1,721,090 research outputs found
Structural characteristics of lumbar paraspinal muscles in non-specific chronic low back pain: the effect of high intensity training
No full textLow back pain is an important global health problem. More than 80% of adult
people experience low back pain at some point in their lifetime. The prevalence of
low back pain is significantly increased in the last decades and will still rise in the
next decades due to changes in lifestyle (e.g. introduction of modern technology)
and due to aging of the population. In the majority of the patients, the pain is
acute and self-limiting. However, some persons develop chronic low back pain in
which the cause mainly remains unknown. This type of low back pain, called nonspecific chronic low back pain (NSCBLP), is often a multidimensional disorder in
which biological factors interact with other factors (e.g. psychological factors,
social factors) to contribute to its development.
The lumbar paraspinal muscles (multifidus (MF) and erector spinae (ES)) play an
important role in stabilizing the lumbar spine. Degeneration of these muscles, is
associated with NSCLBP (i.e. biological factor). Macroscopically, this muscle
degeneration is characterized by a decrease in muscle cross-sectional area
(atrophy) and an increase in fat content. On a microscopic level, muscles consist
of different types of muscle fibers (slow and fast contracting muscle fibers). Muscle
changes at the microscopical level can manifest as reduced muscle fiber size
(cross-sectional area) or as a change in fiber type distribution. Muscle
degeneration usually results in muscle dysfunction which may (partly) explain the
complaints of NSCLBP.
For the treatment of NSCLBP, a multimodal approach is suggested, which consist
of reassurance, education, exercise therapy and to stimulate the patients to stay
active. Exercise training is an important factor in influencing muscle morphology
and is therefore important in tackling muscle dysfunction. However, the effects of
exercise training in persons with NSCLBP remain rather low. Research suggested
that the training intensity might be an important factor in affecting the outcome
of treatment and that the intensity used in the current protocols might be too low
to induce changes in muscle morphology and therefore unable to improve muscle
dysfunction and clinical outcome (e.g. pain, disability). To contribute to the knowledge on the role of paraspinal muscles in NSCLBP and
the effect of high intensity training (HIT) on the muscle fiber characteristics
(microscopic level) of these muscles, in this thesis three main research aims were
formulated: 1) to evaluate the feasibility, accuracy and safety of a fine-needle
muscle biopsy technique to obtain muscle samples of the MF and ES; 2) to
evaluate muscle fiber characteristics of the MF and ES to determine the role of the
different paraspinal muscles; and 3) to evaluate the effect of HIT on muscle fiber
type characteristics of the MF and ES.
Firstly, a new fine needle muscle biopsy technique needed to be developed to
obtain muscle samples from the ES and MF (chapter 1). In a cadaveric study,
the optimal vertebral level and the ideal puncture site was determined to obtain
samples of the ES and MF through a single skin puncture. In the participants, the
muscle biopsy was preceded by an ultrasound to determine the puncture site
individually. This biopsy technique was proven to be feasible, accurate and safe.
Moreover, this fine needle biopsy technique is useable for muscle research of the
lumbar paraspinal musculature in healthy subjects and persons with NSCLBP.
Subsequently, the differences in muscle fiber composition and muscle fiber size
between the ES and MF were investigated to gain insight into their structural
characteristics and to link them to the functional capacity of these muscles
(chapter 2). Both muscles have a predominance of slow contracting (type I)
muscle fibers, which reveals that both muscles can be considered as postural
muscles. The MF is characterized by larger type I muscle fibers, which might
suggest that this muscle tends to be a little bit more appropriate to provide lumbar
stability compared to the ES.
In chapter 3, a cross-sectional study was performed to investigate the muscle
fiber characteristics in persons with NSCLBP and compare these with those of
healthy subjects. Muscle fiber size and the percentage of muscle fibers were
measured. The relative fiber distribution (proportional area occupied by a specific
muscle fiber type) is a more accurate predictor of muscle function and needs to
be calculated as it considers both muscle fiber size (muscle fiber cross-sectional
area) and percentage of muscle fibers (muscle fiber distribution). This comparison
reveals that the ES of persons with NSCLBP contained a significant smaller
proportional area occupied by fast contracting (type II fibers) compared to healthy subjects. This might be the result from constant paraspinal muscle activity which
may occur in persons with NSCLBP when they adopt a static posture because of
fear of pain.
Lastly, a randomized controlled trial was setup to evaluate the effects of a 12-
week combined HIT program (cardiorespiratory, general resistance and core
muscle training) on muscle fiber characteristics of the MF and ES in persons with
NSCLBP, in comparison to a similar training program executed at moderate
intensity (chapter 4). The HIT was shown to result in a significant larger
proportional area occupied by fast-contracting (type II) muscle fibers in the MF
and hence, could counteract the muscle fiber shift that was observed in NSCLBP.
These effects were not present after training at moderate intensity.
Finally, the main findings of this thesis, the strengths and limitations of the
methodology and future research perspectives were critically discussed in the
general discussion.
In conclusion, the first chapter described a feasible, accurate and safe fine needle
biopsy technique to obtain muscle samples of the ES and MF for muscle research
in NSCLBP. The baseline studies (chapter 2 and 3) provided more insights in the
muscle fiber characteristics of two different paraspinal muscles in relation to their
function and between healthy subjects and persons with NSCLBP. As such, we
argue that the MF as well as the ES act as postural muscles that stabilize the spine
and that the relative fiber distribution of these muscles is disturbed in NSCLBP.
Training at high intensity was shown to counteract the disturbed relative fiber
distribution in the MF (chapter 4). As such, the results in this thesis have important
clinical implications towards a new approach for physical therapy as part of the
treatment for NSCLBP. However, it is currently unknown what the causes are of
these changes at the microscopic levels and what this mean for the whole muscle.
