腰痛 (LBP) はあらゆる年齢層の人々に影響を及ぼし、世界的な障害負担の 3 番目に大きな原因となっています 。12週間にわたる臀部痛の有無にかかわらず、腰部の痛みは慢性LBP（cLBP）と定義されています。LBP の病因は複雑で、複数のシステムが関与しており、この病理学的状態に対する介入の有効性を明らかにするにはさらなる証拠が必要です 。cLBP 患者の中枢神経系内の構造的および機能的変化を裏付ける証拠が増えており、これはこれらの障害の病態生理学において重要な役割を果たしているようです。これらの神経可塑性変化は、cLBP による求心性刺激と皮質領域の変化の結果として生じる適応的な神経生理学的プロセスを反映しています。これらのプロセスは、最初は有益ですが、慢性状態に持続する可能性があり、症状と発症の病態生理の一部である可能性があります。
以前の研究では、腹横筋 (TVA) と多裂筋 (MF) が、脳の一次運動野によって制御される一次分節脊椎安定化筋であることが示唆されています。これらの筋肉がどのように連携して腰骨盤の安定性に影響を与えるかを理解することは、解剖学的および生体力学的分析、ならびにLBP患者の効果的な治療の実施にとって重要です。現在まで、腰椎を安定させる局所的な腹筋と背筋である皮質表現における TVA 筋と MF 筋の関係についてはほとんど知られていません 。TVA 筋と MF 筋の関係に関する解剖学的研究では、胸腰筋膜の腱膜成分を介して連結されている腹部深部筋と腰部脊髄筋の間のバランスの取れた張力に関係する共依存メカニズムが示されました 。MF 筋と TVA 筋の間には、張力が等しい点が存在する可能性があります 。MF を収縮させる能力は TVA を収縮させる能力とも関連しており 、MF の収縮が不十分な場合は TVA の収縮が不十分であると関連していた。しかし、横断研究では、cLBP患者の安定化運動を用いた臨床的意思決定の成功に関連しているのは、TVA筋ではなくMF筋の活性化であることが判明した。さらに、いくつかの研究では、cLBPを持つ人は健康な人と比較してMFの疲労が増加し、TVAの活性化が低下し、安静時および収縮中のMFの筋肉の厚さが減少していることが明らかになりました。
経頭蓋磁気刺激 (TMS) は、主に神経生理学的疾患の存在下での運動皮質の変化を評価し、刺激後の治療効果を評価するために数十年にわたって使用されてきました 。非侵襲的技術として、TMS は、筋骨格系の障害と、LBP 患者の TVA 筋または MF 筋に関連する運動皮質の適応変化を含む脳の機能的変化との関係を調査することを可能にします。重心 (CoG) は、運動皮質表現の堅牢な尺度として知られており、ターゲットの筋肉に投影する皮質運動ニューロンの高興奮性領域に密接に対応しています 。ある研究では、TVA の運動皮質マッピングの CoG は、健康なグループでは頭頂部の約 2 cm 前方および外側にありましたが、LBP グループの CoG は、健康なグループの CoG 位置よりも後方および外側にあることがわかりました 。健康な人における別の結果では、MF の運動皮質表現が脊柱起立筋の運動皮質表現の後方に位置していることが示されました 。LBP患者では、短期皮質内抑制レベルは左半球で低く、MFの随意収縮は運動野の興奮性と関連していなかった。これらの発見は、運動皮質における腹部深部および腰部脊髄筋の再構成に関する予備的な証拠を提供しました。これは、TMS を使用して皮質の再構成と体幹を安定させる筋肉の変化との関係を評価することにより、独自の結果が得られることを示しています。脳 (制御サブシステム)、筋肉 (活動性筋骨格サブシステム)、LBP (痛み) の間のリンクの構築に関する知見が得られる。
cLBP の存在下での TVA と MF の筋肉の機能に関するこれまでの研究は、主に単独の筋電図 (EMG) 信号と筋肉のサイズに焦点を当てており、2 つの筋肉間の関係の研究は臨床定性的なものに限定されていました。結果。したがって、この研究の最初の目的は、健康な人とcLBP患者のTVA筋とMF筋の皮質運動表現を比較することでした。この研究の第 2 の目的は、cLBP の有無にかかわらず、運動皮質における TVA と MF の関係が相対的に変化していることを発見することでした。我々は、2つの筋肉の皮質運動表現のCoGがcLBP患者と健常者で異なり、腰痛患者は健常者と比較して2つの筋肉間の関係がより離散的であると仮説を立てた。TMS は皮質運動表現の変化を識別することができます。

