Morfologia del muscolo Vasto Medialis Obliquus nell’instabilità rotulea laterale primaria e ricorrente

Abstract

La morfologia del muscolo vasto medialis obliquus (VMO) nell’impostazione anatomica di una rotula instabile non è stata descritta. Pertanto, lo scopo di questo studio era quello di indagare i parametri morfologici del muscolo VMO che delineano la sua importanza nel mantenimento della stabilità articolare rotuleo-femorale. Ottantadue soggetti consecutivi sono stati prospetticamente arruolati in questo studio. I gruppi erano composti da trenta pazienti con lussazione rotulea primaria acuta, trenta pazienti con lussazione rotulea ricorrente e ventidue controlli. I gruppi sono stati regolati in base al sesso, all’età, all’indice di massa corporea e all’attività fisica. La risonanza magnetica è stata utilizzata per misurare l’area della sezione trasversale VMO, l’angolazione della fibra muscolare e l’estensione craniocaudale del muscolo in relazione alla rotula. Non è stata riscontrata alcuna differenza significativa rispetto a tutti i parametri VMO misurati tra dislocazione primaria, dislocazione ricorrente e soggetti di controllo con una tendenza nota solo per l’area della sezione trasversale VMO e l’angolazione muscolo-fibra VMO. Questa scoperta è notevole in quanto l’atrofia del VMO è stata spesso suggerita per svolgere un ruolo importante nella fisiopatologia di un’articolazione femoro-rotulea instabile.

1. Introduzione

La dislocazione rotulea laterale (LPD) colpisce prevalentemente adolescenti giovani e fisicamente attivi e giovani adulti. Tipicamente, LPD è caratterizzato da uno squilibrio tra gli stabilizzatori attivi, passivi e statici dell’articolazione femoro-rotulea . In questa coorte di pazienti è stata descritta anche una marcata variabilità individuale dei fattori di rischio anatomici . Inoltre, la funzione dei muscoli quadricipiti, in particolare quella del muscolo vasto medialis obliquus (VMO), è stata suggerita per svolgere un ruolo importante nella stabilità dell’articolazione femoro-rotulea, in particolare per quanto riguarda lo spostamento rotuleo, l’inclinazione rotulea e la forza necessaria per spostare la rotula lateralmente .

Mentre l’atrofia del VMO, lo squilibrio della forza VMO/vasto lateralis (VL) e l’alterata tempistica neuromuscolare delle diverse parti del muscolo quadricipite sono stati tutti descritti nella sindrome del dolore femorale rotuleo (PFP), la letteratura manca di dati comparabili nei pazienti con instabilità rotulea laterale. In particolare, l’effetto stabilizzante del VMO nella tipica impostazione anatomica di una rotula instabile (cioè, displasia trocleare, rotula alta e aumento della tuberosità tibiale-distanza della scanalatura trocleare) non è stato descritto. Inoltre, non è chiaro se l’atrofia del VMO precede LPD primario o si sviluppa secondariamente come conseguenza dell’inibizione del dolore e dell’inattività fisica a seguito di dislocazioni ricorrenti. Risulta, quindi, indispensabile per accertare il valore del VMO nella stabilità dell’articolazione femoro-rotulea, non solo per quanto riguarda le tipiche condizioni anatomiche osservato in LPD, ma anche alla luce dei concetti che favoriscono il trattamento incruento primaria lussazione patellare, che quindi punta a ripristinare e rafforzare l’apparato estensore del ginocchio per prevenire ulteriori episodi di LPD . Pertanto, lo scopo di questo studio era quello di indagare la morfologia del VMO in una coorte di dislocatori rotulei primari e ricorrenti misurati da tre parametri: area della sezione trasversale del muscolo, angolazione della fibra muscolare e estensione craniocaudale del VMO rispetto alla rotula. È stato ipotizzato che queste caratteristiche morfologiche del VMO siano diminuite nei pazienti con LPD ricorrente, ma non in LPD primario, rispetto a un gruppo di controllo asintomatico.

