efectul momentului de aducție a genunchiului asupra volumului și dimensiunii cartilajului tibial la femeile sănătoase

rezumat

obiective. Există dovezi considerabile că un moment adductor anormal de ridicat al genunchiului este o caracteristică a modelelor de mers la persoanele cu osteoartrită a genunchiului (OA). Scopul acestui studiu a fost de a examina relația dintre momentul de vârf al aducției genunchiului în timpul fazelor de poziție timpurie și târzie a mersului și dimensiunea osului tibial medial și lateral și volumul cartilajului la femeile sănătoase.

metode. Analizele tridimensionale ale mersului Vicon și imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) au fost efectuate pe 20 de femei sănătoase fără OA genunchi. Momentul de aducție externă a genunchiului a fost corelat cu dimensiunea osului tibial medial și lateral și volumul cartilajului pentru piciorul dominant.

rezultate. Momentul aducției genunchiului s-a corelat semnificativ cu dimensiunea osoasă a platoului tibial medial (r = 0,63, P < 0,005), dar nu a fost legat de dimensiunea osoasă a platoului lateral. Nu s-a observat nicio relație între momentul aducerii genunchiului și volumul cartilajului tibial medial sau lateral.

concluzii. Deși momentul de aducție a genunchiului a fost asociat pozitiv cu dimensiunea osoasă a platoului tibial medial, se pare că are un efect redus asupra volumului cartilajului din acel compartiment la femeile sănătoase. Este posibil ca efectul momentului de aducție a genunchiului să difere la subiecții sănătoși în comparație cu cei cu OA stabilit la genunchi.

deși sarcina regională crescută în cartilajul articular este considerată a fi un factor important în patogeneza osteoartritei genunchiului (OA) , relația dintre factorii biomecanici, volumul cartilajului și dimensiunea osoasă în articulațiile genunchiului sănătos și artritic este neclară. În timp ce sarcina mecanică crescută determină adaptări în osul cortical și spongios , asocierea dintre sarcină și volumul cartilajului rămâne speculativă.

rolul momentului de aducție a genunchiului în OA devine din ce în ce mai bine înțeles. Momentul de aducție a genunchiului este generat de combinația forței de reacție la sol, care trece medial în centrul articulației genunchiului în timpul mersului și distanța perpendiculară a acestei forțe de centrul articulației . Acest moment tinde să aducă articulația tibiofemorală, provocând o creștere a presiunii compartimentului medial, iar persoanele cu OA genunchi au demonstrat momente de aducție a genunchiului mai mari decât cele normale în modelele lor de mers. Mai mult, persoanele cu OA tibiofemorală stabilită au redus volumul cartilajului tibiofemoral în comparație cu subiecții normali și s-a demonstrat că pierd anual cartilajul articular semnificativ al genunchiului . Cu toate acestea, factorii determinanți ai pierderii cartilajului rămân neclari, deși momentele de aducție a genunchiului în timpul mersului pot ajuta la explicarea unora dintre variațiile în volumul cartilajului articulației genunchiului sănătos și artritic. Mai mult, este posibil ca momentele de adducție excesivă a genunchiului în timpul mersului să explice parțial de ce platoul tibial medial are o dimensiune osoasă mai mare decât platoul lateral.

deși momentele crescute de aducție a genunchiului și volumele scăzute ale cartilajului sunt asociate cu severitatea OA a genunchiului , niciun studiu anterior nu a descris relațiile dintre momentul aducției genunchiului și volumul cartilajului tibial în articulațiile genunchiului sănătos sau artritic. Pentru a explora relațiile dintre momentul aducției genunchiului, volumul cartilajului tibial și dimensiunea osului la subiecții normali, am examinat modelele locomotorii ale 20 de femei sănătoase.

metode

subiecți

douăzeci de femei implicate într-un studiu existent privind îmbătrânirea în condiții bune de sănătate au fost recrutate prin Centrul Jean Hailes (o clinică de sănătate a femeilor) și prin publicitate în mass-media locală. Studiul a fost aprobat de Spitalul Alfred, Spitalul Caulfield și comitetele de etică ale Universității La Trobe.

