Vastus Medialis Obliquus Spiermorfologie bij primaire en recidiverende laterale patellaire instabiliteit

Abstract

de morfologie van de vastus medialis obliquus (VMO) spier in de anatomische setting van een instabiele patella is niet beschreven. Daarom was het doel van deze studie om de morfologische parameters van de VMO-spier te onderzoeken die het belang ervan voor het behoud van patellofemorale gewrichtsstabiliteit afbakenen. 82 opeenvolgende proefpersonen werden prospectief in deze studie opgenomen. De groepen bestonden uit dertig patiënten met een acute primaire patelladislocatie, dertig patiënten met recidiverende patelladislocatie en tweeëntwintig controles. De groepen werden aangepast op basis van geslacht, leeftijd, body mass index en lichamelijke activiteit. Magnetic resonance imaging werd gebruikt om de VMO dwarsdoorsnede gebied, spier-vezel hoek, en de craniocaudale omvang van de spier in relatie tot de patella te meten. Er werd met betrekking tot alle gemeten VMO-parameters geen significant verschil gevonden tussen primaire dislocatie, recidiverende dislocatie en controlepersonen met een trend die alleen werd waargenomen voor het VMO-dwarsdoorsnede-gebied en de VMO-hoek van spiervezels. Deze bevinding is opmerkelijk omdat atrofie van de VMO vaak wordt gesuggereerd om een belangrijke rol te spelen in de pathofysiologie van een onstabiel patellofemoraal gewricht.

1. Laterale patellaire dislocatie (LPD) treft voornamelijk jonge en fysisch actieve adolescenten en jongvolwassenen. LPD wordt gekenmerkt door een onbalans tussen de actieve, passieve en statische stabilisatoren van het patellofemorale gewricht . Duidelijke individuele variabiliteit in anatomische risicofactoren is ook beschreven in dit patiëntencohort . Daarnaast is gesuggereerd dat de functie van de quadricepsspieren, in het bijzonder die van de vastus medialis obliquus (VMO), een belangrijke rol speelt in de stabiliteit van het patellofemorale gewricht, met name wat betreft patellaverschuiving, patellaschuiving en de kracht die nodig is om de patella lateraal te verplaatsen .

terwijl atrofie van de VMO, onbalans van de sterkte van de VMO/vastus lateralis (VL) en veranderde neuromusculaire timing van de verschillende delen van de quadricepsspier allemaal zijn beschreven bij het syndroom van patellofemorale pijn (PFP), ontbreekt het in de literatuur aan vergelijkbare gegevens bij patiënten met laterale patellaire instabiliteit. In het bijzonder is het stabiliserende effect van de VMO in de typische anatomische setting van een instabiele patella (d.w.z. trochleaire dysplasie, patella alta, en verhoogde tibiale tuberositeit-trochleaire groef afstand) niet beschreven. Verder is het onduidelijk of atrofie van de VMO voorafgaat aan primaire LPD of zich secundair ontwikkelt als gevolg van pijnremming en lichamelijke inactiviteit na recidiverende dislocaties. Daarom lijkt het noodzakelijk om de waarde van de VMO in de stabiliteit van het patellofemorale gewricht vast te stellen, niet alleen met betrekking tot de typische anatomische omstandigheden waargenomen bij LPD, maar ook in het licht van de huidige concepten die niet-operatieve behandeling in primaire patellaire dislocatie bevorderen, die daarmee gericht zijn op het herstellen en versterken van het extensor-apparaat van het kniegewricht om verdere episodes van LPD te voorkomen . Het doel van deze studie was dus om de morfologie van de VMO te onderzoeken in een cohort van primaire en recidiverende patella dislocatoren zoals gemeten door drie parameters: spier dwarsdoorsnede gebied, spier-vezel hoek, en de craniocaudale omvang van de VMO ten opzichte van de patella. Er werd verondersteld dat deze morfologische kenmerken van de VMO verminderd zijn bij patiënten met recidiverende LPD, maar niet bij primaire LPD, in vergelijking met een asymptomatische controlegroep.

