wpływ momentu przywodzenia stawu kolanowego na objętość chrząstki piszczelowej i wielkość kości u zdrowych kobiet

Streszczenie

cele. Istnieją znaczne dowody na to, że wyjątkowo wysoki moment przywodziciela kolana jest cechą wzorców chodu u osób z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego (OA). Celem pracy było zbadanie zależności pomiędzy szczytowym momentem przywodzenia stawu kolanowego we wczesnej i późnej fazie chodu a wielkością kości piszczelowej przyśrodkowej i bocznej oraz objętością chrząstki u zdrowych kobiet.

Trójwymiarowe analizy chodu Vicon i rezonans magnetyczny (MRI) wykonano na 20 zdrowych kobietach bez OA kolana. Zewnętrzny moment przywodzenia stawu kolanowego był skorelowany z wielkością kości piszczelowej przyśrodkowej i bocznej oraz objętością chrząstki dla nogi dominującej.

wyniki. Moment przywodzenia stawu kolanowego istotnie korelował z wielkością kości płaskowyżu przyśrodkowego piszczelowego (r = 0,63, P < 0,005), ale nie był związany z wielkością kości płaskowyżu bocznego. Nie zaobserwowano związku między momentem przywodzenia stawu kolanowego a objętością chrząstki przyśrodkowej lub bocznej kości piszczelowej.

Chociaż moment przywodzenia stawu kolanowego był pozytywnie związany z wielkością kości przyśrodkowego płaskowyżu piszczelowego, u zdrowych kobiet wydawał się mieć niewielki wpływ na objętość chrząstki w tym przedziale. Może się zdarzyć, że efekt momentu przywodzenia stawu kolanowego różni się u zdrowych osób w porównaniu z osobami z ustalonym OA stawu kolanowego.

chociaż uważa się , że zwiększone regionalne obciążenie chrząstki stawowej jest ważnym czynnikiem w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego (OA), związek między czynnikami biomechanicznymi, objętością chrząstki i wielkością kości w zdrowych i artretycznych stawach kolanowych jest niejasny. Podczas gdy zwiększone obciążenie mechaniczne powoduje adaptacje w kości korowej i kancelicznej, związek między obciążeniem a objętością chrząstki pozostaje spekulacyjny.

rola momentu addukcji kolana w OA staje się coraz bardziej zrozumiała. Moment przywodzenia stawu kolanowego jest generowany przez połączenie siły reakcji podłoża, która podczas chodu przechodzi przyśrodkowo do środka stawu kolanowego i prostopadłej odległości tej siły od środka stawu. Ten moment ma tendencję do przywodzenia stawu piszczelowo-udowego, powodując wzrost ciśnienia w komorze przyśrodkowej, a osoby z OA kolana wykazały większe niż normalne momenty szczytowego przywodzenia kolana w ich wzorcach chodu. Ponadto u osób z ustalonym OA kości piszczelowo-udowej stwierdzono zmniejszoną objętość chrząstki piszczelowo-udowej w porównaniu z osobami zdrowymi i wykazano, że co roku traci znaczącą chrząstkę stawową stawu kolanowego . Jednak determinanty utraty chrząstki pozostają niejasne, chociaż momenty przywodzenia kolana podczas chodu mogą pomóc wyjaśnić niektóre wariancji w zdrowej i artretycznej objętości chrząstki stawu kolanowego. Ponadto możliwe jest, że momenty nadmiernego przywodzenia kolana podczas chodu mogą częściowo tłumaczyć, dlaczego przyśrodkowy Płaskowyż piszczelowy ma większy rozmiar kości niż Płaskowyż boczny.

chociaż zwiększone momenty przywodzenia stawu kolanowego i zmniejszona objętość chrząstki są związane z ciężkością OA stawu kolanowego, żadne wcześniejsze badanie nie opisało zależności między momentem przywodzenia stawu kolanowego a objętością chrząstki piszczelowej w zdrowych lub artretycznych stawach kolanowych. Aby zbadać związki między momentem przywodzenia stawu kolanowego, objętością chrząstki piszczelowej i wielkością kości u zdrowych osób, zbadaliśmy wzorce ruchowe 20 zdrowych kobiet.

metody

tematy

dwadzieścia kobiet zaangażowanych w istniejące badania nad zdrowym starzeniem się zostało zrekrutowanych za pośrednictwem Centrum Jean Hailes (kliniki zdrowia kobiet) i reklamy w lokalnych mediach. Badanie zostało zatwierdzone przez Komisje etyki Alfred Hospital, Caulfield Hospital i La Trobe University.

