Vastus Medialis skråt Muskelmorfologi i primær og tilbagevendende Lateral patellær ustabilitet

abstrakt

morfologien af vastus medialis skråt (VMO) muskel i den anatomiske indstilling af en ustabil patella er ikke beskrevet. Derfor var formålet med denne undersøgelse at undersøge de morfologiske parametre for VMO-muskelen, der afgrænser dens betydning i opretholdelsen af patellofemoral ledstabilitet. Toogfirs på hinanden følgende forsøgspersoner blev prospektivt indskrevet i denne undersøgelse. Grupperne var sammensat af tredive patienter med en akut primær patellar dislokation, tredive patienter med tilbagevendende patellar dislokation og toogtyve kontroller. Grupper blev justeret efter køn, alder, kropsmasseindeks og fysisk aktivitet. Magnetisk resonansbilleddannelse blev brugt til at måle VMO-tværsnitsarealet, muskelfibervinkling og den craniocaudale udstrækning af musklen i forhold til patellaen. Der blev ikke fundet nogen signifikant forskel med hensyn til alle målte VMO-parametre mellem primær dislokation, tilbagevendende dislokation og kontrolpersoner med en tendens, der kun er bemærket for VMO-tværsnitsarealet og VMO-muskelfibervinklen. Dette fund er bemærkelsesværdigt ved, at atrofi af VMO ofte er blevet foreslået at spille en vigtig rolle i patofysiologien af et ustabilt patellofemoral LED.

1. Introduktion

Lateral patellar dislokation (LPD) påvirker overvejende unge og fysisk aktive unge og unge voksne. Typisk er LPD karakteriseret ved en ubalance mellem de aktive, passive og statiske stabilisatorer af patellofemoral leddet . Markeret individuel variabilitet i anatomiske risikofaktorer er også beskrevet i denne patientkohorte . Derudover er funktionen af kvadriceps muskler, især den af vastus medialis skråt (VMO) muskel, blevet foreslået at spille en vigtig rolle i stabiliteten af patellofemoral led, især med hensyn til patellar skift, patellar hældning og den kraft, der kræves for at fortrænge patellaen lateralt .

mens atrofi af VMO, ubalance i VMO/vastus lateralis (VL) styrke og ændret neuromuskulær timing af de forskellige dele af kvadriceps muskel er alle blevet beskrevet i patellofemoral smerte (PFP) syndrom, mangler litteraturen sammenlignelige data hos patienter med lateral patellar ustabilitet. Især er den stabiliserende virkning af VMO i den typiske anatomiske indstilling af en ustabil patella (dvs.trochlear dysplasi, patella alta og øget tibial tuberøsitet-trochlear rilleafstand) ikke beskrevet. Desuden er det uklart, om atrofi af VMO går forud for primær LPD eller udvikler sekundært som en konsekvens af smertehæmning og fysisk inaktivitet efter tilbagevendende dislokationer. Derfor synes det bydende nødvendigt at fastslå værdien af VMO i stabiliteten af det patellofemorale led, ikke kun med hensyn til de typiske anatomiske tilstande, der er observeret i LPD, men også i lyset af aktuelle begreber, der favoriserer ikke-operativ behandling ved primær patellær dislokation, som derved sigter mod at gendanne og styrke knæledets ekstensorapparat for at forhindre yderligere episoder af LPD . Formålet med denne undersøgelse var således at undersøge VMO ‘ s morfologi i en kohorte af primære og tilbagevendende patellære dislokatorer målt ved tre parametre: muskel-tværsnitsareal, muskel-fiber vinkling, og craniocaudal udstrækning af VMO i forhold til patella. Det blev antaget, at disse morfologiske egenskaber ved VMO er formindsket hos patienter med tilbagevendende LPD, men ikke i primær LPD sammenlignet med en asymptomatisk kontrolgruppe.

