Muscle stretching for treatment and prevention of contracture in people with spinal cord injury

Contracturen (verminderde beweeglijkheid van gewrichten) zijn het gevolg van verlies van rekbaarheid in zachte weefsels die gewrichten omspannen, en zijn een veel voorkomende complicatie van een dwarslaesie.1,2 Eén studie toonde aan dat dwarslaesiepatiënten gemiddeld zeven contracturen (SD=6,2) hadden tussen 6 en 7 weken na de verwonding.1 Contracturen zijn om vele redenen ongewenst, maar in de eerste plaats omdat ze de uitvoering van motorische taken verhinderen.1,3,4,5 Bijvoorbeeld, elleboogflexiecontracturen maken het moeilijk voor tetraplegiepatiënten met verlamming van de tricepsspieren om gewicht te dragen via de bovenste ledematen, en zo onafhankelijkheid te bereiken met transfers.6,7,8 Contracturen veroorzaken ook ontsierende misvormingen en zouden patiënten predisponeren voor spasticiteit, drukplekken, slaapstoornissen en pijn.1,2,5,8,9,10,11,12

Mechanismen van contracturen

Contracturen zijn ofwel neuraal ofwel niet-neuraal gemedieerd.13 Neuraal gemedieerde contracturen zijn het gevolg van spasticiteit (d.w.z. onwillekeurige reflexcontracties van spieren)13,14,15,16,17 en zijn een vaak voorkomend gevolg van letsels van de bovenste motorneuronen.18 Spasticiteit wordt gewoonlijk behandeld met medicatie.18 Hoewel sommigen geloven dat rekken ook functioneel belangrijke en blijvende verminderingen van spasticiteit teweegbrengt, moet dit nog worden geverifieerd met studies van goede kwaliteit.

Niet-neuraal gemedieerde contracturen zijn te wijten aan structurele aanpassingen van zachte weefsels (voor recensies zie Gossman et al,19 Akeson et al,20 en Herbert21,22). Uit dierstudies23,24,25 blijkt dat dergelijke veranderingen optreden als reactie op langdurige immobilisatie, met name immobilisatie van weke delen in verkorte posities. Tien dagen immobilisatie van de enkels van konijnen in een plantairgeflexeerde positie (de verkorte positie van de plantairflexor spieren) resulteert in ongeveer 10% reductie in rustlengte van de soleus spier-pees eenheden,25 wat voldoende is om een functioneel significant verlies van mobiliteit van het enkelgewricht te veroorzaken. Spierverkorting wordt geassocieerd met een afname van het aantal sarcomeren, veranderingen in de uitlijning van intramusculaire bindweefsels en een afname van de rustlengte van de pees.23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34

Effecten van spierstretching

Stretching is een algemeen aanvaard middel geworden voor de behandeling en preventie van contracturen bij mensen met ruggenmergletsels.35,36,37 Zo is het nu gebruikelijk in dwarslaesie-afdelingen dat therapeuten routinematig tussen de 2 en 5 minuten rek per dag toedienen aan elke belangrijke groep van zachte weefsels, in het bijzonder wanneer patiënten direct na de verwonding aan bed gekluisterd zijn. Bijgevolg is het niet ongebruikelijk dat therapeuten tussen 30 en 60 minuten per dag met elke patiënt stretches toedienen. Ondanks de tijd, moeite en middelen die worden besteed aan het op deze manier toedienen van rekoefeningen, hebben weinig rigoureus opgezette studies de effectiviteit van deze interventie onderzocht.38

Het gebruik van rek om contracturen te behandelen en te voorkomen wordt meestal gerechtvaardigd door dierstudies23,39 die aangeven dat de schadelijke structurele en morfologische veranderingen die gepaard gaan met immobilisatie in verkorte posities kunnen worden voorkomen25 of omgekeerd23 door langdurige immobilisatie in verlengde posities (dat wil zeggen, continue rek). Continue rek van deze aard lijkt remodellering van zachte weefsels teweeg te brengen. Maar terwijl dierstudies aantonen dat continue rek de schadelijke lengteaanpassingen in de spieren kan omkeren, is het effect van kortere perioden van rek minder duidelijk. Slechts twee studies29,40 hebben de effecten onderzocht van korte perioden van dagelijkse rek op de rekbaarheid van de weke delen. Uit deze studies bleek dat wanneer de soleusspieren van muizen op korte lengte werden geïmmobiliseerd, schadelijke lengteadaptaties zoals afname van het aantal sarcomeren en van de rustlengte van de spier gedeeltelijk konden worden voorkomen door de immobilisatie te onderbreken met slechts 15 minuten stretch per dag. Dertig minuten rek was voldoende om deze veranderingen volledig te voorkomen. Er is nog geen onderzoek gedaan naar het effect van minder dan 15 minuten stretch per dag in een diermodel, hoewel stretches van deze duur meestal in de kliniek worden toegepast.

