Morfologia mięśnia Vastus Medialis skośnego w pierwotnej i nawracającej niestabilności bocznej rzepki

Streszczenie

morfologia mięśnia vastus medialis skośnego (VMO) w anatomicznym położeniu niestabilnej rzepki nie została opisana. W związku z tym celem pracy było zbadanie parametrów morfologicznych mięśnia VMO, które określają jego znaczenie w utrzymaniu stabilności stawu rzepkowo-udowego. Do tego badania prospektywnie włączono osiemdziesięciu dwóch kolejnych pacjentów. Grupy składały się z trzydziestu pacjentów z ostrym pierwotnym zwichnięciem rzepki, trzydziestu pacjentów z nawracającym zwichnięciem rzepki oraz dwudziestu dwóch grup kontrolnych. Grupy zostały dostosowane do płci, wieku, wskaźnika masy ciała i aktywności fizycznej. Rezonans magnetyczny został użyty do pomiaru obszaru przekroju VMO, kątowania włókien mięśniowych i zasięgu czaszki w stosunku do rzepki. Nie stwierdzono istotnej różnicy w odniesieniu do wszystkich mierzonych parametrów VMO między pierwotnym zwichnięciem, nawrotowym zwichnięciem i osobami kontrolnymi, z tendencją odnotowaną tylko dla obszaru przekrojowego VMO i kątowania włókien mięśniowych VMO. To odkrycie jest godne uwagi, ponieważ często sugerowano, że zanik VMO odgrywa ważną rolę w patofizjologii niestabilnego stawu rzepkowo-udowego.

1. Wprowadzenie

boczne zwichnięcie rzepki (LPD) dotyka głównie młodych i aktywnych fizycznie nastolatków oraz młodych dorosłych. Zazwyczaj LPD charakteryzuje się brakiem równowagi między aktywnymi, pasywnymi i statycznymi stabilizatorami stawu rzepkowo-udowego . W tej grupie pacjentów opisano również znaczną indywidualną zmienność anatomicznych czynników ryzyka . Ponadto zasugerowano, że funkcja mięśni czworogłowych, w szczególności mięśnia vastus medialis ukośnego (VMO), odgrywa ważną rolę w stabilności stawu rzepkowo-udowego, zwłaszcza w odniesieniu do przesunięcia rzepki, pochylenia rzepki i siły wymaganej do przesunięcia rzepki w bok .

podczas gdy atrofia VMO, nierównowaga siły VMO/vastus lateralis (VL) i zmieniony czas nerwowo-mięśniowy różnych części mięśnia czworogłowego zostały opisane w zespole bólu rzepkowo-udowego (PFP), w literaturze brak jest porównywalnych danych dotyczących pacjentów z boczną niestabilnością rzepki. W szczególności nie opisano efektu stabilizującego VMO w typowym ustawieniu anatomicznym niestabilnej rzepki (tj. dysplazji krętkowatej, patella alta i zwiększonej guzowatości kości piszczelowej-odległości rowka krętkowatego). Ponadto nie jest jasne, czy zanik VMO poprzedza pierwotną LPD, czy rozwija się wtórnie w wyniku hamowania bólu i braku aktywności fizycznej po nawracających zwichnięciach. Dlatego konieczne wydaje się ustalenie wartości VMO w stabilności stawu rzepkowo-udowego, nie tylko w odniesieniu do typowych warunków anatomicznych obserwowanych w LPD, ale także w świetle obecnych koncepcji, które sprzyjają nieoperacyjnemu leczeniu pierwotnego zwichnięcia rzepki, które w ten sposób mają na celu przywrócenie i wzmocnienie aparatu prostownika stawu kolanowego, aby zapobiec dalszym epizodom LPD . Celem pracy było zbadanie morfologii VMO w kohorcie pierwotnych i nawracających dyslokatorów rzepki mierzonych za pomocą trzech parametrów: obszar przekroju mięśni, kątowanie włókien mięśniowych i zasięg czaszki VMO w stosunku do rzepki. Postawiono hipotezę, że te cechy morfologiczne VMO są zmniejszone u pacjentów z nawracającą LPD, ale nie w pierwotnej LPD, w porównaniu z bezobjawową grupą kontrolną.