Additionally, studies should focus on the integration of changes at macroscopic,
microscopic and molecular level to clarify the effect of HIT on the paraspinal
muscles. Furthermore, longitudinal studies should try to unravel whether
alterations in paraspinal muscle morphology render persons more prone to
develop low back pain or whether these changes rather occur as a consequence
of low back pain.Lage rugpijn is een veel voorkomend en wereldwijd gezondheidsprobleem. Een
groot deel van de bevolking zal minstens een keer last hebben van lage rugpijn.
De prevalentie van lage rugpijn is de afgelopen decennia aanzienlijk toegenomen
en er wordt verwacht dat deze cijfers nog zullen blijven stijgen door een
verandering in levensstijl (gebruik van moderne technologie) en de toenemende
vergrijzing. Bij de meeste gevallen is de pijn acuut en zelflimiterend. Toch zullen
sommige personen chronische lage rugpijn ontwikkelen waarvan de oorzaak vaak
onbekend is. Deze vorm van lage rugpijn wordt niet-specifieke lage rugpijn
(NSCLRP) genoemd en is meestal een multidimensionaal probleem waarbij niet
enkel biologische factoren een rol spelen, maar er ook een interactie is met andere
factoren zoals psychologische en/of sociale factoren die bijdragen aan de
ontwikkeling van lage rugpijn.
De paraspinale spieren in de lumbale regio (multifidus (MF) en erector spinae
(ES)) zorgen voor stabilisatie van de wervelkolom. Degeneratie van deze spieren
wordt dan ook vaak geassocieerd met NSCLRP (als biologische factor).
Macroscopisch wordt spierdegeneratie gekenmerkt door een smallere
dwarsdoorsnede (atrofie) en een toename van het vetgehalte in de spier. De spier
bestaat microscopisch uit verschillende types spiervezels (trage en snelle
spiervezels). Veranderingen op dit microscopisch niveau kunnen zich voordoen in
een smallere spiervezel doorsnede of als een verandering in
spiervezelsamenstelling. Spierdegeneratie is vaak gelinkt aan spierdysfunctie, die
de klachten van NSCLRP (deels) kan verklaren.
De multimodale behandeling van NSCLRP bestaat voornamelijk uit geruststelling,
educatie en kinesitherapie. De recente klinische richtlijnen benadrukken het
belang van oefentherapie en het stimuleren van de patiënt om actief te blijven.
Oefentherapie is een belangrijke factor die de spiermorfologie kan beïnvloeden en
is daarom van belang bij het behandelen van spierdysfunctie. De effecten van
oefentherapie bij personen met NSCLRP blijven echter relatief laag. Onderzoek
heeft reeds gesuggereerd dat trainingsintensiteit een belangrijke modaliteit kan
zijn ter beïnvloeding van de uitkomsten van de behandeling en dat de intensiteit,
gebruikt in de huidige protocollen, mogelijk onvoldoende zou kunnen zijn om
veranderingen in spiermorfologie te induceren en daarom ook niet geschikt is om spierdysfunctie en klinische uitkomsten (bv. pijn en bewegingsbeperking) te
verbeteren.
Om bij te dragen aan de kennis over de rol van de paraspinale spieren in NSCLRP
en het effect van hoog intensieve training (HIT) op de spiervezeleigenschappen
(microscopisch niveau) van deze spieren, werden in dit proefschrift drie
onderzoeksdoelen geformuleerd: 1) het evalueren van de haalbaarheid,
nauwkeurigheid en veiligheid van een fijne naald biopsie techniek om spierstalen
van de MF en ES te verkrijgen; 2) het evalueren van de spiervezeleigenschappen
van de MF en ES om de rol van de verschillende paraspinale spieren te bepalen;
en 3) het evalueren van het effect van HIT op de spiervezeleigenschappen van de
MF en de ES.
Eerst moest er een nieuwe biopsietechniek met een fijne naald worden ontwikkeld
om spierstalen van de MF en de ES te kunnen verzamelen (hoofdstuk 1). In een
kadaverstudie werd het optimale wervelniveau en de ideale punctieplaats bepaald
die nodig is om spierstalen, van zowel de MF als de ES, te verkrijgen door één
opening in de huid. De biopsieprocedure zelf werd bij elke geïncludeerde persoon
voorafgegaan door een echografie om de punctieplaats individueel te bepalen. We
hebben aangetoond dat deze biopsietechniek haalbaar, nauwkeuring en veilig is.
Bovendien is deze fijne naaldbiopsietechniek uitermate geschikt om paraspinaal
spieronderzoek uit te voeren bij gezonde proefpersonen en bij personen met
NSCLRP.
Vervolgens werden de verschillen in spiervezelsamenstelling en spiervezelgrootte
tussen de ES en MF onderzocht om inzicht te krijgen in hun structurele kenmerken
en deze te kunnen koppelen aan de functionele capaciteit van deze spieren
(hoofdstuk 2). Beide spieren hebben voornamelijk trage (type I) spiervezels
waardoor deze spieren kunnen worden beschouwd als houdingsspieren die de
wervelkolom stabiliseren. De MF wordt gekenmerkt door grotere type I
spiervezels, wat erop zou kunnen wijzen dat deze spier mogelijk iets meer
geschikt zou zijn om lumbale stabiliteit te bieden in vergelijking met de ES.
In hoofdstuk 3 werd een cross-sectionele studie uitgevoerd om de
spiervezeleigenschappen van personen met NSCLRP te vergelijken met deze van
gezonde proefpersonen. De spiervezelgrootte en het percentage van de verschillende typen spiervezels, werd gemeten. De relatieve spiervezelverdeling
(proportionele oppervlakte dat wordt ingenomen door een specifieke spiervezel)
is een nauwkeurigere predictor voor de spierfunctie aangezien zowel
spiervezelgrootte als spiervezelverdeling hieraan bijdragen. Deze uitkomstmaat
wordt berekend. De vergelijking tussen gezonde proefpersonen en personen met
NSCLRP toont dat de ES bij personen met NSCLRP een kleiner oppervlakte
vertoont dat wordt ingenomen door de snellere type IIx vezels. Deze bevindingen
kunnen het gevolg zijn van een constante spieractiviteit van de paraspinale
spieren bij personen met NSCLRP omdat ze de neiging hebben om een statische
houding aan te nemen uit angst voor pijn.