2. Materiaal en methoden

2.1. Deelnemers

na goedkeuring door onze institutional review board (IRB ref. nummer 13/5/09) werd een pilotstudie uitgevoerd met acht patiënten met acute primaire LPD, acht patiënten met recidiverende LPD en acht controlepatiënten (man/vrouw 4/4 in elke groep). Een stroomanalyse (vrije Gpower Software, Versie 3.1.3.) bleek dat een minimum van eenentachtig proefpersonen nodig zou zijn voor een waargenomen vermogen (1 – fout waarschijnlijkheid) van 90%. Bijgevolg werden in totaal 82 opeenvolgende proefpersonen prospectief in deze studie opgenomen. De groepen bestonden uit dertig patiënten met acute primaire LPD, dertig patiënten met recidiverende patelladislocatie en tweeëntwintig controlepatiënten zonder enige medische voorgeschiedenis gerelateerd aan het patellofemorale gewricht. De groepen werden aangepast op basis van geslacht, leeftijd, body mass index (BMI) en lichamelijke activiteit volgens Baecke ‘ s vragenlijst (Tabel 1). Een diagnose van LPD was gebaseerd op de medische voorgeschiedenis, een grondig klinisch onderzoek en criteria voor magnetic resonance imaging (MRI) van LPD zoals eerder gepubliceerd . MRI-onderzoeken werden uitgevoerd binnen 10 dagen na de verwonding bij zowel primaire LPD (mediaan 6 dagen vanaf de verwonding tot MRI) als controlepersonen (mediaan 7 dagen vanaf de verwonding tot MRI) in een poging om bias gerelateerd aan spieratrofie als gevolg van fysieke rust na de verwonding te minimaliseren. MRI-onderzoeken in de recidiverende LPD-groep werden uitgevoerd binnen een pijnvrij interval.

voor alle proefpersonen waren de uitsluitingscriteria reeds bestaande knieaandoeningen (met uitzondering van een eerdere patelladislocatie in de chronische LPD-subgroep), voorafgaande kniechirurgie, fracturen van het distale femur of tibiale hoofd, multiligament-kniegewrichtletsel en MRI die later dan tien dagen na de verwonding werd uitgevoerd. Traumatische patella dislocaties die optraden als gevolg van direct trauma aan de mediale patella of een val op het kniegewricht met gelijktijdige patelladislocatie werden ook uitgesloten.

2.2. Beeldevaluatie

sagittale, coronale en transversale MR-beelden werden verkregen bij alle patiënten om het VMO-dwarsdoorsnede gebied, VMO spiervezel hoek en craniocaudale omvang van de VMO in relatie tot de patella te meten. MRI-onderzoeken werden uitgevoerd met de knie in volledige extensie en de quadricepsspier ontspannen. Metingen werden verkregen met behulp van de annotatie-instrumenten van een picture archiving and Communication system (PACS) werkstation (Centricity, GE Healthcare, St.Gilles, Verenigd Koninkrijk). Ten eerste werden de maximale diameter van de knieschijf en de lengteas van de femuras (gestippelde lijn) vastgesteld in het centrale sagittale vlak (figuur 1(a)). In dit sagittale vlak werd de overeenkomstige dwarsligging op de proximale patellaire pool (rode vaste lijn in Figuur 1(a)) geïdentificeerd (figuur 1(c)). Met behulp van deze transversale afbeelding als referentieschijf, heeft een getrainde waarnemer handmatig de VMO-dwarsdoorsnede in deze schijf en in de naastgelegen schijven gemeten, recht boven en onder deze referentieschijf (MRI-slicedikte 3.5 mm) door de omtrek van de spiermassa te tekenen (rode vaste lijn en witte vaste lijn in Figuur 1, onder b) -1, onder d)). Alle drie de metingen van de dwarsdoorsnede werden gesubsumeerd tot één waarde die de driedimensionale VMO-spierstructuur nabootste. Vervolgens werd de referentieschijf in Figuur 1(c) gebruikt om de overeenkomstige sagittale schijf te bepalen die centraal in de VMO-spier ligt (stippellijn in Figuur 1(c)). De lengteas van de femuras werd aan dit overeenkomstige vlak toegewezen (stippellijn in Figuur 2(a)). Dit sagittale vlak, afgebeeld in Figuur 2 (a), werd vervolgens gebruikt om de hoek van de spiervezel te meten ten opzichte van de lengteas van de femorale as. Ten slotte, om de craniocaudale omvang van de VMO in relatie tot de patella vast te stellen, werd het meest caudale eindpunt van de VMO bepaald in een sagittaal vlak (rode stip in Figuur 2(a)). Dit punt werd vervolgens toegewezen aan het overeenkomstige sagittale vlak, centraal gelegen door de lengteas van de knieschijf (Figuur 2(b)). De craniocaudale VMO-omvang werd vervolgens gemeten als de afstand tussen dit punt en de proximale patellaire pool (tweekoppige pijl in Figuur 2(b)).

figuur 1

meting van het oppervlak van de VMO-dwarsdoorsnede. De lengteas van de knieschijf en de as van de femorale as (gestippelde lijn) werden vastgesteld in het centrale sagittale vlak (a). In deze sagittale afbeelding werden de overeenkomstige dwarsschijf op de proximale patellaire pool, aangegeven door de rode lijn (c), en de aangrenzende schijven boven (b) en onder (d) deze referentieschijf geïdentificeerd. Deze transversale vlakken werden gebruikt om de VMO dwarsdoorsnede te meten door handmatig disarticulatiecontouren rond de spiergrenzen te tekenen (vaste lijnen in (b-c)). Daarnaast werd het transversale referentiebeeld (c) gebruikt om de overeenkomstige sagittale slice te bepalen die centraal in de VMO-spier ligt (stippellijn in (c)).

