twee groepen (p=0.388). Er was geen significant verschil in de fietszadelhoek tussen beide groepen (p=0.112).

Discussie

De resultaten van deze eerste veldstudie tonen aan dat fietsers met NS-CLRP (FP) tijdens de twee uur durende fietsproef een significant toegenomen flexiepositie aanhouden t.h.v. de lumbo-pelvische regio in vergelijking met asymptomatische controlesubjecten. Het aanhouden van deze meer eindstandige houding was geassocieerd met een significante toename van de LRP tijdens het fietsen. Deze pijn was na 30 minuten fietsen klinisch significant toegenomen (>2/10 op de NPRS) t.o.v. baseline en deze klinisch significante toename bleef tot twee uur na het fietsen aanwezig.
Onze resultaten zijn in overeenstemming met de resultaten van Burnett et al.,²⁷ waarbij in het laboratorium werd aangetoond dat fietsers met NS-CLRP (FP) een toegenomen flexie (en rotatie) vertonen t.h.v. de pijnlijke lumbo-pelvische regio. Andere studies die LRP bij roeien^34-36 en industrieel werk³⁷ onderzochten, demonstreerden ook een significant toegenomen lumbale flexie bij LRP subjecten en een geassocieerde verhoogde prevalentie van LRP tijdens deze activiteiten. Bijvoorbeeld, Ng et al.³⁶ toonden aan dat LRP subjecten tijdens een langdurige roeisessie (op een roei-ergometer) een groter gedeelte van hun tijd spendeerden in een meer eindstandige lumbale flexiepositie (>90% FL ROM). Ook O’Sullivan et al.³⁷ vonden dat de gewoontehouding van industriële arbeiders met LRP significant dichter bij het einde van de lumbale flexie ROM ligt.

Bij het naderen van de individuele limiet voor maximale lumbale flexie, vergroten de buigmomenten waardoor de spinale structuren meer belast worden.³⁸ Volgens Adams et al.³⁹ kunnen flexiewaarden die 75% van de FL ROM overschrijden hoge trekkrachten genereren in de posterieure spinale ligamenten.

Om de flexiehouding te kwantificeren, wordt in de literatuur gesuggereerd dat het relevanter is om de houding van de wervelkolom relatief t.o.v. de individuele maximale flexie uit te drukken i.p.v. louter de absolute hoek.³⁷ In de huidige studie namen de NS-CLRP (FP) subjecten een aangehouden lumbo-pelvische houding aan die significant dichter lag bij hun maximale flexiewaarden in vergelijking met de asymptomatische controle subjecten. Dit suggereert een verhoogde belasting van de weke delen structuren en pijnprovocatie rondom de laag lumbale wervelkolom en wordt sterk ondersteund door de literatuur.^{12,13,22,24,37} Onze flexiewaarden zijn in overeenstemming met wat in de literatuur gevonden wordt. De lagere waarden in vergelijking met deze van Ng et al.³⁶ (90% FL ROM) zijn vermoedelijk het gevolg van de diepere flexiebeweging die eigen is aan de roeibeweging. Echter, ook in deze studie werd aangetoond dat de roeiers met LRP een toegenomen flexiepositie aannemen en behouden, terwijl deze zonder LRP maar even in een extreme flexie komen.

Lumbale flexie zou ook compressiekrachten kunnen genereren waarvan is aangetoond dat ze (indien voldoende hoog) het risico op beschadiging van de tussenwervelschijf kunnen verhogen.^17,40 Echter, tot dusver zijn er geen studies die een extrapolatie van deze bevindingen voor fietsgerelateerde houdingen hebben aangetoond. Brumagne en Delie⁴¹ toonden eerder aan dat er tijdens het fietsen een dominantie is van de globale versus de locale musculatuur bij personen met LRP. Deze globale spierdominantie zou kunnen zorgen voor een ‘compression penalty’ t.h.v. de lumbale wervelkolom.⁴² Bovendien kan een gebrek aan voldoende activatie van het locale spiersysteem een goede krachtoverbrenging t.h.v. de lumbo-pelvische regio hinderen.⁴¹ Deze hypothese wordt verder ondersteund door Burnett et al.²⁷ die aantoonden dat er bij fietsers met NS-CLRP (FP) een verminderde co-contractie was van de lumbale multifidus spieren tijdens het fietsen.
De meer eindstandige flexiepositie van de NS-CLRP proefpersonen zou het flexie-relaxatie fenomeen kunnen uitlokken in de stabiliserende spinale musculatuur bij het overschrijden van het midden van het mogelijke flexiebereik.^23,24 Dit zou de aanwezige of bestaande LRP verder kunnen provoceren.²³ EMG studies uitgevoerd tijdens fietsen zijn noodzakelijk om deze hypothese verder te onderzoeken.

