Urazy bezwładnościowe odcinka szyjnego kręgosłupa typu whiplash

Urazy typu whiplash (ang. Whiplash Injury, WI) powodują szereg niekorzystnych objawów określanych jako Uszkodzenia Towarzyszące Urazom Bezwładnościowym (ang. Whiplash Associated Disorder, WAD), będących często źródłem przewlekłej niepełnosprawności pacjentów i znaczących kosztów społecznych. Urazy te zajmują aż 16 miejsce na liście najczęstszych zachorowań rocznych globalnej populacji. Liczba łączna lat przeżytych przez pacjentów w chorobie zwiększyła się w ciągu ostatnich 20 lat z 24 do 34 mld osób, zaś wskaźnik występowania przetrwałego bólu odcinka szyjnego waha się od 84% do 90% w pierwszych dwóch latach od urazu i około 55% po 17 latach od urazu. Powrót do pracy rejestruje się u 34 % pacjentów w pierwszym roku po urazie i tylko u 43% w trzy lata po urazie. W porównaniu z innymi schorzeniami narządu ruchu jest to liczba zaskakująco niska – nawet po alloplastyce stawów średni odsetek chorych wracających do pracy to przedział 55-59%. W badaniach Haiduka i wsp. wykazano, że istotna poprawa, niezależnie od programu rehabilitacji (obserwacja 5-letnia 115 pacjentów), zaszła tylko do szóstego miesiąca od urazu, potem właściwie pozostała niezmienna przez ponad cztery lata obserwacji.

Philipp Haiduk, MD,^a,* Thomas Benz, MSc, ETH,^a Susanne Lehmann, RN,^a Francoise Gysi-Klaus, PhD,^a André Aeschlimann, MD,^a Beat A. Michel, MD,^b and Felix Angst, MD, MPH^a
Interdisciplinary rehabilitation after whiplash injury. An observational prospective 5 years outcome study. Medicine (Baltimore). 2017 Mar; 96(9): e6113.

Inne badanie Ritchie i wsp. pokazuje, że ta część pacjentów, która nie uzyskała poprawy po trzech miesiącach od zdarzenia, wykazuje już bardzo małe tendencje do zmian poziomu dolegliwości w obserwacji wielomiesięcznej i przechodzi w stan przewlekły podobny do CRPS (Complex Regional Pain Syndrome) czyli do stanu kompleksowego zespółu bólu regionalnego.

Pierwotna siła urazu i nasilenie pierwotne dolegliwości, czynniki psychologiczne takie jak niska samocena, wysoki poziom lęku oraz myśli katastroficzne są najważniejszymi czynnikami prognostycznymi. Wykazano również, że wartości powyżej 40 pkt w skali NDI (Neck Disability Index) u pacjentów powyżej 35 r. życia są bardzo istotnym czynnikiem prognostycznym przedłużonej i niepewnej rekonwalescencji, zaś wynik poniżej 32 pkt w skali NDI u pacjentów poniżej 35 r. życia jest prognostycznie pozytywny. Prognoza w przedziale od 32 do 40 pkt NDI jest niemożliwa do przewidzenia. Dlatego też istnieje konieczność wypracowania strategii maksymalnie skutecznej rehabilitacji w okresie do trzeciego, a najpóźniej do szóstego miesiąca po urazie.

Ritchie C, Sterling M. Recovery Pathways and Prognosis After Whiplash Injury. J Orthop Sports Phys Ther. 2016 Oct;46(10):851-861. Epub 2016 Sep 3.