2. Materiali e metodi

2.1. Partecipanti

Previa approvazione da parte del nostro comitato di revisione istituzionale (IRB ref. numero 13/5/09), è stato condotto uno studio pilota che ha incluso otto pazienti con LPD primario acuto, otto pazienti con LPD ricorrente e otto pazienti di controllo (maschio/femmina 4/4 in ciascun gruppo). Un’analisi di potenza (software gratuito GPower, versione 3.1.3.) ha rivelato che un minimo di ottantuno soggetti sarebbe richiesto per una potenza osservata (1-probabilità di errore) del 90%. Di conseguenza, un totale di ottantadue soggetti consecutivi sono stati prospetticamente arruolati in questo studio. I gruppi erano composti da trenta pazienti con LPD primario acuto, trenta pazienti con lussazione rotulea ricorrente e ventidue pazienti di controllo senza alcuna storia medica correlata all’articolazione rotuleo-femorale. I gruppi sono stati aggiustati in base al sesso, all’età, all’indice di massa corporea (BMI) e all’attività fisica secondo il questionario di Baecke (Tabella 1). Una diagnosi di LPD è stata basata sulla storia medica, un esame clinico approfondito e sui criteri di risonanza magnetica (MRI) di LPD come precedentemente pubblicato . Le indagini MRI sono state eseguite entro 10 giorni dall’infortunio sia in LPD primario (mediana 6 giorni dall’infortunio alla risonanza magnetica) che in soggetti di controllo (mediana 7 giorni dall’infortunio alla risonanza magnetica) nel tentativo di ridurre al minimo la distorsione correlata all’atrofia muscolare come conseguenza del riposo fisico dopo l’infortunio. Le indagini RMN nel gruppo LPD ricorrente sono state eseguite entro un intervallo senza dolore.

Per tutti i soggetti, i criteri di esclusione sono stati tutti i disturbi preesistenti al ginocchio (tranne una precedente lussazione rotulea nel sottogruppo LPD cronico), qualsiasi precedente intervento chirurgico al ginocchio, fratture del femore distale o della testa tibiale, lesione articolare del ginocchio multiligente e risonanza magnetica eseguita più tardi di dieci giorni dopo l’infortunio. Sono state escluse anche le dislocazioni rotulee traumatiche che si sono verificate a seguito di un trauma diretto alla rotula mediale o una caduta sull’articolazione del ginocchio con concomitante dislocazione rotulea.

2.2. Valutazione dell’immagine

Le immagini MR sagittali, coronali e trasversali sono state ottenute in tutti i pazienti per misurare l’area della sezione trasversale del VMO, l’angolazione muscolo-fibra del VMO e l’estensione craniocaudale del VMO in relazione alla rotula. Le indagini MRI sono state eseguite con il ginocchio in piena estensione e il muscolo quadricipite rilassato. Le misurazioni sono state ottenute utilizzando gli strumenti di annotazione di una workstation PACS (Picture Archiving and Communications System) (Centricity, GE Healthcare, St. Gilles, Regno Unito). Innanzitutto, il diametro massimo della rotula e l’asse longitudinale dell’albero femorale (linea tratteggiata) sono stati stabiliti nel piano sagittale centrale (Figura 1(a)). In questo piano sagittale, è stata identificata la corrispondente fetta trasversale situata al polo rotuleo prossimale (linea continua rossa in Figura 1(a)) (Figura 1(c)). Usando questa immagine trasversale come sezione di riferimento, un osservatore addestrato ha misurato manualmente l’area della sezione trasversale VMO in questa sezione e nelle sezioni adiacenti direttamente sopra e sotto questa sezione di riferimento (spessore della sezione MRI 3.5 mm) disegnando contorni di disarticolazione attorno ai confini muscolari(linea continua rossa e linee continue bianche nelle figure 1(b)-1 (d)). Tutte e tre le misurazioni dell’area della sezione trasversale sono state riassunte in un valore che imita la struttura muscolare VMO tridimensionale. Successivamente, la sezione di riferimento in Figura 1(c) è stata utilizzata per determinare la sezione sagittale corrispondente situata centralmente nel muscolo VMO (linea tratteggiata in Figura 1(c)). L’asse longitudinale dell’albero femorale è stato assegnato a questo piano corrispondente(linea tratteggiata in Figura 2 (a)). Questo piano sagittale, mostrato in Figura 2 (a), è stato quindi utilizzato per misurare l’angolazione muscolo-fibra in relazione all’asse longitudinale dell’albero femorale. Infine, per accertare l’estensione craniocaudale del VMO in relazione alla rotula, il punto finale più caudale del VMO è stato determinato in un piano sagittale (punto rosso in Figura 2(a)). Questo punto è stato quindi assegnato al piano sagittale corrispondente situato centralmente attraverso l’asse longitudinale della rotula (Figura 2(b)). L’estensione VMO craniocaudale è stata quindi misurata come la distanza tra questo punto e il polo rotuleo prossimale (freccia a doppia testa in Figura 2(b)).

