Journal of the Canadian Chiropractic Association

June 2014 Volume 58 No. 2

Real-time force feedback during flexion-distraction procedure for low back pain: A pilot study

Abstract

A form of chiropractic procedure known as Cox flexion-distraction is used by chiropractors to treat low back pain. Patient lies face down on a specially designed table having a stationery thoracic support and a moveable caudal support for the legs. The Doctor of Chiropractic (DC) holds a manual contact applying forces over the posterior lumbar spine and press down on the moving leg support to create traction effects in the lumbar spine. This paper reports on the development of real-time feedback on the applied forces during the application of the flexion-distraction procedure. In this pilot study we measured the forces applied by experienced DCs as well as novice DCs in using this procedure. After a brief training with real-time feedback novice DCs have improved on the magnitude of the applied forces. This real-time feedback technology is promising to do systematic studies in training DCs during the application of this procedure. (JCCA 2014; 58(2):193-200)
Key Words: Cox, flexion-distraction, technique, realtime, chiropractic

Une forme de procédure chiropratique connue sous le nom de flexion-distraction Cox est employée par les chiropraticiens dans le traitement de la lombalgie. Le patient se couche sur le ventre sur une table spécialement conçue, qui comporte un support thoracique stationnaire et un support caudal mobile pour les jambes. Le docteur en chiropratique (DC) maintient un contact manuel en appliquant une force sur la colonne lombaire postérieure, et appuie sur le support mobile pour les jambes afin de créer un effet de traction dans la colonne lombaire. Le présent article se veut un rapport sur le développement d’une rétroaction en temps réel au sujet des forces appliquées au cours de l’utilisation de la procédure de flexion-distraction. Dans cette étude pilote, nous avons mesuré les forces appliquées par des DC ayant de l’expérience et des DC débutants pendant l’application de cette procédure. Après une brève formation avec rétroaction en temps réel, les DC débutants s’étaient améliorés relativement à la magnitude des forces appliquées. Cette technologie de rétroaction en temps réel est prometteuse pour la réalisation d’études systématiques sur la formation des DC durant l’application de cette procédure. (JCCA 2014; 58(2):193-200)
Mots-clés: Cox, flexion-distraction, technique, temps réel, chiropratique

  • Maruti Ram Gudavalli, PhD
  • James M. Cox, DC, DACBR

The cervical myodural bridge, a review of literature and clinical implications

Abstract

The role of posterior cervical musculature in sensorimotor control, cervicocephalic pain, and stabilization of the spinal cord has been recently described. Anatomical soft tissue connections which cross the cervical epidural space link suboccipital muscle fascia and dura. These myodural bridges provide passive and active anchoring of the spinal cord. They may also be involved in a dural tension monitoring system to prevent dural infolding, and maintain patency of the spinal cord. Modulation of dural tension may be initiated via a sensory reflex to muscular contractile postissues. Unanticipated movements such as hyperflexion extension injuries stimulate deep suboccipital muscles and transmit tensile forces through the bridge to the cervical dura. Due to its larger cross sectional area, the rectus capitis posterior major myodural bridge may exert greater mechanical traction on the dura than the rectus capitis posterior minor. University ethics committee approval and anatomical donor consent was obtained for this study. (JCCA 2014;58(2):184-192)
Key Words: rectus capitis posterior major, obliquus capitis inferior, myodural bridge, dura mater

Le rôle de la musculature cervicale postérieure dans le contrôle sensorimoteur, la douleur cervico-céphalique et la stabilisation de la moelle épinière n’a que récemment fait l’objet d’une description. Les connexions anatomiques des tissus mous qui traversent l’espace épidural cervical lient le fascia et la dure-mère des muscles sous-occipitaux. Ces ponts myoduraux offrent un point d’ancrage passif et actif à la moelle épinière. Ils peuvent aussi participer au système de contrôle de la tension durale afin de prévenir le repliement dural et de maintenir la perméabilité de la moelle épinière. Les modulations de la tension durale peuvent être provoquées par un réflexe sensoriel aux tissus musculaires contractiles. Les mouvements non anticipéscomme les blessures résultant d’une hyperflexionextension stimulent les muscles sous-occipitaux profonds et transmettent des efforts de traction par le pont sur la dure-mère cervicale. En raison de sa plus grande section transversale, le pont myodural grand droit postérieur peut exercer une plus grande traction mécanique sur la dure-mère que le muscle petit droit postérieur. L’approbation du comité d’éthique de l’université et le consentement du donneur anatomique ont été obtenus pour la présente étude. (JCCA 2014;58(2):184-192)
Mots-clés: grand droit postérieur, oblique inférieur de la tête, pont myodural, dure-mère, chiropratique