Mechanizm urazu

Największe ryzyko poważnych uszkodzeń zachodzi w mechanizmie uderzenia tylnego. Uderzenie z tyłu powoduje początkowo przesunięcie przednie miednicy względem tułowia, przez co odcinek szyjny dokonuje zgięcia, następnie z powodu przyśpieszenia tułowia dochodzi do poziomej translacji, a właściwie retrakcji na poziomie przejścia szyjno- czaszkowego, natomiast dolne segmenty kręgosłupa ulegają wyprostowi. Ze względu na to, że przejście szyjno- czaszkowe jest zbyt sztywne, aby wytracić energię urazu w tym miejscu, dochodzi do rotacji głowy w mechanizmie bezwładnościowym i pogłębionego zgięcia górnych segmentów szyjnych. Zmiana konfiguracji sił powoduje następnie wyprost odcinka szyjnego. Ta sekwencja ruchu indukuje odruchową aktywację mięśni, silną zwłaszcza w zakresie mięśnia mostkowo-obojczykowo-sutkowego, którego zadaniem jest utrzymanie pionowej pozycji głowy. Wszystko to odbywa się w czasie około 200 ms.

Gunter P. Siegmund, PhD, PEng. The biomechanics of whiplash injury. BCMJ, Vol. 44, No. 5, June, 2002

Mechanizm ten został potwierdzony również w badaniach Panjabi i wsp. Nie potwierdzono jednak hipotezy przeprostu w uderzeniu tylnym, która była powszechnie używana w przeszłości na określenie mechanizmu urazów bezwładnościowych z uderzenia tylnego. Potwierdzono dwufazowy przebieg deformacji odcinka szyjnego podczas urazu. W pierwszej fazie dochodzi do deformacji S, czyli pogłębienia fizjologicznej krzywizny kręgosłupa, ze zgięciem w części górnej i przeprostu w części dolnej szyi. W drugiej fazie wszystkie poziomy odcinka szyjnego znajdują się w pozycji wyprostnej z maksimum wyprostu zachodzącym na poziomie przejścia szyjno- piersiowego. W pierwszej fazie urazu uszkodzenia kolumny przedniej dotyczą dolnych segmentów kręgosłupa szyjnego. Zostało to potwierdzone funkcjonalną radiografią. Największe wydłużenie więzadeł w fazie pogłębienia fizjologicznych krzywizn kręgosłupa zaobserwowano na poziomie kręgów C6-C7 oraz tętnic kręgowych.

Panjabi MM, Cholewicki J, Nibu K, Grauer JN, Babat LB, Dvorak J. Mechanism of whiplash injury. Clin Biomech (Bristol, Avon). 1998 Jun;13(4-5):239-249.

Patogeneza uszkodzenia

Testy na zwłokach, eksperymenty na zwierzętach oraz badania na ludziach przysporzyły dowodów na uszkodzenia szyi obejmujące stawy międzykręgowe, więzadeła i torebeki stawowe, tętnice kręgowe, zwoje grzbietowe nerwów rdzeniowych, przejścia szyjno- czaszkowe oraz oczywiście mięśnie szyi. Na szczególną uwagę zasługują bogato unerwione stawy międzykręgowe. W badaniach Lorda i wsp. wykazano, iż około 60% pacjentów reaguje na selektywny blok gałązek przyśrodkowych stawów międzykręgowych. W badaniach patomorfologicznych wykazano, że w obrębie stawów dochodzi również do stłuczenia i mikrokrwiaków fałdów maziowych i torebek stawowych, a nawet mikrozłamań kompresyjnych kolumny stawowej. Fakt ten tłumaczą zdjęcia czynnościowe, na których widoczny jest nieprawidłowy wzorzec rotacji kręgów C5 na C6, z kompresją kolumny stawowej podczas uderzenia tylnego. Oprócz uszkodzeń kolumny stawowej dochodzi również do uszkodzeń krążków międzykręgowych, zarówno w mechanizmie ostrego uszkodzenia pierścienia włóknistego, jak i uszkodzeń włókien Sharpeya i płytki granicznej w mechanizmie awulsyjnym. W czasie uszkodzenia awulsyjnego pojawia się nie tylko ryzyko uszkodzenia elementów więzadłowych (więzadeł podłużnych, nadkolcowych i międzykolcowych) czy przyczepów mięśniowych, ale również uszkodzeń autonomicznego układu nerwowego – zwojów szyjnych i zwoju gwiaździstego. Uszkodzenia te mogą powodować rozwój zespołu stresu pourazowego i być przyczyną chronifikacji bólu w procesie podobnym do CRPS.