2. Materiał i metody

2.1. Uczestnicy

po zatwierdzeniu przez naszą instytucjonalną komisję rewizyjną (IRB ref. numer 13/5/09), przeprowadzono badanie pilotażowe, które obejmowało ośmiu pacjentów z ostrą pierwotną LPD, ośmiu pacjentów z nawrotową LPD i ośmiu pacjentów kontrolnych (Mężczyźni/Kobiety 4/4 w każdej grupie). Analiza mocy (darmowe oprogramowanie GPower, Wersja 3.1.3.) ujawnił, że minimum osiemdziesiąt jeden osób będzie potrzebnych do obserwowanej mocy (Prawdopodobieństwo 1 błędu) na poziomie 90%. W rezultacie do tego badania prospektywnie włączono łącznie osiemdziesięciu dwóch kolejnych pacjentów. Grupy składały się z trzydziestu pacjentów z ostrą pierwotną LPD, trzydziestu pacjentów z nawracającymi zwichnięciami rzepki i dwudziestu dwóch pacjentów kontrolnych bez żadnego wywiadu medycznego związanego ze stawem rzepkowo-udowym. Grupy zostały dostosowane do płci, wieku, wskaźnika masy ciała (BMI) i aktywności fizycznej zgodnie z kwestionariuszem Baecke ’ a (Tabela 1). Rozpoznanie LPD oparto na historii choroby, dokładnym badaniu klinicznym i kryteriach rezonansu magnetycznego (MRI) LPD, jak wcześniej opublikowano . Badania MRI przeprowadzono w ciągu 10 dni po urazie zarówno u pacjentów z pierwotną LPD (mediana 6 dni od urazu do rezonansu magnetycznego), jak i u pacjentów z grupy kontrolnej (mediana 7 dni od urazu do rezonansu magnetycznego), aby zminimalizować odchylenia związane z zanikiem mięśni w wyniku odpoczynku fizycznego po urazie. Badania MRI w grupie nawracającej LPD przeprowadzono w odstępie bezbolesnym.

w przypadku wszystkich badanych kryteriami wykluczenia były wszelkie istniejące wcześniej zaburzenia stawu kolanowego (z wyjątkiem wcześniejszego zwichnięcia rzepki w podgrupie przewlekłej LPD), wszelkie wcześniejsze operacje kolana, złamania dystalnej kości udowej lub piszczelowej głowy, wielowątkowe uszkodzenie stawu kolanowego i rezonans magnetyczny wykonany później niż dziesięć dni po urazie. Wykluczono również traumatyczne zwichnięcia rzepki, które wystąpiły w wyniku bezpośredniego urazu rzepki przyśrodkowej lub upadku na staw kolanowy z towarzyszącym zwichnięciem rzepki.

