Morphologie des Musculus Vastus medialis Obliquus bei primärer und rezidivierender lateraler Patellainstabilität

Zusammenfassung

Die Morphologie des Musculus vastus medialis obliquus (VMO) im anatomischen Umfeld einer instabilen Patella wurde nicht beschrieben. Daher bestand der Zweck dieser Studie darin, die morphologischen Parameter des VMO-Muskels zu untersuchen, die seine Bedeutung für die Aufrechterhaltung der patellofemoralen Gelenkstabilität abgrenzen. Zweiundachtzig aufeinanderfolgende Probanden wurden prospektiv in diese Studie aufgenommen. Die Gruppen bestanden aus dreißig Patienten mit einer akuten primären Patellaluxation, dreißig Patienten mit rezidivierender Patellaluxation und zweiundzwanzig Kontrollen. Die Gruppen wurden nach Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index und körperlicher Aktivität angepasst. Die Magnetresonanztomographie wurde verwendet, um die VMO-Querschnittsfläche, die Muskelfaserwinkelung und die kraniokaudale Ausdehnung des Muskels in Bezug auf die Patella zu messen. Es wurde kein signifikanter Unterschied in Bezug auf alle gemessenen VMO-Parameter zwischen primärer Dislokation, rezidivierender Dislokation und Kontrollpersonen mit einem Trend festgestellt, der nur für die VMO-Querschnittsfläche und die VMO-Muskelfaser-Angulation festgestellt wurde. Dieser Befund ist insofern bemerkenswert, als häufig vorgeschlagen wurde, dass die Atrophie des VMO eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie eines instabilen Patellofemoralgelenks spielt.

1. Einleitung

Laterale Patellaluxation (LPD) betrifft vorwiegend junge und körperlich aktive Jugendliche und junge Erwachsene. Typischerweise ist LPD durch ein Ungleichgewicht zwischen den aktiven, passiven und statischen Stabilisatoren des Patellofemoralgelenks gekennzeichnet . Eine ausgeprägte individuelle Variabilität der anatomischen Risikofaktoren wurde auch in dieser Patientenkohorte beschrieben . Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, dass die Funktion der Quadrizepsmuskeln, insbesondere die des Musculus vastus medialis obliquus (VMO), eine wichtige Rolle bei der Stabilität des Patellofemoralgelenks spielt, insbesondere im Hinblick auf Patellaverschiebung, Patellakippung und die Kraft, die erforderlich ist, um die Patella seitlich zu verschieben .

Während beim patellofemoralen Schmerzsyndrom (PFP) eine Atrophie des VMO, ein Ungleichgewicht der VMO / Vastus lateralis (VL) -Stärke und ein verändertes neuromuskuläres Timing der verschiedenen Teile des Quadrizepsmuskels beschrieben wurden , fehlen in der Literatur vergleichbare Daten bei Patienten mit lateraler Patellainstabilität. Insbesondere die stabilisierende Wirkung des VMO im typischen anatomischen Umfeld einer instabilen Patella (d. H. Trochleadysplasie, Patella alta und erhöhter Tibiatuberositäts-Trochlear-Rillenabstand) wurde nicht beschrieben. Darüber hinaus ist unklar, ob die Atrophie des VMO der primären LPD vorausgeht oder sich sekundär entwickelt als Folge von Schmerzhemmung und körperlicher Inaktivität nach wiederkehrenden Luxationen. Daher erscheint es unerlässlich, den Wert des VMO für die Stabilität des Patellofemoralgelenks zu ermitteln, nicht nur im Hinblick auf die typischen anatomischen Bedingungen, die bei LPD beobachtet werden, sondern auch im Hinblick auf aktuelle Konzepte, die eine nichtoperative Behandlung bei primärer Patellaluxation begünstigen, die darauf abzielen, den Streckapparat des Kniegelenks wiederherzustellen und zu stärken, um weitere LPD-Episoden zu verhindern . Ziel dieser Studie war es daher, die Morphologie des VMO in einer Kohorte primärer und rezidivierender Patellaluxatoren zu untersuchen, gemessen anhand von drei Parametern: Muskelquerschnittsfläche, Muskelfaserwinkelungund die kraniokaudale Ausdehnung des VMO relativ zur Patella. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass diese morphologischen Eigenschaften des VMO sind bei Patienten mit rezidivierender LPD vermindert, aber nicht bei primärer LPD im Vergleich zu einer asymptomatischen Kontrollgruppe.

