Resumen
Objetivos. Existe evidencia considerable de que un momento aductor de rodilla anormalmente alto es una característica de los patrones de marcha en personas con osteoartritis de rodilla (OA). El objetivo de este estudio fue examinar la relación entre el momento máximo de aducción de rodilla durante las fases de postura temprana y tardía de la marcha, y el tamaño del hueso tibial medial y lateral y el volumen de cartílago en mujeres sanas.
Métodos. Se realizaron análisis tridimensionales de la marcha de Vicon y resonancia magnética (RM) en 20 mujeres sanas sin artrosis de rodilla. El momento de aducción externa de la rodilla se correlacionó con el tamaño del hueso tibial medial y lateral y el volumen de cartílago de la pierna dominante.
Resultados. El momento de aducción de rodilla se correlacionó significativamente con el tamaño óseo de la meseta tibial medial (r = 0,63, P < 0,005), pero no se relacionó con el tamaño óseo de la meseta lateral. No se observó relación entre el momento de aducción de la rodilla y el volumen del cartílago tibial medial o lateral.
Conclusiones. Aunque el momento de aducción de rodilla se asoció positivamente con el tamaño óseo de la meseta tibial medial, pareció tener poco efecto sobre el volumen de cartílago en ese compartimento en mujeres sanas. Puede ser que el efecto del momento de aducción de rodilla difiera en sujetos sanos en comparación con aquellos con OA de rodilla establecida.
Aunque se cree que el aumento de la carga regional a través del cartílago articular es un factor importante en la patogénesis de la artrosis de rodilla (AO) , la relación entre los factores biomecánicos, el volumen del cartílago y el tamaño óseo en articulaciones de rodilla sanas y artríticas no está clara. Mientras que el aumento de la carga mecánica causa adaptaciones en el hueso cortical y esponjoso, la asociación entre la carga y el volumen del cartílago sigue siendo especulativa.
El papel del momento de aducción de rodilla en el AA se está entendiendo mejor. El momento de aducción de la rodilla es generado por la combinación de la fuerza de reacción del suelo, que pasa medial al centro de la articulación de la rodilla durante la marcha, y la distancia perpendicular de esta fuerza desde el centro de la articulación . Este momento tiende a aductar la articulación tibiofemoral, causando un aumento en la presión del compartimento medial, y las personas con OA de rodilla han demostrado momentos de aducción pico de rodilla más grandes de lo normal en sus patrones de marcha. Además, las personas con OA tibiofemoral establecida tienen un volumen de cartílago tibiofemoral reducido en comparación con los sujetos normales y se ha demostrado que pierden un cartílago articular significativo anualmente . Sin embargo, los determinantes de la pérdida de cartílago siguen sin estar claros, aunque los momentos de aducción de la rodilla durante la marcha pueden ayudar a explicar parte de la variación en el volumen de cartílago de la articulación de rodilla sana y artrítica. Además, es posible que los momentos de aducción excesiva de la rodilla durante la marcha puedan explicar en parte por qué la meseta tibial medial tiene un tamaño óseo más grande que la meseta lateral.
Aunque el aumento de los momentos de aducción de rodilla y la disminución de los volúmenes de cartílago se asocian con la gravedad del AA de rodilla , ningún estudio previo ha descrito las relaciones entre el momento de aducción de rodilla y el volumen de cartílago tibial en articulaciones de rodilla sanas o artríticas. Para explorar las relaciones entre el momento de aducción de la rodilla, el volumen del cartílago tibial y el tamaño del hueso en sujetos normales, examinamos los patrones locomotores de 20 mujeres sanas.
Métodos
Sujetos
Veinte mujeres que participaron en un estudio existente sobre envejecimiento saludable fueron reclutadas a través del Centro Jean Hailes (una clínica de salud de la mujer) y la publicidad en los medios de comunicación locales. El estudio fue aprobado por los comités de ética de Alfred Hospital, Caulfield Hospital y La Trobe University.