kryteriami wykluczenia były: OA w wywiadzie lub objawy wymagające leczenia, ból kolana przez ponad 1 dzień w miesiącu poprzedzającym badanie, radiograficzne objawy OA, zapalne zapalenie stawów, planowana lub wcześniejsza wymiana stawu kolanowego, nowotwór złośliwy, złamanie w ciągu ostatnich 10 lat, przeciwwskazania do wykonania rezonansu magnetycznego (np. rozrusznik serca, klips do tętniaka mózgu, implant ślimakowy, obecność odłamków w strategicznych miejscach, METAL w oku i klaustrofobia), niezdolność do chodzenia 15 m bez użycia implantu.urządzenia wspomagające i niedowład połowiczy.

aparatura i procedura

analizy chodu przeprowadzono w laboratorium chodu w Musculosum Research Centre, La Trobe University, Australia. Sześciokamerowy system analizy ruchu Vicon (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK) został użyty do przechwytywania trójwymiarowych danych kinematycznych podczas czterech prób chodzenia na dominującej nodze. Preferowana przez każdego testera noga kopana była nominowana jako noga Dominująca. Siły reakcji naziemnej były mierzone za pomocą platformy siłowej Kistler 9281 (Kistler Instruments, Winterthur, Szwajcaria). Odwrotne analizy dynamiczne przeprowadzono za pomocą metody „PlugInGait” (Oxford Metrics, Oxford, UK), która opiera się na wcześniej zaproponowanym modelu , w celu uzyskania momentów stawowych obliczonych na podstawie ortogonalnego układu osi położonego w dystalnym segmencie stawu. Odległość między ASIS (przedni górny kręgosłup biodrowy) mierzono za pomocą zacisku, co spowodowało wyznaczenie współrzędnych przyśrodkowo–bocznych i proksymalno–dystalnych ośrodka stawu biodrowego za pomocą wcześniej opisanej metody . Pomiar ASIS do krętarza zapewniał koordynację przednio-tylną stawu biodrowego. Do obliczenia osi stawu kolanowego wykorzystano urządzenie do wyrównywania stawu kolanowego (kad), a na podstawie badania klinicznego zmierzono skręcenie kości piszczelowej. Płaszczyznę koronową uda zdefiniowano jako płaszczyznę zawierającą środek stawu biodrowego, marker kolanowy i marker kad boczny. Płaszczyzna koronowa trzonu obejmowała środek stawu kolanowego i boczny marker kostny. Kąt utworzony przez osie stawu kolanowego i skokowego mierzył skręcenie piszczelowe.

osoby wypełniły kwestionariusz zawierający dane demograficzne i aktywność fizyczną, jak opisano wcześniej . Wskaźnik masy ciała (BMI) (waga/wzrost2 w kg/m2) obliczono poprzez pomiar wagi z dokładnością do 0,1 kg (usunięto Buty i odzież wielkogabarytową) za pomocą jednej pary wag elektronicznych i pomiar wysokości z dokładnością do 0,1 cm (usunięto buty) za pomocą stadiometru.

rezonans magnetyczny wykonano na kolanie dominującym każdego pacjenta. Objętość chrząstki stawu kolanowego została określona przez przetwarzanie obrazu na niezależnej stacji roboczej przy użyciu oprogramowania Osiris (Uniwersytet genewski), jak opisano wcześniej . Kolana zostały zobrazowane w płaszczyźnie strzałkowej na tej samej 1.5-T Jednostka rezonansu magnetycznego całego ciała (Signa Advantage HiSpeed GE Medical Systems Milwaukee, WI) wykorzystująca komercyjną cewkę odbiorczą. Przyśrodkowe i boczne piszczelowe rozmiary kości plateau (pole powierzchni) określono, tworząc objętość izotropową na podstawie obrazów wejściowych sformatowanych w płaszczyźnie osiowej, a rozmiar kości plateau mierzono bezpośrednio na podstawie tych obrazów, jak opisano wcześniej . Współczynniki zmienności wielkości płaskowyżu przyśrodkowego i bocznego piszczelowego wynosiły 2,3 i 2.4%, a współczynniki zmienności pomiaru objętości chrząstki przyśrodkowej i bocznej wynosiły odpowiednio 3,2 i 2,7%.