  • Dennis E. Enix, DC, MBA
  • Frank Scali, DC
  • Matthew E. Pontell, BSc

The origin, and application of somatosensory evoked potentials as a neurophysiological technique to investigate neuroplasticity

Abstract

Somatosensory evoked potentionals (SEPs) can be used to elucidate differences in cortical activity associated with a spinal manipulation (SM) intervention. The purpose of this narrative review is to overview the origin and application of SEPs, a neurophysiological technique to investigate neuroplasticity. Summaries of: 1) parameters for SEP generation and waveform recording; 2) SEP peak nomenclature, interpretation and generators; 3) peaks pertaining to tactile information processing (relevant to both chiropractic and other manual therapies); 4) utilization and application of SEPs; 5) SEPs concurrent with an experimental task and at baseline/control/pretest; 6) SEPs pain studies; and 7) SEPs design (pre/post) and neural reorganization/ neuroplasticity; and 8) SEPs and future chiropracticresearch are all reviewed. Understanding what SEPs are, and their application allows chiropractors, educators, and other manual therapists interested in SM to understand the context, and importance of research findings from SM studies that involve SEPs. (JCCA 2014;58(2):170-183)
Key Words: somatosensory evoked potential, neuroplasticity, manipulation, chiropractic

Les potentiels évoqués somesthésiques (PES) peuvent servir à élucider les différences dans l’activité corticale liée à une manipulation vertébrale (MV). La présente revue narrative a pour objet de donner un aperçu de l’origine et de l’application des PES, une technique neurophysiologique servant à étudier la neuroplasticité. Les sujets suivants feront l’objet de résumés : 1) paramètres pour la génération de PES et l’enregistrement des formes d’ondes; 2) nomenclature, interprétation et générateurs du point maximum de PES; 3) points maximums relatifs au traitement de l’information tactile (pertinent pour la chiropratique et les autres thérapies manuelles); 4) l’utilisation et l’application des PES; 5) PES en même temps qu’une tâche expérimentale et au point de référence/prétest; 6) les PES et les études sur la douleur; 7) conception des PES (pré/post) et réorganisation neuronale/neuroplasticité; 8) les PES et la recherche future en chiropratique. Comprendre ce que sont les PES ainsi que leur application permet aux chiropraticiens, aux éducateurs et aux autres thérapeutes manuels qui s’intéressent à la MV de comprendre le contexte et l’importance des conclusions des recherches sur la MV où l’on a recours aux PES. (JCCA 2014;58(2):170-183)
Mots-clés: potentiel évoqué somesthésique, neuroplasticité, manipulation, chiropratique

  • Steven R. Passmore, DC, PhD
  • Bernadette Murphy, DC, PhD
  • Timothy D. Lee, PhD

Effect of changing lumbar stiffness by single facet joint dysfunction on the responsiveness of lumbar muscle spindles to vertebral movement

Abstract

Objective: Individuals experiencing low back pain often present clinically with intervertebral joint dysfunction. The purpose of this study was to determine whether relative changes in stiffness at a single spinal joint alters neural responsiveness of lumbar muscle spindles to either vertebral movement or position. Methods: Muscle spindle discharge was recorded in response to 1mm L6 ramp and hold movements (0.5mm/s) in the same animal for lumbar laminectomy-only (n=23), laminectomy & L5/6 facet screw (n=19), laminectomy & L5/6 facetectomy (n=5) conditions. Mean instantaneous frequency (MIF) was calculated for the ramp-up, hold, ramp-down and post-ramp phases during each joint condition. Results: Mean MIFs were not significantly different between the laminectomy-only and the other two types of joint dysfunction for the ramp-up, hold, ramp-down, or post-ramp phases. Conclusion: Stiffness changes caused by single facet joint dysfunction failed to alter spindle responses during slow 1mm ramp and hold movements of the L6 vertebra. (JCCA 2014;58(2):160-169)
Key Words: stiffness, joint, muscle spindle, chiropractic

