Следующие шаги в научных исследованиях
Какие пробелы существуют в наших знаниях о тренировках и МПД? Какие шаги наиболее вероятны для плодотворных исследований тренировок и МПД? Большинство исследований с участием людей, сосредоточено на МПД в плохом состоянии (дегенерации МПД): то есть на том, что плохо для МПД, а не на том, что хорошо.
| Таблица 2. Методы магнитно-резонансной томографии для оценки межпозвонковых дисков | ||
| Метод | Преимущества | Недостатки |
| Градация дегенерации дисков по Т2-взвешенному изображению (93) | Стандартная клиническая процедура. Быстрая процедура. Методология широко применяется. | Нечувствительная оценка результатов. Для интерпретации нужен радиолог |
| Морфология МПД по Т2-взвешенному изображению (94) | Стандартная клиническая процедура Быстрая процедура. | Информация только о параметрах диска. |
| Интенсивность сигнала МПД на Т2-взвешенном изображении с включением интенсивности сигнала цереброспинальной жидкости (84, 95) | Стандартная клиническая процедура Быстрая процедура. | Возможность сравнения между людьми и у одного человека улучшена за счёт применения цереброспинальной жидкости в качестве эталона, но недостатки сохраняются. |
| Время Т2-релаксации | Связана с биохимией МПД (96-98). Наиболее хорошо исследованная процедура получения изображений. | Процедура немного дольше (7 – 12 минут, в зависимости от сканера и настроек). Доступно не во всех (клинических) сканерах. Необходимы специальные навыки для получения полной информации от изображений. Определённые заключения о биохимии МПД (испытуемых) сделать сложно. |
| Кажущийся коэффициент диффузии | Этим методом измеряется скорость диффузии воды в определённых тканях (99). Связан с биохимией МПД (100). Можно составить представление о транспорте малых растворённых частиц в МПД. | Изображения низкого разрешения. Доступен не во всех (клинических) сканерах, хотя МР специалисты обычно приспосабливают изображения диффузии в головном мозге для спинного. Требует специальных навыков. Определённые заключения о биохимии МПД (испытуемых) сделать сложно. В связи с возрастной вариабельностью кажущегося коэффициента диффузии и времени Т2-релаксации (101), неизвестно, дадут ли процедуры дополнительную информацию. |
| Время Т1-релаксации | Связано с биохимией МПД (102). | Процедура немного дольше (7 – 12 минут, в зависимости от сканера и настроек). Доступно не во всех (клинических) сканерах. Необходимы специальные навыки для получения полной информации от изображений. Определённые заключения о биохимии МПД (испытуемых) сделать сложно. В связи с возрастной вариабельностью времени Т1 и Т2-релаксации (101), неизвестно, дадут ли процедуры дополнительную информацию. |
| Время Т1-релаксации с контрастными веществами | Предположительно, показывает содержание протеогликанов в диске (103, 104) | Сложно интерпретировать данные (9). В общем, процедура оценки требует нескольких часов. Риск побочных эффектов от контрастных веществ. Необходимы специальные навыки. |
МПД – межпозвонковый диск; МР – магнитный резонанс.
Для изменения подхода, необходимо разработать процедуры оценки МПД, которые уходят от схем радиологической градации в сторону количественных методов, позволяющих различать небольшие изменения МПД в коротких временных промежутках. Требует лучшего понимания взаимодействие между МПД и другими частями позвоночника, например, концевыми пластинками позвонков. Нужны исследования других отделов позвоночника человека, таких как шейный и грудной.
Требуются исследования с участием людей о влиянии тренировок на МПД. Сложны, но важны исследования на людях о влиянии тренировок и эргономики на МПД. В некоторых экспериментах свалили в одну большую корзину без детального разбора «упражнения» (78) и «спорт» (52). Подобный подход нужно менять: нам необходимо лучше понимать влияние разных видов активности на МПД.