criteriile de excludere au fost un istoric de OA la genunchi sau simptome care necesită tratament medical, orice durere la genunchi pentru mai mult de 1 zi în luna anterioară testării, dovezi radiografice de OA, artrită inflamatorie, înlocuire planificată sau anterioară a articulației genunchiului, malignitate, fractură în ultimii 10 ani, contraindicație pentru RMN (de exemplu stimulator cardiac, clip de anevrism cerebral, implant cohlear, prezența șrapnelului în locații strategice, metal în ochi și claustrofobie), incapacitatea de a merge 15 m fără utilizarea de asistență dispozitive și hemipareză.

aparate și proceduri

analizele de mers au fost efectuate în laboratorul de mers din Centrul de cercetare musculo-scheletică, Universitatea La Trobe, Australia. Un sistem de analiză a mișcării Vicon cu șase camere (Oxford Metrics Ltd, Oxford, Marea Britanie) a fost utilizat pentru a capta date cinematice tridimensionale în timpul a patru încercări de mers pe piciorul dominant. Piciorul de lovitură preferat al fiecărui subiect a fost nominalizat ca picior dominant. Forțele de reacție la sol au fost măsurate de o platformă de forță Kistler 9281 (Kistler Instruments, Winterthur, Elveția). Analizele dinamice Inverse au fost efectuate folosind ‘PlugInGait’ (Oxford Metrics, Oxford, Marea Britanie), care se bazează pe un model propus anterior , pentru a obține momente articulare calculate în jurul unui sistem de axe ortogonale situat în segmentul distal al unei articulații. Distanța Inter-ASIS (coloana iliacă superioară anterioară) a fost măsurată cu ajutorul unui etrier, determinând determinarea coordonatelor medial–lateral și proximal–distal ale centrului articulației șoldului prin metoda descrisă anterior . Măsurarea ASIS la trohanter mai mare a furnizat coordonarea anterioară-posterioară a articulației șoldului. Un dispozitiv de aliniere a genunchiului (KAD) a fost utilizat pentru a calcula axele articulației genunchiului și torsiunea tibială a fost măsurată din examenul clinic. Planul coronal al coapsei a fost definit ca planul care conține centrul articulației șoldului, markerul genunchiului și markerul kad lateral. Planul coronal al gambei conținea centrul articulației genunchiului și markerul maleol lateral. Unghiul format de axele articulației genunchiului și gleznei a măsurat torsiunea tibială.

subiecții au completat un chestionar care a inclus date demografice și activitate fizică așa cum s-a descris anterior . Indicele de masă corporală (IMC) (Greutate/înălțime2 în kg/m2) a fost calculat prin măsurarea greutății la cel mai apropiat 0,1 kg (încălțăminte și îmbrăcăminte voluminoasă îndepărtată) folosind o singură pereche de cântare electronice și măsurarea înălțimii la cel mai apropiat 0,1 cm (încălțăminte îndepărtată) folosind un stadiometru.

RMN a fost efectuat pe genunchiul dominant al fiecărui subiect. Volumul cartilajului genunchiului a fost determinat prin procesarea imaginii pe o stație de lucru independentă folosind software-ul Osiris (Universitatea din Geneva) așa cum a fost descris anterior . Genunchii au fost fotografiați în planul sagital pe același 1.5-T unitate de rezonanță magnetică a întregului corp (Signa Advantage HiSpeed GE Medical Systems Milwaukee, WI) folosind o bobină de extremitate comercială numai pentru recepție. Dimensiunile osului platoului tibial Medial și lateral (suprafața) au fost determinate prin crearea unui volum izotrop din imaginile de intrare reformatate în planul axial, iar dimensiunea osului platoului a fost măsurată direct din aceste imagini așa cum s-a descris anterior . Coeficienții de variație pentru mărimea platoului tibial medial și lateral au fost de 2,3 și 2.4%, respectiv, iar coeficienții de variație pentru măsurarea măsurătorilor volumului cartilajului medial și lateral au fost de 3,2 și, respectiv, 2,7%.

