Vastus Medialis Obliquus Muskelmorfologi i primär och återkommande Lateral patellär instabilitet

Abstrakt

morfologin för vastus medialis obliquus (VMO) muskel i anatomisk inställning av en instabil patella har inte beskrivits. Därför var syftet med denna studie att undersöka de morfologiska parametrarna för VMO-muskeln som avgränsar dess betydelse för upprätthållandet av patellofemoral ledstabilitet. Åttiotvå på varandra följande ämnen registrerades prospektivt i denna studie. Grupperna bestod av trettio patienter med en akut primär patellär dislokation, trettio patienter med återkommande patellär dislokation och tjugotvå kontroller. Grupperna justerades efter kön, ålder, kroppsmassindex och fysisk aktivitet. Magnetisk resonansavbildning användes för att mäta VMO-tvärsnittsarean, muskelfibervinkling och muskelns kraniocaudala utsträckning i förhållande till patella. Ingen signifikant skillnad hittades med avseende på alla uppmätta VMO-parametrar mellan primär dislokation, återkommande dislokation och kontrollpersoner med en trend noterad för endast VMO-tvärsnittsarean och VMO-muskelfibervinkling. Detta resultat är anmärkningsvärt genom att atrofi hos VMO ofta har föreslagits spela en viktig roll i patofysiologin hos en instabil patellofemoral LED.

1. Introduktion

Lateral patellär dislokation (LPD) drabbar främst unga och fysiskt aktiva ungdomar och unga vuxna. Typiskt kännetecknas LPD av en obalans mellan de aktiva, passiva och statiska stabilisatorerna i patellofemoralleden . Markant individuell variation i anatomiska riskfaktorer har också beskrivits i denna patientkohort . Dessutom har funktionen hos quadriceps-musklerna, särskilt den hos vastus medialis obliquus (VMO) – muskeln, föreslagits att spela en viktig roll i stabiliteten hos patellofemoral led, särskilt med avseende på patellärskift, patellär lutning och den kraft som krävs för att förskjuta patella i sidled .

medan atrofi av VMO, obalans i VMO/vastus lateralis (VL) styrka och förändrad neuromuskulär tidpunkt för de olika delarna av quadriceps-muskeln har alla beskrivits i patellofemoral smärta (PFP) syndrom, litteraturen saknar jämförbara data hos patienter med lateral patellär instabilitet. I synnerhet har den stabiliserande effekten av VMO i den typiska anatomiska inställningen av en instabil patella (dvs trochlear dysplasi, patella alta och ökad tibial tuberositet-trochlear spåravstånd) inte beskrivits. Vidare är det oklart om atrofi av VMO föregår primär LPD eller utvecklas sekundärt som en följd av smärtinhibering och fysisk inaktivitet efter återkommande dislokationer. Därför verkar det absolut nödvändigt att fastställa VMO: s värde i stabiliteten hos patellofemoralleden, inte bara med avseende på de typiska anatomiska förhållandena som observerats i LPD utan också mot bakgrund av nuvarande begrepp som gynnar icke-operativ behandling vid primär patellär dislokation, som därigenom syftar till att återställa och stärka knäledets extensorapparat för att förhindra ytterligare episoder av LPD . Således var syftet med denna studie att undersöka morfologin hos VMO i en kohort av primära och återkommande patellära dislokatorer mätt med tre parametrar: muskeltvärsnittsarea, muskelfibervinkling och VMO: s kraniokaudala utsträckning i förhållande till patella. Det antogs att dessa morfologiska egenskaper hos VMO minskar hos patienter med återkommande LPD, men inte i primär LPD, jämfört med en asymptomatisk kontrollgrupp.

