het effect van het knieadductiemoment op het tibiale kraakbeenvolume en de botgrootte bij gezonde vrouwen

Abstract

doelstellingen. Er zijn aanzienlijke aanwijzingen dat een abnormaal hoog knieadductormoment een kenmerk is van de looppatronen bij mensen met knieartritis (oa). Het doel van deze studie was om de relatie te onderzoeken tussen het piekmoment van de knieadductie tijdens de vroege en late fase van de loop, en de mediale en laterale tibiale botgrootte en het kraakbeenvolume bij gezonde vrouwen.

methoden. Driedimensionale Vicon-loopanalyses en magnetic resonance imaging (MRI) werden uitgevoerd bij 20 gezonde vrouwen zonder knie-OA. Het uitwendige knieadductiemoment was gecorreleerd met de mediale en laterale tibiale botgrootte en het kraakbeenvolume voor het dominante been.

resultaten. Het knieadductiemoment correleerde significant met de botgrootte van het mediale tibiale plateau (r = 0,63, P < 0,005), maar was niet gerelateerd aan de botgrootte van het laterale plateau. Er werd geen verband waargenomen tussen het knieadductiemoment en het mediale of laterale kraakbeenvolume van het scheenbeen.

conclusies. Hoewel het knieadductiemoment positief werd geassocieerd met de botgrootte van het mediale tibiale plateau, bleek het weinig effect te hebben op het kraakbeenvolume in dat compartiment bij gezonde vrouwen. Het kan zijn dat het effect van de knie adductie moment verschilt bij gezonde proefpersonen in vergelijking met die met gevestigde knie OA.

hoewel een verhoogde regionale belasting van het gewrichtskraakbeen wordt beschouwd als een belangrijke factor bij de pathogenese van knieosteoartritis (OA) , is het verband tussen biomechanische factoren, kraakbeenvolume en botgrootte bij gezonde en artritische kniegewrichten onduidelijk. Terwijl verhoogde mechanische belasting aanpassingen in corticale en cancellous bot veroorzaakt, blijft de associatie tussen belasting en kraakbeenvolume speculatief.

de rol van het knieadductiemoment bij OA wordt beter begrepen. Het knieadductiemoment wordt gegenereerd door de combinatie van de grondreactie, die tijdens het lopen mediaal naar het midden van het kniegewricht gaat, en de loodrechte afstand van deze kracht tot het midden van het gewricht . Dit moment heeft de neiging om het tibiofemorale gewricht adduct, waardoor een toename van de mediale compartiment druk, en mensen met knie OA hebben aangetoond groter dan normale piek knie adductiemomenten in hun gang patronen. Bovendien hebben mensen met gevestigde tibiofemorale OA het tibiofemorale kraakbeenvolume verminderd in vergelijking met normale proefpersonen en is aangetoond dat ze jaarlijks significant kraakbeen van de articulaire knie verliezen . De determinanten van kraakbeenverlies blijven echter onduidelijk, hoewel de knieadductiemomenten tijdens het lopen kunnen helpen om een deel van de variantie in gezond en artritisch kraakbeenvolume van het kniegewricht te verklaren. Bovendien is het mogelijk dat overmatige knieadductiemomenten tijdens het lopen deels verklaren waarom het mediale tibiale plateau een grotere botgrootte heeft dan het laterale plateau.

hoewel verhoogde knieadductiemomenten en verminderde kraakbeenvolumes in verband worden gebracht met de ernst van knie-OA , heeft geen eerder onderzoek de relaties beschreven tussen het knieadductiemoment en het kraakbeenvolume in gezonde of artritische kniegewrichten. Om de relaties tussen het knieadductiemoment, het kraakbeenvolume en de botgrootte bij normale proefpersonen te onderzoeken, onderzochten we de bewegingspatronen van 20 gezonde vrouwen.

methoden

proefpersonen

twintig vrouwen die betrokken waren bij een bestaand onderzoek naar gezond ouder worden werden aangeworven via het Jean Hailes Centre (een vrouwengezondheidskliniek) en via reclame in de lokale media. De studie werd goedgekeurd door het Alfred Hospital, Caulfield Hospital en La Trobe University ethische commissies.