analiza statistică

corelațiile lui Pearson au fost utilizate pentru a examina relația dintre momentul de vârf al aducției genunchiului în timpul poziției timpurii și târzii, dimensiunea osului tibial medial și lateral și volumul cartilajului. Înainte de calcularea unui coeficient, scatterplots ale asociațiilor au fost inspectate pentru caracteristici care ar împiedica interpretarea, cum ar fi non-normalitatea celor două variabile, neliniaritatea Asociației și observațiile periferice. Toate analizele au fost efectuate pentru piciorul dominant, deoarece combinarea piciorului drept și stâng nu recunoaște independența dintre genunchi și potențialul de aliniere asimetrică a membrelor inferioare. Prin selectarea piciorului dominant, am încercat să controlăm variabilele care pot fi specifice articulației, mai degrabă decât specifice subiectului. Rezultatele în care au existat valori P mai mici de 0,05 (cu două cozi) au fost considerate semnificative statistic. Toate analizele au fost efectuate folosind SPSS (versiunea 11.0.1, SPSS, Cary, NC).

rezultate

vârsta medie a celor 20 de femei participante a fost de 61,0 inkt 5,3 ani. Valoarea medie a IMC a fost de 25,3 x,4,2 kg/m2. Nivelul mediu al activității fizice curente a fost de 7,7 la sută 2,4 (pe o scară de la 0 la 12, unde 0 nu a reprezentat activitate fizică). Mărimile medii și abaterile standard pentru momentele de aducție a genunchiului, dimensiunile oaselor și volumele cartilajului sunt prezentate în tabelul 1.

momentul de aducție a genunchiului și dimensiunea osului tibial

momentul maxim de aducție a genunchiului în timpul poziției tardive a fost semnificativ asociat cu dimensiunea osului tibial medial (r = 0,63, P = 0,004). Această relație a rămas semnificativă după ajustările Bonferonni post-hoc (0,006). Nu s-a observat o corelație semnificativă între momentul aducției genunchiului în timpul poziției tardive și dimensiunea osului tibial lateral. Momentul maxim de aducție în timpul poziției timpurii nu a fost asociat semnificativ cu dimensiunea osului tibial medial sau lateral. Ajustarea pentru vârstă, IMC și activitatea fizică nu a modificat rezultatele prezentate în tabelul 2.

momentul aducției genunchiului și volumul cartilajului tibial

nu s-au observat corelații semnificative între momentul maxim de aducție care apare în timpul poziției timpurii sau târzii și volumul cartilajului tibial medial sau lateral înainte și după ajustarea pentru vârstă, IMC și activitatea fizică. Aceste rezultate sunt prezentate în tabelul 2.

discuție

din cunoștințele noastre, acesta este primul studiu care descrie relația dintre momentul aducției genunchiului, dimensiunea osului tibial și volumul cartilajului la femeile sănătoase. Deși momentul aducerii genunchiului oferă o contribuție majoră la 70% din sarcina totală a articulației genunchiului care trece prin Compartimentul tibiofemoral medial în timpul mersului , aceste rezultate sugerează că momentul influențează dimensiunea osoasă într-o măsură mai mare decât volumul cartilajului la genunchii sănătoși.

momentul de vârf al aducției genunchiului în timpul poziției tardive a fost corelat cu dimensiunea osului platoului tibial medial, dar nu și cu platoul lateral. Cu cât este mai mare magnitudinea momentului de aducție a genunchiului la subiecții normali, cu atât este mai mare dimensiunea osului platoului tibial medial. Aceasta fundamentează influența momentului de aducție a genunchiului asupra sarcinii articulare mediale și oferă dovezi care susțin rolul pe care sarcina mecanică îl joacă în reglarea creșterii osoase noi . Deși o relație între momentul aducției genunchiului și dimensiunea osului platoului tibial medial a fost evidentă în timpul poziției târzii, acest lucru nu a fost observat în timpul poziției timpurii. Este posibil ca activitatea internă a țesuturilor moi furnizate de structuri precum ligamentele și mușchii să ajute la restrângerea mai bună a forței de compresiune impuse compartimentului tibiofemoral medial prin momentul de aducție în timpul poziției timpurii, comparativ cu poziția târzie. Mai mult, este posibil ca sarcina crescută experimentată de membrul de susținere în timpul poziției târzii să fi mediat asocierea dintre momentul aducției genunchiului și dimensiunea osului medial. Sunt necesare lucrări suplimentare pentru a fundamenta interacțiunea spațială și temporală complexă care implică momentul de aducție a genunchiului în timpul mersului pe jos .