Objectif : La lombalgie se manifeste souvent cliniquement sous forme de dysfonction articulaire intervertébrale. Cette étude a pour objet de déterminer si des changements relatifs dans la rigidité d’une seule articulation vertébrale modifieraient la réactivité des fuseaux musculaires lombaires envers le mouvement ou la position des vertèbres. Méthodologie : Les décharges des fuseaux musculaires ont été notées en réponse à des mouvements de rampe et de maintien de 1 mm à L6 (0,5 mm/s) chez le même animal pour le groupe laminectomie lombaire seulement (n=23), laminectomie et vis translaminofacettaire L5/6 (n=19), laminectomie et facettectomie L5/6 (n=5). La fréquence instantanée moyenne (FIM) a été calculée pour les phases d’intensification, de maintien, d’atténuation et postrampe pour chacun des groupes. Résultats : Les FIM n’étaient pas significativement différentes entre le groupe laminectomie seule et les deux autres types de dysfonction articulaires pour les phases d’intensification, de maintien, d’atténuation et postrampe. Conclusion : Les changements de rigidité causés par une dysfonction articulaire à facette unique n’ont pas réussi à modifier la réponse des fuseaux au cours de mouvements lents de rampe et de maintien de 1 mm de la vertèbre L6. (JCCA 2014;58(2):160-169)
Mots-clés: rigidité, articulation, fuseau musculaire, chiropratique.

  • William R. Reed, DC, PhD
  • Joel G. Pickar, DC, PhD
  • Cynthia R. Long, PhD

Effect of spinal manipulation on the development of history-dependent responsiveness of lumbar paraspinal muscle spindles in the cat

Abstract

We determined whether spinal manipulation could prevent and/or reverse the decrease and increase in paraspinal muscle spindle responsiveness caused respectively by lengthening and shortening histories of the lumbar muscles. Single unit spindle activity from multifidus and longissimus muscles was recorded in the L6 dorsal root in anesthetized cats. Muscle history was created and spinal manipulation delivered (thrust amplitude: 1.0mm, duration: 100ms) using a feedback-controlled motor attached to the L6 spinous process. Muscle spindle discharge to a fixed vertebral position (static test) and to vertebral movement (dynamic test) was evaluated following the lengthening and shortening histories. For the static test, changes in muscle spindle responsiveness were significantly less when spinal manipulation followed muscle history (p<0.01), but not when spinal manipulation preceded it (p>0.05). For the dynamic test, spinal manipulation did not significantly affect the history-induced change in muscle spindle responsiveness. Spinal manipulation may partially reverse the effects of muscle history on muscle spindle signaling of vertebral position. (JCCA 2014;58(2):149-159)
Key Words: Muscle spindle, proprioception, spinal manipulation, lumbar spine, paraspinal muscle, thixotropy, muscle history, chiropractic

Nous avons déterminé si les manipulations vertébrales pouvaient prévenir ou inverser la diminution et l’augmentation de la réactivité du fuseau musculaire paravertébral causé respectivement par les antécédents d’allongement et de raccourcissement des muscles lombaires. L’activité des fuseaux musculaires des muscles multifidus et longissimus prise isolément a été notée pour la racine dorsale de la vertèbre L6 chez des chats anesthésiés. Les muscles ont été soumis à un antécédent musculaire et la manipulation vertébrale a été effectuée (amplitude la pulsion : 1,0 mm, durée : 100 ms) au moyen d’un moteur contrôlé par rétroaction fixé à l’apophyse épineuse de L6. Les décharges du fuseau musculaire à une position vertébrale fixe (test statique) et au mouvement vertébral (test dynamique) ont été évaluées à la suite des antécédents d’allongement et de raccourcissement musculaires. Pour ce qui est du test statique, les changements dans la réactivité du fuseau musculaire étaient significativement moindres lorsque la manipulation vertébrale était effectuée après l’antécédent musculaire (p<0,01), ce qui n’était pas le cas lorsque la manipulation vertébrale la précédait (p>0,05). Pour ce qui est du test dynamique, la manipulation vertébrale n’a pas eu d’effet significatif sur le changement de la réactivité du fuseau musculaire provoqué par l’antécédent. La manipulation vertébrale peut partiellement inverser l’effet de l’antécédent musculaire sur la signalisation de la position vertébrale du fuseau musculaire. (JCCA 2014;58(2):149-159)
Mots clés: Fuseau musculaire, proprioception, manipulation vertébrale, colonne lombaire, muscle paravertébral, thixotropie, antécédent musculaire, chiropratique

  • Dong-Yuan Cao, PhD
  • Joel G. Pickar, DC, PhD

The effect of spinal manipulation impulse duration on spine neuromechanical responses