de uitsluitingscriteria waren een voorgeschiedenis van knie-artrose of symptomen die medische behandeling vereisen, elke kniepijn gedurende meer dan 1 dag in de maand voorafgaand aan de test, radiografisch bewijs van OA, inflammatoire artritis, geplande of eerdere kniegewrichtvervanging, maligniteit, fractuur in de laatste 10 jaar, contra-indicatie voor MRI (bv. pacemaker, cerebrale aneurysma clip, cochleair implantaat, aanwezigheid van granaatscherven op strategische locaties, metaal in het oog en claustrofobie), onvermogen om 15 m te lopen zonder het gebruik van hulpmiddelen, en hemiparese.

apparatuur en procedure

Loopanalyses werden uitgevoerd in het looplaboratorium van het Musculoskeletal Research Centre, La Trobe University, Australië. Een Vicon motion analysis system met zes camera ‘ s (Oxford metrics Ltd, Oxford, UK) werd gebruikt om driedimensionale kinematische gegevens vast te leggen tijdens vier looptests op het dominante been. Het favoriete schopbeen van elke proefpersoon werd genomineerd als hun dominante been. De grondreactie werd gemeten door een Kistler 9281 krachtplatform (Kistler Instruments, Winterthur, Zwitserland). Inverse dynamische analyses werden uitgevoerd met behulp van ‘PlugInGait’ (Oxford Metrics, Oxford, UK), die is gebaseerd op een eerder voorgesteld model , om gewrichtsmomenten berekend over een orthogonale as systeem gelegen in het distale segment van een gewricht te verkrijgen. Inter-ASIS (anterior superior iliacal spine) afstand werd gemeten met behulp van een schuifmaat, waardoor de mediaal–laterale en proximaal–distale coördinaten van het centrum van het heupgewricht werden bepaald volgens de eerder beschreven methode . De ASIS naar greater-trochanter meting leverde de anterior-posterior coördinaat van het heupgewricht. Een knee alignment device (kad) werd gebruikt om kniegewricht Assen te berekenen en tibiale torsie werd gemeten op basis van klinisch onderzoek. Het coronale vlak van de dij werd gedefinieerd als het vlak met het centrum van het heupgewricht, de kniemarker en de laterale kad-marker. Het coronale vlak van de schacht bevatte het midden van het kniegewricht en de laterale malleolusmarker. De hoek gevormd door de knie-en enkelgewricht Assen gemeten tibiale torsie.

proefpersonen vulden een vragenlijst in met demografische gegevens en lichaamsbeweging zoals eerder beschreven . Body mass index (BMI) (gewicht/hoogte2 in kg/m2) werd berekend door het gewicht te meten tot op 0,1 kg nauwkeurig (schoenen en omvangrijke kleding verwijderd) met behulp van een enkele elektronische weegschaal en de hoogte te meten tot op 0,1 cm nauwkeurig (schoenen verwijderd) met behulp van een stadiometer.

MRI werd uitgevoerd op de dominante knie van elke patiënt. Het kraakbeenvolume van de knie werd bepaald door beeldverwerking op een onafhankelijk werkstation met behulp van de Osiris-software (Universiteit van Genève) Zoals eerder beschreven . Knieën werden afgebeeld in het sagittale vlak op dezelfde 1.5-T magnetic resonance unit voor het hele lichaam (Signa Advantage Hispeed GE Medical Systems Milwaukee, WI) met behulp van een commerciële receive-only extremity coil. Mediale en laterale tibiale plateau botgrootte (oppervlakte) werden bepaald door het creëren van een isotroop volume van de input beelden geherformatteerd in het axiale vlak en plateau botgrootte werd direct gemeten van deze beelden zoals eerder beschreven . De variatiecoëfficiënten voor mediale en laterale tibiale plateau grootte waren 2,3 en 2.4%, respectievelijk, en de variatiecoëfficiënten voor de meting van mediale en laterale kraakbeenvolume metingen waren 3,2 en 2,7%, respectievelijk.