Ten slotte werd een gerandomiseerde gecontroleerde klinische studie opgezet om
de effecten van een 12 weken durend, gecombineerd HIT-programma
(cardiorespiratoire training, algemene weerstandstraining en rompspiertraining),
op de spiervezeleigenschappen van de ES en MF te evalueren bij personen met
NSCLRP. Deze resultaten worden vergeleken met een vergelijkbaar
trainingsprogramma met een matige intensiteit (hoofdstuk 4). De HIT resulteerde
in een grotere proportionele oppervlakte die wordt ingenomen door de snelle type
II vezels in de MF en was dus in staat om de verschuivingen in relatieve
spiervezelverdeling, die voor de start van een revalidatieprogramma werden
vastgesteld, teniet te doen. Deze effecten werden niet waargenomen na een
training op matige intensiteit.
Ten slotte worden de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift, de sterktes
en de beperkingen van de gebruikte methodologie en toekomstige
onderzoeksperspectieven, kritisch besproken in een algemene discussie.
In conclusie, toont het eerste hoofdstuk de haalbaarheid, nauwkeurigheid en
veiligheid van een fijne naaldbiopsietechniek, om spierstalen van de ES en MF te
verkrijgen voor spiercelonderzoek in NSCLRP. De baseline studies (hoofdstuk 2 en
3) geven meer inzicht in de spiervezeleigenschappen van de twee verschillende
paraspinale spieren, in relatie tot hun functie, en tussen gezonde proefpersonen
en personen met NSCLRP. Zo kunnen we stellen dat zowel de MF als de ES
fungeren als houdingsspier om de wervelkolom te stabiliseren en dat de
spiervezelverdeling van deze spieren afwijkt bij personen met NSCLRP. Trainen
aan hoge intensiteit leek deze veranderingen in spiervezelverdeling teniet te kunnen doen in de MF (hoofdstuk 4). Op deze manier hebben de resultaten in dit
proefschrift belangrijke klinische implicaties voor een nieuwe benadering voor
oefentherapie als onderdeel van de multimodale behandeling van NSCLRP. Het is
echt nog niet geweten wat de oorzaak is van deze microscopische veranderingen
en wat deze veranderingen betekenen op spierniveau. Daarom is het belangrijk
dat toekomstige studies zich richten op een integratie van veranderingen op
macroscopisch, microscopisch en moleculair niveau om het effect van HIT op de
paraspinale spieren volledig te ontrafelen. Bovendien zouden longitudinale studies
moeten onderzoeken of de veranderingen in de paraspinale musculatuur,
personen meer vatbaar maakt om lage rugpijn te ontwikkelen of dat deze
veranderingen eerder een gevolg zijn van de lage rugpijn
Fibularis neuropathie met dropvoet: anatomisch en radiologisch correlaat
No full textSituering en doel: Fibularis neuropathie is de meest voorkomende neuropathie van de
onderste ledematen. Het presenteert zich meestal door middel van een dorsiflexie parese van
de voetheffers (dropvoet). Meestal is dit een gevolg van een compressie van nervus fibularis
profundus. Wanneer er ook sensorische symptomen optreden, is dit gewoonlijk te wijten aan
een bijkomende uitval van n. fibularis superficialis. Fibularis neuropathie wordt meestal
veroorzaakt door een ‘entrapment’ van deze zenuw ter hoogte van de fibulakop. De
doelstelling van ons onderzoek is het zoeken naar micro- of macroanatomische elementen die
de pathologie van een dropvoet kunnen verklaren.
Methoden: Vijf humane preparaten werden gedissecteerd met de operatiemicroscoop. Hierbij
werd de nadruk gelegd op de vascularisatie van n. fibularis communis en zijn twee
eindtakken. Daarnaast werd een hoge veldsterkte MRI uitgevoerd op een preparaat met een
intacte topografische relatie tussen n. fibularis en de fibula. De hoge veldsterkte MRI werd
gevolgd door een histologische controle, een trichroomkleuring volgens Masson. Bovendien
werden er klinische MRI beelden van een patiënt met een dropvoet ter beschikking gesteld
van het onderzoek.
Resultaten: In twee van de vijf preparaten werd tijdens de microdissectie een bloedvat voor
n. fibularis gevonden in de fossa poplitea. In beide gevallen was dit bloedvat afkomstig van
een musculaire tak van a. poplitea. In twee van de drie preparaten, waarvan het anterior
compartiment van het onderbeen werd gedissecteerd, werd in deze regio een bloedvat
gevonden voor n. fibularis. Met de hoge veldsterkte MRI en de histologie werd aangetoond
dat n. fibularis profundus een hogere densiteit aan fascikels heeft dan n. fibularis superficialis.
Daarnaast werd door middel van de MRI beelden duidelijk dat n. fibularis profundus dichter
tegen fibula en de “scherpe” rand van de tunnel gelegen is dan n. fibularis superficialis. De
klinische MRI beelden toonden aan dat er intraneuraal oedeem werd gevormd op het moment
dat de zenuw de fibulaire tunnel binnen gaat.