2. Material und Methoden

2.1. Teilnehmer

Nach Genehmigung durch unser Institutional Review Board (IRB ref. nummer 13/5/09) wurde eine Pilotstudie durchgeführt, die acht Patienten mit akuter primärer LPD, acht Patienten mit rezidivierender LPD und acht Kontrollpatienten (männlich / weiblich 4/4 in jeder Gruppe) umfasste. Eine Leistungsanalyse (kostenlose gPower Software, Version 3.1.3.) ergab, dass für eine beobachtete Potenz (1- Fehlerwahrscheinlichkeit) von 90% mindestens einundachtzig Probanden erforderlich wären. Folglich wurden insgesamt zweiundachtzig aufeinanderfolgende Probanden prospektiv in diese Studie aufgenommen. Die Gruppen bestanden aus dreißig Patienten mit akuter primärer LPD, dreißig Patienten mit rezidivierender Patellaluxation und zweiundzwanzig Kontrollpatienten ohne Anamnese im Zusammenhang mit dem Patellofemoralgelenk. Die Gruppen wurden nach Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index (BMI) und körperlicher Aktivität gemäß Baeckes Fragebogen angepasst (Tabelle 1). Eine Diagnose von LPD basierte auf der Anamnese, einer gründlichen klinischen Untersuchung und Magnetresonanztomographie (MRT) Kriterien von LPD wie zuvor veröffentlicht . MRT-Untersuchungen wurden innerhalb von 10 Tagen nach der Verletzung sowohl bei der primären LPD (median 6 Tage nach der Verletzung bis zur MRT) als auch bei Kontrollpersonen (Median 7 Tage nach der Verletzung bis zur MRT) durchgeführt, um die Verzerrung im Zusammenhang mit Muskelatrophie als Folge von körperliche Ruhe nach der Verletzung. MRT-Untersuchungen in der rezidivierenden LPD-Gruppe wurden innerhalb eines schmerzfreien Intervalls durchgeführt.

Ausschlusskriterien für alle Probanden waren bereits bestehende Knieerkrankungen (mit Ausnahme einer vorherigen Patellaluxation in der chronischen LPD-Untergruppe), eine vorherige Knieoperation, Frakturen des distalen Femurs oder Tibiakopfes, Multiligament-Kniegelenkverletzung und MRT später als zehn Tage nach der Verletzung. Traumatische Patellaluxationen, die als Folge eines direkten Traumas der medialen Patella oder eines Sturzes auf das Kniegelenk mit gleichzeitiger Patellaluxation auftraten, wurden ebenfalls ausgeschlossen.