2.2. Ocena obrazu

Obraz strzałkowy, koronalny i poprzeczny MR uzyskano u wszystkich pacjentów w celu zmierzenia pola przekroju VMO, kątowania włókien mięśniowych VMO i zasięgu czaszki VMO w stosunku do rzepki. Badania MRI przeprowadzono z pełnym wyprostowaniem kolana i rozluźnieniem mięśnia czworogłowego. Pomiary wykonano za pomocą narzędzi do adnotacji stacji roboczej systemu archiwizacji obrazu i komunikacji (PACS) (Centricity, GE Healthcare, St.Gilles, Wielka Brytania). Najpierw ustalono maksymalną średnicę rzepki i oś podłużną trzonu kości udowej (linia przerywana) w centralnej płaszczyźnie strzałkowej(ryc. 1 (A)). W tej płaszczyźnie strzałkowej zidentyfikowano odpowiedni poprzeczny plaster znajdujący się na proksymalnym biegunie rzepki (czerwona linia stała na fig.1(a)) (fig. 1(c)). Wykorzystując ten poprzeczny obraz jako wycinek odniesienia, jeden przeszkolony obserwator ręcznie zmierzył pole przekroju VMO w tym wycinku oraz w sąsiednich wycinkach prostych powyżej i poniżej tego wycinka odniesienia (grubość wycinka MRI 3.5 mm) poprzez narysowanie konturów dysartykulacji wokół granic mięśni (czerwona linia stała i białe linie stałe na fig. 1 (b) -1 (d)). Wszystkie trzy pomiary powierzchni przekroju poprzecznego zostały zsumowane do jednej wartości naśladującej trójwymiarową strukturę mięśni VMO. Następnie, plaster odniesienia na fig. 1 (c) wykorzystano do określenia odpowiedniego plastra strzałkowego położonego centralnie w mięśniu VMO(linia przerywana na fig.1 (c)). Oś wzdłużna trzonu kości udowej została przypisana do tej odpowiedniej płaszczyzny(linia przerywana na rysunku 2 (A)). Ta płaszczyzna strzałkowa, pokazana na fig. 2 (a), została następnie wykorzystana do pomiaru kątowania włókien mięśniowych w stosunku do osi podłużnej trzonu kości udowej. Wreszcie, w celu ustalenia zasięgu czaszkowo-głowowego VMO w stosunku do rzepki, najbardziej ogonowy punkt końcowy VMO wyznaczono w płaszczyźnie strzałkowej(czerwona kropka na fig.2 (a)). Punkt ten został następnie przypisany do odpowiedniej płaszczyzny strzałkowej umieszczonej centralnie przez oś wzdłużną rzepki (ryc. 2 (b)). Następnie mierzono wielkość VMO czaszki jako odległość między tym punktem a proksymalnym biegunem rzepki(strzałka dwugłowa na fig.2 (b)).

Rysunek 1

Pomiar powierzchni przekroju VMO. Oś podłużna rzepki i oś trzonu kości udowej (linia przerywana) zostały ustalone w środkowej płaszczyźnie strzałkowej (a). Na tym obrazie strzałkowym zidentyfikowano odpowiedni poprzeczny plasterek znajdujący się na proksymalnym biegunie rzepki, oznaczony czerwoną linią (c), oraz przyległe plasterki znajdujące się powyżej (b) i poniżej (D) tego plasterka referencyjnego. Te płaszczyzny poprzeczne były używane do pomiaru obszaru przekroju VMO poprzez ręczne rysowanie konturów dysartykulacji wokół granic mięśni (linie stałe w (b-c)). Dodatkowo, poprzeczny obraz odniesienia (c) został użyty do określenia odpowiedniego plastra strzałkowego położonego centralnie w mięśniu VMO (linia przerywana w (c)).

Rysunek 2

pomiar kątowania włókien mięśniowo-szkieletowych VMO i zasięgu czaszki VMO. Ta płaszczyzna strzałkowa zidentyfikowana przez linię przerywaną na fig. 1 (c) została użyta do pomiaru kątowania włókien mięśniowych VMO. Po pierwsze, oś wzdłużną trzonu kości udowej pokazaną na fig. 1 (a) wyznaczono w tej odpowiedniej płaszczyźnie (linia przerywana). Następnie oceniano kątowanie włókien mięśniowych w stosunku do osi podłużnej trzonu kości udowej. W celu zmierzenia zasięgu czaszki VMO w stosunku do rzepki, najbardziej ogonowy punkt końcowy VMO wyznaczono w płaszczyźnie strzałkowej(czerwona kropka na fig.2 (a)). Punkt ten został następnie przypisany do odpowiedniej płaszczyzny strzałkowej umieszczonej centralnie przez oś podłużną rzepki (b). Następnie mierzono zasięg VMO czaszki jako odległość między tym ostatnim punktem a proksymalnym biegunem rzepki (strzałka dwugłowa).