Figura 1

Misurazione dell’area della sezione trasversale VMO. L’asse longitudinale della rotula e l’asse dell’albero femorale (linea tratteggiata) sono stati stabiliti nel piano sagittale centrale (a). In questa immagine sagittale, sono state identificate la corrispondente fetta trasversale situata al polo rotuleo prossimale, indicata dalla linea rossa (c), e le fette adiacenti situate sopra (b) e sotto (d) questa fetta di riferimento. Questi piani trasversali sono stati utilizzati per misurare l’area della sezione trasversale VMO disegnando manualmente i contorni di disarticolazione attorno ai confini muscolari (linee continue in (b-c)). Inoltre, l’immagine di riferimento trasversale (c) è stata utilizzata per determinare la fetta sagittale corrispondente situata centralmente nel muscolo VMO (linea tratteggiata in (c)).

Figura 2

Misurazione dell’angolazione muscolo-fibra VMO e dell’estensione craniocaudale del VMO. Questo piano sagittale identificato dalla linea tratteggiata in Figura 1 (c) è stato utilizzato per misurare l’angolazione muscolo-fibra VMO. In primo luogo, l’asse longitudinale dell’albero femorale mostrato in Figura 1(a) è stato determinato in questo piano corrispondente (linea tratteggiata). L’angolazione muscolo-fibra è stata quindi valutata in relazione all’asse longitudinale dell’albero femorale. Per misurare l’estensione craniocaudale del VMO in relazione alla rotula, il punto finale più caudale del VMO è stato determinato in un piano sagittale (punto rosso in Figura 2(a)). Questo punto è stato quindi assegnato a un corrispondente piano sagittale situato centralmente attraverso l’asse longitudinale della rotula (b). L’estensione VMO craniocaudale è stata quindi misurata come la distanza tra quest’ultimo punto e il polo rotuleo prossimale (freccia a doppia testa).

Inoltre, i principali parametri anatomici di LPD (displasia trocleare, altezza rotulea e distanza TT-TG) sono stati valutati come precedentemente pubblicato. La displasia trocleare è stata valutata mediante risonanza magnetica trasversale e classificata secondo il sistema descritto da Dejour et al. . Per migliorare l’affidabilità della classificazione della displasia trocleare, abbiamo integrato la classificazione a 4 gradi di Dejour (tipo A-D) in un sistema di classificazione a 2 gradi che è stato recentemente raccomandato: displasia trocleare di basso grado (tipo A) e di alto grado (tipi B–D) . L’altezza rotulea è stata valutata utilizzando immagini sagittali ponderate in T1 secondo l’indice Insall e Salvati, che è un rapporto tra la lunghezza del tendine rotuleo e la dimensione rotulea sagittale più lunga . Infine, la distanza TT-TG è stata valutata secondo il metodo di Schoettle .

2.3. Analisi statistica

I dati sono presentati come valori medi e deviazioni standard. Il test esatto di Fisher è stato utilizzato per valutare i valori categoriali e un test t spaiato è stato utilizzato per confrontare i mezzi. Un’analisi unidirezionale della varianza (ANOVA) seguita dal test after di Dunnett è stata utilizzata per confrontare i gruppi di studio con il gruppo di controllo. Per studiare l’affidabilità intra e interobserver, due serie di misurazioni eseguite su 15 MRI casuali sono state disegnate ripetutamente da 1 singolo osservatore con un intervallo di 2 settimane o indipendentemente da 2 diversi osservatori. L’affidabilità è stata valutata utilizzando la correlazione (Pearson r) tra le due serie di misurazione o la differenza media (t-test) tra queste serie. Tutte le analisi sono state eseguite utilizzando il programma GraphPad Prism (versione 4; Il nostro sito web utilizza cookie tecnici e di terze parti. Un valore < 0,05 è stato considerato significativo.