2.2. Bildauswertung

Bei allen Patienten wurden sagittale, koronale und transversale MR-Bilder erhalten, um die VMO-Querschnittsfläche, die VMO-Muskelfaserwinkelungund kraniokaudale Ausdehnung des VMO in Bezug auf die Patella. MRT-Untersuchungen wurden mit voll ausgestrecktem Knie und entspanntem Quadrizepsmuskel durchgeführt. Messungen wurden unter Verwendung der Annotationswerkzeuge einer Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem- (PACS-) Workstation (Centricity, GE Healthcare, St. Gilles, Vereinigtes Königreich) erhalten. Zunächst wurden der maximale Durchmesser der Patella und die Längsachse des Femurschafts (gestrichelte Linie) in der zentralen Sagittalebene festgelegt (Abbildung 1(a)). In dieser Sagittalebene wurde die entsprechende transversale Schicht am proximalen Patellapol (rote durchgezogene Linie in Abbildung 1 (a)) identifiziert (Abbildung 1 (c)). Unter Verwendung dieses Querbildes als Referenzschicht hat ein geschulter Beobachter die VMO-Querschnittsfläche in dieser Schicht und in den benachbarten Schichten direkt über und unter dieser Referenzschicht manuell gemessen (MRT-Schichtdicke 3.5 mm) durch Zeichnen von Disartikulationskonturen um die Muskelgrenzen (rote durchgezogene Linie und weiße durchgezogene Linien in Abbildungen 1 (b) -1(d)). Alle drei Querschnittsflächenmessungen wurden zu einem Wert subsumiert, der die dreidimensionale VMO-Muskelstruktur nachahmt. Als nächstes wurde die Referenzscheibe in Abbildung 1 (c) verwendet, um die entsprechende sagittale Scheibe zu bestimmen, die sich zentral im VMO-Muskel befindet (gepunktete Linie in Abbildung 1 (c)). Dieser entsprechenden Ebene wurde die Längsachse des Femurschafts zugeordnet (gestrichelte Linie in Abbildung 2(a)). Diese Sagittalebene, die in Abbildung 2 (a) gezeigt ist, wurde dann verwendet, um die Muskelfaserwinkelung in Bezug auf die Längsachse des Femurschafts zu messen. Um schließlich die kraniokaudale Ausdehnung des VMO in Bezug auf die Patella zu bestimmen, wurde der kaudalste Endpunkt des VMO in einer Sagittalebene bestimmt (roter Punkt in Abbildung 2 (a)). Dieser Punkt wurde dann der entsprechenden Sagittalebene zugeordnet, die zentral durch die Längsachse der Patella liegt (Abbildung 2(b)). Die kraniokaudale VMO-Ausdehnung wurde dann als Abstand zwischen diesem Punkt und dem proximalen Patellapol gemessen (Doppelpfeil in Abbildung 2 (b)).

Abbildung 1

Messung der VMO-Querschnittsfläche. Die Längsachse der Patella und die Femurschaftachse (gestrichelte Linie) wurden in der zentralen Sagittalebene (a) festgelegt. In diesem Sagittalbild wurden die entsprechende transversale Schicht am proximalen Patellapol, angedeutet durch die rote Linie (c), und die benachbarten Schichten oberhalb (b) und unterhalb (d) dieser Referenzschicht identifiziert. Diese Querebenen wurden verwendet, um die VMO-Querschnittsfläche zu messen, indem manuell Disartikulationskonturen um die Muskelgrenzen gezeichnet wurden (durchgezogene Linien in (b-c)). Zusätzlich wurde das transversale Referenzbild (c) verwendet, um die entsprechende sagittale Schicht zu bestimmen, die sich zentral im VMO-Muskel befindet (gepunktete Linie in (c)).

Abbildung 2

Messung der VMO-Muskelfaserwinkelungund der kraniokaudalen Ausdehnung des VMO. Diese Sagittalebene, die in Abbildung 1 (c) durch die gepunktete Linie gekennzeichnet ist, wurde zur Messung der VMO-Muskelfaserwinkelungverwendet. Zunächst wurde die in Abbildung 1(a) gezeigte Längsachse des Femurschafts in dieser entsprechenden Ebene (gestrichelte Linie) bestimmt. Die Muskelfaserwinkelung wurde dann in Bezug auf die Längsachse des Femurschafts bewertet. Um die kraniokaudale Ausdehnung des VMO in Bezug auf die Patella zu messen, wurde der kaudalste Endpunkt des VMO in einer Sagittalebene bestimmt (roter Punkt in Abbildung 2 (a)). Dieser Punkt wurde dann einer entsprechenden Sagittalebene zugeordnet, die zentral durch die Längsachse der Patella (b) liegt. Die kraniokaudale VMO-Ausdehnung wurde dann als Abstand zwischen diesem letzteren Punkt und dem proximalen Patellapol gemessen (Doppelpfeil).

Darüber hinaus wurden die wichtigsten anatomischen Parameter der LPD (Trochlea-Dysplasie, Patellahöhe und TT-TG-Abstand) bewertet wie zuvor veröffentlicht. Die Trochlea-Dysplasie wurde mittels transversaler MRT beurteilt und nach dem von Dejour et al. . Um die Zuverlässigkeit der Trochlea-Dysplasie-Klassifikation zu verbessern, haben wir Dejours 4-Grad–Klassifikation (Typ A-D) in ein kürzlich empfohlenes 2-Grad-Klassifikationssystem integriert: niedriggradige (Typ A) und hochgradige Trochlea–Dysplasie (Typ B-D) . Die Patellahöhe wurde unter Verwendung von sagittalen T1-gewichteten Bildern gemäß dem Insall- und Salvati-Index bewertet, der ein Verhältnis der Patellasehnenlänge zur längsten sagittalen Patellabmessung darstellt . Schließlich wurde der TT-TG-Abstand nach der Methode von Schoettle beurteilt.