Conclusie: Vergeleken met andere zenuwen, zoals n. tibialis, is de vascularisatie van
n. fibularis communis beperkt. Hierdoor is n. fibularis communis meer vatbaar voor ischemie
wanneer er compressie optreedt op de zenuw. De vascularisatie, de ligging ten opzichte van
andere structuren (fibulanek, fibulaire tunnel) en de micro-anatomie van de twee eindtakken
van n. fibularis communis kunnen verklaren waarom n. fibularis profundus vaker en ernstiger
betrokken is bij een fibularis neuropathie met dropvoet
Fibularis neuropathie met dropvoet: anatomisch en radiologisch correlaat
No full textSituering en doel: Fibularis neuropathie is de meest voorkomende neuropathie van de
onderste ledematen. Het presenteert zich meestal door middel van een dorsiflexie parese van
de voetheffers (dropvoet). Meestal is dit een gevolg van een compressie van nervus fibularis
profundus. Wanneer er ook sensorische symptomen optreden, is dit gewoonlijk te wijten aan
een bijkomende uitval van n. fibularis superficialis. Fibularis neuropathie wordt meestal
veroorzaakt door een ‘entrapment’ van deze zenuw ter hoogte van de fibulakop. De
doelstelling van ons onderzoek is het zoeken naar micro- of macroanatomische elementen die
de pathologie van een dropvoet kunnen verklaren.
Methoden: Vijf humane preparaten werden gedissecteerd met de operatiemicroscoop. Hierbij
werd de nadruk gelegd op de vascularisatie van n. fibularis communis en zijn twee
eindtakken. Daarnaast werd een hoge veldsterkte MRI uitgevoerd op een preparaat met een
intacte topografische relatie tussen n. fibularis en de fibula. De hoge veldsterkte MRI werd
gevolgd door een histologische controle, een trichroomkleuring volgens Masson. Bovendien
werden er klinische MRI beelden van een patiënt met een dropvoet ter beschikking gesteld
van het onderzoek.
Resultaten: In twee van de vijf preparaten werd tijdens de microdissectie een bloedvat voor
n. fibularis gevonden in de fossa poplitea. In beide gevallen was dit bloedvat afkomstig van
een musculaire tak van a. poplitea. In twee van de drie preparaten, waarvan het anterior
compartiment van het onderbeen werd gedissecteerd, werd in deze regio een bloedvat
gevonden voor n. fibularis. Met de hoge veldsterkte MRI en de histologie werd aangetoond
dat n. fibularis profundus een hogere densiteit aan fascikels heeft dan n. fibularis superficialis.
Daarnaast werd door middel van de MRI beelden duidelijk dat n. fibularis profundus dichter
tegen fibula en de “scherpe” rand van de tunnel gelegen is dan n. fibularis superficialis. De
klinische MRI beelden toonden aan dat er intraneuraal oedeem werd gevormd op het moment
dat de zenuw de fibulaire tunnel binnen gaat.
Conclusie: Vergeleken met andere zenuwen, zoals n. tibialis, is de vascularisatie van
n. fibularis communis beperkt. Hierdoor is n. fibularis communis meer vatbaar voor ischemie
wanneer er compressie optreedt op de zenuw. De vascularisatie, de ligging ten opzichte van
andere structuren (fibulanek, fibulaire tunnel) en de micro-anatomie van de twee eindtakken
van n. fibularis communis kunnen verklaren waarom n. fibularis profundus vaker en ernstiger
betrokken is bij een fibularis neuropathie met dropvoet
Structural characteristics of lumbar paraspinal muscles in non-specific chronic low back pain: the effect of high intensity training
No full textLow back pain is an important global health problem. More than 80% of adult
people experience low back pain at some point in their lifetime. The prevalence of
low back pain is significantly increased in the last decades and will still rise in the
next decades due to changes in lifestyle (e.g. introduction of modern technology)
and due to aging of the population. In the majority of the patients, the pain is
acute and self-limiting. However, some persons develop chronic low back pain in
which the cause mainly remains unknown. This type of low back pain, called nonspecific chronic low back pain (NSCBLP), is often a multidimensional disorder in
which biological factors interact with other factors (e.g. psychological factors,
social factors) to contribute to its development.
The lumbar paraspinal muscles (multifidus (MF) and erector spinae (ES)) play an
important role in stabilizing the lumbar spine. Degeneration of these muscles, is
associated with NSCLBP (i.e. biological factor). Macroscopically, this muscle
degeneration is characterized by a decrease in muscle cross-sectional area
(atrophy) and an increase in fat content. On a microscopic level, muscles consist
of different types of muscle fibers (slow and fast contracting muscle fibers). Muscle
changes at the microscopical level can manifest as reduced muscle fiber size
(cross-sectional area) or as a change in fiber type distribution. Muscle
degeneration usually results in muscle dysfunction which may (partly) explain the
complaints of NSCLBP.
For the treatment of NSCLBP, a multimodal approach is suggested, which consist
of reassurance, education, exercise therapy and to stimulate the patients to stay
active. Exercise training is an important factor in influencing muscle morphology
and is therefore important in tackling muscle dysfunction. However, the effects of
exercise training in persons with NSCLBP remain rather low. Research suggested
that the training intensity might be an important factor in affecting the outcome
of treatment and that the intensity used in the current protocols might be too low
to induce changes in muscle morphology and therefore unable to improve muscle
dysfunction and clinical outcome (e.g. pain, disability). To contribute to the knowledge on the role of paraspinal muscles in NSCLBP and
the effect of high intensity training (HIT) on the muscle fiber characteristics
(microscopic level) of these muscles, in this thesis three main research aims were
formulated: 1) to evaluate the feasibility, accuracy and safety of a fine-needle
muscle biopsy technique to obtain muscle samples of the MF and ES; 2) to
evaluate muscle fiber characteristics of the MF and ES to determine the role of the
different paraspinal muscles; and 3) to evaluate the effect of HIT on muscle fiber
type characteristics of the MF and ES.