Возможно, одни из первых исследований нужно провести для специфических спортивных популяций, занимающихся неконтактными, безударными видами активности, с низким риском острой травмы, такими как, бег, езда на велосипеде и плавание. Тем не менее, при оценке исследователями различных видов спорта, нужно учитывать, что МПД и структуры позвоночника спортсменов высокого уровня, вероятно приспособились к получаемым нагрузкам, особенно, если нагрузки переносились в период развития организма. Например, это может выражаться в увеличенном поперечнике МПД (для снижения общего напряжения в МПД) или нарушением геометрии тел позвонков.
Дальнейшим шагом может быть переход к проспективным исследованиям тренировки, но на сегодняшний день не ясна необходимая продолжительность вмешательства, или интенсивность, которая окажет измеримое влияние на МПД человека. В первых исследованиях тренировки, просто можно идти методом проб и ошибок. Также, вероятно, имеет смысл провести масштабные проспективные вмешательства на рабочем месте, например, сокращение времени сидения, за счёт работы в положении стоя или умеренной физической активности.
ВЫВОДЫ
В обзоре мы рассмотрели научную литературу о влиянии нагрузки и тренировок на МПД. Основываясь на содержании обзора, очевидно, что нагрузка может влиять на МПД. Польза или вред от влияния определяется видом нагрузки. Характеристики нагрузки, по-видимому полезные для МПД – систематические, продолжительные и динамические, но не быстрые или взрывные; приложенные в направлении нормальной функции МПД (осевые нагрузки); примерно такой величины, которая наблюдаются при лёгком беге. Характеристики нагрузки, вероятно, вредные для МПД – статические или очень быстрые; предельные по амплитуде или вращения по оси; слишком низкие (положение лёжа) или слишком высокие (поднимание веса со сгибанием, взрывные) по величине.
Для оценки формы и размера МПД у людей, необходимых при расчёте характеристик диска необходимо применять методы клинической визуализации, но их способность информировать о строении ткани МПД ограничена. Схемы градации отличаются существенными ограничениями, малыми размерами выборки и размерами эффекта, поэтому они недостаточно чувствительны для оценки результатов. Научные методы визуализации, такие как измерение времени Т2-релаксации, можно применить для получения большей информации о строении МПД и сравнения реакции между людьми.
В будущих исследованиях нам нужно лучше понять, как отдельные виды активности влияют на МПД у людей. Перекрёстные исследования влияния спорта на МПД показали, какие виды вредны для МПД, но нам необходимо узнать, какие нагрузки и виды упражнений могут быть полезны для дисков. Согласно некоторым данным виды спорта, в основе которых бег, по-видимому полезны для МПД, и это хорошее направление для дальнейших исследований. И наконец, проспективные исследования тренировок в среде- и долгосрочной перспективе – важный шаг для исследования положительной адаптации МПД к тренировкам у людей.
References
1. Brickley-Parsons D, Glimcher MJ. Is the chemistry of collagen in intervertebral discs an expression of Wolff’s Law? A study of the human lumbar spine. Spine. 1984;9:148–63.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
2. Vanharanta H. The intervertebral disc: a biologically active tissue challenging therapy. Ann Med. 1994;26:395–9.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
3. Scott JE, Bosworth TR, Cribb AM, et al. The chemical morphology of age-related changes in human intervertebral disc glycosaminoglycans from cervical, thoracic and lumbar nucleus pulposus and annulus fibrosus. J Anat. 1994;184(Pt 1):73–82.
PubMedPubMedCentralGoogle Scholar
4. Marchand F, Ahmed AM. Investigation of the laminate structure of lumbar disc anulus fibrosus. Spine. 1990;15:402–10.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
10. Katz MM, Hargens AR, Garfin SR. Intervertebral disc nutrition. Diffusion versus convection. Clin Orthop. 1986;210:243–5.
PubMedGoogle Scholar
11. Urban JP, Holm S, Maroudas A, et al. Nutrition of the intervertebral disc: effect of fluid flow on solute transport. Clin Orthop. 1982;170:296–302.
PubMedGoogle Scholar
12. Urban JP, Holm S, Maroudas A. Diffusion of small solutes into the intervertebral disc: as in vivo study. Biorheology. 1978;15:203–21.