Figuur 2

meting van de hoek van de VMO-spiervezel en van de craniocaudale omvang van de VMO. Dit sagittale vlak geïdentificeerd door de stippellijn in Figuur 1(c) werd gebruikt om VMO spiervezel hoek meten. In de eerste plaats werd de lengteas van de femuras, afgebeeld in Figuur 1(a), bepaald in dit overeenkomstige vlak (stippellijn). De hoek van de spiervezel werd vervolgens beoordeeld ten opzichte van de lengteas van de femurschacht. Om de craniocaudale omvang van de VMO in relatie tot de patella te meten, werd het meest caudale eindpunt van de VMO bepaald in een sagittaal vlak (rode stip in Figuur 2(a)). Dit punt werd vervolgens toegewezen aan een overeenkomstig sagittaal vlak, centraal gelegen door de lengteas van de patella (b). De craniocaudale VMO-omvang werd toen gemeten als de afstand tussen dit laatste punt en de proximale patellaire pool (tweekoppige pijl).

Bovendien werden de belangrijkste anatomische parameters van LPD (trochleaire dysplasie, patellaire hoogte en TT-TG afstand) geëvalueerd zoals eerder gepubliceerd. Trochleaire dysplasie werd beoordeeld door middel van transverse MRI en geclassificeerd volgens het systeem beschreven door Dejour et al. . Om de betrouwbaarheid van de trochlear dysplasie classificatie te verbeteren, hebben we de 4-grade classificatie van Dejour (Type A–D) geïntegreerd in een 2-grade classificatiesysteem dat onlangs is aanbevolen: low-grade (type A) en high-grade trochlear dysplasie (type B–D) . De patellaire hoogte werd geëvalueerd met behulp van sagittale T1-gewogen beelden volgens de Insall en Salvati index, die een verhouding is tussen de patellaire peeslengte en de langste sagittale patellaire dimensie . Ten slotte werd de afstand TT-TG beoordeeld volgens de methode van Schoettle .

2.3. Statistische analyse

de gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde waarden en standaardafwijkingen. Fisher ‘ s exacte test werd gebruikt om categorische waarden te beoordelen en een ongepaarde t-test werd gebruikt om de middelen te vergelijken. Voor de vergelijking van de studiegroepen met de controlegroep werd gebruik gemaakt van een eenrichtingsanalyse van de variantie (ANOVA), gevolgd door Dunnett ‘ s na de test. Om de betrouwbaarheid van de intra – en interobserver te bestuderen, werden twee meetreeksen uitgevoerd op 15 willekeurige MRI ‘ s, ofwel herhaaldelijk getekend door 1 enkele waarnemer met een interval van 2 weken of onafhankelijk door 2 verschillende waarnemers. De betrouwbaarheid werd beoordeeld aan de hand van de correlatie (Pearson r) tussen de twee meetreeksen of het gemiddelde verschil (t-test) tussen deze reeksen. Alle analyses werden uitgevoerd met behulp van het GraphPad Prism programma (versie 4; GraphPad Software, San Diego, CA, USA). Een waarde < 0,05 werd als significant beschouwd.

3. Resultaten

demografische gegevens van de studie-en controlegroepen worden weergegeven in Tabel 1. In vergelijking met de controlegroep vertoonden zowel primaire als recidiverende dislocatoren het typische anatomische risicoprofiel van laterale patellaire instabiliteit met een dysplastische trochleaire groef, patella alta en verhoogde TT-TG afstand (Tabel 2). Er werd echter geen significant verschil gevonden met betrekking tot alle gemeten VMO-parameters tussen primaire dislocatie, recidiverende dislocatie en proefpersonen in de controlegroep (Tabel 3). De craniocaudale VMO-omvang bedroeg gemiddeld 14 mm in alle groepen (), met een trend die alleen wordt waargenomen voor het VMO-dwarsdoorsnede-gebied en de VMO-spiervezel-hoek tussen de controlegroep en LPD-proefpersonen. De controlegroep vertoonde een gemiddelde toename van 14% en 16% in de VMO-dwarsdoorsnede in vergelijking met respectievelijk de primaire en de recidiverende LPD-groepen (), en de VMO-hoek van spiervezels was gemiddeld 2° en 4° steiler bij de controlegroep in vergelijking met de waarden die werden verkregen in respectievelijk de primaire en de recidiverende LPD-groepen (). De betrouwbaarheid van de intra – en interobserver was sterk gecorreleerd voor alle gemeten parameters, waarbij geen significante gemiddelde variabiliteit werd waargenomen tussen alle meetreeksen (Tabel 4).