2. Material och metoder

2.1. Deltagare

efter godkännande av vår institutionella granskningsnämnd (IRB ref. nummer 13/5/09) genomfördes en pilotstudie som inkluderade åtta patienter med akut primär LPD, åtta patienter med återkommande LPD och åtta kontrollpatienter (Man/Kvinna 4/4 i varje grupp). En effektanalys (gratis Gpower programvara, Version 3.1.3.) avslöjade att minst åttio personer skulle krävas för en observerad effekt (1 – fel sannolikhet) på 90%. Följaktligen registrerades totalt åttiotvå på varandra följande ämnen prospektivt i denna studie. Grupperna bestod av trettio patienter med akut primär LPD, trettio patienter med återkommande patellär dislokation och tjugotvå kontrollpatienter utan någon medicinsk historia relaterad till patellofemoral LED. Grupperna justerades efter kön, ålder, kroppsmassindex (BMI) och fysisk aktivitet enligt Baeckes frågeformulär (Tabell 1). En diagnos av LPD baserades på medicinsk historia, en grundlig klinisk undersökning och MRI-kriterier för LPD som tidigare publicerats . MR-undersökningar utfördes inom 10 dagar efter skada i både primär LPD (median 6 dagar från skada på MR) och kontrollpersoner (median 7 dagar från skada på MR) i ett försök att minimera förspänning relaterad till muskelatrofi som en följd av fysisk vila efter skada. MR-undersökningar i den återkommande LPD-gruppen utfördes inom ett smärtfritt intervall.

för alla försökspersoner var uteslutningskriterier eventuella existerande knästörningar (utom en tidigare patellär dislokation i den kroniska LPD-undergruppen), eventuell tidigare knäoperation, frakturer i distalt lårben eller tibialhuvud, flerligament knäledsskada och Mr utförd senare än tio dagar efter skada. Traumatiska patellära dislokationer som uppstod som ett resultat av direkt trauma mot medial patella eller ett fall på knäleden med samtidig patellär dislokation utesluts också.

2.2. Bildutvärdering

sagittala, koronala och tvärgående MR-bilder erhölls hos alla patienter för att mäta VMO-tvärsnittsarean, VMO-muskelfibervinkling och kraniocaudal utsträckning av VMO i förhållande till patella. MR-undersökningar utfördes med knäet i full förlängning och quadriceps-muskeln avslappnad. Mätningar erhölls med hjälp av annoteringsverktygen för en arbetsstation för bildarkivering och kommunikationssystem (PACS) (Centricity, GE Healthcare, St.Gilles, Storbritannien). Först fastställdes patellaens maximala diameter och lårbensaxelns längdaxel (streckad linje) i det centrala sagittalplanet (Figur 1(A)). I detta sagittalplan identifierades motsvarande tvärgående skiva belägen vid den proximala patellarpolen (röd heldragen linje i Figur 1(a)) (Figur 1(c)). Med hjälp av denna tvärgående bild som referensskiva mätte en utbildad observatör manuellt VMO-tvärsnittsarean i denna skiva och i de intilliggande skivorna rakt över och under denna referensskiva (Mr-skivtjocklek 3.5 mm) genom att rita disarticulationskonturer runt muskelgränserna(röd heldragen linje och vita heldragna linjer i figurerna 1(b)-1 (d)). Alla tre tvärsnittsarea mätningarna inordnades till ett värde som efterliknade den tredimensionella VMO-muskelstrukturen. Därefter användes referensskivan i Figur 1 (c) för att bestämma motsvarande sagittalskiva centralt belägen i VMO-muskeln(prickad linje i Figur 1 (c)). Lårbensaxelns längdaxel tilldelades detta motsvarande plan(streckad linje i Figur 2 (a)). Detta sagittalplan, som visas i Figur 2(a), användes sedan för att mäta muskelfibervinkling i förhållande till lårbensaxelns längdaxel. Slutligen, för att fastställa VMO: s kraniocaudala utsträckning i förhållande till patella, bestämdes VMO: s mest kaudala slutpunkt i ett sagittalplan (röd punkt i Figur 2(a)). Denna punkt tilldelades sedan motsvarande sagittalplan centralt beläget genom patellaens längdaxel(Figur 2 (b)). Den kraniocaudala VMO-utsträckningen mättes sedan som avståndet mellan denna punkt och den proximala patellarpolen (dubbelhuvad pil i Figur 2(b)).

Figur 1

mätning av VMO-tvärsnittsarea. Patellaens längdaxel och femoralaxelaxeln (streckad linje) etablerades i det centrala sagittalplanet (a). I denna sagittala bild identifierades motsvarande tvärgående skiva belägen vid den proximala patellarpolen, indikerad av den röda linjen (c) och de intilliggande skivorna ovanför (b) och under (d) denna referensskiva. Dessa tvärgående plan användes för att mäta VMO-tvärsnittsarean genom att manuellt rita disarticulationskonturer runt muskelgränserna (solida linjer i (b-c)). Dessutom användes den tvärgående referensbilden (c) för att bestämma motsvarande sagittalskiva som ligger centralt i VMO-muskeln (prickad linje i (c)).