Firstly, a new fine needle muscle biopsy technique needed to be developed to
obtain muscle samples from the ES and MF (chapter 1). In a cadaveric study,
the optimal vertebral level and the ideal puncture site was determined to obtain
samples of the ES and MF through a single skin puncture. In the participants, the
muscle biopsy was preceded by an ultrasound to determine the puncture site
individually. This biopsy technique was proven to be feasible, accurate and safe.
Moreover, this fine needle biopsy technique is useable for muscle research of the
lumbar paraspinal musculature in healthy subjects and persons with NSCLBP.
Subsequently, the differences in muscle fiber composition and muscle fiber size
between the ES and MF were investigated to gain insight into their structural
characteristics and to link them to the functional capacity of these muscles
(chapter 2). Both muscles have a predominance of slow contracting (type I)
muscle fibers, which reveals that both muscles can be considered as postural
muscles. The MF is characterized by larger type I muscle fibers, which might
suggest that this muscle tends to be a little bit more appropriate to provide lumbar
stability compared to the ES.
In chapter 3, a cross-sectional study was performed to investigate the muscle
fiber characteristics in persons with NSCLBP and compare these with those of
healthy subjects. Muscle fiber size and the percentage of muscle fibers were
measured. The relative fiber distribution (proportional area occupied by a specific
muscle fiber type) is a more accurate predictor of muscle function and needs to
be calculated as it considers both muscle fiber size (muscle fiber cross-sectional
area) and percentage of muscle fibers (muscle fiber distribution). This comparison
reveals that the ES of persons with NSCLBP contained a significant smaller
proportional area occupied by fast contracting (type II fibers) compared to healthy subjects. This might be the result from constant paraspinal muscle activity which
may occur in persons with NSCLBP when they adopt a static posture because of
fear of pain.
Lastly, a randomized controlled trial was setup to evaluate the effects of a 12-
week combined HIT program (cardiorespiratory, general resistance and core
muscle training) on muscle fiber characteristics of the MF and ES in persons with
NSCLBP, in comparison to a similar training program executed at moderate
intensity (chapter 4). The HIT was shown to result in a significant larger
proportional area occupied by fast-contracting (type II) muscle fibers in the MF
and hence, could counteract the muscle fiber shift that was observed in NSCLBP.
These effects were not present after training at moderate intensity.
Finally, the main findings of this thesis, the strengths and limitations of the
methodology and future research perspectives were critically discussed in the
general discussion.
In conclusion, the first chapter described a feasible, accurate and safe fine needle
biopsy technique to obtain muscle samples of the ES and MF for muscle research
in NSCLBP. The baseline studies (chapter 2 and 3) provided more insights in the
muscle fiber characteristics of two different paraspinal muscles in relation to their
function and between healthy subjects and persons with NSCLBP. As such, we
argue that the MF as well as the ES act as postural muscles that stabilize the spine
and that the relative fiber distribution of these muscles is disturbed in NSCLBP.
Training at high intensity was shown to counteract the disturbed relative fiber
distribution in the MF (chapter 4). As such, the results in this thesis have important
clinical implications towards a new approach for physical therapy as part of the
treatment for NSCLBP. However, it is currently unknown what the causes are of
these changes at the microscopic levels and what this mean for the whole muscle.
Additionally, studies should focus on the integration of changes at macroscopic,
microscopic and molecular level to clarify the effect of HIT on the paraspinal
muscles. Furthermore, longitudinal studies should try to unravel whether
alterations in paraspinal muscle morphology render persons more prone to
develop low back pain or whether these changes rather occur as a consequence
of low back pain.Lage rugpijn is een veel voorkomend en wereldwijd gezondheidsprobleem. Een
groot deel van de bevolking zal minstens een keer last hebben van lage rugpijn.
De prevalentie van lage rugpijn is de afgelopen decennia aanzienlijk toegenomen
en er wordt verwacht dat deze cijfers nog zullen blijven stijgen door een
verandering in levensstijl (gebruik van moderne technologie) en de toenemende
vergrijzing. Bij de meeste gevallen is de pijn acuut en zelflimiterend. Toch zullen
sommige personen chronische lage rugpijn ontwikkelen waarvan de oorzaak vaak
onbekend is. Deze vorm van lage rugpijn wordt niet-specifieke lage rugpijn
(NSCLRP) genoemd en is meestal een multidimensionaal probleem waarbij niet
enkel biologische factoren een rol spelen, maar er ook een interactie is met andere
factoren zoals psychologische en/of sociale factoren die bijdragen aan de
ontwikkeling van lage rugpijn.
De paraspinale spieren in de lumbale regio (multifidus (MF) en erector spinae
(ES)) zorgen voor stabilisatie van de wervelkolom. Degeneratie van deze spieren
wordt dan ook vaak geassocieerd met NSCLRP (als biologische factor).
Macroscopisch wordt spierdegeneratie gekenmerkt door een smallere
dwarsdoorsnede (atrofie) en een toename van het vetgehalte in de spier. De spier
bestaat microscopisch uit verschillende types spiervezels (trage en snelle
spiervezels). Veranderingen op dit microscopisch niveau kunnen zich voordoen in
een smallere spiervezel doorsnede of als een verandering in
spiervezelsamenstelling. Spierdegeneratie is vaak gelinkt aan spierdysfunctie, die
de klachten van NSCLRP (deels) kan verklaren.
De multimodale behandeling van NSCLRP bestaat voornamelijk uit geruststelling,
educatie en kinesitherapie. De recente klinische richtlijnen benadrukken het
belang van oefentherapie en het stimuleren van de patiënt om actief te blijven.
Oefentherapie is een belangrijke factor die de spiermorfologie kan beïnvloeden en
is daarom van belang bij het behandelen van spierdysfunctie. De effecten van
oefentherapie bij personen met NSCLRP blijven echter relatief laag. Onderzoek
heeft reeds gesuggereerd dat trainingsintensiteit een belangrijke modaliteit kan
zijn ter beïnvloeding van de uitkomsten van de behandeling en dat de intensiteit,
gebruikt in de huidige protocollen, mogelijk onvoldoende zou kunnen zijn om
veranderingen in spiermorfologie te induceren en daarom ook niet geschikt is om spierdysfunctie en klinische uitkomsten (bv. pijn en bewegingsbeperking) te
verbeteren.