4. Discussie

het doel van deze studie was om, in klinische en anatomische settings van primaire en recidiverende LPD, de morfologische parameters van de VMO-spier te onderzoeken die het belang van deze spier bepalen voor het behoud van patellofemorale gewrichtsstabiliteit. De belangrijkste bevindingen van deze studie geven aan dat de morfologie van VMO niet significant verschilt bij patiënten met primaire of recidiverende patelladislocatie in vergelijking met een asymptomatische controlegroep. Deze bevinding is opmerkelijk omdat de zwakte van de VMO vaak wordt gesuggereerd om een belangrijke rol te spelen in de pathofysiologie van een onstabiel patellofemoraal gewricht ; verder is het herstel van de quadricepssterkte, in het bijzonder de VMO, beschouwd als een noodzakelijk doel om patellofemoraal maltracking tegen te gaan .

hoewel verschillende anatomische en biomechanische in vitro studies de rol van actieve stabilisator van het patellofemorale gewricht hebben toegeschreven aan de VMO-spier , ontbreekt duidelijk bewijs met betrekking tot het daadwerkelijke stabiliserende effect onder klinische omstandigheden. Met behulp van kadaveric knees, Sakai et al. vond een verhoogde laterale patellaire verschuiving tussen 0° tot 15° van knieflexie bij het simuleren van VMO zwakte. Ook toen de VMO werd ontspannen, werd de kracht die nodig was om de patella lateraal te verplaatsen verminderd met ongeveer 30% Tussen 20° en 90° van de knieflectie . In de verlengde knie, echter, waar de knieschijf het minst stabiel is, werd dit verlies van stabiliteit gereduceerd tot slechts 14%. Bovendien dragen trochlear groef geometrie en mediale retinaculaire structuren, dat wil zeggen de mediale patellofemorale ligament (MPFL), aanzienlijk bij aan de stabiliteit van de patella als de knie de volledige uitbreiding nadert. De VMO is dus niet vastgesteld als de belangrijkste patellaire stabilisator in vitro . De klinische bevindingen van onze studie ondersteunen deze eerdere in vitro beoordeling in die zin dat we in alle gemeten VMO-parameters geen significant verschil hebben waargenomen tussen de proefpersonen en de controlegroep. Bovendien geven onze studiegegevens aan dat proximale procedures voor het heruitlijnen van weke delen die gericht zijn op het versterken van het stabiliserende effect van de VMO vaak niet ingaan op de belangrijkste pathologie van LPD bij patiënten met anatomische predisponerende factoren. Tot op zekere hoogte, kan onze bevinding een verklaring bieden voor waarom deze extra-anatomische technieken relatief hoge tarieven van herdislocatie opleveren terwijl het verhogen van mediale patellofemorale druk .

het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de spier is indicatief voor het krachtopwekkende vermogen van een spier en kan op betrouwbare wijze worden gemeten met behulp van MRI . Bovendien kan de VMO-spanning die mediaal en posterioraal van toepassing is, ook worden beïnvloed door de VMO-hoek van de spiervezel en de craniocaudale omvang van de spier. In eerdere studies is aangetoond dat de hoek van de spiervezel van VMO tussen 42° en 52° ligt . Deze gegevens zijn in overeenstemming met de spier-vezel oriëntatie waargenomen in onze controlegroep. Hoewel de statistische significantie niet werd bereikt, was de hoek van de spiervezel in de primaire en recidiverende LPD-groepen gemiddeld respectievelijk 2° en 4 ° platter. Het is onduidelijk of deze bevinding een reeds bestaande eigenschap van LPD of een posttraumatische aandoening vertegenwoordigt. De distale delen van de VMO zijn echter nauw verbonden met de MPFL. Zo beweren sommige auteurs dat een verwonding van de MPFL aan zijn femorale oorsprong vaak gepaard gaat met schade aan de VMO, die geleidelijk in een proximale richting wordt gescheurd, waardoor de juiste dwarsrichting wordt verloren . Er is daarom gesuggereerd dat MPFL reparatie ook het opnieuw bevestigen van de VMO distaal aan de adductor magnus pees moet omvatten .