3. Risultati

I dati demografici dei gruppi di studio e di controllo sono presentati nella Tabella 1. Rispetto al gruppo di controllo, sia i dislocatori primari che quelli ricorrenti hanno mostrato il tipico profilo di rischio anatomico dell’instabilità rotulea laterale con solco trocleare displastico, rotula alta e aumento della distanza TT-TG (Tabella 2). Tuttavia, non è stata riscontrata alcuna differenza significativa rispetto a tutti i parametri VMO misurati tra dislocazione primaria, dislocazione ricorrente e soggetti di controllo (Tabella 3). L’estensione craniocaudale VMO era in media di 14 mm in tutti i gruppi (), con una tendenza nota solo per l’area della sezione trasversale VMO e l’angolazione muscolo-fibra VMO tra i soggetti di controllo e LPD. Il gruppo di controllo ha mostrato un aumento medio del 14% e del 16% nell’area della sezione trasversale VMO rispetto ai gruppi LPD primari e ricorrenti (), rispettivamente, e l’angolazione muscolo-fibra VMO è stata media di 2° e 4° più ripida nei soggetti di controllo rispetto ai valori ottenuti nei gruppi LPD primari e ricorrenti (), rispettivamente. L’affidabilità intra e interobserver è stata altamente correlata per tutti i parametri misurati, senza alcuna variabilità media significativa osservata tra tutte le serie di misurazioni (Tabella 4).

4. Discussione

Lo scopo di questo studio era quello di indagare, in contesti clinici e anatomici di LPD primario e ricorrente, i parametri morfologici del muscolo VMO che delineano la sua importanza nel mantenimento della stabilità articolare rotuleo-femorale. I principali risultati di questo studio indicano che la morfologia VMO non differisce significativamente nei pazienti con dislocazione rotulea primaria o ricorrente rispetto a un gruppo di controllo asintomatico. Questa scoperta è notevole in quanto la debolezza del VMO è stata spesso suggerita per svolgere un ruolo importante nella fisiopatologia di un’articolazione femorale rotulea instabile ; inoltre, il ripristino della forza del quadricipite, in particolare il VMO, è stato considerato un obiettivo imperativo per contrastare il maltrattamento femorale rotuleo .

Sebbene diversi studi anatomici e biomeccanici in vitro abbiano attribuito il ruolo di stabilizzatore attivo dell’articolazione rotuleo-femorale al muscolo VMO , mancano chiare prove sul suo effettivo effetto stabilizzante in condizioni cliniche. Usando le ginocchia cadaveriche, Sakai et al. trovato un aumento dello spostamento rotuleo laterale tra 0° e 15° della flessione del ginocchio durante la simulazione della debolezza del VMO. Allo stesso modo, quando il VMO è stato rilassato, la forza necessaria per spostare la rotula lateralmente è stata ridotta di circa il 30% tra 20° e 90° di flessione del ginocchio . Nel ginocchio esteso, tuttavia, in cui la rotula è meno stabile, questa perdita di stabilità è stata ridotta a solo il 14%. Inoltre, la geometria della scanalatura trocleare e le strutture retinacolari mediali, cioè il legamento femoro rotuleo mediale (MPFL), contribuiscono in modo più significativo alla stabilità della rotula man mano che il ginocchio si avvicina alla piena estensione. Pertanto, il VMO non è stato stabilito come il più importante stabilizzatore rotuleo in vitro . In effetti, i risultati clinici del nostro studio supportano questa precedente valutazione in vitro in quanto non abbiamo osservato una differenza significativa tra i soggetti di controllo e di prova in tutti i parametri VMO misurati. Inoltre, i nostri dati di studio indicano che le procedure di riallineamento dei tessuti molli prossimali che mirano a rafforzare l’effetto stabilizzante del VMO possono spesso non affrontare la patologia principale di LPD in pazienti con fattori predisponenti anatomici. In una certa misura, la nostra scoperta può offrire una spiegazione del motivo per cui quelle tecniche extra-anatomiche producono tassi relativamente elevati di ridislocazione mentre aumentano le pressioni rotuleo-femorali mediali .

L’area della sezione trasversale del muscolo è indicativa della capacità di produzione di forza di un muscolo e può essere misurata in modo affidabile mediante risonanza magnetica . Inoltre, la tensione VMO che si applica medialmente e posteriormente può anche essere influenzata dall’angolazione della fibra muscolare VMO e dall’estensione craniocaudale del muscolo. In studi precedenti, l’angolazione della fibra muscolare VMO ha dimostrato di variare tra 42° e 52° . Questi dati sono in accordo con l’orientamento della fibra muscolare osservato nel nostro gruppo di controllo. Pur non raggiungendo la significatività statistica, l’angolazione muscolo-fibra nei gruppi LPD primari e ricorrenti era, in media, 2 ° e 4 ° più piatta, rispettivamente. Non è chiaro se questa scoperta rappresenti una caratteristica preesistente di LPD o una condizione post-traumatica. Tuttavia, le parti distali del VMO sono strettamente legate all’MPFL. Pertanto, alcuni autori sostengono che una lesione dell’MPFL alla sua origine femorale è spesso accompagnata da un danno al VMO, che viene strappato progressivamente in direzione prossimale, perdendo così il suo corretto orientamento trasversale . È stato suggerito, pertanto, che la riparazione MPFL dovrebbe includere anche il riattacco del VMO distalmente al tendine dell’adduttore magnus .

