原発性および再発性外側膝蓋不安定性における内側広筋斜筋の形態

要約

不安定な膝蓋骨の解剖学的設定における内側広筋斜筋（VMO）筋の形態は記載されていない。 したがって，本研究の目的は，膝蓋大腿関節安定性の維持におけるその重要性を描写するＶＭＯ筋肉の形態学的パラメータを調べることであった。 八十から二の連続した被験者は、前向きにこの研究に登録されました。 群は急性原発性膝蓋脱臼を有する三十人の患者，再発膝蓋脱臼を有する三十人の患者，および二十から二の対照で構成されていた。 グループは、性別、年齢、体格指数、および身体活動に応じて調整された。 磁気共鳴イメージングは、膝蓋骨に関連してVMO断面積、筋線維角、および筋肉の頭蓋尾部の程度を測定するために使用されました。 Ｖｍｏ断面積とｖｍｏ筋線維角化のみについて注目された傾向を有する一次脱臼，再発脱臼，および対照被験者の間のすべての測定されたＶＭＯパラメータに関して有意差は認められなかった。 この所見は，ＶＭＯの萎縮が不安定な膝蓋大腿関節の病態生理において重要な役割を果たすことがしばしば示唆されている点で注目に値する。

1. はじめに

側方膝蓋脱臼（LPD）は、主に若年および身体的に活動している青年および若年成人に影響を及ぼす。 典型的には、lpdは、膝蓋大腿関節の能動的、受動的、および静的安定剤との間の不均衡を特徴とする。 この患者コホートでは、解剖学的危険因子における顕著な個人の変動性も記載されている。 さらに，大腿四頭筋，特に内側広筋（ＶＭＯ）筋の機能は，膝蓋大腿関節の安定性，特に膝蓋シフト，膝蓋傾斜および膝蓋を横方向に変位させるために必要な力に関して重要な役割を果たすことが示唆されている。

VMOの萎縮、vmo/vastus lateralis（VL）強度の不均衡、および大腿四頭筋の異なる部分の神経筋タイミングの変化はすべてpatellofemoral pain（PFP）症候群に記載されているが、文献は側方膝蓋不安定性を有する患者において同等のデータを欠いている。 特に、不安定な膝蓋骨（すなわち、滑車異形成、膝蓋骨アルタ、および増加した脛骨結節-滑車溝距離）の典型的な解剖学的設定におけるVMOの安定化効果は記 さらに、ＶＭＯの萎縮が原発性ＬＰＤに先行するのか、または再発転位後の疼痛抑制および身体的不活動の結果として二次的に発症するのかは不明である。 したがって，ｌｐｄで観察される典型的な解剖学的条件に関してだけでなく，一次膝蓋脱臼における非手術的治療を支持する現在の概念に照らして，膝蓋大腿関節の安定性におけるＶＭＯの価値を確認することが不可欠であると思われる。 したがって、本研究の目的は、三つのパラメータによって測定されたプライマリおよび再発膝蓋脱臼のコホートにおけるVMOの形態を調査することでした: 膝蓋骨に対するＶＭＯの筋肉断面積、筋線維角化、および頭蓋尾部の程度。 無症候性対照群と比較して、ＶＭＯのこれらの形態学的特徴は、再発性ＬＰＤを有する患者では減少するが、原発性ＬＰＤでは減少しないと仮定された。

2. 材料および方法

2.1. 参加者

機関審査委員会の承認後（IRB ref. 番号13/5/09）、パイロット研究は、急性原発性LPDを有する八人の患者、再発LPDを有する八人の患者、および八人の対照患者（各グループの男性/女性4/4）を含む パワー分析（無料のGPowerソフトウェア、バージョン3.1.3。）は、観測されたパワー（1エラー確率）のために90％の最小八十から一の被験者が必要であることを明らかにした。 その結果，本研究には合計八十から二の連続した被験者が前向きに登録された。 群は，急性原発性ＬＰＤ患者，膝蓋脱臼再発患者，膝蓋大腿関節に関連する病歴のない対照患者で構成されていた。 グループは、性別、年齢、体格指数（BMI）、およびBaeckeのアンケートに従って身体活動に従って調整された（表1）。 ＬＰＤの診断は，既報のｌｐｄの病歴，徹底した臨床検査，磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）の基準に基づいていた。 MRI調査は、損傷後の物理的な休息の結果として筋萎縮に関連するバイアスを最小限に抑えるために、プライマリLPD（損傷からMRIまでの中央値6日）とコントロー 再発ＬＰＤ群のＭＲＩ検査はとう痛のない間隔で行った。