PubMedGoogle Scholar
14. Ohshima H, Tsuji H, Hirano N, et al. Water diffusion pathway, swelling pressure, and biomechanical properties of the intervertebral disc during compression load. Spine. 1989;14:1234–44.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
16. McMillan DW, Garbutt G, Adams MA. Effect of sustained loading on the water content of intervertebral discs: implications for disc metabolism. Ann Rheum Dis. 1996;55:880–7.
PubMedPubMedCentralCrossRefGoogle Scholar
17. Arun R, Freeman BJC, Scammell BE, et al. 2009 ISSLS Prize Winner: what influence does sustained mechanical load have on diffusion in the human intervertebral disc?: an in vivo study using serial postcontrast magnetic resonance imaging. Spine. 2009;34:2324–37. doi:
10.1097/BRS.0b013e3181b4df92
.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
19. Ferguson SJ, Ito K, Nolte LP. Fluid flow and convective transport of solutes within the intervertebral disc. J Biomech. 2004;37:213–21.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
20. De Puky P. The physiological oscillation of the length of the body. Acta Orthop. 1935;6:338–47.
CrossRefGoogle Scholar
22. Carrigg SY, Hillemeyer LE, Villanueva EE. The effect of running-induced intervertebral disc compression on thoracolumbar vertebral column mobility in young, healthy males. J Orthop Sports Phys Ther. 1992;16:19–24. doi:
10.2519/jospt.1992.16.1.19
.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
24. White TL, Malone TR. Effects of running on intervertebral disc height. J Orthop Sports Phys Ther. 1990;12:139–46.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
25. Boocock MG, Garbutt G, Linge K, et al. Changes in stature following drop jumping and post-exercise gravity inversion. Med Sci Sports Exerc. 1990;22:385–90.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
29. Tyrrell AR, Reilly T, Troup JD. Circadian variation in stature and the effects of spinal loading. Spine. 1985;10:161–4.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
31. Malko JA, Hutton WC, Fajman WA. An in vivo magnetic resonance imaging study of changes in the volume (and fluid content) of the lumbar intervertebral discs during a simulated diurnal load cycle. Spine. 1999;24:1015–22.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
32. Malko JA, Hutton WC, Fajiman WA. An in vivo study of the changes in volume (and fluid content) of the lumber intervertebral disc after overnight bed rest and during an 8-hour walking protocol. J Spinal Disord Tech. 2002;15:157–63.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
33. Dimitriadis AT, Papagelopoulos PJ, Smith FW, et al. Intervertebral disc changes after 1 h of running: a study on athletes. J Int Med Res. 2011;39:569–79.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
35. Botsford DJ, Esses SI, Ogilvie-Harris DJ. In vivo diurnal variation in intervertebral disc volume and morphology. Spine. 1994;19:935–40.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
36. Hellström M, Jacobsson B, Swärd L, et al. Radiologic abnormalities of the thoraco-lumbar spine in athletes. Acta Radiol. 1990;31:127–32.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
37. Granhed H, Morelli B. Low back pain among retired wrestlers and heavyweight lifters. Am J Sports Med. 1988;16:530–3.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
38. Swärd L, Hellstrom M, Jacobsson B, et al. Back pain and radiologic changes in the thoraco-lumbar spine of athletes. Spine. 1990;15:124–9.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
40. Brüggemann G-P, Krahl H. Belastungen und Risiken im weiblichen Kunstturnen. Teil 1, Aus der Sicht von Biomechanik und Sportmedizin [Loading and risks in female gymnasts. Part 1, biomechanics and sports medicine]. Schorndorf: Hofmann; 2000.