Om bij te dragen aan de kennis over de rol van de paraspinale spieren in NSCLRP
en het effect van hoog intensieve training (HIT) op de spiervezeleigenschappen
(microscopisch niveau) van deze spieren, werden in dit proefschrift drie
onderzoeksdoelen geformuleerd: 1) het evalueren van de haalbaarheid,
nauwkeurigheid en veiligheid van een fijne naald biopsie techniek om spierstalen
van de MF en ES te verkrijgen; 2) het evalueren van de spiervezeleigenschappen
van de MF en ES om de rol van de verschillende paraspinale spieren te bepalen;
en 3) het evalueren van het effect van HIT op de spiervezeleigenschappen van de
MF en de ES.
Eerst moest er een nieuwe biopsietechniek met een fijne naald worden ontwikkeld
om spierstalen van de MF en de ES te kunnen verzamelen (hoofdstuk 1). In een
kadaverstudie werd het optimale wervelniveau en de ideale punctieplaats bepaald
die nodig is om spierstalen, van zowel de MF als de ES, te verkrijgen door één
opening in de huid. De biopsieprocedure zelf werd bij elke geïncludeerde persoon
voorafgegaan door een echografie om de punctieplaats individueel te bepalen. We
hebben aangetoond dat deze biopsietechniek haalbaar, nauwkeuring en veilig is.
Bovendien is deze fijne naaldbiopsietechniek uitermate geschikt om paraspinaal
spieronderzoek uit te voeren bij gezonde proefpersonen en bij personen met
NSCLRP.
Vervolgens werden de verschillen in spiervezelsamenstelling en spiervezelgrootte
tussen de ES en MF onderzocht om inzicht te krijgen in hun structurele kenmerken
en deze te kunnen koppelen aan de functionele capaciteit van deze spieren
(hoofdstuk 2). Beide spieren hebben voornamelijk trage (type I) spiervezels
waardoor deze spieren kunnen worden beschouwd als houdingsspieren die de
wervelkolom stabiliseren. De MF wordt gekenmerkt door grotere type I
spiervezels, wat erop zou kunnen wijzen dat deze spier mogelijk iets meer
geschikt zou zijn om lumbale stabiliteit te bieden in vergelijking met de ES.
In hoofdstuk 3 werd een cross-sectionele studie uitgevoerd om de
spiervezeleigenschappen van personen met NSCLRP te vergelijken met deze van
gezonde proefpersonen. De spiervezelgrootte en het percentage van de verschillende typen spiervezels, werd gemeten. De relatieve spiervezelverdeling
(proportionele oppervlakte dat wordt ingenomen door een specifieke spiervezel)
is een nauwkeurigere predictor voor de spierfunctie aangezien zowel
spiervezelgrootte als spiervezelverdeling hieraan bijdragen. Deze uitkomstmaat
wordt berekend. De vergelijking tussen gezonde proefpersonen en personen met
NSCLRP toont dat de ES bij personen met NSCLRP een kleiner oppervlakte
vertoont dat wordt ingenomen door de snellere type IIx vezels. Deze bevindingen
kunnen het gevolg zijn van een constante spieractiviteit van de paraspinale
spieren bij personen met NSCLRP omdat ze de neiging hebben om een statische
houding aan te nemen uit angst voor pijn.
Ten slotte werd een gerandomiseerde gecontroleerde klinische studie opgezet om
de effecten van een 12 weken durend, gecombineerd HIT-programma
(cardiorespiratoire training, algemene weerstandstraining en rompspiertraining),
op de spiervezeleigenschappen van de ES en MF te evalueren bij personen met
NSCLRP. Deze resultaten worden vergeleken met een vergelijkbaar
trainingsprogramma met een matige intensiteit (hoofdstuk 4). De HIT resulteerde
in een grotere proportionele oppervlakte die wordt ingenomen door de snelle type
II vezels in de MF en was dus in staat om de verschuivingen in relatieve
spiervezelverdeling, die voor de start van een revalidatieprogramma werden
vastgesteld, teniet te doen. Deze effecten werden niet waargenomen na een
training op matige intensiteit.
Ten slotte worden de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift, de sterktes
en de beperkingen van de gebruikte methodologie en toekomstige
onderzoeksperspectieven, kritisch besproken in een algemene discussie.