ponadto oceniono główne parametry anatomiczne LPD (dysplazja krętkowata, wzrost rzepki i odległość TT-TG) zgodnie z wcześniejszymi publikacjami. Dysplazję Trochlear oceniono za pomocą poprzecznego rezonansu magnetycznego i sklasyfikowano zgodnie z systemem opisanym przez Dejoura i wsp. . Aby poprawić wiarygodność klasyfikacji dysplazji trochlearnej, zintegrowaliśmy 4-stopniową klasyfikację Dejoura (Typ A-D) w zalecany ostatnio system klasyfikacji 2-stopniowej: dysplazję trochlearną niskiej klasy (typ A) i dysplazję trochlearną wysokiej klasy (typy B-D). Wzrost rzepki oceniano za pomocą zdjęć ważonych Strzałkowo T1 według indeksu Insall i Salvatiego, który jest stosunkiem długości ścięgna rzepki do najdłuższego wymiaru rzepki strzałkowej . Ostatecznie odległość TT-TG oceniono według metody Schoettle ’ a .

2.3. Analiza statystyczna

dane przedstawiono jako wartości średnie i odchylenia standardowe. Dokładny test Fishera został użyty do oceny wartości kategorycznych, a niesparowany test t został użyty do porównania średnich. Do porównania badanych grup z grupą kontrolną wykorzystano jednokierunkową analizę wariancji (ANOVA), a następnie badanie dunnetta po teście. Aby zbadać niezawodność wewnątrz-i międzyobserwerową, dwie serie pomiarów wykonywane na losowym rezonansie magnetycznym 15 zostały narysowane wielokrotnie przez jednego obserwatora w odstępie 2 tygodni lub niezależnie przez 2 różnych obserwatorów. Wiarygodność oceniano za pomocą korelacji (Pearson r) między dwoma seriami pomiarowymi lub średniej różnicy (t-test) między tymi seriami. Wszystkie analizy zostały wykonane za pomocą programu GraphPad Prism (wersja 4; GraphPad Software, San Diego, CA, USA). Wartość < 0,05 została uznana za znaczącą.

3. Wyniki

dane demograficzne badanych i grup kontrolnych przedstawiono w tabeli 1. W porównaniu z grupą kontrolną, zarówno pierwotne, jak i nawracające zwichnięcia wykazały typowy anatomiczny profil ryzyka niestabilności bocznej rzepki z dysplastycznym rowkiem krętlikowym, rzepką alta i zwiększoną odległością TT-TG (Tabela 2). Nie stwierdzono jednak istotnej różnicy w odniesieniu do wszystkich mierzonych parametrów VMO pomiędzy pierwotnym zwichnięciem, nawrotowym zwichnięciem i osobami kontrolnymi(Tabela 3). Zakres VMO czaszki wynosił średnio 14 mm we wszystkich grupach (), z tendencją odnotowaną tylko dla obszaru przekrojowego VMO i kątowania włókien mięśniowych VMO między pacjentami kontrolnymi i LPD. Grupa kontrolna wykazywała średni wzrost o 14% i 16% w obszarze przekrojowym VMO w porównaniu odpowiednio do pierwotnych i nawracających grup LPD (), a kątowanie włókien mięśniowych VMO było średnio o 2° i 4° bardziej strome u badanych w porównaniu z wartościami uzyskanymi odpowiednio w pierwotnych i nawracających grupach LPD (). Niezawodność wewnątrz-i międzyobserver była silnie skorelowana dla wszystkich mierzonych parametrów, przy czym nie zaobserwowano znaczącej średniej zmienności między wszystkimi seriami pomiarów(Tabela 4).

4. Dyskusja

celem niniejszego badania było zbadanie, w warunkach klinicznych i anatomicznych pierwotnej i nawrotowej LPD, parametrów morfologicznych mięśnia VMO, które określają jego znaczenie w utrzymaniu stabilności stawu rzepkowo-udowego. Główne wyniki tego badania wskazują, że morfologia VMO nie różni się znacząco u pacjentów z pierwotnym lub nawrotowym zwichnięciem rzepki w porównaniu z bezobjawową grupą kontrolną. To odkrycie jest godne uwagi, ponieważ często sugerowano, że słabość VMO odgrywa ważną rolę w patofizjologii niestabilnego stawu rzepkowo-udowego ; ponadto przywrócenie siły mięśnia czworogłowego, w szczególności VMO, uznano za nadrzędny cel przeciwdziałania maltrackingowi rzepkowo-udarowemu .