analiza statystyczna

korelacje Pearsona zostały wykorzystane do zbadania zależności między szczytowym momentem przywodzenia kolana podczas wczesnej i późnej postawy, przyśrodkową i boczną wielkością kości piszczelowej i objętością chrząstki. Przed obliczeniem współczynnika, rozrzuty asocjacji były sprawdzane pod kątem cech, które utrudniałyby interpretację, takich jak nienormalność dwóch zmiennych, Nieliniowość asocjacji i obserwacje odległe. Wszystkie analizy przeprowadzono dla nogi dominującej, ponieważ połączenie prawej i lewej nogi nie uznaje niezależności między kolanami i możliwości asymetrycznego wyrównania kończyn dolnych. Wybierając dominującą nogę, próbowaliśmy kontrolować zmienne, które mogą być specyficzne dla stawów, a nie dla tematu. Wyniki, w których wartości P były mniejsze niż 0,05 (dwuogonowe), uznano za istotne statystycznie. Wszystkie analizy zostały wykonane przy użyciu SPSS (wersja 11.0.1, SPSS, Cary, NC).

wyniki

średni wiek 20 uczestniczących kobiet wynosił 61, 0 ± 5, 3 roku życia. Średnie BMI wynosiło 25,3 ± 4,2 kg / m2. Średni poziom aktualnej aktywności fizycznej wynosił 7,7 ± 2,4 (w skali 0-12, gdzie 0 oznacza brak aktywności fizycznej). Średnie wielkości i odchylenia standardowe dla momentów przywodzenia stawu kolanowego, wielkości kości i objętości chrząstki przedstawiono w tabeli 1.

moment przywodzenia stawu kolanowego i rozmiar kości piszczelowej

szczytowy moment przywodzenia stawu kolanowego podczas późnej postawy był istotnie związany z rozmiarem kości piszczelowej przyśrodkowej (r = 0, 63, P = 0, 004). Zależność ta pozostawała znacząca po doraźnych korektach Bonferonni (α = 0,006). Nie zaobserwowano istotnej korelacji pomiędzy momentem przywodzenia stawu kolanowego w późnej pozycji a wielkością kości piszczelowej bocznej. Szczytowy moment przywodzenia podczas wczesnej postawy nie był znacząco związany z rozmiarem kości piszczelowej przyśrodkowej lub bocznej. Dostosowanie ze względu na wiek, BMI i aktywność fizyczną nie zmieniło wyników przedstawionych w tabeli 2.

moment przywodzenia stawu kolanowego i objętość chrząstki piszczelowej

nie zaobserwowano istotnej korelacji między szczytowym momentem przywodzenia występującym we wczesnej lub późnej pozycji a objętością przyśrodkowej lub bocznej chrząstki piszczelowej przed i po dostosowaniu ze względu na wiek, BMI i aktywność fizyczną. Wyniki te przedstawiono w tabeli 2.

dyskusja

według naszej wiedzy jest to pierwsze badanie opisujące związek między momentem przywodzenia kolana, wielkością kości piszczelowej i objętością chrząstki u zdrowych kobiet. Chociaż moment przywodzenia stawu kolanowego w znacznym stopniu przyczynia się do 70% całkowitego obciążenia stawu kolanowego przechodzącego przez środkowy przedział piszczelowo-udowy podczas chodzenia , wyniki te sugerują, że moment ten wpływa na rozmiar kości w większym stopniu niż objętość chrząstki w zdrowych kolanach.

szczytowy moment przywodzenia stawu kolanowego podczas późnej postawy był skorelowany z rozmiarem kości płaskowyżu przyśrodkowego piszczelowego, ale nie płaskowyżu bocznego. Im większa wielkość momentu przywodzenia stawu kolanowego u zdrowych osobników, tym większy rozmiar kości piszczelowej przyśrodkowej. Potwierdza to wpływ momentu przywodzenia stawu kolanowego na obciążenie stawu przyśrodkowego i dostarcza dowodów potwierdzających rolę obciążenia mechanicznego w regulacji wzrostu nowej kości . Chociaż związek między momentem przywodzenia stawu kolanowego a wielkością kości piszczelowej przyśrodkowej był widoczny podczas późnej postawy, nie obserwowano tego podczas wczesnej postawy. Może się zdarzyć, że wewnętrzna aktywność tkanek miękkich dostarczanych przez struktury takie jak więzadła i mięśnie pomaga lepiej powstrzymać siłę ściskającą nałożoną na przedział piszczelowo-udowy przyśrodkowy przez moment przywodzenia podczas wczesnej postawy, w porównaniu z późną postawą. Co więcej, może się zdarzyć, że zwiększone obciążenie odczuwane przez kończynę podporową w późnej pozycji pośredniczy w związku między momentem przywodzenia stawu kolanowego a rozmiarem kości przyśrodkowej. Dalsze prace są wymagane w celu uzasadnienia złożonej interakcji przestrzennej i czasowej obejmującej moment przywodzenia kolana podczas chodzenia .