In conclusie, toont het eerste hoofdstuk de haalbaarheid, nauwkeurigheid en
veiligheid van een fijne naaldbiopsietechniek, om spierstalen van de ES en MF te
verkrijgen voor spiercelonderzoek in NSCLRP. De baseline studies (hoofdstuk 2 en
3) geven meer inzicht in de spiervezeleigenschappen van de twee verschillende
paraspinale spieren, in relatie tot hun functie, en tussen gezonde proefpersonen
en personen met NSCLRP. Zo kunnen we stellen dat zowel de MF als de ES
fungeren als houdingsspier om de wervelkolom te stabiliseren en dat de
spiervezelverdeling van deze spieren afwijkt bij personen met NSCLRP. Trainen
aan hoge intensiteit leek deze veranderingen in spiervezelverdeling teniet te kunnen doen in de MF (hoofdstuk 4). Op deze manier hebben de resultaten in dit
proefschrift belangrijke klinische implicaties voor een nieuwe benadering voor
oefentherapie als onderdeel van de multimodale behandeling van NSCLRP. Het is
echt nog niet geweten wat de oorzaak is van deze microscopische veranderingen
en wat deze veranderingen betekenen op spierniveau. Daarom is het belangrijk
dat toekomstige studies zich richten op een integratie van veranderingen op
macroscopisch, microscopisch en moleculair niveau om het effect van HIT op de
paraspinale spieren volledig te ontrafelen. Bovendien zouden longitudinale studies
moeten onderzoeken of de veranderingen in de paraspinale musculatuur,
personen meer vatbaar maakt om lage rugpijn te ontwikkelen of dat deze
veranderingen eerder een gevolg zijn van de lage rugpijn
The body-brain connection: investigating the link between embodied cognition, well-being, and academic performances in autism - a rapid review
No full textSchool-going individuals with Autism Spectrum Disorder (ASD) face challenges in educational settings, including reduced academic performance, motor- and social skills. Embodied cognition (EC), which emphasises the significant role of the body in human cognition, encompasses aspects such as motor control, non-verbal communication, and memory. Within an educational context, engaging in EC improves academic performance and emotions in typically developing children. While a theoretical framework of EC in ASD is established, a gap remains in understanding its specific association with educational contexts for these individuals. The current rapid review aims to investigate the relationship between EC, well-being, and academic performances in school-aged autistic individuals. Building on Eigsti’s (2013) review, current research provides theoretical insights into various aspects and implementations of EC in ASD within an educational setting. Findings suggest that EC implementations, which require physical actions from the body, show beneficial effects in ASD, but may be an obstacle because of dual-task challenges. These insights are valuable for practitioners and policymakers to develop and implement appropriate strategies in education for autistic individuals.Funding
This work was supported by the Special Research Fund (BOF) from Hasselt University [grant number BOF22OWB04].
Acknowledgments
A special thanks to Elke Emmers for her expertise and collaboration, and Katrien Hermans for proofreading the manuscript
Affording embodied learning in and beyond the classroom environment: A Sample Study in the Belgian Secondary School Landscape
No full textEmbodied learning, learning while executing physical activities, is effective, but understudied in secondary education. Furthermore, classrooms often lack space for movement, making it challenging for pupils to engage in embodied learning. To stimulate learning through design, designers can rely on the affordance theory. The current study examines (1) which spatial parameters hamper or facilitate embodied learning, and (2) what learning affordances pupils see and anticipate on in their current secondary school environment to engage in embodied learning. Three qualitative methods were executed. The study revealed that pupils can access the properties of objects or spaces that might hamper or facilitate embodied learning. However, pupils struggle to recognize opportunities for movement in spaces outside the classroom, suggesting that the learning environment seems to be delineated and does not cover the entire school environment according to pupils, hindering their ability to engage in movement and learning.Funding
The authors disclosed receipt of the following financial support for the research, authorship, and/or publication of this article: This work was supported by BOF Hasselt University [grant number BOF22OWB04].
Acknowledgments
LE expresses her gratitude to all authors for their support and expertise. LE and RS analysed the results and wrote the manuscript. LE, WT, RS, AA and JV participated in discussions to conceptualize the study, read, gave suggestions/feedback on the written manuscript. LE, WT, RS, AA and JV approved the final manuscript. The authors express their gratitude to the headmaster, teachers and pupils from GO! Campus van Eyck (Maaseik, Belgium), Atlas College (Genk, Belgium), Nautica (Merksplas, Belgium), and Van Veldeke (Hasselt, Belgium) for their willingness and participation. Stephanie Goossens, Lien Grauls and Charlotte Ooms are thanked for the support in data collection. Finally, Michelle Carolus, Donna Weckhuyzen, Jente Mellemans, Adrianna Kucinska, Lies Van den Broeck and Emma Daemen are thanked for their support regarding the illustrations of Figure 4
The Role of Skeletal Muscle Mitochondria in Colorectal Cancer Related Cachexia: Friends or Foes?
No full textUp to 60% of colorectal cancer (CRC) patients develop cachexia. The presence of CRC related cachexia is associated with more adverse events during systemic therapy, leading to a high mortality rate. The main manifestation in CRC related cachexia is the loss of skeletal muscle mass, resulting from an imbalance between skeletal muscle protein synthesis and protein degradation. In CRC related cachexia, systemic inflammation, oxidative stress, and proteolytic systems lead to mitochondrial dysfunction, resulting in an imbalanced skeletal muscle metabolism. Mitochondria fulfill an important function in muscle maintenance. Thus, preservation of the skeletal muscle mitochondrial homeostasis may contribute to prevent the loss of muscle mass. However, it remains elusive whether mitochondria play a benign or malignant role in the development of cancer cachexia. This review summarizes current (mostly preclinical) evidence about the role of skeletal muscle mitochondria in the development of CRC related cachexia. Future human research is necessary to determine the physiological role of skeletal muscle mitochondria in the development of human CRC related cachexia.This research received no external funding
Biopsy samples from the erector spinae of persons with nonspecific chronic low back pain display a decrease in glycolytic muscle fibers
No full textBackground context
Low back pain (LBP) in Western Europe was classified as having the highest disability and overall burden among 291 studied conditions. For an extensive period of time evidence has accumulated related to morphological changes (e.g. atrophy and fat infiltration) of the paraspinal muscles in persons with LBP. Despite this evidence, there is limited knowledge on muscle fiber type composition of these muscles, and their relation to LBP.
Purpose
The aim of the study is to investigate differences in muscle fiber type composition between persons with non-specific chronic low back pain (NSCLBP) and healthy controls for the lumbar erector spinae (ES) and multifidus (MF) muscle.
Study design and setting
A cross sectional study took place in the REVAL Rehabilitation Research Center, Hasselt University, Diepenbeek, Belgium.
Patient sample
Twenty persons with NSCLBP (age: 44.5 ±7.42) and eighteen healthy controls (age: 39.89 ±7.90) participated in this study.
Outcome measures
The primary outcome measure was paraspinal muscle fiber type composition. Secondary outcomes consisted of physiologic measures (maximal aerobic capacity and back muscle strength) and functional measures (activity level).