2. Materiale og metoder

2.1. Deltagere

efter godkendelse af vores institutionelle revision board (IRB ref. nummer 13/5/09) blev der udført en pilotundersøgelse, der omfattede otte patienter med akut primær LPD, otte patienter med tilbagevendende LPD og otte kontrolpatienter (mand/kvinde 4/4 i hver gruppe). En strømanalyse (gratis Gkraftprogram, Version 3.1.3.) afslørede, at der kræves mindst enogfirs forsøgspersoner for en observeret effekt (1-fejl sandsynlighed) på 90%. Derfor blev i alt toogfirs på hinanden følgende forsøgspersoner prospektivt indskrevet i denne undersøgelse. Grupperne var sammensat af tredive patienter med akut primær LPD, tredive patienter med tilbagevendende patellær dislokation og toogtyve kontrolpatienter uden nogen medicinsk historie relateret til patellofemoral LED. Grupper blev justeret efter køn, alder, kropsmasseindeks (BMI) og fysisk aktivitet i henhold til Baeckes spørgeskema (tabel 1). En diagnose af LPD var baseret på medicinsk historie, en grundig klinisk undersøgelse og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) kriterier for LPD som tidligere offentliggjort . MR-undersøgelser blev udført inden for 10 dage efter skade i både primær LPD (median 6 dage fra skade på MR) og kontrolpersoner (median 7 dage fra skade på MR) i et forsøg på at minimere bias relateret til muskelatrofi som en konsekvens af fysisk hvile efter skade. MR-undersøgelser i den tilbagevendende LPD-gruppe blev udført inden for et smertefrit interval.

for alle forsøgspersoner var eksklusionskriterier eventuelle allerede eksisterende knæforstyrrelser (undtagen en tidligere patellar dislokation i den kroniske LPD-undergruppe), enhver tidligere knæoperation, brud på det distale lårben eller tibialhoved, multiligament knæledskade og MR udført senere end ti dage efter skade. Traumatiske patellære dislokationer, der opstod som følge af direkte traume til medial patella eller et fald på knæleddet med samtidig patellar dislokation, blev også udelukket.

2.2. Billedevaluering

sagittale, koronale og tværgående MR-billeder blev opnået hos alle patienter for at måle VMO-tværsnitsarealet, VMO-muskelfibervinkling og craniocaudal udstrækning af VMO i forhold til patellaen. MR-undersøgelser blev udført med knæet i fuld forlængelse og kvadriceps muskel afslappet. Målinger blev opnået ved hjælp af annotationsværktøjerne til en arbejdsstation til billedarkivering og kommunikationssystem (PACS) (Centricity, GE Healthcare, St. Gilles, Det Forenede Kongerige). For det første blev den maksimale diameter af patellaen og lårbensaksens længdeakse (stiplet linje) etableret i det centrale sagittale plan (Figur 1(a)). I dette sagittale plan blev den tilsvarende tværgående skive placeret ved den proksimale patellære pol (rød solid linje i Figur 1(a)) identificeret (Figur 1(c)). Ved hjælp af dette tværgående billede som referenceskive målte en uddannet observatør manuelt VMO-tværsnitsarealet i denne skive og i de tilstødende skiver lige over og under denne referenceskive (MRI-skivetykkelse 3.5 mm) ved at tegne disartikulationskonturer omkring muskelgrænserne(rød solid linje og hvide faste linjer i Figur 1(b)-1 (d)). Alle tre målinger af tværsnitsarealet blev underlagt en værdi, der efterlignede den tredimensionelle VMO-muskelstruktur. Dernæst blev referenceskiven i Figur 1(c) brugt til at bestemme den tilsvarende sagittale skive centralt placeret i VMO-muskelen (stiplet linje i Figur 1(c)). Lårbensaksens længdeakse blev tildelt dette tilsvarende plan(stiplet linje i figur 2 (a)). Dette sagittalplan, vist i figur 2(A), blev derefter brugt til at måle muskelfibervinkling i forhold til lårbensaksens længdeakse. Endelig for at fastslå VMO ‘s craniocaudale omfang i forhold til patellaen blev VMO’ s mest kaudale slutpunkt bestemt i et sagittalplan (rød prik i figur 2(a)). Dette punkt blev derefter tildelt det tilsvarende sagittale plan centralt placeret gennem patellaens længdeakse(figur 2 (b)). Den craniocaudale VMO-udstrækning blev derefter målt som afstanden mellem dette punkt og den proksimale patellære pol (dobbelthovedet pil i figur 2(b)).