TMS マッピング

左半球と右半球の健康なグループと cLBP グループの TMS に対する TVA と MF の反応の平均正規化された運動皮質表現マップを示しています。cLBP の TVA と MF CoG の位置はどちらも、健康な人では左半球と右半球で CoG 位置の後方および側方に位置していました。TVA 筋については、統計的に有意な値はありませんでした。MF 筋でも同様の結果が見られ、有意な相互作用効果や主効果は明ら​​かにされませんでした。
左半球と右半球における健康なグループとcLBPグループのTMSに対するTVAとMFの反応の平均的な代表的な位置。cLBP: 慢性腰痛。TVA: 腹横筋。MF: 多裂筋。CoG: 重心。数値は、すべての患者の平均データから生成されました。マップの後面は、筋肉の皮質表現全体にわたって完全には記録されていないように見えました。これは、より後方に位置するcLBP患者の2つの皮質運動マップによるものでした。cLBP 患者の他のすべての参加者の筋肉からの TVA および MF の CoG は、グリッド キャップの領域内にありました。

運動野におけるTVAとMFの関係

健康なグループと cLBP グループの左半球と右半球における TVA と MF の関係を示します。健康なグループでは、TVA 筋と MF 筋の CoG は、左半球と右半球の両方で互いに閉じています。cLBP グループでは、右半球ではそれらは閉じていますが、左半球では明らかに離散しています。TVA 筋については、統計的に有意な値はありませんでした。相互作用効果 (内側-外側座標の CoG をマップ ; 前後座標の CoG をマップ ）、側面の主効果も有意ではありませんでした（内側-外側座標のCoGのマップ ; 前後座標の CoG マップ: ）。
グループの重要な主効果が見つかったことは注目に値します (内側-外側座標の CoG マップ ; 前後座標の CoG マップ ）。
MF 筋肉については、二元配置分散分析テストの結果は統計的に有意な結果を示さなかった (内側-外側座標の CoG マップ ; 前後座標の CoG マップ:、 ）。Side の重要な主効果が見つかりました (内側-外側座標の CoG マップ:
前後座標の CoG マップ: ）。ここでも、グループの重要な主効果が見つかりました (内側-外側座標の CoG マップ; 前後座標の CoG マップ ）。内側-外側および前後方向の座標の CoG の TVA マップと MF マップの両方が、健康なグループと cLBP グループで有意な差を示しています (内側-外側の位置の右側の MF を除く ）。

TVA筋とMF筋の半球間非対称性

半球間の非対称性が 2 つのグループで見つかりました 。健康なグループでは、TVA と MF の皮質運動マップは両方とも、11 人中 5 人 (45.5%) の被験者で左非対称でした。cLBP 群では、TVA の皮質運動マップは 11 人中 5 人 (45.5%) の被験者で相互対称であったのに対し、MF の皮質運動マップは 10 人中 4 人 (40.0%) の被験者で左非対称でした。