Een groot aantal humane studies heeft de effecten van stretch op de rekbaarheid van zachte weefsels onderzocht. In de meeste van deze studies is echter alleen gekeken naar de effecten van stretch op de beweeglijkheid en het bewegingsbereik van gewrichten binnen enkele minuten na het staken van de stretchinterventie. Toenames in gewrichtsmobiliteit die kort na het stopzetten van de stretching worden waargenomen, zijn voornamelijk te wijten aan viskeuze vervorming,41,42,43,44,45,46,47 en hoeven niet de structurele aanpassingen van zachte weefsels te weerspiegelen die nodig zijn voor blijvende toenames in rekbaarheid.22 Om deze reden kunnen studies die alleen verslag doen van metingen binnen enkele minuten na het stopzetten van de stretching geen bewijs leveren over de effectiviteit van bepaalde vormen van spierstretching voor de behandeling en preventie van contractuur. Alleen studies die de beweeglijkheid van gewrichten vele uren of dagen na het opheffen van de rek meten, wanneer de voorbijgaande effecten van viskeuze vervorming zijn verdwenen, kunnen voor dit doel geldig worden gebruikt.

Voor zover wij weten heeft slechts één gerandomiseerde studie38 de blijvende effecten van rek op contractuur bij mensen met een dwarslaesie onderzocht. In deze studie werd het effect onderzocht van 4 weken lang dagelijks 30 minuten stretchen (7,5 N.m) van de enkels van recent geblesseerde dwarslaesiepatiënten en tetraplegisten. De enkelmobiliteit werd gemeten 24 uur en opnieuw 1 week na het verwijderen van de stretch. Ondanks een uitstekend statistisch vermogen werd geen effect van de behandeling gevonden. De auteurs speculeerden dat dit zou kunnen komen doordat bijkomende interventies (zoals het routinematig positioneren van de enkels in een hoek van 90 graden in een rolstoel) voldoende waren om plantairflexie contracturen om te keren of te voorkomen, en dat spierstretching geen extra voordeel opleverde. Een andere mogelijkheid is dat het stretch protocol niet intensief genoeg was of niet lang genoeg duurde. Deze bevindingen verschillen van die van twee goed opgezette gerandomiseerde onderzoeken bij andere populaties, die beide een therapeutisch effect vonden met 4-24 uur stretching per dag bij patiënten met hoofdletsel4 en oudere bedlegerige patiënten.48 De resultaten van deze beide onderzoeken kunnen echter eerder viskeuze vervorming weerspiegelen dan een blijvende toename in de rekbaarheid van het weefsel. Het is daarom duidelijk dat er meer gerandomiseerde klinische studies nodig zijn om te bepalen of rek effectief is voor de behandeling en preventie van contracturen, en zo ja, om de optimale dosering van rek te verduidelijken.

Klinische implicaties

Optimaal rekprotocol

De uitdaging voor therapeuten is om het beschikbare bewijs te gebruiken om redelijke beslissingen te nemen over de klinische praktijk. Het is verontrustend dat de eerste gerandomiseerde klinische studie naar stretching bij ruggenmergletselpatiënten geen klinisch waardevol effect vond, ondanks de toepassing van dagelijkse stretching die veel groter was dan wat gebruikelijk is in de klinische praktijk (dat wil zeggen, ondanks de toepassing van 30 minuten stretching per dag). De beweegredenen voor het gebruik van stretch zijn echter sterk. Gezien de ernstige gevolgen van contracturen, raden wij therapeuten niet aan om te stoppen met rekken op basis van één negatieve gerandomiseerde studie. In plaats daarvan is het waarschijnlijk beter dat therapeuten doorgaan met het geven van rekoefeningen aan ruggenmergletselpatiënten, ten minste totdat verdere gerandomiseerde studies anders uitwijzen. In de tussentijd kan het verstandig zijn om stretches zo lang als praktisch mogelijk is toe te passen (d.w.z. minstens 20 minuten, en misschien wel 12 uur per dag) om de kans op het bereiken van een therapeutisch waardevol effect te maximaliseren.