Gunter P. Siegmund, PhD, PEng. The biomechanics of whiplash injury. BCMJ, Vol. 44, No. 5, June, 2002
Jenewein J¹, Moergeli H, Wittmann L, Büchi S, Kraemer B, Schnyder U. Development of chronic pain following severe accidental injury. Results of a 3-year follow-up study. J Psychosom Res. 2009 Feb;66(2):119-26.

Klasyfikacja

Najbardziej rozpowszechnioną klasyfikacją jest klasyfikacja zaproponowana przez QTFC (Quebec Task Force Classification). Zawiera ona pięć rozróżnień ciężkości urazu:

0 – brak dolegliwości, brak objawów fizykalnych;

I – ból szyi, sztywność, tkliwość, bez objawów fizykalnych;

II – ból szyi, ograniczenie zakresu ruchu, punktowa tkliwość;

III – ból szyi, ograniczenie zakresu ruchu, punktowa tkliwość, objawy neurologiczne – osłabione lub zniesione odruchy ścięgniste, osłabienie siły mięśniowej, zaburzenia czucia;

IV – jak powyżej + złamanie lub zwichnięcie.

Zaburzenia sensomotoryczne

Jedną z konsekwencji urazów WI, które doprowadzają do znacznego dyskomfortu i niemożności powrotu do pracy, są zaburzenia równowagi. System sensomotoryczny, odpowiadający za poczucie równowagi koordynuje kilka strumieni informacji – wizualną, przedsionkową i proprioceptywną przesyłając ją do OUN (ośrodkowego układu nerwowego) w celu wywołania adekwatnej motorycznej odpowiedzi kontrolującej położenie głowy, pozycję posturalną i linię oczu. W przebiegu urazu WI dojść może do uszkodzeń układu sensomotorycznego w zakresie błędnika, centralnego układu nerwowego lub receptorów odcinka szyjnego.

Istnieją przynajmniej trzy mechanizmy urazu:

błędnikowy – dochodzi do przemieszczeń i zablokowania otolitów w kanałach półkolistych ucha (prawdziwe vertigo, nudności, wymioty, wrażenie zatkanego ucha, tinnitus);
mózgowy – dochodzi do mikrourazów mózgu w wyniku sił mechanicznych lub w wyniku niedokrwienia spowodowanego uciskiem lub uszkodzeniem tętnic kręgowych z objawami deficytu krążenia kręgowo- podstawnego (zawroty głowy z omdleniem, upadki, dysestezje, dyzartria, diplopia, zez, dysfagia, nudności);
szyjnopochodny (mięśniowo- powięziowy) – dochodzi do mikrourazów tkanek miękkich (więzadeł, mięśni, powięzi, przyczepów, a także krążków międzykręgowych), a w wyniku tego do nadmiernego wzbudzenia i wtórnej sensytyzacji wrzecionek mięśniowych i proprioreceptorów w mechanizmie zapalnym. Zmiany te powodują u pacjentów wrażenia zaburzenia pozycji (dizziness), niepewny chód (vague unsteadiness) oraz oszołomienie (light - headedness).

W przypadku urazów bezpośrednich o dużej energii i ze wstrząśnieniem mózgu, czy też jego stłuczeniem, dochodzi do uszkodzeń w dwóch pierwszych mechanizmach, zaś w przypadku urazów bezwładnościowych typu WI do szyjnopochodnych zaburzeń równowagi, co potwierdziły badania na zwierzętach.

Treleaven J. Dizziness, Unsteadiness, Visual Disturbances, and Sensorimotor Control in Traumatic Neck Pain. J Orthop Sports Phys Ther. 2017 Jul;47(7):492-502.