 cLBP患者の運動皮質で再構成されたTVA筋とMF筋

健康な人では、TVAの表現が右半球では前後1.91cm、左半球では前後1.63cmに位置することを示しました。
しかしながら、ｃＬＢＰ個体では、ＴＶＡ発現は、右半球では前後１．１４ｃｍ、左半球では前後１．１５ｃｍに位置していたことを示し、LBP グループの TVA の運動皮質マップが健康なグループよりも後方および側方にあることを示し、これは Tsao らの発見によって裏付けられました。Tsaoらによる別の研究 は、健康な人では MF 表現が頭頂から内側 2.6  cm、前方 1.4  cm に位置していると報告しましたが、cLBP 患者では MF 表現は研究されていません。しかし、最近の研究では、cLBP患者では、左半球と右半球において、健康な人に比べてMF CoGの位置が後方および側方にあることが判明した。さらに、この変化は、cLBP 患者のほとんどで一貫して観察されました。
他の初期の文献と合わせて、現在の発見がキャップの変位または頂点の不正確な識別に関連している可能性が低いことを示唆しました。

運動野におけるTVAとMFの関係

最近の研究により、左運動野におけるTVA筋とMF筋の間の表現は、cLBPの被験者では離散的であり、健康な人では互いに近接していることが明らかになりました。TMS マップからの構造的関係は、運動皮質における TVA 筋と MF 筋の活性化に関連する皮質ネットワークの構造的または機能的組織の変化を示唆している可能性があります 。TVA 筋と MF 筋が密接に組織されているという証拠は、これらの筋肉が健康な人の脊椎の姿勢と動きの制御において異なる役割を果たしている可能性があるという考えに重みを与えます 。
これらすべての結果から、TVA 筋とMF 筋の共収縮によって腰部の安定性が維持され、cLBP 患者ではこの共収縮が減少したと推測するのが合理的です。興味深いことに、最近の研究では、cLBP グループの右半球における TVA 筋と MF 筋の表現に関する個別の組織化は見つかりませんでした。これは、すべての被験者が右利きであったという事実に関連している可能性があります。ヴァンデンバーグら は右利きと左利きの TMS をテストし、その結果、右利きの参加者では、TMS を左側の M1 領域に適用すると、より多くの障害が誘発されることが示されました。他の研究では、左半球が運動プログラムの構築と保存、運動の監視と修正、連続運動のための運動プログラムの選択と検索に関連していることも報告されている 。したがって、右利きの cLBP 被験者は複雑な機能的課題を実行する際に右側の筋肉を優先的に動員し、その結果 TVA 筋と MF 筋が左大脳半球の代表的な領域で離散しているのではないかと推測されました。左利きの cLBP 被験者の皮質表現の動員を調査するには、追加の研究が必要です。
さらに、cLBP グループの 2 つの筋肉の表現間の比較的離散的な変化の主な理由は、MF 筋のシフトが TVA 筋のシフトよりも遠くにあったことであることを示しました。これは、cLBP 患者における MF 筋障害が TVA よりも顕著であることを示唆している可能性があります。2つの初期の研究では、コア安定運動プログラムの一部として、LBP患者に対するTVA筋活性化の代わりにMF筋活性化を処方することの臨床的重要性が報告されている。さらに、MF の萎縮性変化が LBP 症例の約 77 ～ 80% で報告されており、特に L5 ～ S1 レベルで報告されています 。これは最近の研究では MF の同じ EMG 部位です。最近の研究では、cLBP患者の運動皮質における2つの筋肉の表現の変化のみが明らかになった。したがって、さらなる研究では、タスク関連の fMRI または ERP を使用して、解剖学的非対称性を脳の機能と行動に結び付ける必要があります。

 TVA筋とMF筋の半球間非対称性

最近の研究では、健康な被験者では左への側性（TVAとMFの両方：45.5％）がある一方、cLBPグループでは相互に対称の傾向（TVA：45.5％、MF：30.0％）があることがわかりました 。この半球の非対称性は体幹の筋肉だけでなく、嚥下筋 、大胸筋、広背筋にも発生します 。ハムディら は、利き手と側性の間に一貫した関係がないことを示唆しました。左半球と右半球の違いは、健康な被験者の運動系の一般的な左右非対称性の一部である可能性があり 、身体の非対称性を崩す同じ反復イベントまたは要因に依存している可能性があります。非対称性は、cLBP の病態学の神経基盤である可能性があります。