Los criterios de exclusión fueron antecedentes de osteoartritis de rodilla o síntomas que requerían tratamiento médico, cualquier dolor de rodilla durante más de 1 día en el mes anterior a la prueba, evidencia radiográfica de osteoartritis, artritis inflamatoria, reemplazo de articulación de rodilla planificado o previo, neoplasia maligna, fractura en los últimos 10 años, contraindicación a la resonancia magnética (por ejemplo, marcapasos, clip de aneurisma cerebral, implante coclear, presencia de metralla en lugares estratégicos, metal en el ojo y claustrofobia), incapacidad para caminar 15 m sin el uso de dispositivos de asistencia y hemiparesia.
El aparato y el procedimiento
Se realizaron análisis de la marcha en el laboratorio de la marcha del Centro de Investigación Musculoesquelética de la Universidad de La Trobe, Australia. Se utilizó un sistema de análisis de movimiento Vicon de seis cámaras (Oxford Metrics Ltd, Oxford, Reino Unido) para capturar datos cinemáticos tridimensionales durante cuatro ensayos de marcha en la pierna dominante. La pierna de patada preferida de cada sujeto fue nominada como su pierna dominante. Las fuerzas de reacción en tierra se midieron mediante una plataforma de fuerza Kistler 9281 (Instrumentos Kistler, Winterthur, Suiza). Los análisis dinámicos inversos se realizaron utilizando ‘PlugInGait’ (Oxford Metrics, Oxford, Reino Unido), que se basa en un modelo propuesto anteriormente , para obtener momentos articulares calculados sobre un sistema de ejes ortogonales ubicado en el segmento distal de una articulación. La distancia inter-ASIS (columna ilíaca anterior superior) se midió utilizando un calibrador, lo que provocó que las coordenadas medial–lateral y proximal–distal del centro de la articulación de la cadera se determinaran por el método descrito anteriormente . La medición de ASIS a trocánter mayor proporcionó la coordinación anteroposterior de la articulación de la cadera. Se utilizó un dispositivo de alineación de rodilla (KAD) para calcular los ejes articulares de la rodilla y se midió la torsión tibial a partir del examen clínico. El plano coronal del muslo se definió como el plano que contiene el centro de la articulación de la cadera, el marcador de rodilla y el marcador lateral de KAD. El plano coronal del vástago contenía el centro de la articulación de la rodilla y el marcador de maléolo lateral. El ángulo formado por los ejes articulares de la rodilla y el tobillo midió la torsión tibial.
Los sujetos completaron un cuestionario que incluía datos demográficos y actividad física como se describió anteriormente . El índice de masa corporal (IMC) (peso/alta2 en kg/m2) se calculó midiendo el peso a 0,1 kg más cercano (zapatos y ropa voluminosa quitados) utilizando un solo par de básculas electrónicas y midiendo la altura a 0,1 cm más cercano (zapatos quitados) utilizando un estadiómetro.
Se realizó RMN en la rodilla dominante de cada sujeto. El volumen de cartílago de rodilla se determinó mediante el procesamiento de imágenes en una estación de trabajo independiente utilizando el software Osiris (Universidad de Ginebra), como se describió anteriormente . Se tomaron imágenes de las rodillas en el plano sagital en el mismo 1.Unidad de resonancia magnética de cuerpo entero de 5 T (Signa Advantage HiSpeed GE Medical Systems Milwaukee, WI) que utiliza una bobina de extremidad de recepción comercial. Los tamaños óseos de meseta tibial medial y lateral (área de superficie) se determinaron mediante la creación de un volumen isotrópico a partir de las imágenes de entrada reformateadas en el plano axial y el tamaño óseo de meseta se midió directamente a partir de estas imágenes, como se describió anteriormente . Los coeficientes de variación para el tamaño de la meseta tibial medial y lateral fueron de 2,3 y 2.4%, respectivamente, y los coeficientes de variación para la medición de las medidas de volumen de cartílago medial y lateral fueron de 3,2 y 2,7%, respectivamente.
Análisis estadístico
Las correlaciones de Pearson se utilizaron para examinar la relación entre el momento pico de aducción de rodilla durante la postura temprana y tardía, el tamaño del hueso tibial medial y lateral y el volumen de cartílago. Antes de calcular un coeficiente, se inspeccionaron las gráficas de dispersión de las asociaciones en busca de características que impidieran la interpretación, como la no normalidad de las dos variables, la no linealidad de la asociación y las observaciones periféricas. Todos los análisis se realizaron para la pierna dominante, ya que la combinación de la pierna derecha e izquierda no reconoce la independencia entre las rodillas y el potencial de alineación asimétrica de las extremidades inferiores. Al seleccionar la pierna dominante, intentamos controlar las variables que pueden ser específicas de las articulaciones en lugar de específicas del sujeto. Los resultados en los que hubo valores de P inferiores a 0,05 (de dos colas) se consideraron estadísticamente significativos. Todos los análisis se realizaron con el programa SPSS (versión 11.0.1, SPSS, Cary, NC).