Figur 1

måling af VMO tværsnitsareal. Den langsgående akse af patellaen og lårbensaksen (stiplet linje) blev etableret i det centrale sagittale plan (a). I dette sagittale billede blev den tilsvarende tværgående skive placeret ved den proksimale patellære pol, angivet med den røde linje (c), og de tilstødende skiver placeret over (b) og under (d) denne referenceskive identificeret. Disse tværgående planer blev brugt til at måle VMO-tværsnitsarealet ved manuelt at tegne disartikulationskonturer omkring muskelgrænserne (faste linjer i (b-c)). Derudover blev det tværgående referencebillede (c) brugt til at bestemme den tilsvarende sagittale skive placeret centralt i VMO-muskelen (stiplet linje i (c)).

figur 2

måling af VMO muskelfibervinkling og af den craniocaudale udstrækning af VMO. Dette sagittale plan identificeret ved den stiplede linje i Figur 1(c) blev brugt til at måle VMO muskelfibervinkling. Først blev længdeaksen af lårbensakslen vist i Figur 1(a) bestemt i dette tilsvarende plan (stiplet linje). Muskelfibervinkling blev derefter vurderet i forhold til lårbensaksens længdeakse. For at måle den craniocaudale udstrækning af VMO i forhold til patellaen blev VMO ‘ s mest kaudale slutpunkt bestemt i et sagittalplan (rød prik i figur 2(a)). Dette punkt blev derefter tildelt et tilsvarende sagittalplan placeret centralt gennem patellaens længdeakse (b). Den craniocaudale VMO-udstrækning blev derefter målt som afstanden mellem dette sidstnævnte punkt og den proksimale patellære pol (dobbelthovedet pil).

Desuden blev de vigtigste anatomiske parametre for LPD (trochlear dysplasi, patellarhøjde og TT-TG-afstand) evalueret som tidligere offentliggjort. Trochlear dysplasi blev vurderet ved tværgående MR og klassificeret i henhold til det system, der er beskrevet af Dejour et al. . For at forbedre pålideligheden af trochlear dysplasi-klassificeringen integrerede vi Dejours 4-Grade klassificering (Type A–D) i et 2-grade klassificeringssystem, der for nylig er blevet anbefalet: lav kvalitet (type A) og høj kvalitet trochlear dysplasi (typer B-D) . Patellarhøjde blev evalueret ved hjælp af sagittal T1-vægtede billeder i henhold til Insall-og Salvati-indekset, som er et forhold mellem patellar senelængde og den længste sagittal patellar dimension . Endelig blev TT-TG-afstanden vurderet i henhold til Schoettle-metoden .

2.3. Statistisk analyse

dataene præsenteres som middelværdier og standardafvigelser. Fishers nøjagtige test blev brugt til at vurdere kategoriske værdier, og en uparret t-test blev brugt til at sammenligne midlerne. En envejsanalyse af varians (ANOVA) efterfulgt af Dunnett ‘ s after test blev brugt til at sammenligne studiegrupperne med kontrolgruppen. At studere intra-og interobserver pålidelighed, to måleserier udført på 15 tilfældig MR blev trukket enten gentagne gange af 1 enkelt observatør med et 2-ugers interval eller uafhængigt af 2 forskellige observatører. Pålideligheden blev vurderet ved hjælp af korrelationen (Pearson r) mellem de to måleserier eller den gennemsnitlige forskel (t-test) mellem disse serier. Alle analyserne blev udført ved hjælp af GraphPad Prism-programmet (version 4; GraphPad, San Diego, CA, USA). En værdi < 0,05 blev anset for at være signifikant.

3. Resultater

demografiske data for undersøgelses-og kontrolgrupperne er vist i tabel 1. I sammenligning med kontrolgruppen viste både primære og tilbagevendende dislokatorer den typiske anatomiske risikoprofil for lateral patellær ustabilitet med en dysplastisk trochlear rille, patella alta og øget TT-TG-afstand (tabel 2). Imidlertid blev der ikke fundet nogen signifikant forskel med hensyn til alle målte VMO-parametre mellem primær dislokation, tilbagevendende dislokation og kontrolpersoner (tabel 3). Den craniocaudale VMO-udstrækning var i gennemsnit 14 mm i alle grupper (), med en tendens, der kun er kendt for VMO-tværsnitsarealet og VMO-muskelfibervinklen mellem kontrol-og LPD-emnerne. Kontrolgruppen udviste en gennemsnitlig stigning på 14% og 16% i VMO-tværsnitsarealet sammenlignet med henholdsvis de primære og tilbagevendende LPD-grupper (), og VMO-muskelfibervinklen var i gennemsnit 2 liter og 4 liter stejlere i kontrolpersonerne sammenlignet med værdierne opnået i henholdsvis de primære og tilbagevendende LPD-grupper (). Intra-og interobserver-pålideligheden var stærkt korreleret for alle målte parametre uden signifikant gennemsnitlig variabilitet observeret mellem alle måleserier (Tabel 4).