Abstract

Introduction: Spinal manipulation therapy (SMT) is characterized by specific kinetic and kinematic parameters that can be modulated. The purpose of this study is to investigate fundamental aspects of SMT dosephysiological response relation in humans by varying SMT impulse duration. Methods: Twenty healthy adults were subjected to four different SMT force-time profiles delivered by a servo-controlled linear actuator motor and differing in their impulse duration. EMG responses of the left and right thoracic paraspinal muscles (T6 and T8 levels) and vertebral displacements of T7 and T8 were evaluated for all SMT phases. Results: Significant differences in paraspinal EMG were observed during the “Thrust phase” and immediately after (“Post-SMT1”) (all T8 ps < 0.01 and T6 during the thrust ps < 0.05). Sagittal vertebral displacements were similar across all conditions (p > 0.05). Conclusion: Decreasing SMT impulse duration leads to a linear increase in EMG response of thoracic paraspinal during and following the SMT thrust. (JCCA 2014;58(2):141-148)
Key Words: spine, manipulation, dose, impulse duration, chiropractic

Introduction : La manipulation vertébrale (MV) se caractérise par des paramètres cinétiques et cinématiques particuliers qui peuvent être modulés. L’objet de la présente étude est d’examiner des aspects fondamentaux de la relation dose-réponse physiologique de la MV chez des humaines en faisant varier la durée de l’impulsion de la MV. Méthodologie : Vingt adultes en santé ont subi quatre différents profils force-temps de MV livrés au moyen d’un actuateur linéaire asservi et ayant des durées d’impulsion différentes. Les réponses EMG des muscles paravertébraux de gauche et de droite (au niveau des vertèbres T6 et T8) et les déplacements des vertèbres T7 et T8 ont été évalués pour toutes les phases de la MV. Résultats : Des différences considérables ont été observées dans l’EMG des muscles paravertébraux au cours de la phase de la « poussée » et immédiatement après celle-ci (« post-MV1 ») (T8 : tous les p < 0,01 et T6 lors de la poussée : tous les p < 0,05). Les déplacements sagittaux des vertèbres étaient semblables dans toutes les situations (p < 0,05). Conclusion : Une réduction de la durée de l’impulsion de la MV entraîne une augmentation linéaire de la réaction à l’EMG des muscles paravertébraux thoraciques au cours de la poussée de la MV, et après celle-ci. (JCCA 2014;58(2):141-148)
Mots-clés: colonne vertébrale, manipulation, dose, durée de l’impulsion, chiropratique

  • Isabelle Pagé, DC
  • François Nougarou, PhD
  • Claude Dugas, PhD
  • Martin Descarreaux, DC, PhD

Effect of bracing or surgical treatments on balance control in idiopathic scoliosis: three case studies

Abstract

Scoliosis is the most frequent spinal deformity among adolescents. In 80 % of cases, it is defined as idiopathic as no individual cause has been identified. However, several factors linked to Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) have been identified and are under investigation. One of these factors is neurological dysfunction. Increase in body sway has been observed either during or following sensory manipulation in AIS patients. It is believed that impairment in sensory processing could be related to scoliosis onset. Impairment in sensory processing could induce a body schema distortion. The aim of this case series was to evaluate if conventional orthopaedic treatments could improve balance control thus implying a better body representation. Although, no strong conclusion can be drawn from a case series, results suggest that alteration in body representation should be investigated in future studies. (JCCA 2014;58(2):131-140)
Key Words: scoliosis, adolescent, sensory impairment, chiropractic

La scoliose est la déformation de la colonne vertébrale la plus fréquente chez les adolescents. Dans 80 % des cas, on la définit comme idiopathique, puisqu’on n’a jamais déterminé de cause unique. Toutefois, plusieurs facteurs liés à la scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) ont été déterminés, et font actuellement l’objet d’études. L’un de ces facteurs est la dysfonction neurologique. Une augmentation du déséquilibre corporel a été observée durant ou après la manipulation sensorielle chez les patients atteints de SIA. On croit qu’un trouble du traitement sensoriel pourrait être lié à l’apparition de la scoliose. Un trouble du traitement sensoriel pourrait entraîner une distorsion du schéma postural. Le but de cette série d’études de cas était d’évaluer si les traitements orthopédiques classiques pouvaient améliorer le contrôle de l’équilibre, et ainsi améliorer la posture du corps. Même s’il est impossible de tirer des conclusions solides d’une série d’études de cas, les résultats suggèrent néanmoins que les modifications de la posture du corps devraient faire l’objet d’études ultérieures. (JCCA 2014;58(2):131-140)
Mots-clés: scoliose, adolescent, trouble sensoriel, chiropratique

  • Jean-Philippe Pialasse, DC, MSc, PhD(c)
  • Martin Simoneau, PhD

The use of “stabilization exercises” to affect neuromuscular control in the lumbopelvic region: a narrative review