De bevindingen van de huidige veldstudie suggereren dat bij een goed geselecteerde subgroep van fietsers met NS-CLRP tijdens het fietsen een onderliggend maladaptief motorisch controle probleem (FP) aanwezig is t.h.v. de lumbo-pelvische regio. Deze toegenomen flexiehouding werd gedurende de volledige twee uur durende fietsproef aangenomen en ging aldus het optreden van LRP vooraf. Dit suggereert dat het motorische controle probleem inherent aanwezig is en niet een reflexmatige respons is op een toename van de LRP. Tevens werd er bij de personen met NS-CLRP bij aanvang en accumulatie van LRP tijdens het fietsen geen passende positionele aanpassing waargenomen om de flexiespanning te verminderen t.h.v. de symptomatische laag lumbale wervelzuil. Deze bevindingen versterken de hypothese van de aanwezigheid van een inherent onderliggend motorische controle probleem bij de subjecten met NS-CLRP (FP).

Limitaties en aanbevelingen voor verder onderzoek

Deze studie heeft een aantal limitaties waarmee rekening dient gehouden te worden bij het interpreteren van de data.
Huidverplaatsingen van de op de huid bevestigde meetelementen zouden mogelijk geleid kunnen hebben tot een overschatting van de werkelijke lumbo-pelvische houding. Echter, indien aanwezig is deze systematische overschatting gelijk voor beide groepen waardoor we ervan overtuigd zijn dat dit de bevindingen van deze studie niet heeft beïnvloed.

Met de BodyGuard konden enkel de sagittale bewegingen gemeten worden en niet bv. de axiale rotatie. Deze bewegingen, zeker wanneer gecombineerd met een meer eindstandige en aangehouden flexiepositie, zou een groter risico kunnen inhouden voor het ontwikkelen van LRP en dient verder onderzocht te worden.

Door de kleine steekproefgrootte en de specifiek geselecteerde subgroep van fietsers met NS-CLRP (FP) kunnen de resultaten niet gegeneraliseerd worden naar alle fietsgerelateerde LRP maar zijn ze beperkt tot subjecten met een FP gerelateerd maladaptief motorisch controle probleem.
Verder onderzoek is nodig om te verhelderen wat de relatieve bijdrage is van het veranderen van posturale controlestrategieën en/of geometrische fietsgerelateerde variabelen in het verminderen van LRP bij wielrenners. Het is niet onwaarschijnlijk dat een combinatie van beide factoren kan helpen.

Om deze preliminaire bevindingen van motorische controledisfunctie bij fietsers verder te bevestigen is verder onderzoek met langetermijn outcome van NS-CLRP (FP) subjecten die LRP ervaren tijdens fietsen, noodzakelijk.

Conclusie

Dit is de eerste veldstudie die de invloed van lumbale posturale controle op LRP tijdens fietsen onderzocht. De bevindingen suggereren dat een goed geselecteerde subgroep van fietsers met NS-CLRP (FP) een inherent maladaptief motorisch controleprobleem vertoont t.h.v. de lumbo-pelvische regio. In deze groep werd een significant toegenomen en aanhoudende lumbo-pelvische flexiepositie aangetoond. Deze eindstandige houding is geassocieerd met een significante toename in LRP tijdens fietsen. Behandelingsstrategieën gericht op het verminderen van de eindstandige flexiepositie tijdens het fietsen moeten verder worden geëvalueerd.