4. Diskussion

formålet med denne undersøgelse var i kliniske og anatomiske indstillinger af primær og tilbagevendende LPD at undersøge de morfologiske parametre for VMO-muskelen, der afgrænser dens betydning i opretholdelsen af patellofemoral ledstabilitet. De vigtigste fund i denne undersøgelse indikerer, at VMO-morfologi ikke adskiller sig signifikant hos patienter med primær eller tilbagevendende patellær dislokation sammenlignet med en asymptomatisk kontrolgruppe. Dette fund er bemærkelsesværdigt ved, at VMO ‘ s svaghed ofte er blevet foreslået at spille en vigtig rolle i patofysiologien af et ustabilt patellofemoral LED ; Endvidere er genoprettelsen af kvadriceps styrke, især VMO, blevet betragtet som et imperativt mål for at modvirke patellofemoral maltracking .

selvom adskillige anatomiske og biomekaniske in vitro-undersøgelser har tilskrevet rollen som aktiv stabilisator af patellofemoral led til VMO-muskelen , mangler der klare beviser for dens faktiske stabiliserende virkning under kliniske forhold. Brug af kadaveriske knæ, Sakai et al. fundet et øget lateralt patellært skift mellem 0 liter til 15 liter knæbøjning, når man simulerer VMO-svaghed. Tilsvarende, da VMO var afslappet, blev den krævede kraft til at fortrænge patellaen lateralt reduceret cirka 30% mellem 20 og 90 liter knæbøjning . I det udvidede knæ, hvor patellaen er mindst stabil, blev dette tab af stabilitet imidlertid reduceret til kun 14%. Derudover bidrager trochlear rillegeometri og mediale retinakulære strukturer, det vil sige det mediale patellofemorale ledbånd (MPFL), mere markant til stabiliteten af patellaen, når knæet nærmer sig fuld forlængelse. VMO er således ikke blevet etableret som den vigtigste patellære stabilisator in vitro . Faktisk understøtter de kliniske fund i vores undersøgelse denne tidligere in vitro-vurdering, idet vi ikke observerede en signifikant forskel mellem kontrol-og forsøgspersonerne i alle målte VMO-parametre. Derudover indikerer vores undersøgelsesdata, at proksimale justeringsprocedurer for blødt væv, der sigter mod at styrke den stabiliserende virkning af VMO, ofte ikke kan adressere hovedpatologien for LPD hos patienter med anatomiske disponerende faktorer. Til en vis grad, vores fund kan give en forklaring på, hvorfor disse ekstra-anatomiske teknikker giver relativt høje redislokationshastigheder, samtidig med at det mediale patellofemorale tryk øges .

muskeltværsnitsarealet er tegn på en muskels kraftproducerende evne og kan måles pålideligt ved hjælp af Mr. Derudover kan VMO-spændingen, der gælder medialt og bagud, også påvirkes af VMO muskelfibervinkling og muskelens craniocaudale omfang. I tidligere undersøgelser har VMO muskelfibervinkling vist sig at variere mellem 42 og 52 . Disse data er i overensstemmelse med muskelfiberorienteringen observeret i vores kontrolgruppe. Selvom den ikke nåede statistisk signifikans, var muskelfibervinklingen i de primære og tilbagevendende LPD-grupper i gennemsnit henholdsvis 2 liter og 4 liter fladere. Det er uklart, om dette fund repræsenterer en allerede eksisterende Karakteristik af LPD eller en posttraumatisk tilstand. Imidlertid er de distale dele af VMO tæt knyttet til MPFL. Således hævder nogle forfattere, at en skade på MPFL ved dens femorale oprindelse ofte ledsages af skade på VMO, som gradvist rives i en proksimal retning og derved mister sin korrekte tværgående orientering . Det er derfor blevet foreslået, at MPFL-reparation også bør omfatte genmontering af VMO distalt til adductor magnus senen .