42. Videman T, Battié MC, Gibbons LE, et al. Lifetime exercise and disk degeneration: an MRI study of monozygotic twins. Med Sci Sports Exerc. 1997;29:1350–6.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
44. Kraft CN, Pennekamp PH, Becker U, et al. Magnetic resonance imaging findings of the lumbar spine in elite horseback riders: correlations with back pain, body mass index, trunk/leg-length coefficient, and riding discipline. Am J Sports Med. 2009;37:2205–13. doi:
10.1177/0363546509336927
.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
45. Bartolozzi C, Caramella D, Zampa V, et al. The incidence of disk changes in volleyball players. The magnetic resonance findings [in Italian]. Radiol Med. 1991;82:757–60.
PubMedGoogle Scholar
46. Goldstein JD, Berger PE, Windler GE, et al. Spine injuries in gymnasts and swimmers. An epidemiologic investigation. Am J Sports Med. 1991;19:463–8.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
49. Videman T, Sarna S, Battié MC, et al. The long-term effects of physical loading and exercise lifestyles on back-related symptoms, disability, and spinal pathology among men. Spine. 1995;20:699–709.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
50. Videman T, Nurminen M, Troup JD. 1990 Volvo Award in clinical sciences. Lumbar spinal pathology in cadaveric material in relation to history of back pain, occupation, and physical loading. Spine. 1990;15:728–40.
PubMedGoogle Scholar
51. Kordi M, Belavý DL, Armbrecht G, et al. Loss and re-adaptation of lumbar intervertebral disc water signal intensity after prolonged bedrest. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2015;15:294–300.
PubMedGoogle Scholar
53. Adams MA, Hutton WC. Prolapsed intervertebral disc. A hyperflexion injury. 1981 Volvo Award in Basic Science. Spine. 1982;1982(7):184–91.
CrossRefGoogle Scholar
55. Roaf R. A study of the mechanics of spinal injuries. J Bone Joint Surg Br. 1960;42:810–23.
Google Scholar
57. Holm S, Holm AK, Ekström L, et al. Experimental disc degeneration due to endplate injury. J Spinal Disord Tech. 2004;17:64–71.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
61. Holm S, Nachemson A. Variations in the nutrition of the canine intervertebral disc induced by motion. Spine. 1983;8:866–74.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
66. Puustjärvi K, Lammi M, Helminen H, et al. Proteoglycans in the intervertebral disc of young dogs following strenuous running exercise. Connect Tissue Res. 1994;30:225–40.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
67. Puustjärvi K, Takala T, Wang W, et al. Enhanced prolylhydroxylase activity in the posterior annulus fibrosus of canine intervertebral discs following long-term running exercise. Eur Spine J. 1993;2:126–31.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
68. Neufeld JH. Induced narrowing and back adaptation of lumbar intervertebral discs in biomechanically stressed rats. Spine. 1992;17:811–6.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
69. Cassidy JD, Yong-Hing K, Kirkaldy-Willis WH, et al. A study of the effects of bipedism and upright posture on the lumbosacral spine and paravertebral muscles of the Wistar rat. Spine. 1988;13:301–8.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
70. Higuchi M, Abe K, Kaneda K. Changes in the nucleus pulposus of the intervertebral disc in bipedal mice. A light and electron microscopic study. Clin Orthop. 1983;175:251–7.
PubMedGoogle Scholar
71. Yamada K. The dynamics of experimental posture. Experimental study of intervertebral disk herniation in bipedal animals. Clin Orthop. 1962;25:20–31.
PubMedGoogle Scholar
73. Iatridis JC, MacLean JJ, Roughley PJ, et al. Effects of mechanical loading on intervertebral disc metabolism in vivo. J Bone Joint Surg Am. 2006;88(Suppl 2):41–6.
PubMedPubMedCentralCrossRefGoogle Scholar
74. Le Maitre CL, Frain J, Fotheringham AP, et al. Human cells derived from degenerate intervertebral discs respond differently to those derived from non-degenerate intervertebral discs following application of dynamic hydrostatic pressure. Biorheology. 2008;45:563–75.