din cunoștințele noastre, doar alte două studii au examinat influența momentului de aducție a genunchiului asupra adaptării osoase la genunchi. Acestea au arătat că momentul aducției genunchiului a fost cel mai bun predictor unic al raportului medial-lateral al conținutului de minerale osoase proximale la subiecții normali și artritici . În timp ce momentul de aducție a genunchiului pare a fi un factor important care reglează dimensiunea osoasă și conținutul de minerale la subiecții sănătoși și artritici, dacă relația momentului de aducție cu modificările osoase la tibia proximală influențează riscul de a dezvolta OA trebuie examinată prin studii longitudinale.

nu s-a observat nicio relație între momentul aducției genunchiului și volumul cartilajului tibial medial sau lateral. Niciun studiu anterior nu a examinat relația dintre momentul aducției și volumul cartilajului la subiecții sănătoși sau artritici. Studiile anterioare care au examinat persoanele cu OA a genunchiului au arătat că un moment de aducție mai mare a fost asociat cu o îngustare mai mare a spațiului articular medial . Cu toate acestea, deoarece spațiul articulației genunchiului constă din alte structuri, cum ar fi menisci, îngustarea spațiului articular nu este întotdeauna un indicator valid al volumului cartilajului articular . Există, totuși, dovezi emergente că volumul cartilajului va fi o măsură utilă în studiile privind patogeneza OA . Un studiu recent care a examinat subiecții cu OA radiografică timpurie a demonstrat că îngustarea spațiului articular medial a fost asociată cu reduceri substanțiale ale volumului cartilajului atât la compartimentele mediale, cât și la cele laterale tibiale și patella . În plus, osteofitoza a fost asociată cu creșteri substanțiale ale suprafeței articulației tibiale laterale și mediale, dar nu cu o modificare a volumului cartilajului . Acest lucru poate deduce că modificările morfologiei cartilajului și oaselor în OA timpurie sunt independente una de cealaltă. Având în vedere că acest studiu a demonstrat că momentul aducției genunchiului a fost asociat cu o modificare a dimensiunii osoase a platoului tibial medial la persoanele sănătoase, este posibil ca dimensiunea osoasă să joace un rol în inițierea bolii, în timp ce modificările volumului cartilajului pot Media progresia bolii. Sunt necesare lucrări suplimentare pentru a elucida răspunsul cartilajului și osului la sarcina mecanică înainte și după debutul bolii.

rezultatele acestui studiu sunt limitate de dimensiunea relativ mică a eșantionului, deși am avut suficientă putere pentru a arăta efectul momentului adductorului asupra dimensiunii osoase. Cu toate acestea, rezultatele noastre sugerează că efectul asupra cartilajului, dacă există, este semnificativ mai mic decât efectul asupra osului. Măsura în care aceste constatări se generalizează la bărbați va necesita investigații suplimentare.

deși acest studiu a demonstrat o asociere pozitivă între momentul aducției genunchiului și dimensiunea platoului tibial medial la femeile sănătoase, nu a fost evidentă nicio relație între momentul aducerii și volumul cartilajului medial. Este posibil ca momentul adductorului genunchiului să aibă un efect diferit asupra cartilajului articular la subiecții sănătoși în comparație cu cei cu OA genunchiului stabilit. Sunt necesare lucrări suplimentare pentru a elucida răspunsul tipic al cartilajului la sarcina mecanică și pentru a examina dacă modificările dimensiunii osoase sunt anterioare debutului bolii.

autorii nu au declarat conflicte de interese.

am dori să recunoaștem Fundația Colonial, Fundația Shepherd, CCRE (Therapeutics) și Centrul de cercetare musculo-scheletice Universitatea La Trobe pentru sprijin. Suntem recunoscători lui T. Bach, J. Wittwer, D. Chen, K. Webster și J. Hankin pentru asistența lor valoroasă în managementul proiectelor. Suntem, de asemenea, foarte recunoscători subiecților care și-au dat atât de Liber timpul pentru a participa la anchetă.

note de autor

Departamentul de Epidemiologie și medicină preventivă, Universitatea Monash, Spitalul Alfred, Prahran, Victoria, 3181, Universitatea 1la Trobe, Victoria, 3086 și Fundația 2jean Hailes, Clayton, Victoria, Australia.