denne undersøgelse sigter mod at give en mere detaljeret analyse af VMO-muskelens antropometriske egenskaber i lateral patellær ustabilitet. Så vidt vi ved, er dette den første undersøgelse, der vurderer VMO ‘ s morfologi i primær og tilbagevendende patellær dislokation. Undersøgelsen korrelerer også denne information med den typiske kliniske og anatomiske indstilling af LPD. Resultaterne opnået fra denne undersøgelse indikerer, at VMO-muskelen i den kliniske indstilling af LPD kun spiller en underordnet rolle i det komplekse samspil mellem de forskellige stabilisatorer i patellofemoral leddet. Disse resultater er i overensstemmelse med de nylige undersøgelser, der peger på et skift væk fra de tidligere principper, der opretholdt genoprettelsen af kvadriceps styrke og funktion som afgørende for vellykket genopretning i PFP syndrom . Ikke desto mindre bør resultaterne af denne undersøgelse fortolkes inden for undersøgelsens begrænsninger. Først målte vi tre morfologiske parametre for VMO for at være tegn på muskelens kraftproducerende evne. Imidlertid kan VMO-insufficiens også spores til en dysfunktion af neuromuskulær timing eller en ubalance mellem VMO og VL. Derfor kan vi ikke udelukke sådanne andre faktorers rolle i patellofemoral ustabilitet. Fordi patienter typisk ikke er opmærksomme på forestående patellar dislokation, er det ikke muligt at udføre elektromyografi før en første episode af LDP. Desuden kunne en nylig undersøgelse, der brugte en muskelfunktionel MR-evalueringsmetode, ikke demonstrere et ændret muskelaktiveringsmønster hos patienter med PFP . I den aktuelle undersøgelse var det ikke muligt for efterforskere at blive blindet med hensyn til, hvilke billeder der blev opnået fra kontrolpersoner eller patienter med LPD, hvilket blev yderligere understreget af tilstedeværelsen af flere billeddannelsesfund forbundet med LPD. Især var kontrolpersonerne ikke i optimal muskuloskeletal sundhed. MR-undersøgelser udført på grund af akut skade indikerede en menisk tåre hos 4 patienter, anterior korsbåndskade hos 14 patienter, posterior korsbåndskade hos 1 patient og intet relevant skademønster hos 3 patienter. Ingen af forsøgspersonerne i kontrolgruppen klagede over knærelaterede problemer inden skadetidspunktet, og ingen rapporterede problemer relateret til patellofemoral LED. Derudover var vi ikke i stand til at beregne det nøjagtige VMO-muskelvolumen. Således blev tværsnitsarealmålinger udført i tre forskellige højder for at efterligne den tredimensionelle VMO-muskelstruktur, men ikke nøjagtigt repræsenterer VMO-muskelvolumen. Endelig, mens grupperne blev justeret efter køn, BMI og fysisk aktivitet, var gennemsnitsalderen henholdsvis 23,9, 19,4 og 21,3 år () i henholdsvis kontrol -, primær LPD-og tilbagevendende LPD-grupper. Mens disse aldersforskelle nåede statistisk signifikans, vi tvivler på, at sådanne forskelle introducerede meningsfuld bias til resultaterne givet tilfredsstillende justeringer for de andre tre parametre for køn, BMI, og fysisk aktivitet.

5. Konklusion

resultaterne af denne undersøgelse indikerer, at VMO-morfologi ikke adskiller sig signifikant hos patienter med primær eller tilbagevendende patellær dislokation sammenlignet med asymptomatiske kontroller. Dette fund er bemærkelsesværdigt ved, at atrofi af VMO ofte er blevet foreslået at spille en vigtig rolle i patofysiologien af et ustabilt patellofemoral LED.

interessekonflikt

forfatterne rapporterer ingen potentiel interessekonflikt.

forfatterens bidrag

Peter Balcarek bidrog til studiedesign, dataevaluering, skrivning af papiret og endelig godkendelse. Det er en af de mest populære måder at indsamle data på. Klaus Michael St. Kurrmer bidrog til dataevaluering og endelig godkendelse.