Figur 2

mätning av VMO-muskelfibervinkling och av VMO: s kraniokaudala omfattning. Detta sagittalplan identifierat av den streckade linjen i Figur 1(c) användes för att mäta VMO-muskelfibervinkling. Först bestämdes längdaxeln för lårbensaxeln som visas i Figur 1(A) i detta motsvarande plan (streckad linje). Muskelfibervinkling bedömdes sedan i förhållande till lårbensaxelns längdaxel. För att mäta VMO: s kraniokaudala utsträckning i förhållande till patella bestämdes VMO: s mest kaudala slutpunkt i ett sagittalplan (röd punkt i Figur 2(a)). Denna punkt tilldelades sedan ett motsvarande sagittalplan beläget centralt genom patellaens längdaxel (b). Den kraniocaudala VMO-utsträckningen mättes sedan som avståndet mellan den senare punkten och den proximala patellarpolen (dubbelhuvad pil).

dessutom utvärderades de viktigaste anatomiska parametrarna för LPD (trochlear dysplasi, patellarhöjd och TT-TG-avstånd) som tidigare publicerats. Trochlear dysplasi bedömdes med tvärgående MR och klassificerades enligt det system som beskrivs av Dejour et al. . För att förbättra tillförlitligheten hos trochlear dysplasia-klassificeringen Integrerade Vi Dejours 4-gradig klassificering (Typ A–D) i ett 2-gradigt klassificeringssystem som nyligen har rekommenderats: lågkvalitativ (Typ A) och högkvalitativ trochlear dysplasi (typ B-D) . Patellarhöjd utvärderades med sagittal T1-viktade bilder enligt Insall – och Salvati-indexet, vilket är ett förhållande mellan patellär senlängd och den längsta sagittala patellärdimensionen . Slutligen bedömdes TT-TG-avståndet enligt Schoettles metod .

2.3. Statistisk analys

data presenteras som medelvärden och standardavvikelser. Fishers exakta test användes för att bedöma kategoriska värden och ett oparat t-test användes för att jämföra medel. En envägsanalys av varians (ANOVA) följt av Dunnetts eftertest användes för att jämföra studiegrupperna med kontrollgruppen. För att studera intra-och interobserver-tillförlitlighet ritades två mätserier utförda på 15 slumpmässig Mr antingen upprepade gånger av 1 enda observatör med ett 2-veckors intervall eller oberoende av 2 olika observatörer. Tillförlitligheten bedömdes med hjälp av korrelationen (Pearson r) mellan de två mätserierna eller medelskillnaden (t-test) mellan dessa serier. Alla analyser utfördes med hjälp av GraphPad Prism-programmet (version 4; GraphPad Software, San Diego, Kalifornien, USA). Ett värde < 0,05 ansågs vara signifikant.

3. Resultat

demografiska data för studien och kontrollgrupperna presenteras i Tabell 1. I jämförelse med kontrollgruppen visade både primära och återkommande dislokatorer den typiska anatomiska riskprofilen för lateral patellär instabilitet med ett dysplastiskt trochlearspår, patella alta och ökat TT-TG-avstånd (Tabell 2). Ingen signifikant skillnad hittades emellertid med avseende på alla uppmätta VMO-parametrar mellan primär dislokation, återkommande dislokation och kontrollpersoner (tabell 3). Den kraniocaudala VMO-omfattningen var i genomsnitt 14 mm i alla grupper (), med en trend noterad för endast VMO-tvärsnittsarean och VMO-muskelfibervinkling mellan kontroll-och LPD-ämnena. Kontrollgruppen uppvisade en genomsnittlig ökning med 14% och 16% i VMO: s tvärsnittsarea jämfört med de primära respektive återkommande LPD-grupperna (), och VMO: s muskelfibervinkling var i genomsnitt 2 kg och 4 kg brantare i kontrollpersonerna jämfört med de värden som erhölls i de primära respektive återkommande LPD-grupperna (). Intra-och interobserver-tillförlitligheten var starkt korrelerad för alla uppmätta parametrar, utan någon signifikant Genomsnittlig variabilitet observerad mellan alla mätserier (Tabell 4).