2.3. Statistische Analyse

Die Daten werden als Mittelwerte und Standardabweichungen dargestellt. Der genaue Test von Fisher wurde verwendet, um kategoriale Werte zu bewerten, und ein ungepaarter t-Test wurde verwendet, um die Mittelwerte zu vergleichen. Eine Einweganalyse der Varianz (ANOVA) gefolgt von Dunnetts After-Test wurde verwendet, um die Studiengruppen mit der Kontrollgruppe zu vergleichen. Um die Intra- und Interobserver-Zuverlässigkeit zu untersuchen, wurden zwei Messreihen durchgeführt 15 zufällige MRT wurden entweder wiederholt von 1 Einzelbeobachter mit einem Intervall von 2 Wochen oder unabhängig von 2 verschiedenen Beobachtern gezeichnet. Die Zuverlässigkeit wurde anhand der Korrelation (Pearson r) zwischen den beiden Messreihen oder der mittleren Differenz (t-Test) zwischen diesen Reihen bewertet. Alle Analysen wurden mit dem Programm GraphPad Prism (Version 4) durchgeführt; B. GraphPad Software, San Diego, CA, USA). Ein Wert < 0,05 wurde als signifikant angesehen.

3. Ergebnisse

Demografische Daten der Studien- und Kontrollgruppen sind in Tabelle 1 dargestellt. Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten sowohl primäre als auch rezidivierende Dislokatoren das typische anatomische Risikoprofil einer lateralen Patellainstabilität mit dysplastischer trochlearer Rille, Patella alta und erhöhtem TT-TG-Abstand (Tabelle 2). Es wurde jedoch kein signifikanter Unterschied in Bezug auf alle gemessenen VMO-Parameter zwischen primärer Dislokation, rezidivierender Dislokation und Kontrollpersonen gefunden (Tabelle 3). Die kraniokaudale VMO-Ausdehnung betrug in allen Gruppen durchschnittlich 14 mm (), wobei ein Trend nur für die VMO-Querschnittsfläche und die VMO-Muskelfaser-Angulation zwischen den Kontroll- und LPD-Probanden festgestellt wurde. Die Kontrollgruppe zeigte eine mittlere Zunahme der VMO-Querschnittsfläche um 14% bzw. 16% im Vergleich zu den primären und rezidivierenden LPD-Gruppen (), und die VMO-Muskelfaser-Angulation war bei den Kontrollpersonen um durchschnittlich 2° bzw. 4 ° steiler im Vergleich zu den Werten in den primären und rezidivierenden LPD-Gruppen (). Die Intra- und Interobserver-Reliabilität korrelierte für alle gemessenen Parameter stark, wobei keine signifikante mittlere Variabilität zwischen allen Messreihen beobachtet wurde (Tabelle 4).

4. Diskussion

Ziel dieser Studie war es, in klinischen und anatomischen Umgebungen von primärer und rezidivierender LPD die morphologischen Parameter des VMO-Muskels zu untersuchen, die seine Bedeutung für die Aufrechterhaltung der patellofemoralen Gelenkstabilität abgrenzen. Die Hauptergebnisse dieser Studie zeigen, dass sich die VMO-Morphologie bei Patienten mit primärer oder rezidivierender Patellaluxation im Vergleich zu einer asymptomatischen Kontrollgruppe nicht signifikant unterscheidet. Dieser Befund ist insofern bemerkenswert, als oft vorgeschlagen wurde, dass eine Schwäche des VMO eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie eines instabilen Patellofemoralgelenks spielt ; Ferner wurde die Wiederherstellung der Quadrizepsstärke, insbesondere des VMO, als zwingendes Ziel angesehen, um dem patellofemoralen Maltracking entgegenzuwirken .

