Muscles, Nerves, and Pain. A Guide to Diagnosis, Pain Concepts and Therapy

198 Pages·2017·62.16 MB·English

by  Wilfred A. Nix

Wilfred A. Nix
Muscles, Nerves,
and Pain
A Guide to Diagnosis,
Pain Concepts and Therapy
Second Edition
Muscles, Nerves, and Pain
Wilfred A. Nix
Muscles, Nerves,
and Pain
A Guide to Diagnosis, Pain Concepts, and Therapy
Second edition
With 102 figures
123
Nix, Wilfred A.
Professor of Neurology
Department of Neurology
University Medical Center
Johannes Gutenberg University
Mainz, Germany
ISBN 978-3-662-53718-3 978-3-662-53719-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-53719-0
Springer
© Springer-Verlag GmbH Germany 2012, 2017
This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the
material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broad-
casting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and
retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or
hereafter developed.
The use of general descriptive names, registered names, trademarks, service marks, etc. in this publication
does not imply, even in the absence of a specific statement, that such names are exempt from the relevant
protective laws and regulations and therefore free for general use.
The publisher, the authors and the editors are safe to assume that the advice and information in this book are
believed to be true and accurate at the date of publication. Neither the publisher nor the authors or the editors
give a warranty, express or implied, with respect to the material contained herein or for any errors or omissions
that may have been made.
Cover Design: deblik Berlin
Graphic design and layout: Berthold Matthäus, Mühltal
Cover illustration: © Prof. Nix, Mainz
Illustrations: Fotosatz-Service Köhler GmbH – Reinhold Schöberl, Würzburg
Printed on acid-free paper
This Springer imprint is published by Springer Nature
The registered company is Springer-Verlag GmbH Germany
The registered company address is: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany
V
Acknowledgments
I would like to thank all those who encouraged me to write this book and who helped in editing
and getting it published. For the first edition I would particularly like to thank Dr. Dieter
Bonke, who coordinated much of the work that had to be done, and Berthold Matthäus for the
graphic design and layout. For the second edition I thank the continuing support of Springer
represented by Diana Kraplow, Astrid Horlacher, and Isabella Athanassiou. Their help guided
me through the book’s revision.
I am also indebted to my patients, who were a constand motivation while writing the book.
Finally I would like to thank my wife, Brigitte, for her patience and constant support and care.
Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 Basics of anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 Motor system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Sensory system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Vegetative system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Neuron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 Peripheral nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6 Regeneration of the peripheral nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.7 Denervation and reinnervation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.8 Sequelae of nerve injuries on the sensory system and pain . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2 Examination process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1 Motor function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.1 Muscle tests of the upper extremity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.2 Muscle tests of the lower extremity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Reflexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.1 Examination of reflexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.1 Methods of testing sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 Vegetative nervous system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.1 Sympathetic skin innervation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 Electrophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4 Radicular lesions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1 Segmental innervation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.2 Remarks on terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3 Overuse and disc herniation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.4 Diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.5 Therapy of a herniated disc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.5.1 Conservative or operative therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.5.2 The “failed back syndrome” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.6 Cervical root syndromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.6.1 Cervical myelopathy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.7 Lumbar root syndromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.7.1 Conus/cauda lesion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.7.2 Spondylolisthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5 Lesions of single nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1 Trigeminal nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1.1 Corneal reflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1.2 Sense of smell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1.3 Bulbar and pseudobulbar paralysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
VII
Contents
5.1.4 Masseter reflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1.5 Trigeminal neuralgia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.2 Facial nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.2.1 Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.2.2 Peripheral facial nerve paresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2.3 Central facial nerve paresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2.4 Facial nerve spasm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.2.5 Therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3 Brachial plexus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.1 Traumatic damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.2 Damage from inflammation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.3.3 Entrapment syndromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.3.4 Pancoast syndrome, radiation sequelae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.4 Shoulder nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.4.1 Long thoracic nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.4.2 Suprascapular nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.5 Axillary nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.6 Musculocutaneous nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.7 Radial nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.8 Ulnar nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.8.1 Ulnar groove and loge de Guyon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.9 Median nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.9.1 Carpal tunnel syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.10 Volkmann’s contracture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.11 Lumbosacral plexus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.11.1 Diabetic plexopathy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.11.2 Gluteal nerves, injection paralysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.12 Cutaneous femoral nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.13 Femoral nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.14 Sciatic nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.15 Tibial nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.16 Peroneal nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.17 Anterior tibial nerve syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6 Acute and chronic pain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1 Pain concepts over time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.2 Aspects of physiology and pain pathways . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6.2.1 Prespinal level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6.2.2 Spinal level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.2.3 Brain level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.2.4 Sensitization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.2.5 Pain memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.3 Nociceptors in muscles and joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.4 Neurogenic inflammation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.5 Nociceptive pain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
6.6 Neuropathic pain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.7 Mixed pain concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
VIII Contents
7 Pain mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
7.1 First and second neuron p athways . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.2 Impulse propagation in the normal nerve: the diseased nerve and cross-talk . . . . . 131
7.3 Ectopic impulse generation and peripheral sensitization . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
7.4 Central sensitization and anatomical plasticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
7.5 Central sensitization and d escending inhibition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.6 Sympathetic–afferent coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8 Polyneuropathies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.1 Demyelinating neuropathies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
8.1.1 Polyneuritis and polyradiculitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
8.2 Axonal degeneration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.2.1 Sensory Neuronopathies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.2.2 Axonopathies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
8.3 Combined axon and myelin damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
8.4 Diabetic neuropathy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9 Clinical aspects of painful c onditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
9.1 Complex regional pain syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
9.2 Root avulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
9.3 Referred pain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.4 Myofascial syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.5 Pain states in the trunk and extremities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.5.1 Cervical pain syndromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
9.5.2 Whiplash trauma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.5.3 Paravertebral pain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.5.4 Low back pain, sciatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
9.5.5 Intercostal neuralgia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.5.6 Scapulocostal syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.5.7 Frozen shoulder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.5.8 Brachialgia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
9.6 Herpes zoster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
9.7 Muscle cramps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
10 General therapeutic g uidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
10.1 Nerve-muscle interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
10.1.1 Electrotherapy of the muscle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
10.1.2 Electrotherapy of the regenerating nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
10.1.3 Physical therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
10.1.4 Voluntary activation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
10.1.5 Motivating the patient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
10.2 Regeneration-promoting substances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
10.3 Pain therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
10.3.1 Neuropathic pain treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
10.3.2 Non-steroidal anti-inflammatory drugs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
10.3.3 Anticonvulsants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
IX
Contents
10.3.4 Antidepressants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
10.3.5 Opioids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
10.3.6 Neuroleptics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
10.3.7 Miscellaneous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
10.3.8 The mixed pain concept and its impact on pain therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Subject Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
1
Introduction