PubMedGoogle Scholar
75. Wilke HJ, Neef P, Caimi M, et al. New in vivo measurements of pressures in the intervertebral disc in daily life. Spine. 1999;24:755–62.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
77. Elfering A, Semmer N, Birkhofer D, et al. Risk factors for lumbar disc degeneration: a 5-year prospective MRI study in asymptomatic individuals. Spine. 2002;27:125–34.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
78. Yuan H-Y, Tang Y, Liang Y-X, et al. Matrix metalloproteinase-3 and vitamin d receptor genetic polymorphisms, and their interactions with occupational exposure in lumbar disc degeneration. J Occup Health. 2010;52:23–30.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
80. Kraemer J, Kolditz D, Gowin R. Water and electrolyte content of human intervertebral discs under variable load. Spine. 1985;10:69–71.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
81. Koeller W, Muehlhaus S, Meier W, et al. Biomechanical properties of human intervertebral discs subjected to axial dynamic compression–influence of age and degeneration. J Biomech. 1986;19:807–16.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
84. Luoma K, Vehmas T, Riihimäki H, et al. Disc height and signal intensity of the nucleus pulposus on magnetic resonance imaging as indicators of lumbar disc degeneration. Spine. 2001;26:680–6.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
86. MacKelvie KJ, Khan KM, McKay HA. Is there a critical period for bone response to weight-bearing exercise in children and adolescents? A systematic review. Br J Sports Med. 2002;36:250–7
(discussion 257)
.
PubMedPubMedCentralCrossRefGoogle Scholar
87. Ledsome JR, Lessoway V, Susak LE, et al. Diurnal changes in lumbar intervertebral distance, measured using ultrasound. Spine. 1996;21:1671–5.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
89. VanTulder MW, Assendelft WJ, Koes BW, et al. Spinal radiographic findings and nonspecific low back pain. A systematic review of observational studies. Spine. 1997;22:427–34.
CrossRefGoogle Scholar
90. Boden SD, McCowin PR, Davis DO, et al. Abnormal magnetic-resonance scans of the cervical spine in asymptomatic subjects. A prospective investigation. J Bone Joint Surg Am. 1990;72:1178–84.
PubMedGoogle Scholar
91. Boden SD, Davis DO, Dina TS, et al. Abnormal magnetic-resonance scans of the lumbar spine in asymptomatic subjects. A prospective investigation. J Bone Joint Surg Am. 1990;72:403–8.
PubMedGoogle Scholar
92. Vernon-Roberts B, Pirie CJ. Degenerative changes in the intervertebral discs of the lumbar spine and their sequelae. Rheumatol Rehabil. 1977;16:13–21.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
93. Pfirrmann CW, Metzdorf A, Zanetti M, et al. Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration. Spine. 2001;26:1873–8.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
94. Belavý DL, Armbrecht G, Gast U, et al. Countermeasures against lumbar spine deconditioning in prolonged bed-rest: resistive exercise with and without whole-body vibration. J Appl Physiol. 2010;109:1801–11.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
96. Marinelli NL, Haughton VM, Munoz A, et al. T2 relaxation times of intervertebral disc tissue correlated with water content and proteoglycan content. Spine. 2009;34:520–4.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
98. Antoniou J, Pike GB, Steffen T, et al. Quantitative magnetic resonance imaging in the assessment of degenerative disc disease. Magn Reson Med. 1998;40:900–7.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
103. Rajasekaran S, Babu JN, Arun R, et al. ISSLS prize winner: a study of diffusion in human lumbar discs: a serial magnetic resonance imaging study documenting the influence of the endplate on diffusion in normal and degenerate discs. Spine. 2004;29:2654–67.
PubMedCrossRefGoogle Scholar
104. Nguyen-minh C, Haughton VM, Papke RA, et al. Measuring diffusion of solutes into intervertebral disks with MR imaging and paramagnetic contrast medium. AJNR Am J Neuroradiol. 1998;19:1781–4.
PubMedGoogle Scholar
Заболевания / Нарушения, Здоровье, Медицина, Научные исследования, Травмы / Профилактика травматизма
Еще в этой категории
16.04.2017 Автор: Мирошниченко 29.03.2017 Автор: Мирошниченко 20.03.2017 Автор: kloder 16.03.2017 Автор: Мирошниченко
fitness-pro.ru