statistische analyse

Pearson ‘ s correlaties werden gebruikt om het verband te onderzoeken tussen het piekmoment van de knieadductie tijdens de vroege en late houding, de mediale en laterale tibiale botgrootte en het kraakbeenvolume. Voordat een coëfficiënt werd berekend, werden de verstrooiingen van de verenigingen onderzocht op kenmerken die de interpretatie zouden belemmeren, zoals de niet-normaliteit van de twee variabelen, de niet-lineariteit van de vereniging en de buitenliggende waarnemingen. Alle analyses werden uitgevoerd voor het dominante been, omdat het combineren van het rechter – en linkerbeen de onafhankelijkheid tussen de knieën en het potentieel voor asymmetrische uitlijning van de onderste ledematen niet erkent. Door het dominante been te selecteren, probeerden we variabelen te controleren die eerder gewrichtspecifiek dan onderwerpspecifiek kunnen zijn. Resultaten met P-waarden van minder dan 0,05 (tweezijdig) werden statistisch significant geacht. Alle analyses werden uitgevoerd met SPSS (versie 11.0.1, SPSS, Cary, NC).

resultaten

de gemiddelde leeftijd van de 20 deelnemende vrouwen was 61,0 ± 5,3 jaar. De gemiddelde BMI was 25,3 ± 4,2 kg / m2. Het gemiddelde niveau van de huidige fysieke activiteit was 7,7 ± 2,4 (op een schaal van 0-12, waarbij 0 geen fysieke activiteit vertegenwoordigde). De gemiddelde magnitudes en standaardafwijkingen voor de knieadductiemomenten, botmaten en kraakbeenvolumes zijn weergegeven in Tabel 1.

Knieadductiemoment en tibiale botgrootte

het piekadductiemoment tijdens de late houding was significant geassocieerd met de mediale tibiale botgrootte (r = 0,63, P = 0,004). Deze relatie bleef significant na post-hoc Bonferonni aanpassingen (α = 0,006). Er werd geen significante correlatie waargenomen tussen het knieadductiemoment tijdens de late houding en de laterale tibiale botgrootte. Het piekadductiemoment tijdens de vroege houding was niet significant geassocieerd met de mediale of laterale tibiale botgrootte. Aanpassing voor leeftijd, BMI en lichaamsbeweging veranderde de resultaten in Tabel 2 niet.

Knieadductiemoment en tibiaal kraakbeenvolume

er werden geen significante correlaties waargenomen tussen het piekadductiemoment tijdens vroege of late houding en het mediale of laterale kraakbeenvolume van het tibiaal kraakbeen vóór en na aanpassing voor leeftijd, BMI en lichamelijke activiteit. Deze resultaten worden weergegeven in Tabel 2.

discussie

voor zover wij weten, is dit de eerste studie die het verband beschrijft tussen het moment van knieadductie, de grootte van het scheenbeen en het kraakbeenvolume bij gezonde vrouwen. Hoewel het knieadductiemoment een belangrijke bijdrage levert aan de 70% van de totale belasting van het kniegewricht die tijdens het lopen door het mediale tibiofemorale compartiment gaat , suggereren deze resultaten dat het moment de botgrootte in grotere mate beïnvloedt dan het kraakbeenvolume bij gezonde knieën.

het piekmoment van de knieadductie tijdens de late houding was gecorreleerd met de botgrootte van het mediale tibiale plateau, maar niet met het laterale plateau. Hoe groter de grootte van de knieadductie moment bij normale proefpersonen, hoe groter de mediale tibiale plateau botgrootte. Dit onderbouwt de invloed van het knieadductiemoment op de mediale gewrichtsbelasting en levert bewijs ter ondersteuning van de rol die mechanische belasting speelt in de regulatie van nieuwe botgroei . Hoewel een verband tussen het knieadductiemoment en de botgrootte van het mediale tibiale plateau duidelijk was tijdens de late houding, werd dit niet waargenomen tijdens de vroege houding. Het kan zijn dat de interne activiteit van zachte weefsels die door structuren zoals ligamenten en spieren worden geleverd, helpt om de drukkracht die op het mediale tibiofemorale compartiment wordt uitgeoefend door het adductiemoment tijdens de vroege houding beter te beperken, in vergelijking met de late houding. Bovendien kan het zijn dat de verhoogde belasting van de ondersteunende ledemaat tijdens late houding de associatie tussen het knieadductiemoment en de mediale botgrootte bemiddelde. Er is verder werk nodig om de complexe ruimtelijke en temporele interactie met het knieadductiemoment tijdens het lopen te onderbouwen .