Obwohl mehrere anatomische und biomechanische In-vitro-Studien dem VMO-Muskel die Rolle des aktiven Stabilisators des Patellofemoralgelenks zugeschrieben haben , fehlen eindeutige Beweise für seine tatsächliche stabilisierende Wirkung unter klinischen Bedingungen. Mit Leichenknien, Sakai et al. bei der Simulation der VMO-Schwäche wurde eine erhöhte laterale Patellaverschiebung zwischen 0 ° und 15 ° Kniebeugung festgestellt. In ähnlicher Weise wurde, wenn das VMO entspannt war, die Kraft, die erforderlich war, um die Patella seitlich zu verschieben, zwischen 20 ° und 90 ° der Kniebeugung um ungefähr 30% reduziert . Im gestreckten Knie hingegen, wo die Patella am wenigsten stabil ist, konnte dieser Stabilitätsverlust auf nur 14% reduziert werden. Darüber hinaus tragen die Geometrie der Trochlearrille und die medialen Netzhautstrukturen, dh das mediale patellofemorale Ligament (MPFL), wesentlich zur Stabilität der Patella bei, wenn sich das Knie der vollen Streckung nähert. Daher wurde das VMO in vitro nicht als wichtigster Patellastabilisator etabliert . In der Tat unterstützen die klinischen Ergebnisse unserer Studie diese vorherige In-vitro-Bewertung, da wir keinen signifikanten Unterschied zwischen den Kontroll- und Testpersonen in allen gemessenen VMO-Parametern beobachteten. Darüber hinaus zeigen unsere Studiendaten, dass proximale Verfahren zur Neuausrichtung des Weichgewebes, die darauf abzielen, die stabilisierende Wirkung des VMO zu verstärken, die Hauptpathologie der LPD bei Patienten mit anatomischen prädisponierenden Faktoren häufig nicht ansprechen können. Bis zu einem gewissen Grad, Unser Befund kann eine Erklärung dafür bieten, warum diese extraanatomischen Techniken relativ hohe Redislokationsraten ergeben, während der mediale patellofemorale Druck erhöht wird .

Die Muskelquerschnittsfläche gibt Aufschluss über die Krafterzeugungsfähigkeit eines Muskels und kann mittels MRT zuverlässig gemessen werden. Darüber hinaus kann die medial und posterior anliegende VMO-Spannung auch durch die VMO-Muskelfaserangulation und die kraniokaudale Ausdehnung des Muskels beeinflusst werden. In früheren Studien wurde gezeigt, dass die VMO-Muskelfaser-Angulation zwischen 42 ° und 52 ° liegt . Diese Daten stimmen mit der in unserer Kontrollgruppe beobachteten Muskelfaserorientierung überein. Obwohl die Muskelfaserangulation in der primären und rezidivierenden LPD-Gruppe keine statistische Signifikanz erreichte, war sie im Durchschnitt 2 ° bzw. 4 ° flacher. Es ist unklar, ob dieser Befund ein bereits bestehendes Merkmal von LPD oder ein posttraumatischer Zustand darstellt. Die distalen Teile des VMO sind jedoch eng mit dem MPFL verbunden. So argumentieren einige Autoren, dass eine Verletzung des MPFL an seinem femoralen Ursprung oft mit einer Schädigung des VMO einhergeht, das progressiv in proximaler Richtung gerissen wird und dadurch seine korrekte transversale Orientierung verliert . Es wurde daher vorgeschlagen, dass die MPFL-Reparatur auch die erneute Befestigung des VMO distal an der Adduktor-Magnus-Sehne umfassen sollte .