Als stretches langer dan een paar minuten per dag moeten worden toegepast, moeten therapeuten afstappen van de arbeidsintensieve traditie om stretches handmatig met hun handen toe te passen. In plaats daarvan moeten ledematen worden gepositioneerd met risico weke delen in gestrekte posities, en waar mogelijk moeten positioneringsprogramma’s worden opgenomen in de revalidatieprogramma’s en het dagelijks leven van patiënten. Vaak is hiervoor slechts relatief eenvoudige apparatuur nodig. Bijvoorbeeld, de hamstring spieren van patiënten die aan bed gekluisterd zijn, kunnen gemakkelijk gedurende langere perioden gestrekt worden met een spalk en een katrol die aan het bed bevestigd is (figuur 1). De extrinsieke vinger flexor spieren van de hand kunnen worden gestrekt met een eenvoudig houten apparaat (figuur 2), en de schouder extensor spieren van zittende tetraplegische patiënten kunnen worden gestrekt door het plaatsen van de armen op hoge tafels (figuur 3). Handspalken zijn ook een doeltreffende manier om zachte weefsels in verlengde posities te plaatsen. Een spalk die de metacarpofalangeale (MCP) gewrichten immobiliseert in flexie en de interfalangeale (IP) gewrichten in extensie kan MCP hyperextensie en IP flexiecontracturen helpen voorkomen49 (beide komen vaak voor bij tetraplegiepatiënten met letsels op of boven C5, vooral als er ook oedeem aanwezig is). Stretches die op een van deze manieren worden toegepast, kunnen gemakkelijk worden volgehouden en gemakkelijk worden toegediend door therapeuten en verzorgers. Uiteraard moet ervoor worden gezorgd dat strategieën ter voorkoming van contracturen in de ene groep weke delen niet leiden tot contracturen in de antagonistische groep weke delen.

Methode om de hamstringspieren in een gestrekte positie te plaatsen voor patiënten die aan bed gekluisterd zijn. De knie wordt in extensie gehouden met een knie-extensiespalk terwijl de heup in flexie wordt gehouden met stroppen en katrollen die boven het hoofd worden bevestigd

Hulpmiddel om een langdurige rek toe te dienen aan de extrinsieke vingerflexorspieren. De hand en de onderarm worden vastgebonden in een eenvoudig houten apparaat dat scharniert bij de pols. De extrinsieke vingerbuigspieren worden gestrekt door de pols in extensie te plaatsen terwijl de metacarpofalangeale en interfalangeale gewrichten in extensie worden gehouden. Deze vorm van rekken kan aangewezen zijn bij onvolledige tetraplegiepatiënten met vrijwillige controle over de vingerflexoren maar verlamming van de vingerextensoren of bij C5 en hoger tetraplegiepatiënten. Dit type stretch is ongeschikt wanneer wordt getracht een tenodesis greep te bevorderen

Methode voor het toedienen van een verlengde stretch aan de schouderextensoren spieren. De arm wordt op een hoge tafel gelegd met de schouder in flexie

Voorkomen van en anticiperen op contracturen

In het algemeen wordt aangenomen dat contracturen gemakkelijker kunnen worden voorkomen dan behandeld en dat er minder rek nodig is om de rekbaarheid van zachte weefsels te behouden dan om die te vergroten. Hoewel de juistheid van deze opvattingen nog niet is aangetoond, doen therapeuten er goed aan hun inspanningen te richten op het voorkomen van contracturen. Bijvoorbeeld, supinatie contracturen van de onderarm (een veel voorkomende contractuur bij tetraplegische patiënten met C5 letsels) kunnen worden voorkomen door ervoor te zorgen dat patiënten even lang per dag zitten met geproneerde en supineerde onderarmen. Kleine aanpassingen aan de armsteunen van rolstoelen kunnen nodig zijn, maar verder is dit een relatief eenvoudig te implementeren positioneringsprotocol. Als supinatiecontracturen eenmaal zijn vastgesteld, is het daarentegen moeilijk om de onderarm effectief te strekken, en zijn vaak lastige spalken nodig.50 Op dezelfde manier kunnen heup- en schouderadductorcontracturen worden voorkomen bij patiënten die aan bed gekluisterd zijn, door de patiënt ten minste een deel van de dag te positioneren met de schouders2 en benen geabduceerd in plaats van geadduceerd.