Resultados
La edad media de las 20 mujeres participantes fue de 61,0 ± 5,3 años. El IMC promedio fue de 25,3 ± 4,2 kg/m2. El nivel medio de actividad física actual fue de 7,7 ± 2,4 (en una escala de 0 a 12, donde 0 representaba ninguna actividad física). Las magnitudes medias y desviaciones estándar para los momentos de aducción de rodilla, tamaños óseos y volúmenes de cartílago se presentan en la Tabla 1.
Magnitudes medias de los datos biomecánicos y de la RMAA
| . | Media . |
|---|---|
| Momento de aducción de rodilla (postura temprana)b | 4.0 (0.94) |
| Momento de aducción de rodilla (postura tardía)b | 2.2 (0.67) |
| Medial del cartílago volumen (ml) | 1651 (345) |
| cartílago Lateral volumen (ml) | 2071 (362) |
| Medial tamaño de los huesos (mm2) | 1654 (171) |
| Lateral tamaño de los huesos (mm2) | 1051 (115) |
| . | Media . |
|---|---|
| Momento de aducción de rodilla (postura temprana)b | 4.0 (0.94) |
| Momento de aducción de rodilla (postura tardía)b | 2.2 (0.67) |
| Medial del cartílago volumen (ml) | 1651 (345) |
| cartílago Lateral volumen (ml) | 2071 (362) |
| Medial tamaño de los huesos (mm2) | 1654 (171) |
| Lateral tamaño de los huesos (mm2) | 1051 (115) |
aResults reportado como media ± desviación estándar.
Los momentos de mala reducción se normalizan al porcentaje de peso corporal multiplicado por la altura.
Magnitudes medias de los datos biomecánicos y de la RMAA
| . | Media . |
|---|---|
| Momento de aducción de rodilla (postura temprana)b | 4.0 (0.94) |
| Momento de aducción de rodilla (postura tardía)b | 2.2 (0.67) |
| Medial del cartílago volumen (ml) | 1651 (345) |
| cartílago Lateral volumen (ml) | 2071 (362) |
| Medial tamaño de los huesos (mm2) | 1654 (171) |
| Lateral tamaño de los huesos (mm2) | 1051 (115) |
| . | Media . |
|---|---|
| Momento de aducción de rodilla (postura temprana)b | 4.0 (0.94) |
| Momento de aducción de rodilla (postura tardía)b | 2.2 (0.67) |
| Medial del cartílago volumen (ml) | 1651 (345) |
| cartílago Lateral volumen (ml) | 2071 (362) |
| Medial tamaño de los huesos (mm2) | 1654 (171) |
| Lateral tamaño de los huesos (mm2) | 1051 (115) |
aResults reportado como media ± desviación estándar.
Los momentos de mala reducción se normalizan al porcentaje de peso corporal multiplicado por la altura.
Momento de aducción de rodilla y tamaño del hueso tibial
El momento máximo de aducción de rodilla durante la postura tardía se asoció significativamente con el tamaño del hueso tibial medial (r = 0,63, P = 0,004). Esta relación siguió siendo significativa después de los ajustes post hoc de Bonferonni (α = 0,006). No se observó correlación significativa entre el momento de aducción de la rodilla durante la postura tardía y el tamaño del hueso tibial lateral. El momento máximo de aducción durante la postura temprana no se asoció significativamente con el tamaño del hueso tibial medial o lateral. El ajuste por edad, IMC y actividad física no modificó los resultados presentados en la Tabla 2.