Diese Studie zielt darauf ab, eine detailliertere Analyse der anthropometrischen Eigenschaften des VMO-Muskels bei lateraler Patellainstabilität durchzuführen. Nach unserem besten Wissen ist dies die erste Studie zur Beurteilung der Morphologie des VMO bei primärer und rezidivierender Patellaluxation. Die Studie korreliert diese Informationen auch mit dem typischen klinischen und anatomischen Umfeld von LPD. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass im klinischen Setting der LPD der VMO-Muskel im komplexen Zusammenspiel der verschiedenen Stabilisatoren des Patellofemoralgelenks nur eine untergeordnete Rolle spielt. Diese Ergebnisse stimmen mit denen neuerer Studien überein, die auf eine Abkehr von den bisherigen Grundsätzen hinweisen, die die Wiederherstellung der Quadrizepsstärke und -funktion als unerlässlich für eine erfolgreiche Genesung beim PFP-Syndrom betrachteten . Nichtsdestotrotz sollten die Ergebnisse dieser Untersuchung innerhalb der Grenzen der Studie interpretiert werden. Zuerst haben wir drei morphologische Parameter des VMO gemessen, um auf die kraftproduzierende Fähigkeit des Muskels hinzuweisen. Eine VMO-Insuffizienz kann jedoch auch auf eine Funktionsstörung des neuromuskulären Timings oder ein Ungleichgewicht zwischen VMO und VL zurückzuführen sein. Daher können wir die Rolle solcher anderen Faktoren bei der patellofemoralen Instabilität nicht ausschließen. Da Patienten in der Regel keine drohende Patellaluxation bemerken, ist es nicht möglich, vor einer ersten LDP-Episode eine Elektromyographie durchzuführen. Darüber hinaus konnte eine kürzlich durchgeführte Studie, die eine muskelfunktionale MRT-Bewertungsmethode verwendete, kein verändertes Muskelaktivierungsmuster bei Patienten mit PFP nachweisen . In der aktuellen Studie war es für die Forscher nicht möglich, blind zu sein, welche Bilder von Kontrollpersonen oder Patienten mit LPD erhalten wurden, was durch das Vorhandensein mehrerer bildgebender Befunde im Zusammenhang mit LPD weiter unterstrichen wurde. Bemerkenswerterweise waren die Kontrollpersonen nicht in optimaler muskuloskelettaler Gesundheit. MRT-Untersuchungen, die aufgrund einer akuten Verletzung durchgeführt wurden, zeigten bei 4 Patienten einen Meniskusriss, bei 14 Patienten eine vordere Kreuzbandverletzung, bei 1 Patienten eine hintere Kreuzbandverletzung und bei 3 Patienten kein relevantes Verletzungsmuster. Keiner der Probanden in der Kontrollgruppe klagte vor dem Zeitpunkt der Verletzung über Knieprobleme, und keiner berichtete über Probleme im Zusammenhang mit dem Patellofemoralgelenk. Darüber hinaus konnten wir das genaue VMO-Muskelvolumen nicht berechnen. So wurden Querschnittsflächenmessungen auf drei verschiedenen Höhen durchgeführt, um die dreidimensionale VMO-Muskelstruktur nachzuahmen, obwohl sie nicht genau das VMO-Muskelvolumen darstellt. Schließlich, während die Gruppen nach Geschlecht, BMI und körperlicher Aktivität angepasst wurden, betrug das Durchschnittsalter 23,9, 19,4 und 21,3 Jahre () in der Kontroll-, primären LPD- und rezidivierenden LPD-Gruppe. Während diese Altersunterschiede statistische Signifikanz erreichten, bezweifeln wir, dass solche Unterschiede bei zufriedenstellenden Anpassungen für die anderen drei Parameter Geschlecht, BMI und körperliche Aktivität zu einer signifikanten Verzerrung der Ergebnisse führten.

5. Schlussfolgerung

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass sich die VMO-Morphologie bei Patienten mit primärer oder rezidivierender Patellaluxation im Vergleich zu asymptomatischen Kontrollen nicht signifikant unterscheidet. Dieser Befund ist insofern bemerkenswert, als häufig vorgeschlagen wurde, dass die Atrophie des VMO eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie eines instabilen Patellofemoralgelenks spielt.

Interessenkonflikt

Die Autoren berichten von keinem potenziellen Interessenkonflikt.

Beitrag der Autoren

Peter Balcarek trug zum Studiendesign, zur Datenauswertung, zum Schreiben des Papiers und zur endgültigen Genehmigung bei. Swantje Oberthür, Stephan Frosch und Jan Philipp Schüttrumpf trugen zur Datenerfassung bei. Klaus Michael Stürmer trug zur Datenauswertung und endgültigen Freigabe bei.