Factoren die patiënten predisponeren tot contracturen

De vaardigheid om contracturen te voorkomen ligt grotendeels in het nauwkeurig voorspellen ervan.51 Risicovolle weke delen zijn weke delen die gewoonlijk in verkorte posities worden gehouden. Gelukkig is het mogelijk om zachte weefsels te voorspellen die waarschijnlijk in verkorte posities worden gehouden door te kijken naar factoren zoals het innervatiepatroon, pijn, oedeem, onafhankelijkheid bij verschillende activiteiten van het dagelijks leven (ADL), en de positie waarin de patiënt het grootste deel van elke dag doorbrengt (d.w.z. in bed of in een rolstoel; zie tabel 1). Patiënten met een volledige C5- en C6-tetraplegie zijn bijvoorbeeld vatbaar voor flexiecontracturen van de elleboog. Deze patiënten hebben een verlamming van de triceps maar niet van de bicepsspieren. Als gevolg daarvan hebben zij de neiging om te zitten en te liggen met gebogen ellebogen. Het probleem is vooral duidelijk bij patiënten die gedurende langere tijd in rugligging worden verpleegd. Vanuit deze positie is het voor patiënten met verlamming van de tricepsspieren moeilijk om hun eenmaal gebogen ellebogen passief te strekken.

Pijn verhoogt de gevoeligheid voor contracturen omdat het de neiging om niet-geparalyseerde spieren te contracteren verhoogt, wat op zijn beurt de tijd verhoogt die zachte weefsels in verkorte posities doorbrengen. Onafhankelijkheid bij activiteiten van het dagelijks leven helpt ook de gevoeligheid voor bepaalde soorten contracturen voorspellen. C6-tetraplegiepatiënten die zich bijvoorbeeld de hele dag zelfstandig verplaatsen, strekken hun ellebogen passief terwijl ze gewicht dragen met hun bovenste ledematen6,7,8 en hebben daarom minder kans om elleboogflexiecontracturen te ontwikkelen dan meer afhankelijke C5- of C6-tetraplegiepatiënten.

Het patroon en de mate van spasticiteit zijn ook van invloed op de gevoeligheid voor contracturen.18 Dit komt niet alleen doordat spasticiteit de rekbaarheid van spieren direct beïnvloedt (d.w.z. bijdraagt aan neuraal gemedieerde contracturen, zoals hierboven besproken), maar ook doordat spasticiteit de tijd verlengt dat spieren en omliggende weke delen in verkorte posities doorbrengen.13,16,52,53 Bijvoorbeeld, constante spasticiteit van de elleboogflexoren kan de tijd verlengen dat de elleboog in een gebogen houding blijft, en zo structurele aanpassingen in gang zetten van de weke delen die het buiggedeelte van de elleboog omspannen. Maar net zoals spasticiteit indirect kan bijdragen tot contractuur, kan het ook contractuur voorkomen. Patiënten die anders vatbaar zouden zijn voor flexiecontracturen van de elleboog, kunnen baat hebben bij regelmatige en sterke spasticiteit van de elleboogstrekkers (dit spasticiteitspatroon komt vaker voor bij C5- dan C6-tetraplegiepatiënten), omdat de spasticiteit ervoor kan zorgen dat de elleboog zo weinig mogelijk tijd in gebogen positie doorbrengt.