Correlaciones entre el momento de aducción de la rodilla, el volumen del cartílago tibial y el tamaño óseo después del ajuste por edad, peso, altura y actividad física
| . | Momento de aducción (postura temprana). | . | Momento de aducción (postura tardía) . | . | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| . | ar . | P. | ar . | P. | ||
| Medial del cartílago de volumen | -0.06 | 0.79 | 0.02 | 0.92 | ||
| cartílago Lateral de volumen | -0.15 | 0.54 | 0.01 | 0.98 | ||
| Medial tamaño de los huesos | 0.32 | 0.17 | 0.63 | 0.003 | ||
| Lateral tamaño de los huesos | -0.22 | 0.39 | -0.21 | 0.39 | ||
| . | Momento de aducción (postura temprana). | . | Momento de aducción (postura tardía) . | . | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| . | ar . | P. | ar . | P. | ||
| Medial del cartílago de volumen | -0.06 | 0.79 | 0.02 | 0.92 | ||
| cartílago Lateral de volumen | -0.15 | 0.54 | 0.01 | 0.98 | ||
| Medial tamaño de los huesos | 0.32 | 0.17 | 0.63 | 0.003 | ||
| Lateral tamaño de los huesos | -0.22 | 0.39 | -0.21 | 0.39 | ||
ar, Spearman coeficiente de correlación.
Correlaciones entre el momento de aducción de la rodilla, el volumen del cartílago tibial y el tamaño óseo después del ajuste por edad, peso, altura y actividad física
| . | Momento de aducción (postura temprana). | . | Momento de aducción (postura tardía) . | . | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| . | ar . | P. | ar . | P. | ||
| Medial del cartílago de volumen | -0.06 | 0.79 | 0.02 | 0.92 | ||
| cartílago Lateral de volumen | -0.15 | 0.54 | 0.01 | 0.98 | ||
| Medial tamaño de los huesos | 0.32 | 0.17 | 0.63 | 0.003 | ||
| Lateral tamaño de los huesos | -0.22 | 0.39 | -0.21 | 0.39 | ||
| . | Momento de aducción (postura temprana). | . | Momento de aducción (postura tardía) . | . | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| . | ar . | P. | ar . | P. | ||
| Medial del cartílago de volumen | -0.06 | 0.79 | 0.02 | 0.92 | ||
| cartílago Lateral de volumen | -0.15 | 0.54 | 0.01 | 0.98 | ||
| Medial tamaño de los huesos | 0.32 | 0.17 | 0.63 | 0.003 | ||
| Lateral tamaño de los huesos | -0.22 | 0.39 | -0.21 | 0.39 | ||
ar, Spearman coeficiente de correlación.
Momento de aducción de rodilla y volumen del cartílago tibial
No se observaron correlaciones significativas entre el momento de aducción máximo que se produjo durante la postura temprana o tardía y el volumen del cartílago tibial medial o lateral antes y después del ajuste por edad, IMC y actividad física. Estos resultados se presentan en la Tabla 2.
Discusión
Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que describe la relación entre el momento de aducción de la rodilla, el tamaño del hueso tibial y el volumen del cartílago en mujeres sanas. Aunque el momento de aducción de la rodilla proporciona una contribución importante al 70% de la carga total de la articulación de la rodilla que pasa a través del compartimento tibiofemoral medial durante la marcha , estos resultados sugieren que el momento influye en el tamaño del hueso en mayor medida que el volumen del cartílago en rodillas sanas.
El momento pico de aducción de rodilla durante la postura tardía se correlacionó con el tamaño óseo de la meseta tibial medial, pero no con la meseta lateral. Cuanto mayor es la magnitud del momento de aducción de la rodilla en sujetos normales, mayor es el tamaño del hueso de la meseta tibial medial. Esto corrobora la influencia del momento de aducción de la rodilla en la carga de la articulación medial y proporciona evidencia que respalda el papel que desempeña la carga mecánica en la regulación del crecimiento de hueso nuevo . Aunque se observó una relación entre el momento de aducción de la rodilla y el tamaño del hueso de la meseta tibial medial durante la postura tardía, esto no se observó durante la postura temprana. Puede ser que la actividad interna de los tejidos blandos proporcionada por estructuras como los ligamentos y los músculos ayude a restringir mejor la fuerza de compresión impuesta en el compartimiento tibiofemoral medial por el momento de aducción durante la postura temprana, en comparación con la postura tardía. Además, puede ser que el aumento de la carga experimentada por el miembro de soporte durante la postura tardía mediara la asociación entre el momento de aducción de la rodilla y el tamaño del hueso medial. Se requiere más trabajo para corroborar la compleja interacción espacial y temporal que involucra el momento de aducción de la rodilla durante la marcha .