Abstract

It is well-established that the coordination of muscular activity in the lumbopelvic region is vital to the generation of mechanical spinal stability. Several models illustrating mechanisms by which dysfunctional neuromuscular control strategies may serve as a cause and/or effect of low back pain have been described in the literature. The term “core stability” is variously used by clinicians and researchers, and this variety has led to several rehabilitative approaches suggested to affect the neuromuscular control strategies of the lumbopelvic region (e.g. “stabilization exercise”, “motor control exercise”). This narrative review will highlight: 1) the ongoing debate in the clinical and research communitiesregarding the terms “core stability” and “stabilization exercise”, 2) the importance of sub-grouping in identifying those patients most likely to benefit from suchtherapeutic interventions, and 3) two protocols that can assist clinicians in this process. (JCCA 2014;58(2):119-130)
Key Words: stability, motor control, stabilization, exercise, chiropractic

Il est bien établi que la coordination de l’activité musculaire dans la région lombo-pelvienne est vitale à la génération de la stabilité mécanique de la colonne vertébrale. Les ouvrages spécialisés fournissent la description de plusieurs modèles illustrant les mécanismes par lesquels les stratégies de contrôle neuromusculaire dysfonctionnelles peuvent être une cause ou un effet de la lombalgie. Le terme « stabilité du tronc » est employé de différentes manières par les cliniciens et les chercheurs, et ces variations dans l’emploi du terme ont mené à plusieurs approches en matière de réadaptation que l’on fait valoir comme affectant les stratégies de contrôle neuromusculaire de la région lombo-pelvienne (p. ex. « exercice de stabilisation », « exercice de contrôle moteur »). Cette revue narrative soulignera : 1) le débat continu dans les communautés clinique et de la recherche sur les termes « stabilité du tronc » et « exercice de stabilisation »; 2) l’importance du regroupement en sous-groupes lorsque l’on identifie les patients les plus susceptibles de bénéficier de telles interventions thérapeutiques;3) deux protocoles qui peuvent aider les cliniciens dans ce processus. (JCCA 2014;58(2):119-130)
Mots-clés: stabilité, contrôle moteur, stabilisation, exercice, chiropratique

  • Paul Bruno, DC, PhD

Whiplash evokes descending muscle recruitment and sympathetic responses characteristic of startle

Abstract

Whiplash injuries are the most common injuries following rear-end collisions. During a rear-end collision, the human muscle response consists of both a postural and a startle response that may exacerbate injury. However, most previous studies only assessed the presence of startle using data collected from the neck muscles and head/neck kinematics. The startle response also evokes a descending pattern of muscle recruitment and changes in autonomic activity. Here we examined the recruitment of axial and appendicular muscles along with autonomic responses to confirm whether these other features of a startle response were present during the first exposure to a whiplash perturbation. Ten subjects experienced a single whiplash perturbation while recording electromyography, electrocardiogram,and electrodermal responses. All subjects exhibited a descending pattern of muscle recruitment, and increasing heart rate and electrodermal responses following the collision. Our results provide further support that the startle response is a component of the response to whiplash collisions. (JCCA 2014;58(2):109-118)
Key Words: Whiplash, startle, perturbation, chiropractic

e coup de fouet cervical est la blessure la plus fréquemment subie à la suite d’une collision arrière. Durant une telle collision, la réponse musculaire humaine comporte à la fois une réaction posturale et une réaction de sursaut qui peuvent exacerber la blessure. Toutefois, la plupart des études antérieures ont seulement évalué la présence de la réaction de sursaut au moyen de données sur les muscles du cou et la cinématique de la tête et du cou. La réaction de sursaut évoque aussi un recrutement musculaire descendant et modifie l’activité du système nerveux autonome. Nous avons examiné dans le présent article le recrutement des muscles axiaux et appendiculaires ainsi que les réponses autonomes afin de confirmer si ces autres caractéristiques d’une réponse de sursaut étaient présentes au cours de la première exposition à une perturbation de type coup de fouet. Dix sujets ont subi une seule perturbation de ce type et leurs réponses électromyographique, électrocardiographique et électrodermographique ont été enregistrées. Tous les sujets ont présenté un recrutement musculaire descendant, une augmentation du rythme cardiaque et des réponses électrodermales suivant la collision. Nos résultats soutiennent l’idée selon laquelle la réaction de sursaut est une composante de la réponse aux collisions avec coup de fouet. (JCCA 2014;58(2):109-118)
Mots-clés : coup de fouet, sursaut, perturbation, chiropratique

  • Daniel WH Mang, BSc, MSc, PhD(c)
  • Gunter P Siegmund, PhD, P.Eng
  • Jean-Sébastien Blouin, DC, MSc, PhD

Commentary- Special issue on spine neuromuscular control

  • Martin Descarreaux, DC, PhD
  • Steven Passmore, DC, PhD