zgodnie z naszą wiedzą, tylko dwa inne badania badały wpływ momentu przywodzenia stawu kolanowego na adaptację kości w kolanie. Wykazały one, że moment przywodzenia stawu kolanowego był najlepszym wskaźnikiem stosunku przyśrodkowej do bocznej zawartości mineralnej kości proksymalnej u zdrowych i chorych na artretyzm. Podczas gdy moment przywodzenia stawu kolanowego wydaje się być ważnym czynnikiem regulującym Rozmiar kości i zawartość minerałów u zdrowych i artretycznych osób, czy związek momentu przywodzenia ze zmianami kostnymi w proksymalnej piszczeli wpływa na ryzyko rozwoju OA, należy zbadać za pomocą badań podłużnych.

nie zaobserwowano związku między momentem przywodzenia stawu kolanowego a przyśrodkową lub boczną objętością chrząstki piszczelowej. Żadne wcześniejsze badanie nie zbadało związku między momentem przywodzenia a objętością chrząstki u osób zdrowych lub chorych na artretyzm. Wcześniejsze badania badające osoby z OA stawu kolanowego wykazały, że większy moment przywodzenia związany był z większym zwężeniem przestrzeni stawowej przyśrodkowej . Ponieważ jednak przestrzeń stawu kolanowego składa się z innych struktur, takich jak łąkotki, zwężenie przestrzeni stawowej nie zawsze jest ważnym wskaźnikiem objętości chrząstki stawowej . Istnieją jednak pojawiające się dowody na to, że objętość chrząstki będzie przydatnym miernikiem w badaniach patogenezy OA . Niedawne badanie, w którym badano osoby z wczesnym radiograficznym OA wykazało, że zwężenie przestrzeni stawowej przyśrodkowej było związane ze znacznym zmniejszeniem objętości chrząstki zarówno w przegrodach przyśrodkowych, jak i bocznych piszczelowych i rzepki . Ponadto osteofitoza wiązała się ze znacznym zwiększeniem bocznej i przyśrodkowej powierzchni stawu piszczelowego, ale nie ze zmianą objętości chrząstki. Może to wywnioskować, że zmiany w morfologii chrząstki i kości we wczesnym OA są niezależne od siebie. Biorąc pod uwagę, że badanie to wykazało, że moment przywodzenia stawu kolanowego był związany ze zmianą wielkości kości w przyśrodkowym płaskowyżu piszczelowym u zdrowych osób, może być tak, że rozmiar kości odgrywa rolę w inicjacji choroby, podczas gdy zmiany w objętości chrząstki mogą mediować postęp choroby. Dalsze prace są wymagane w celu wyjaśnienia reakcji chrząstki i kości na obciążenie mechaniczne przed i po wystąpieniu choroby.

wyniki tego badania są ograniczone przez stosunkowo niewielką wielkość próbki, chociaż mieliśmy wystarczającą moc, aby pokazać wpływ momentu przywodzącego na rozmiar kości. Jednak nasze wyniki sugerują, że wpływ na chrząstkę, jeśli w ogóle, jest znacznie mniejszy niż wpływ na kość. Zakres, w jakim te odkrycia uogólniają się na mężczyzn, będzie wymagał dalszych badań.

chociaż badanie to wykazało pozytywny związek między momentem przywodzenia stawu kolanowego a rozmiarem płaskowyżu przyśrodkowego kości piszczelowej u zdrowych kobiet, nie stwierdzono związku między momentem przywodzenia a objętością chrząstki przyśrodkowej. Może się zdarzyć, że moment przywodziciela stawu kolanowego ma inny wpływ na chrząstkę stawową u zdrowych osób w porównaniu z osobami z ustalonym OA stawu kolanowego. Dalsze prace są wymagane, aby wyjaśnić typową reakcję chrząstki na obciążenie mechaniczne i zbadać, czy zmiany wielkości kości poprzedzają początek choroby.

autorzy nie zadeklarowali konfliktu interesów.

chcielibyśmy podziękować Colonial Foundation, Shepherd Foundation, CCRE (Therapeutics) i Musculosual Research Centre La Trobe University za wsparcie. Jesteśmy wdzięczni T. Bach, J. Wittwer, D. Chen, K. Webster i J. Hankin za ich cenną pomoc w zarządzaniu projektami. Jesteśmy również bardzo wdzięczni osobom, które tak swobodnie poświęciły swój czas na udział w śledztwie.

uwagi autora

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