deze studie beoogt een meer gedetailleerde analyse te geven van de antropometrische kenmerken van de VMO-spier bij laterale patellaire instabiliteit. Voor zover wij weten is dit de eerste studie die de morfologie van de VMO in primaire en recidiverende patelladislocatie beoordeelt. De studie correleert deze informatie ook met de typische klinische en anatomische setting van LPD. Uit de resultaten van dit onderzoek blijkt dat in de klinische setting van LPD de VMO-spier slechts een ondergeschikte rol speelt in het complexe samenspel tussen de verschillende stabilisatoren van het patellofemorale gewricht. Deze bevindingen zijn in overeenstemming met die van recente studies die wijzen op een verschuiving van de eerdere leerstellingen die het herstel van quadriceps sterkte en functie als noodzakelijk aan succesvol herstel in PfP syndroom bevestigd . De resultaten van dit onderzoek moeten echter binnen de grenzen van de studie worden geïnterpreteerd. Ten eerste hebben we drie morfologische parameters van de VMO gemeten om een indicatie te zijn van het krachtproducerende vermogen van de spier. VMO-insufficiëntie kan echter ook worden herleid tot een disfunctie van neuromusculaire timing of een onbalans tussen de VMO en de VL. Daarom kunnen we de rol van dergelijke andere factoren in patellofemorale instabiliteit niet uitsluiten. Omdat patiënten zich doorgaans niet bewust zijn van dreigende patelladislocatie, is het niet haalbaar om elektromyografie uit te voeren voorafgaand aan een eerste episode van LDP. Bovendien kon een recente studie die een functionele MRI-evaluatiemethode voor Spieren gebruikte, geen veranderd patroon van spieractivering aantonen bij patiënten met PFP . In het huidige onderzoek was het niet haalbaar voor onderzoekers om verblind te worden over welke beelden werden verkregen van controlepersonen of patiënten met LPD, wat verder werd onderstreept door de aanwezigheid van meerdere beeldvormende bevindingen in verband met LPD. Met name de proefpersonen in de controlegroep hadden geen optimale gezondheid van het bewegingsapparaat. MRI-onderzoeken uitgevoerd als gevolg van acuut letsel duidden op een meniscale scheur bij 4 patiënten, anterieure kruisbandletsel bij 14 patiënten, posterieure kruisbandletsel bij 1 patiënt en geen relevant patroon van letsel bij 3 patiënten. Geen van de proefpersonen in de controlegroep klaagde over kniegerelateerde problemen voorafgaand aan het tijdstip van de verwonding, en geen enkele meldde problemen met betrekking tot het patellofemorale gewricht. Bovendien konden we het exacte spiervolume van VMO niet berekenen. Zo werden metingen van de dwarsdoorsnede op drie verschillende hoogtes uitgevoerd om de driedimensionale VMO-spierstructuur na te bootsen, hoewel dit niet precies het VMO-spiervolume vertegenwoordigt. Tot slot, terwijl de groepen werden aangepast op basis van geslacht, BMI en fysieke activiteit, was de gemiddelde leeftijd 23,9, 19,4 en 21,3 jaar () in de controlegroep, de primaire LPD en de recidiverende LPD groepen, respectievelijk. Hoewel deze leeftijdsverschillen statistische significantie bereikten, betwijfelen we dat dergelijke verschillen betekenisvolle vooringenomenheid aan de resultaten introduceerden gegeven bevredigende aanpassingen voor de andere drie parameters van geslacht, BMI en fysieke activiteit.

5. Conclusie

de bevindingen van deze studie wijzen erop dat de morfologie van de VMO niet significant verschilt bij patiënten met primaire of recidiverende patelladislocatie in vergelijking met asymptomatische controles. Deze bevinding is opmerkelijk omdat atrofie van de VMO vaak wordt gesuggereerd om een belangrijke rol te spelen in de pathofysiologie van een onstabiel patellofemoraal gewricht.

belangenconflicten

de auteurs melden geen potentiële belangenconflicten.

bijdrage van de auteurs

Peter Balcarek heeft bijgedragen aan de studieopzet, de evaluatie van gegevens, het schrijven van het paper en de definitieve goedkeuring. Swantje Oberthür, Stephan Frosch en Jan Philipp Schüttrumpf droegen bij aan de gegevensverzameling. Klaus Michael Stürmer heeft bijgedragen aan de gegevensevaluatie en de definitieve goedkeuring.