すべての被験者について、除外基準は、既存の膝障害（慢性LPDサブグループにおける以前の膝蓋脱臼を除く）、以前の膝手術、大腿骨遠位または脛骨頭の骨折、多ligament膝関節損傷、および損傷後十日後に行われたMRIであった。 内側膝蓋骨への直接外傷または付随する膝蓋脱臼を伴う膝関節への落下の結果として生じた外傷性膝蓋脱臼も除外された。

2.2. 画像評価

矢状、冠状、および横MR画像は、膝蓋骨に関連してVMOのVMO断面積、VMO筋線維角、およびvmoの頭蓋尾部の程度を測定するために、すべての患者で得られた。 膝を完全に伸展させ，大腿四頭筋を弛緩させた状態でＭＲＩ検査を行った。 測定値は、ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍ（ＰＡＣＳ）ワークステーション（Ｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ，ＧＥ Ｈ Ｅａｌｔｈｃａｒｅ，Ｓｔ． まず、膝蓋骨の最大直径と大腿骨軸の縦軸（破線）を中心矢状面に確立した（図1（a））。 この矢状面では、近位膝蓋極に位置する対応する横断スライス（図1（a）の赤い実線）が同定された（図1（c））。 この横断画像を基準スライスとして使用して、訓練された観察者は、このスライスおよびこの基準スライスの真上および下の隣接するスライスのＶＭＯ断面積を手動で測定した(ＭＲＩスライス厚さ3.5mm)筋肉境界のまわりでdisarticulationの輪郭を引くことによって(図1(b)-1(d)の赤い実線および白い実線)。 すべての三つの断面積測定は、三次元VMO筋肉構造を模倣する一つの値に包含されました。 次に、図１（ｃ）の基準スライスを使用して、ＶＭＯ筋の中央に位置する対応する矢状スライス（図１（ｃ）の点線）を決定した。 大腿骨軸の長手方向軸は、この対応する平面に割り当てられた（図２（ａ）の破線）。 次に、図２（ａ）に示されるこの矢状平面を使用して、大腿骨軸の長手方向軸に関連する筋線維角化を測定した。 最後に、膝蓋骨に関連してVMOの頭蓋尾部の程度を確認するために、vmoの最も尾部の終点を矢状平面（図2（a）の赤い点）で決定した。 次に、この点を、膝蓋骨の長手方向軸を通して中央に位置する対応する矢状面に割り当てた（図２（ｂ））。 次に、頭蓋尾側ＶＭＯ範囲を、この点と近位膝蓋極との間の距離として測定した（図２（ｂ）の両方向の矢印）。

フィギュア1

VMOの横断面区域の測定。 膝蓋骨の縦軸と大腿骨軸（破線）は、中央矢状面（a）に確立された。 この矢状画像では、赤線（ｃ）で示される近位膝蓋極に位置する対応する横断スライスと、この基準スライスの上（ｂ）および下（ｄ）に位置する隣接スライス これらの横断面を使用して、筋肉境界（（ｂ−ｃ）中の実線）の周りに離断輪郭を手動で描くことによって、ＶＭＯ断面積を測定した。 さらに、横方向参照画像（ｃ）を使用して、ＶＭＯ筋の中央に位置する対応する矢状スライス（（ｃ）中の点線）を決定した。

フィギュア2

ＶＭＯ筋線維角化およびｖｍｏの頭蓋尾部の程度の測定。 この矢状面を図１（ｃ）の点線で同定し、ＶＭＯ筋線維角化を測定するために使用した。 まず、図１（ａ）に示す大腿骨軸の長手方向軸を、この対応する平面（破線）で求めた。 次に、筋線維角化を大腿骨軸の長手方向軸に関連して評価した。 膝蓋骨に関連してVMOの頭蓋尾部の範囲を測定するために、VMOの最も尾部の終点を矢状平面（図2（a）の赤い点）で決定した。 次に、この点を、膝蓋骨（ｂ）の長手方向軸を通して中央に位置する対応する矢状面に割り当てた。 次に、頭蓋尾側ＶＭＯ範囲を、この後者の点と近位膝蓋極（双頭矢印）との間の距離として測定した。

さらに、LPDの主な解剖学的パラメータ（滑車異形成、膝蓋高さ、およびTT-TG距離）は、以前に公開されたように評価されました。 滑車異形成を横方向ＭＲＩによって評価し、Ｄｅｊｏｕｒらによって記載されたシステムに従って分類した。 . 滑車異形成分類の信頼性を向上させるために、Dejourの4グレード分類（タイプA-D）を、最近推奨されている低グレード（タイプA）と高グレード滑車異形成（タイプB–D）の2グレード分類システムに統合した。 膝蓋の高さは、最も長い矢状膝蓋寸法に膝蓋腱の長さの比であるInsallとSalvati指数に従って矢状T1重み付け画像を使用して評価した。 最後に、ＴＴ−ＴＧ距離をＳｃｈｏｅｔｔｌｅの方法に従って評価した。

