Christoph Spang (Würzburg), Witold Golonka (Würzburg), Heiko Braun (Höchberg), Florian Alfen (Würzburg), Michael J. Raschke (Würzburg)
Abstract-Text deutsch
Einleitung
Ein ausgeprägter muskulärer Abbau (Atrophie) sowie lokale Fetteinlagerungen in der tiefen autochthonen Rückenstreckmuskulatur (M.multifidus) sind typische morphologische Veränderungen bei spezifischen chronischen Wirbelsäulenleiden [1]. Schmerzbedingte Vermeidungsstrategien führen zum Verlust der motorischen Kontrolle, wodurch erhöhter Verschleiß an den passiven Strukturen entsteht. Es ist wenig darüber bekannt, inwieweit dieser schmerz- und altersbedingte Abbau durch bewegungstherapeutische Maßnahmen umkehrbar ist, obwohl diese, wie z.B. maschinenbasiertes isoliertes Training der Lumbalextensoren (ILEX), meist sehr gute klinische Ergebnisse liefern [2].
Materialien/Methoden
Die vorliegende Pilotstudie repräsentiert sieben männliche Patienten (Alter 29-70) mit Bandscheibenprolapsen/-protrusionen, und radikulärer Symptomatik, die eine ILEX-basierte Trainingsintervention, bestehend aus 25 Trainingseinheiten (TE), 18 TE 2x/Woche und sieben TE 1x/Woche, durchliefen. Das Bewegungsausmaß (ROM) wurde an die Diagnosen angepasst und entsprechend reduziert, um die Bandscheibe und die Facettengelenke keiner zu großer Belastung auszusetzen. Vor und nach der Intervention wurden MRT-Aufnahmen getätigt, mit denen durch Planimetrien auf den Oberkanten L3, L4 und L5 die Muskelqualität (Querschnitt Gesamtmuskel, Querschnitt fettfreie Muskelmasse, prozentueller Fettanteil) ausgewertet wurde.
Ergebnisse
Der Gesamtquerschnitt (in cm2) des M.multifidus stieg an allen drei untersuchten Segmenten zwischen 7.17 und 8.99 % an (L3: 7.86 (Mittelwert) ±2.03 (Standardabweichung) (Prä) vs. 8.57 ±2.15 (Post), p<0.001; L4: 10.19 ±1.04 (Prä) vs. 10.94 ±1.18 (Post), p<0.001; L5: 11.06 ±0.80 (Prä) vs. 11.85 ±0.81 (Post), p<0.001). Die fettfreie Muskelmasse (in cm2) erhöhte sich an allen Segmenten zwischen 11.02 und 12.43 % (L3: 6.68 ±1.94 (Prä) vs. 7.41 ±2.05 (Post), p<0.05; L4: 8.11 ±0.83 (Prä) vs. 9.07 ±0.96 (Post), p<0.01; L5: 8.85 ±0.98 (Prä) vs. 9.95 ±0.85 (Post), p<0.05). Bezüglich des intramuskulären Fettanteils (in %) kam es zu einer durchschnittlichen Reduktion zwischen 14.46 und 20.04% (L3: 16.05 ±7.05 (Prä) vs. 13.73 ±6.01 (Post), p=0.24; L4: 20.05 ±6.75 (Prä) vs. 16.86 ±5.79 (Post), p<0.01; L5: 19.96 ±8.57 (Prä) vs. 15.96 ±5.29 (Post), p<0.05)
Diskussion
Belastungsintensives ILEX-Training führt neben Verbesserung des Schmerzniveaus zu einer deutlichen Verbesserung der Morphologie des M. multifidus und eignet sich so als nachhaltige Behandlungsform für Patienten mit chronischen spezifischen Rückenleiden. Die Ergebnisse zeigen außerdem, dass der schmerzbedingte und altersbedingte Abbau der tiefen autochthonen Rückenmuskulatur reversibel ist und deutliche Zuwächse an Muskelmasse erzielt werden können. Die Ergebnisse sind daher auch potenziell für die Prävention altersbedingter Muskelatrophie.
Literatur
[1] Hodges PW & Danneels L. J Orthop Sports Phys Ther. 2019;49(6):464-6.
[2] Steele J, Bruce-Low S, Smith D. PM R. 2015;7(2):169-87.
Abstract-Text englisch
Introduction
Pronounced muscle atrophy and local fat infiltration in the deep paraspinal lumbar extensor muscles, especially in the multifidus muscle, are common morphological changes in patients with specific and unspecific chronic low back pain conditions [1]. Pain related avoidance behavior mechanisms lead to decreased motor control function which causes increased degeneration of the disks and facet joints. There are promising treatment options such as machine based heavy loaded isolated lumbar extension resistance exercise (ILEX) [2] that have shown very good outcomes on subjective pain symptoms and strength increase. However, there is so scarce knowledge on the effects of those exercise therapies on paraspinal strucure and if the process of atrophy and fat infiltration can be reversed.
Material/Methods
This pilot case series represents seven consecutive male patients (age range 29-70) with disc herniations/protrusions, spondylarthritis and radiculopathies who underwent an ILEX-based exercise intervention program consisting of 25 exercise sessions (ES) with 18 ES 2x/week and seven additional ES 1x/week. Range of Motion (ROM) was limited in order to protect passive structures. Before and after the treatment MRI was taken and analyzed muscle quality (cross sectional area (CSA), lean muscle mass (LM), fat fraction (FF)) of m. multifidi for both sides (r/l) in three lumbar spinal segments L3, L4 and L5.
Ergebnisse
The total CSA (in cm2) increased at all analyzed segments between 7.17 and 8.99 % an (L3: 7.86 (mean) ±2.03 (SD) (pre) vs. 8.57 ±2.15 (post), p<0.001; L4: 10.19 ±1.04 (pre) vs. 10.94 ±1.18 (post), p<0.001; L5: 11.06 ±0.80 (pre) vs. 11.85 ±0.81 (post), p<0.001). LM (in cm2) increased between 11.02 and 12.43 % (L3: 6.68 ±1.94 (pre) vs. 7.41 ±2.05 (post), p<0.05; L4: 8.11 ±0.83 (pre) vs. 9.07 ±0.96 (post), p<0.01; L5: 8.85 ±0.98 (pre) vs. 9.95 ±0.85 (post), p<0.05). Concerning FF (in %) there was a reduction of 14.46 to 20.04% (L3: 16.05 ±7.05 (pre) vs. 13.73 ±6.01 (post), p=0.24; L4: 20.05 ±6.75 (pre) vs. 16.86 ±5.79 (post), p<0.01; L5: 19.96 ±8.57 (pre) vs. 15.96 ±5.29 (post), p<0.05).
Discussion
Heavy loaded ILEX leads apart from reduction of pain symptoms also to a marked improvement in morphology of m. multifidus and is therefore a promising treatment option for patients with specific spinal disorders. Furthermore, it can be potentially used for delaying age-related muscle atrophy and for maintaining spinal health. To the best of our knowledge, this is one of the first studies comparing quality of m. multifidus pre and post exercise intervention through MRI measurements. Further studies with larger patient groups are being designed at the moment.
Literatur
[1] Hodges PW & Danneels L. J Orthop Sports Phys Ther. 2019;49(6):464-6.
[2] Steele J, Bruce-Low S, Smith D. PM R. 2015;7(2):169-87.