Questo studio mira a fornire un’analisi più dettagliata delle caratteristiche antropometriche del muscolo VMO nell’instabilità rotulea laterale. Per quanto ne sappiamo, questo è il primo studio per valutare la morfologia del VMO nella dislocazione rotulea primaria e ricorrente. Lo studio correla anche queste informazioni con la tipica impostazione clinica e anatomica della LPD. I risultati ottenuti da questa indagine indicano che nell’ambito clinico di LPD, il muscolo VMO svolge solo un ruolo subordinato nella complessa interazione tra i diversi stabilizzatori dell’articolazione femoro-rotulea. Questi risultati sono in accordo con quelli di studi recenti che indicano un allontanamento dai principi precedenti che hanno sostenuto il ripristino della forza e della funzione del quadricipite come imperativo per il recupero di successo nella sindrome PFP . Tuttavia, i risultati di questa indagine dovrebbero essere interpretati entro i limiti dello studio. In primo luogo, abbiamo misurato tre parametri morfologici del VMO per essere indicativi della capacità di produzione di forza del muscolo. Tuttavia, l’insufficienza VMO può anche essere ricondotta a una disfunzione della tempistica neuromuscolare o a uno squilibrio tra VMO e VL. Pertanto, non possiamo escludere il ruolo di tali altri fattori nell’instabilità femoro-rotulea. Poiché i pazienti non sono in genere a conoscenza della lussazione rotulea imminente, non è fattibile eseguire l’elettromiografia prima di un primo episodio di LDP. Inoltre, un recente studio che ha utilizzato un metodo di valutazione MRI funzionale muscolare non è riuscito a dimostrare un modello di attivazione muscolare alterato in pazienti con PFP . Nel presente studio, non è stato possibile per i ricercatori essere accecati su quali immagini sono state ottenute da soggetti di controllo o pazienti con LPD, il che è stato ulteriormente sottolineato dalla presenza di più risultati di imaging associati a LPD. In particolare, i soggetti di controllo non erano in una salute muscoloscheletrica ottimale. Le indagini MRI eseguite a causa di lesioni acute hanno indicato uno strappo meniscale in 4 pazienti, una lesione del legamento crociato anteriore in 14 pazienti, una lesione del legamento crociato posteriore in 1 paziente e nessun modello rilevante di lesione in 3 pazienti. Nessuno dei soggetti del gruppo di controllo ha lamentato problemi legati al ginocchio prima del momento dell’infortunio e nessuno ha riportato problemi relativi all’articolazione femoro-rotulea. Inoltre, non siamo stati in grado di calcolare l’esatto volume muscolare VMO. Pertanto, le misurazioni dell’area della sezione trasversale sono state eseguite su tre diverse altezze per imitare la struttura muscolare tridimensionale VMO anche se non rappresenta esattamente il volume muscolare VMO. Infine, mentre i gruppi sono stati aggiustati in base al sesso, al BMI e all’attività fisica, l’età media era di 23,9, 19,4 e 21,3 anni () nei gruppi di controllo, LPD primario e LPD ricorrente, rispettivamente. Mentre queste differenze di età hanno raggiunto la significatività statistica, dubitiamo che tali differenze abbiano introdotto pregiudizi significativi ai risultati dati aggiustamenti soddisfacenti per gli altri tre parametri di sesso, BMI e attività fisica.

5. Conclusione

I risultati di questo studio indicano che la morfologia VMO non differisce significativamente nei pazienti con lussazione rotulea primaria o ricorrente rispetto ai controlli asintomatici. Questa scoperta è notevole in quanto l’atrofia del VMO è stata spesso suggerita per svolgere un ruolo importante nella fisiopatologia di un’articolazione femoro-rotulea instabile.

Conflitto di interessi

Gli autori non segnalano alcun potenziale conflitto di interessi.

Contributo degli autori

Peter Balcarek ha contribuito allo studio del design, alla valutazione dei dati, alla stesura del documento e all’approvazione finale. Swantje Oberthür, Stephan Frosch e Jan Philipp Schüttrumpf hanno contribuito all’acquisizione dei dati. Klaus Michael Stürmer ha contribuito alla valutazione dei dati e all’approvazione finale.