2.3. 統計分析

データは平均値と標準偏差として表示されます。 カテゴリ値を評価するためにFisherの正確検定を使用し、平均値を比較するために対になっていないt検定を使用しました。 一方向分散分析（Ａ ＮＯＶＡ）に続いて、試験後のＤｕｎｎｅｔｔを使用して、試験群を対照群と比較した。 イントラとオブサーバー間の信頼性を研究するために、15ランダムMRIで行われた二つの測定シリーズは、1つの単一の観察者によって繰り返し2週間の間隔 信頼性は、２つの測定系列間の相関（Ｐｅａｒｓｏｎ ｒ）またはこれらの系列間の平均差（ｔ検定）を用いて評価した。 すべての解析は、GraphPad Prismプログラム（バージョン4）を使用して実行しました。; GraphPad Software,San Diego,CA,USA）。 値<0.05は有意であると考えられました。

3. 結果

研究群および対照群の人口統計データを表1に示す。 対照群と比較して、一次脱臼および再発脱臼の両方が、異形成滑車溝、膝蓋骨アルタ、およびTT-TG距離の増加を伴う側方膝蓋不安定性の典型的な解剖学的 しかし、一次脱臼、再発脱臼、および対照被験者の間で測定されたすべてのVMOパラメータに関して有意差は見出されなかった（表3）。 Craniocaudal VMOエクステントは、VMO断面積とコントロールとLPD被験者との間のVMO筋線維角化のために指摘された傾向で、すべてのグループ（）で14ミリメートルを平均した。 対照群は、それぞれ、プライマリおよび再発LPDグループ（）に比べてVMO断面積の14％と16％の平均増加を示し、VMO筋線維角化は、それぞれ、プライマリおよび再発LPDグループ（）で得られた値と比較して、コントロール被験者で2°と4°急な平均を示した。 イントラとobserver間の信頼性は、すべての測定シリーズの間に有意な平均変動が観察されず、すべての測定パラメータについて高度に相関していた（表4）。

4. 考察

本研究の目的は、原発性および再発性LPDの臨床および解剖学的設定において、膝蓋大腿関節の安定性の維持におけるその重要性を描写するVMO筋肉の形態学的パラメータを調査することであった。 本研究の主な所見は、無症候性対照群と比較して、原発性または再発性膝蓋脱臼を有する患者において、VMO形態が有意に異ならないことを示している。 この発見は、VMOの弱さは、多くの場合、不安定な膝蓋大腿関節の病態生理において重要な役割を果たすことが示唆されていることで注目すべきである;さらに、大腿四頭筋の強さ、特にVMOの回復は、膝蓋大腿関節のmaltrackingを打ち消すために不可欠な目標と考えられていた。

いくつかの解剖学的および生体力学的なin vitro研究では、膝蓋大腿関節の活性安定剤がVMO筋肉に作用すると考えられているが、臨床条件下での実際の安定化効果に関する明確な証拠は欠けている。 死体の膝を使用して、Sakai et al. VMOの弱さを模倣するとき膝の屈曲の0°から15°の間の高められた側面patellar転位を見つけました。 同様に、ＶＭＯが緩和されたとき、膝蓋骨を横方向に変位させるのに必要な力は、膝屈曲の２ ０°と９ ０°の間で約３ ０％減少した。 しかし、膝蓋骨が最も安定していない拡張膝では、この安定性の損失はわずか14％に減少した。 さらに、滑車の溝の幾何学および中間のretinacular構造、すなわち、中間のpatellofemoral靭帯(MPFL)は膝が完全な延長に近づくと同時に膝蓋骨の安定性によりかなり貢献します。 したがって、VMOは、in vitroで最も重要な膝蓋安定剤として確立されていない。 実際、我々の研究の臨床所見は、測定されたすべてのVMOパラメータにおいて対照と試験対象との間に有意な差を観察しなかったという点で、この以前のin vitro さらに、我々の研究データは、VMOの安定化効果を強化することを目的とした近位軟部組織再調整手順は、多くの場合、解剖学的素因を有する患者におけるLPDの主な病理に対処するために失敗する可能性があることを示している。 ある程度までは、我々の発見は、これらの余分な解剖学的技術は、内側膝蓋大腿圧力を増加させながら、再分散の比較的高い率をもたらす理由の説明を提