Implicaties van contracturen voor personen met ruggenmergletsel

De implicaties van lichte verliezen van rekbaarheid in zachte weefsels varieert met het niveau van motorische functie (zie tabel 1). Hoewel de meeste contracturen dus ongewenst zijn, is het voorkomen van sommige belangrijker dan andere. Licht verlies van rekbaarheid in de weke delen die het flexor aspect van de elleboog omspannen zal weinig functionele implicaties hebben voor C5 tetraplegisten die niet in staat zijn gewicht te dragen door de bovenste ledematen. Hetzelfde verlies kan echter C6 tetraplegiepatiënten verhinderen om onafhankelijkheid te bereiken met transfers.6,7,8 Op dezelfde manier zal een licht verlies van rekbaarheid in de zachte weefsels die het plantaire aspect van de enkel omspannen (b.v. de soleus spier) weinig functionele implicaties hebben voor een hoog niveau rolstoelafhankelijke tetraplegiepatiënt, maar duidelijke implicaties voor een lopende laag niveau paraplegiepatiënt. Het is duidelijk dat geconcentreerde inspanning gericht moet zijn op het voorkomen van extensibiliteitsverlies wanneer een dergelijk verlies belangrijke functionele beperkingen met zich meebrengt.

Excessieve extensibiliteit van weefsel kan functie belemmeren

Soms is excessieve extensibiliteit net zo ongewenst als beperkte extensibiliteit en kan patiënten verhinderen belangrijke functionele taken uit te voeren. Overmatige rekbaarheid in de hamstringmusculatuur kan C6-tetraplegiepatiënten verhinderen om zonder steun op een bed te zitten met gestrekte knieën,37 een vaardigheid die belangrijk is voor het zelfstandig aankleden en verplaatsen. Op voorwaarde dat de hamstringspieren niet overmatig rekbaar zijn, voorkomt de passieve lengte van de hamstringspieren dat de patiënt naar voren valt in volledige heupflexie37 (afbeelding 4a). De hamstringspieren kunnen echter niet voorkomen dat het lichaam voorover valt als ze te rekbaar zijn (figuur 4c). Daarom zijn patiënten met een te grote rekbaarheid van de hamstring in het nadeel omdat zij op hun bovenste ledematen moeten vertrouwen om hun lichaam te ondersteunen. Anderzijds zal een beperkte rekbaarheid van de hamstrings de patiënt verhinderen het massamiddelpunt anterieur aan de heupen te positioneren, waardoor het lichaam naar achteren valt (figuur 4b). In dit geval is er een dunne lijn tussen voldoende en overmatige rekbaarheid, en sommige patiënten kunnen baat hebben bij strategieën die het verlies van rekbaarheid bevorderen in plaats van voorkomen.

De invloed van de rekbaarheid van de hamstring op het vermogen van C6-tetraplegiepatiënten om met gebogen heupen en gestrekte knieën te zitten. Als de hamstringspieren een optimale strekbaarheid (a) hebben, zullen zij de heupflexie passief beperken terwijl de knie in extensie wordt gehouden. Als het massamiddelpunt van de romp, het hoofd en de armen zich anterieur ten opzichte van de heupen bevindt, kan de patiënt ongesteund zitten en de bovenste ledematen vrij gebruiken voor doelgerichte taken zoals aankleden. Als de hamstringspieren beperkt rekbaar zijn (b), zal spanning in de hamstringspieren heupflexie passief verhinderen en zal de patiënt niet in staat zijn het massamiddelpunt anterieur aan het heupgewricht te positioneren. Bijgevolg zal de patiënt de neiging hebben achterover te vallen en de bovenste ledematen moeten gebruiken om het lichaam te stutten. Als de hamstringspieren overmatig rekbaar zijn (c), zullen zij geen weerstand bieden tegen heupflexie en zal de patiënt voorover vallen (het hoofd zal tussen de knieën vallen). In dit scenario is de patiënt afhankelijk van zijn bovenste ledematen om het lichaam te ondersteunen

Beperkte weefselextensie helpt soms bij functie

In unieke omstandigheden kunnen contracturen functioneel bewegen ondersteunen. Een effectieve passieve tenodesisgreep bij C6- en C7-tetraplegiepatiënten is afhankelijk van contracturen in de flexor pollicis longus en extrinsieke vingerflexoren.54,55,56,57,58 Contracturen in deze spieren zorgen ervoor dat actieve polsextensie de vingers en duim passief in flexie trekt. Op deze manier kunnen voorwerpen passief worden vastgehouden tussen duim en wijsvinger of in de handpalm. De uitdaging voor therapeuten is om de juiste interventies uit te voeren die het verlies van rekbaarheid in de extrinsieke vinger- en duimflexoren bevorderen en tegelijkertijd contracturen in de handgewrichten voorkomen.54