Oprócz wymienionych już wrażeń zaburzenia pozycji, oszołomienia, niepewnego chodu i, w konsekwencji, upadków, dochodzi również do zaburzenia odruchów szyjno- ocznych i przedsionowo – szyjnych, z wystąpieniem takich objawów jak: zaburzenia ostrości widzenia, niemożliwość przedłużonej akomodacji (niemożność czytania), zaburzenia kontroli odległości przedmiotów i pojawianie się mroczków (niemożność prowadzenia pojazdów), piski i szumy uszne (utrudnienie komunikacji werbalnej). Wszystko to powoduje u poszkodowanych ogólne rozdrażnienie lub wysoki poziom lęku i frustracji, a połączone z bólem somatycznym odcinka szyjnego i znacznym ograniczeniem jego ruchomości, składa się na pełny obraz WAD.

Szyjnopochodny czyli mięśniowo-powięziowy mechanizm urazu interesuje nas najbardziej. Wiadomo, że nieprawidłowa stymulacja receptorów, pochodzących z wrzecionek mięśniowych odcinka szyi i wykazujących spontaniczną i nadmierną aktywność w zapisach EMG, połączona z ograniczonym bólowo zakresem ruchu w odcinku szyjnym, powoduje wyparcie normalnego strumienia sensomotorycznej aferentacji generowanej w narządzie wzroku i błędniku, a dotyczącej pozycji głowy i odpowiadąjącej za wystąpienie szyjno-pochodnych zawrotów głowy.

T Brandt and A Bronstein Cervical vertigo J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2001 Jul; 71(1): 8–12.

Wygląda na to, że większość objawów zawrotów głowy (vertigo) i oszołomienia (dizziness) pojawia się w pewnym opóźnieniu czasowym po zaistnieniu urazu WI, tak jakby do zagłuszenia normalnych ośrodków nadawczych, precyzujących pozycję głowy przy użyciu narządu wzroku i błędnika, potrzebny był pewien okres wysyłania fałszywych informacji w obrębie samej szyi. Za patologiczne wzmocnienie tej aferentacji odpowiada układ autonomiczny, którego wzbudzenie następuje przy zadziałaniu sił elongacyjnych.

Kenji Endo,¹ Katsuji Ichimaru,² Mashashi Komagata,¹ and Kengo Yamamoto¹
Cervical vertigo and dizziness after whiplash injury Eur Spine J. 2006 Jun; 15(6): 886–890

Testem uznawanym za czuły i specyficzny dla szyjnopochodnych zawrotów głowy jest tzw. test płynnego śledzenia poziomej osiowej rotacji szyjnej (Smooth Pursuit Neck Torsion (SPNT) test) opisany przez Tiella i Rosenhalla w 1998 roku. Test polega na obserwacji ruchu gałek ocznych, śledzących ruch imitujący kształt litery „H” początkowo w pozycji neutralnej szyi, a następnie w rotacji szyi do 45 stopni w prawo i w lewo. Zaburzenia płynności ruchu gałek ocznych, występujące wraz z pojawieniem się zawrotów głowy w pozycjach rotacji, uznawane są za test pozytywny dla szyjnopochodnych zawrotów głowy. Test ma 90% czułość i 91% specyficzność .

Tjell C, Rosenhall U. Smooth pursuit neck torsion test: a specific test for cervical dizziness. Am J Otol. 1998 Jan;19(1):76-81.

Innym testem stosowanym w diagnostyce szyjnopochodnych zawrotów głowy jest test różnicowy głowa- szyja (Head Neck Differentiation Test, HND)(nie moge tego nigdzie znalezc, tzn. jesli „test“ jest z duzej litery, to skrot powinien brzmiec HNDT i ani jednego ani drugiego skrotu nie moge znalezc-:(, masz cos na to?). Polega on na trzech następujących po sobie sekwencjach ruchu głowy i szyi oraz obserwacji występujących podczas tego testu zawrotów głowy. Najpierw pacjent proszony jest o rotację głowy przy stabilnym korpusie, następnie o rotację korpusu przy stabilizacji głowy, a na koniec o rotację całej sylwetki na krześle obrotowym. Pozytywna druga część testu, polegająca na utracie kontroli nad osiowością ruchu rotacyjnego głowy, świadczy o szyjnopochodnych zawrotach głowy.