chociaż w kilku badaniach anatomicznych i biomechanicznych in vitro przypisano rolę aktywnego stabilizatora stawu rzepkowo-udowego mięśniowi VMO, brakuje jasnych dowodów na jego rzeczywiste działanie stabilizujące w warunkach klinicznych. Korzystanie z kolan cadaveric, Sakai et al. stwierdzono zwiększone boczne przesunięcie rzepki między 0° a 15° zgięcia kolana podczas symulacji osłabienia VMO. Podobnie, gdy VMO został rozluźniony, siła wymagana do przesunięcia rzepki w bok była zmniejszona o około 30% między 20° a 90° zgięcia kolana . Jednak w przedłużonym kolanie, w którym rzepka jest najmniej stabilna, utrata stabilności została zredukowana do zaledwie 14%. Ponadto geometria rowka krętkowego i przyśrodkowe struktury retinakularne, czyli przyśrodkowe więzadło rzepkowo-udowe (MPFL), przyczyniają się znacznie do stabilności rzepki, gdy kolano zbliża się do pełnego wyprostu. W związku z tym VMO nie został uznany za najważniejszy stabilizator rzepki in vitro . Wyniki badań klinicznych potwierdzają tę wcześniejszą ocenę in vitro, ponieważ nie zaobserwowaliśmy znaczącej różnicy między grupą kontrolną a testerami we wszystkich mierzonych parametrach VMO. Ponadto, dane z naszych badań wskazują, że procedury regulacji bliższej tkanki miękkiej mające na celu wzmocnienie efektu stabilizującego VMO mogą często nie rozwiązywać głównej patologii LPD u pacjentów z czynnikami anatomicznymi predysponującymi. Do pewnego stopnia, nasze odkrycie może dać wyjaśnienie dlaczego te pozatomowe techniki dają stosunkowo wysoki wskaźnik redislokacji przy jednoczesnym zwiększeniu przyśrodkowej presji rzepkowo-udowej .

pole przekroju mięśnia wskazuje na zdolność mięśni do wytwarzania siły i można je wiarygodnie zmierzyć za pomocą MRI . Ponadto na napięcie VMO, które stosuje się przyśrodkowo i tylnie, może również wpływać kątowanie włókien mięśniowych VMO i zasięg czaszki mięśnia. We wcześniejszych badaniach wykazano, że kątowanie włókien mięśniowych VMO mieści się w zakresie od 42° do 52°. Dane te są zgodne z orientacją włókien mięśniowych obserwowaną w naszej grupie kontrolnej. Chociaż nie osiągnięto istotności statystycznej, kątowanie włókien mięśniowych w pierwotnej i nawracającej grupie LPD było średnio 2° i 4° bardziej płaskie. Nie jest jasne, czy to odkrycie reprezentuje istniejącą wcześniej charakterystykę LPD, czy stan pourazowy. Jednak dystalne części VMO są ściśle związane z MPFL. Tak więc niektórzy autorzy twierdzą, że uszkodzeniu MPFL w miejscu pochodzenia kości udowej często towarzyszy uszkodzenie VMO, które jest rozrywane stopniowo w kierunku bliższym, tracąc w ten sposób prawidłową poprzeczną orientację . Sugerowano zatem, że naprawa MPFL powinna również obejmować ponowne przytwierdzenie VMO dystalnie do ścięgna przywodzącego .