Hasta donde sabemos, solo otros dos estudios han examinado la influencia del momento de aducción de la rodilla en la adaptación ósea en la rodilla. Estos mostraron que el momento de aducción de la rodilla era el mejor predictor de la relación medial a lateral del contenido mineral óseo proximal en sujetos normales y artríticos . Si bien el momento de aducción de la rodilla parece ser un factor importante que regula el tamaño óseo y el contenido mineral en sujetos sanos y artríticos, es necesario examinar mediante estudios longitudinales si la relación del momento de aducción con los cambios óseos en la tibia proximal influye en el riesgo de desarrollar OA.
No se observó relación entre el momento de aducción de la rodilla y el volumen del cartílago tibial medial o lateral. Ningún estudio previo ha examinado la relación entre el momento de aducción y el volumen de cartílago en sujetos sanos o artríticos. Estudios previos que examinaron a personas con osteoartritis de rodilla mostraron que un momento de aducción más grande se asoció con un mayor estrechamiento del espacio de la articulación medial . Sin embargo, debido a que el espacio articular de la rodilla consiste en otras estructuras, como los meniscos, el estrechamiento del espacio articular no siempre es un indicador válido del volumen del cartílago articular . Sin embargo, hay evidencia emergente de que el volumen de cartílago será una medida útil en los estudios de la patogénesis de la osteogénesis imperfecta . Un estudio reciente que examinó a sujetos con osteoartritis temprana demostró que el estrechamiento del espacio de la articulación medial se asoció con reducciones sustanciales del volumen del cartílago en los compartimentos tibial y rótula medial y lateral . Además, la osteofitosis se asoció con aumentos sustanciales en el área de superficie de la articulación tibial lateral y medial, pero no con un cambio en el volumen del cartílago . Esto puede inferir que los cambios en el cartílago y la morfología ósea en el AA temprano son independientes entre sí. Dado que este estudio demostró que el momento de aducción de la rodilla se asoció con un cambio en el tamaño del hueso de la meseta tibial medial en personas sanas, puede ser que el tamaño del hueso desempeñe un papel en el inicio de la enfermedad, mientras que las alteraciones en el volumen del cartílago pueden mediar la progresión de la enfermedad. Se requiere más trabajo para dilucidar la respuesta del cartílago y el hueso a la carga mecánica antes y después del inicio de la enfermedad.
Los hallazgos de este estudio están limitados por el tamaño relativamente pequeño de la muestra, aunque tuvimos suficiente poder para mostrar el efecto del momento aductor en el tamaño óseo. Sin embargo, nuestros resultados sugieren que el efecto sobre el cartílago, si lo hay, es significativamente menor que el efecto sobre el hueso. La medida en que estas conclusiones se generalizan a los hombres requerirá una investigación más a fondo.
Aunque este estudio ha demostrado una asociación positiva entre el momento de aducción de la rodilla y el tamaño de la meseta tibial medial en mujeres sanas, no se observó relación entre el momento de aducción y el volumen del cartílago medial. Puede ser que el momento aductor de rodilla tenga un efecto diferente en el cartílago articular en sujetos sanos en comparación con aquellos con OA de rodilla establecida. Se requiere más trabajo para dilucidar la respuesta típica del cartílago a la carga mecánica y examinar si los cambios en el tamaño del hueso son anteriores a la aparición de la enfermedad.
Los autores han declarado no tener conflictos de intereses.
Nos gustaría agradecer el apoyo de la Fundación Colonial, la Fundación Shepherd, CCRE (Terapéutica) y el Centro de Investigación Musculoesquelética de la Universidad La Trobe. Agradecemos a T. Bach, J. Wittwer, D. Chen, K. Webster y J. Hankin por su valiosa asistencia en la gestión de proyectos. También estamos muy agradecidos a los sujetos que dieron tan libremente su tiempo para participar en la investigación.
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Notas del autor
Departamento de Epidemiología y Medicina Preventiva, Monash University, Alfred Hospital, Prahran, Victoria, 3181, 1La Trobe University, Victoria, 3086 y 2Jean Hailes Foundation, Clayton, Victoria, Australia.