Hipoteza robocza

Rehabilitacja polegająca na pracy z narządem ruchu ma wpływ tylko na jedną ścieżkę zaburzeń sensomotoryki - propriocepcję szyjną, która decyduje o zdolności prawidłowego pozycjonowania głowy bez kontroli wzrokowej (Joint Position Sense, JPS). Okazuje się, że pacjenci z przetrwałym bólem szyi mają znacznie gorsze parametry w testach oceniających JPS za pośrednictwem np. śledzenia kształtu (Cervical Movement Accuracy) lub usytuowania linii pionowej (Vertical Alignment Perception). Programy zmierzające do poprawy JPS mogą być prowadzone „od dołu,” klasycznymi metodami terapii manualnej i rehabilitacji odcinka szyjnego, lub „od góry,” torując wzorce napięciowe szyi poprzez narzucenie stymulacji odruchem oczno- szyjnym.

Istnieją dowody na to, że rehabilitacje przeprowadzane bez jakichkolwiek terapii manualnych odcinka szyjnego i opierające się jedynie na fiksacji wzroku oraz polegające na koordynacji sprzężenia oko - ruch głowy, czy też koordynacji sprzężenia ruchu głowa- korpus, skutkowały poprawą nie tylko sensomotoryki, ale również znacząco redukowały dolegliwości bólowe, a nawet poprawiały zakres ruchu.

Humphreys BK, Irgens PM. The effect of a rehabilitation exercise program on head repositioning accuracy and reported levels of pain in chronic neck pain subjects. J Whiplash Relat Disord. 2002;1:99-112.
Storaci R, Manelli A, Schiavone N, Mangia L, Prigione G, Sangiorgi S. Whiplash injury and oculomotor dysfunctions: clinical-posturographic correlations. Eur Spine J. 2006;15:1811-1816.
Treleaven J. A tailored sensorimotor approach for management of whiplash associated disorders. A single case study. Man Ther. 2010;15:206-209.

Stąd pomysł na wprowadzenie nowej metodologii ćwiczeń wzrokowych przy użyciu aplikacji wykorzystującej technologie wirtualnej rzeczywistości (VR), w celu torowania sygnałów propriocepcji struktur odcinka szyjnego i stopniowego wyciszenia „burzy stymulacyjnej”, pochodzącej z nieprawidłowej stymulacji receptorów szyjnych i układu autonomicznego.

Proponowany przez nas test i aplikacja AI diagnozują poprawność wykonywanych przez pacjenta ruchów osiowych głowy dzięki występującemu w aparatach VR żyroskopowi.

Pozwala to na dokładne monitorowanie wykonywanych przez pacjenta zadań i dostosowania rodzaju i tempa terapii do potrzeb pacjenta.

Rehabilitacja samych komponentów mięśniowo-powięziowych przez zastosowanie klasycznych technik terapii manualnej i rehabilitacji stanowiłaby dopiero drugi etap terapii.

Zaletą tego schematu leczenia jest:

możliwość natychmiastowego wdrożenia terapii w okresie występowania bólu o wysokiej intensywności;
aktywizacja pacjenta, wypracowanie wraz z nim aktywnej strategii postępowania i radzenia sobie z bólem i dysfunkcją (obniżenie ryzyka depresji i apatii pourazowej);
możliwość wielokrotnej autoterapii bez konieczności wychodzenia z domu (istotne szczególnie dla pacjentów cierpiących na zawroty głowy);
dostosowanie poziomów trudności zadania do możliwości pacjenta dzięki wykorzystaniu
aplikacji samouczącej się i diagnozującej postępy w wykonywanych przez pacjenta w technologii AI zadaniach ruchowych;
ułatwiona niwelacja psychicznych skutków stresu pourazowego.