Methods
Biopsy samples were taken from the lumbar ES and MF muscle at the L4 spinal level. These samples were stained using immunofluorescent antibodies against myosin heavy chains (MHC). In each sample, number and size (CSA) of type I, I/IIa, IIa, IIa/x, and IIx muscle fibers were quantified. From these data the relative cross-sectional fiber areas (RCSA) were calculated. To analyze differences in fiber type composition between healthy persons and persons with NSCLBP, a repeated measurements analysis of variance (ANOVA) was used. Secondary outcome measures were analyzed using a Student's t-test, and Wilcoxon test. This study was supported by the research fund of Hasselt University without potential conflict of interest.
Results
There were no significant differences between both groups regarding anthropometric data. There were no significant between group differences for CSA in the ES. Persons with NSCLBP displayed a non-significant (p= 0.0978) increase in the number of type I muscle fibers, and a significant decrease (p= 0.0019) in the number of type IIx muscle fibers in the ES muscle. Persons with NSCLBP also displayed a trend towards a higher (p= 0.0596) RCSA for type I fibers and a significantly lower RCSA for type IIx fibers (p= 0.0411). There were no significant between group differences within the MF. Regarding the secondary outcome measures, there was a significant between group difference in activity level (p=0.0004) and isokinetic back muscle strength (p=0.0342).
Conclusions
This is the first study to examine muscle fiber type characteristics in both the ES and MF muscle of persons with NSCLBP. Based on muscle fiber characteristics, the paraspinal muscles of persons with NSCLBP seems to display a larger oxidative potential based on an increase of the number type I fibers at the expense of type IIx glycolytic fibers.Our gratitude goes to Geert Souverijns, MD (Jessa Hospital, Department of Radiology, Belgium) who gave us the opportunity to work with a medical doctor of his department We also like to thank the Department of Pneumology (KULeuven) for their help with the immunofluorescent staining. There is no study funding sources
Learning Environment on the Move: First Design Concepts to Embrace Embodied Learning in Secondary Education
No full textEmbodied learning is a recent educational approach that combines learning with
simultaneous execution of physical activity. It can enhance well-being and academic
performances of pupils. However, in contemporary secondary educational settings, the
conventional practice still involves students receiving instruction while being seated. A
crucial goal therein is to explore whether classrooms of secondary education schools, given
their current architectural design and construction, can embrace the implementation of
embodied learning. In pursuit of this goal, a two-track exploratory study was conducted: 1)
surfacing which architectural elements in the current classroom environment encourage or
restrict the execution of embodied learning, and 2) developing solution-oriented design ideas
to facilitate embodied learning. The research focused on secondary school classrooms in
Flanders and considered the perspectives of both students and teachers. The results indicated
that current classroom environments are not yet optimally equipped to facilitate all forms of
embodied learning. However, the solution-oriented designs represented design alterations on
diverse architectural scale levels to modify classroom environments, making them more
welcoming to embodied learning principles. This exploratory study underscores the need for
a more comprehensive focus on embodied learning implementation, the required design
adaptations, and further exploration of it
Unilateral changes of the multifidus in persons with lumbar disc herniation: a systematic review and meta-analysis
No full textBACKGROUND: Lumbar disc herniation (LDH) is one of the most often diagnosed degenerative pathologies within the lumbar spine. Paraspinal muscle involvement could be a possible mediator in the pathophysiology of disc herniation and influences the course of pain and disability after both surgical or nonsurgical treatment. To potentially improve treatment, it may be important to assess multifidus muscle morphology in patients diagnosed with a LDH. OBJECTIVE: A systematic literature review and meta-analysis regarding the multifidus morphology in patients diagnosed with a LDH was conducted to assess the differences in multifidus muscle morphology between persons with LDH and healthy controls, and between the involved and the uninvolved side within subjects experiencing unilateral LDH. METHODS: A systematic search was conducted of articles published up to and including November 2019 using the Pubmed, Web of Science, EMBASE, and MEDLINE Ovid search engines. The articles obtained from this search were screened based on title and abstract using the predetermined eligibility criteria. Included full text articles were assessed for their methodologic quality using the modified Downs and Black checklist. Heterogeneous data regarding multifidus muscle morphology was included in the descriptive analysis; data that was homogenous was included in the meta-analysis. RESULTS: We identified 3,176 articles. Based on the screening for inclusion/exclusion criteria, 18 articles were included. Studies were either cross sectional or case-control studies assessing side-toside differences or comparing patients diagnosed with a LDH to a healthy control group. Nine studies investigated whole muscle atrophy, six looked at muscle fat infiltration, seven studies assessed microscopic muscle properties including muscle fiber size, distribution, and muscle fibrosis. From the 18 articles, 10 were included in the meta-analysis. In the meta-analysis, a comparison was made between side-to-side differences for muscle fiber size, distribution, and whole muscle size. Descriptive analysis showed increased fat infiltration and atrophy (muscle and individual fiber) of the multifidus muscle when comparing side-to-side differences or comparing cases to controls. Meta-analysis showed a significant decrease in type I and II muscle fiber size (p=.002, .01, respectively) combined with a significant increase in the number of type I muscle fibers (p=.008) at the side of LDH. Regarding whole muscle size, no significant differences were found. CONCLUSIONS: This study shows the presence of ipsilateral multifidus muscle changes in persons with unilateral LDH. (C) 2020 Elsevier Inc. All rights reserved.This research did not receive any specific grant from funding agencies in the public, commercial, or not-forprofit sectors. None of the authors state to have professional
and financial affiliations that may be perceived to have biased the presentation.Stevens, S (corresponding author), Hasselt Univ, Fac Rehabil Sci, Rehabil Res Ctr, Agoralaan Bldg A, B-3590 Diepenbeek, Belgium.
[email protected]
- …