badanie to ma na celu dostarczenie bardziej szczegółowej analizy cech antropometrycznych mięśnia VMO w niestabilności bocznej rzepki. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą jest to pierwsze badanie oceniające morfologię VMO w pierwotnym i nawrotowym zwichnięciu rzepki. Badanie koreluje również te informacje z typowym ustawieniem klinicznym i anatomicznym LPD. Wyniki uzyskane z tego badania wskazują, że w warunkach klinicznych LPD mięsień VMO odgrywa jedynie podrzędną rolę w złożonym współdziałaniu różnych stabilizatorów stawu rzepkowo-udowego. Wyniki te są zgodne z wynikami ostatnich badań, które wskazują na odejście od wcześniejszych założeń, które podtrzymywały przywrócenie siły mięśnia czworogłowego i funkcjonowały jako konieczne do pomyślnego wyzdrowienia w zespole PFP . Niemniej jednak wyniki tego dochodzenia powinny być interpretowane w ramach ograniczeń badania. Po pierwsze, zmierzyliśmy trzy parametry morfologiczne VMO, które mają wskazywać na zdolność mięśni do wytwarzania siły. Jednakże niedobór VMO może być również przypisany do dysfunkcji nerwowo-mięśniowej lub braku równowagi między VMO a VL. Dlatego nie możemy wykluczyć roli takich innych czynników w niestabilności rzepkowo-udowej. Ponieważ pacjenci zazwyczaj nie są świadomi zbliżającego się zwichnięcia rzepki, nie jest możliwe wykonanie elektromiografii przed pierwszym epizodem LDP. Co więcej, niedawne badanie, w którym zastosowano funkcjonalną metodę oceny MRI mięśni, nie wykazało zmienionego wzorca aktywacji mięśni u pacjentów z PFP . W obecnym badaniu nie było możliwe, aby badacze byli zaślepieni co do tego, które obrazy zostały uzyskane od osób kontrolnych lub pacjentów z LPD, co zostało dodatkowo podkreślone przez obecność wielu wyników obrazowania związanych z LPD. W szczególności, osoby z grupy kontrolnej nie były w optymalnym stanie układu mięśniowo-szkieletowego. Badania MRI przeprowadzone z powodu ostrego urazu wykazały rozerwanie łąkotki U 4 pacjentów, uszkodzenie więzadła krzyżowego przedniego u 14 pacjentów, uszkodzenie więzadła krzyżowego tylnego U 1 pacjenta i brak istotnego wzoru urazu u 3 pacjentów. Żaden z badanych w grupie kontrolnej nie skarżył się na problemy związane z kolanem przed urazem i żaden nie zgłaszał problemów związanych ze stawem rzepkowo-udowym. Ponadto nie byliśmy w stanie obliczyć dokładnej objętości mięśni VMO. Tak więc, pomiary powierzchni przekroju przeprowadzono na trzech różnych wysokościach, aby naśladować trójwymiarową strukturę mięśni VMO, choć nie dokładnie reprezentującą objętość mięśni VMO. Wreszcie, podczas gdy grupy zostały dostosowane w zależności od płci, BMI i aktywności fizycznej, średnia wieku wynosiła 23,9, 19,4 i 21,3 lat () odpowiednio w grupie kontrolnej, pierwotnej LPD i nawracającej LPD. Chociaż te różnice wiekowe osiągnęły znaczenie statystyczne, wątpimy, że takie różnice wprowadziły znaczące odchylenie do wyników, biorąc pod uwagę zadowalające korekty dla pozostałych trzech parametrów płci, BMI i aktywności fizycznej.

5. Wnioski

wyniki tego badania wskazują, że morfologia VMO nie różni się znacząco u pacjentów z pierwotnym lub nawrotowym zwichnięciem rzepki w porównaniu z bezobjawową grupą kontrolną. To odkrycie jest godne uwagi, ponieważ często sugerowano, że zanik VMO odgrywa ważną rolę w patofizjologii niestabilnego stawu rzepkowo-udowego.

konflikt interesów

autorzy nie zgłaszają potencjalnego konfliktu interesów.

wkład autorów

Peter Balcarek przyczynił się do zaprojektowania badania, oceny danych, napisania artykułu i ostatecznego zatwierdzenia. Swantje Oberthür, Stephan Frosch i Jan Philipp Schüttrumpf przyczynili się do pozyskania danych. Klaus Michael Stürmer przyczynił się do oceny danych i ostatecznego zatwierdzenia.