筋肉の断面積は筋肉の力を生み出す能力を示しており、MRIによって確実に測定することができます。 さらに，内側および後方に適用されるＶＭＯ張力は，ＶＭＯ筋線維角化および筋肉の頭蓋尾部の程度によっても影響される可能性がある。 以前の研究では、VMO筋線維角化は42°から52°の範囲であることが示されています。 これらのデータは、我々の対照群で観察された筋線維の配向に従っている。 統計的有意性に達していないが、一次および再発LPD群における筋線維角化は、平均して、それぞれ2°および4°平坦であった。 この所見がＬＰＤの既存の特徴であるのか，心的外傷後状態であるのかは不明である。 しかしながら、ＶＭＯの遠位部分は、ＭＰＦＬに密接に連結されている。 したがって、いくつかの著者は、大腿骨起源におけるMPFLの損傷は、しばしば近位方向に徐々に引き裂かれ、それによってその正しい横方向を失うVMOの損傷を したがって，ＭＰＦＬ修復には，ｖｍｏの内転筋大腱への遠位への再付着も含まれるべきであることが示唆されている。

本研究は、側方膝蓋不安定性におけるVMO筋肉の人体測定特性のより詳細な分析を提供することを目的としています。 我々の知る限りでは、これは原発性および再発性膝蓋脱臼におけるVMOの形態を評価する最初の研究です。 この研究はまた、この情報をLPDの典型的な臨床的および解剖学的設定と相関させる。 この調査から得られた結果は、LPDの臨床設定では、VMO筋肉は膝蓋大腿関節の異なる安定剤間の複雑な相互作用において下位の役割を果たすことを示 これらの知見は、大腿四頭筋の強さの回復を支持し、PFP症候群の回復を成功させるために不可欠であると機能する以前の教義からの移行を指す最近の研究のものと一致している。 それにもかかわらず、この調査の結果は、研究の限界内で解釈されるべきである。 まず，ＶＭＯの三つの形態学的パラメータを測定し，筋肉の力産生能力を示した。 しかし、ＶＭＯ機能不全は、神経筋タイミングの機能不全またはＶＭＯとＶＬとの間の不均衡にも起因する可能性がある。 したがって、我々は膝蓋大腿不安定性におけるこのような他の要因の役割を排除することはできません。 患者は典型的には切迫した膝蓋脱臼を認識していないので、ＬＤＰの最初のエピソードの前に筋電図を行うことは不可能である。 さらに、筋肉機能MRI評価法を使用した最近の研究では、PFP患者における筋肉活性化パターンの変化を実証することができなかった。 現在の研究では、対照被験者またはLPD患者からどの画像が得られたかについて調査官を盲目にすることは不可能であり、LPDに関連する複数の画像所見の存在によってさらに強調された。 特に、対照被験者は最適な筋骨格系の健康状態ではなかった。 急性損傷のために行われたMRI調査では、4人の患者で半月板裂傷、14人の患者で前十字靭帯損傷、1人の患者で後十字靭帯損傷、および3人の患者で損傷の関連するパターンが示された。 対照群の被験者のいずれも、損傷の前に膝関連の問題を訴えず、膝蓋大腿関節に関連する問題を報告しなかった。 さらに、我々は正確なＶＭＯ筋肉量を計算することができなかった。 したがって、断面積測定は、正確にVMO筋肉量を表すものではないが、三次元VMO筋肉構造を模倣するために三つの異なる高さで行われた。 最後に、グループは、性別、BMI、および身体活動に応じて調整されたが、平均年齢は、それぞれ、コントロール、プライマリLPD、および再発LPDグループで23.9、19.4、および21.3年（） これらの年齢差は統計的有意性に達したが，性別，ＢＭＩ，身体活動の他の三つのパラメータについて満足のいく調整を与えられた結果に意味のあるバイアスをもたらしたことは疑問である。

5. 結論

本研究の知見は、無症候性対照と比較して、原発性または再発性膝蓋脱臼を有する患者においてVMO形態が有意に異ならないことを示している。 この所見は，ＶＭＯの萎縮が不安定な膝蓋大腿関節の病態生理において重要な役割を果たすことがしばしば示唆されている点で注目に値する。

利益相反

著者らは利益相反の可能性は報告していない。

著者の貢献

Peter Balcarekは、デザインの研究、データ評価、論文の執筆、および最終承認に貢献しました。 Swantje Oberthür、Stephan Frosch、Jan Philipp Schüttrumpfはデータ収集に貢献しました。 Klaus Michael Stürmerは、データの評価と最終承認に貢献しました。