voor zover wij weten, hebben slechts twee andere studies de invloed van het knieadductiemoment op de botadaptatie aan de knie onderzocht. Hieruit bleek dat het knieadductiemoment de beste voorspeller was van de mediale tot laterale Verhouding van het proximale botmineraalgehalte bij normale en artritische proefpersonen . Hoewel het knieadductiemoment een belangrijke factor lijkt te zijn die de botgrootte en het mineraalgehalte regelt bij gezonde en artritische personen, moet door longitudinale studies worden onderzocht of de relatie van het adductiemoment met benige veranderingen aan het proximale scheenbeen het risico op het ontwikkelen van OA beïnvloedt.

er werd geen verband waargenomen tussen het knieadductiemoment en het mediale of laterale kraakbeenvolume van het scheenbeen. In geen enkele eerdere studie is de relatie tussen het adductiemoment en het kraakbeenvolume onderzocht bij gezonde of artritische proefpersonen. Eerdere studies die mensen met knie-OA onderzoeken toonden aan dat een groter adductiemoment geassocieerd werd met een grotere mediale gewrichtsruimte vernauwing . Echter, omdat kniegewricht ruimte bestaat uit andere structuren zoals menisci, gezamenlijke ruimte vernauwing is niet altijd een geldige indicator van het gewrichtskraakbeen volume . Er is, echter, nieuw bewijs dat kraakbeenvolume een nuttige maatregel in studies van de pathogenese van OA zal zijn . Een recente studie waarbij proefpersonen met vroege radiografische OA werden onderzocht, toonde aan dat de vernauwing van de mediale gewrichtsruimte gepaard ging met een aanzienlijke afname van het kraakbeenvolume bij zowel mediale als laterale tibiale en patella compartimenten . Verder werd osteofytose geassocieerd met een aanzienlijke toename van het laterale en mediale tibiale gewrichtsoppervlak, maar niet met een verandering in het kraakbeenvolume . Dit kan concluderen dat de veranderingen in kraakbeen en botmorfologie in vroege OA onafhankelijk van elkaar zijn. Aangezien dit onderzoek heeft aangetoond dat het moment van knieadductie geassocieerd werd met een verandering in de grootte van het mediale tibiale plateau bij gezonde mensen, kan het zijn dat de grootte van het bot een rol speelt bij de initiatie van de ziekte, terwijl veranderingen in het kraakbeenvolume de progressie van de ziekte kunnen bemiddelen. Verder onderzoek is nodig om de reactie van kraakbeen en bot op mechanische belasting voor en na het begin van de ziekte te verduidelijken.

de bevindingen van deze studie zijn beperkt door de relatief kleine steekproefgrootte, hoewel we voldoende vermogen hadden om het effect van adductormoment op de botgrootte aan te tonen. Onze resultaten suggereren echter dat het effect op het kraakbeen, indien aanwezig, aanzienlijk minder is dan het effect op het bot. De mate waarin deze bevindingen generaliseren naar mannen zal nader onderzoek vereisen.

hoewel deze studie een positief verband heeft aangetoond tussen het moment van knieadductie en de grootte van het mediale tibiale plateau bij gezonde vrouwen, was er geen verband tussen het adductiemoment en het mediale kraakbeenvolume. Het kan zijn dat het moment van de knieadductor bij gezonde proefpersonen een ander effect heeft op het gewrichtskraakbeen dan bij gezonde proefpersonen met een vastgestelde knie-OA. Verder onderzoek is nodig om de typische reactie van kraakbeen op mechanische belasting te verduidelijken en te onderzoeken of veranderingen in botgrootte vóór het begin van de ziekte.

de auteurs hebben geen belangenconflicten verklaard.

we willen de Colonial Foundation, Shepherd Foundation, Ccre (Therapeutics) en Musculoskeletal Research Centre La Trobe University voor steun bedanken. Wij zijn T. Bach, J. Wittwer, D. Chen, K. Webster en J. Hankin voor hun waardevolle hulp in projectmanagement. We zijn ook zeer dankbaar voor de proefpersonen die zo vrijelijk hun tijd hebben gegeven om deel te nemen aan het onderzoek.

auteur notes

Department of Epidemiology and Preventive Medicine, Monash University, Alfred Hospital, Prahran, Victoria, 3181, 1LA Trobe University, Victoria, 3086 en 2Jean Hailes Foundation, Clayton, Victoria, Australië.