4. Diskussion

syftet med denna studie var att undersöka, i kliniska och anatomiska inställningar av primär och återkommande LPD, de morfologiska parametrarna för VMO-muskeln som avgränsar dess betydelse för upprätthållandet av patellofemoral ledstabilitet. De viktigaste resultaten av denna studie tyder på att VMO-morfologi inte skiljer sig signifikant hos patienter med primär eller återkommande patellär dislokation jämfört med en asymptomatisk kontrollgrupp. Detta resultat är anmärkningsvärt genom att VMO: s svaghet ofta har föreslagits spela en viktig roll i patofysiologin hos en instabil patellofemoral LED ; vidare har återställandet av quadriceps styrka, i synnerhet VMO, ansetts vara ett nödvändigt mål för att motverka patellofemoral maltracking .

även om flera anatomiska och biomekaniska in vitro-studier har tillskrivit rollen som aktiv stabilisator av patellofemoral led till VMO-muskeln saknas tydliga bevis för dess faktiska stabiliserande effekt under kliniska förhållanden. Med hjälp av kadaveriska knän, Sakai et al. hittade ett ökat lateralt patellärskifte mellan 0 kg till 15 kg knäböjning vid simulering av VMO-svaghet. På samma sätt, när VMO var avslappnad, reducerades den kraft som krävdes för att förskjuta patella i sidled cirka 30% mellan 20 kg och 90 kg knäböjning . I det förlängda knäet, varvid patella är minst stabil, reducerades denna förlust av stabilitet till endast 14%. Dessutom bidrar trochlear spårgeometri och mediala retinakulära strukturer, det vill säga det mediala patellofemorala ligamentet (MPFL), mer signifikant till patellaens stabilitet när knäet närmar sig full förlängning. Således har VMO inte fastställts som den viktigaste patellärstabilisatorn in vitro . Faktum är att de kliniska resultaten från vår studie stöder denna tidigare in vitro-bedömning genom att vi inte observerade en signifikant skillnad mellan kontroll-och testpersonerna i alla uppmätta VMO-parametrar. Dessutom indikerar våra studiedata att proximala mjukvävnadsjusteringsförfaranden som syftar till att stärka VMO: s stabiliserande effekt ofta kan misslyckas med att ta itu med LPD: s huvudpatologi hos patienter med anatomiska predisponeringsfaktorer. I viss utsträckning kan vårt resultat ge en förklaring till varför dessa extra-anatomiska tekniker ger relativt höga hastigheter av återupptagning samtidigt som mediala patellofemorala tryck ökar .

muskeltvärsnittsarean indikerar en muskels kraftproducerande förmåga och kan mätas pålitligt med Mr . Dessutom kan VMO-spänningen som gäller medialt och bakåt också påverkas av VMO-muskelfibervinkling och muskelns kraniocaudala utsträckning. I tidigare studier har VMO-muskelfibervinkling visat sig sträcka sig mellan 42 och 52 . Dessa data överensstämmer med den muskelfiberorientering som observerats i vår kontrollgrupp. Även om den inte nådde statistisk signifikans var muskelfibervinklingen i de primära och återkommande LPD-grupperna i genomsnitt 2 respektive 4 respektive 4. Det är oklart om detta resultat representerar en redan existerande egenskap hos LPD eller ett posttraumatiskt tillstånd. Emellertid är de distala delarna av VMO nära kopplade till MPFL. Således hävdar vissa författare att en skada av MPFL vid dess femorala ursprung ofta åtföljs av skada på VMO, som sönderdelas progressivt i en proximal riktning och därigenom förlorar sin korrekta tvärgående orientering . Det har därför föreslagits att mpfl-reparation också bör inkludera återmontering av VMO distalt till adduktor magnus-senan .

denna studie syftar till att ge en mer detaljerad analys av de antropometriska egenskaperna hos VMO-muskeln i lateral patellär instabilitet. Så vitt vi vet är detta den första studien för att bedöma VMO: s morfologi vid primär och återkommande patellär dislokation. Studien korrelerar också denna information med den typiska kliniska och anatomiska inställningen av LPD. Resultaten från denna undersökning indikerar att VMO-muskeln i den kliniska inställningen av LPD bara spelar en underordnad roll i det komplexa samspelet mellan de olika stabilisatorerna i patellofemoralleden. Dessa resultat överensstämmer med de senaste studierna som pekar på ett skifte från de tidigare principerna som upprätthöll återställandet av quadriceps styrka och funktion som absolut nödvändigt för framgångsrik återhämtning i PFP-syndrom . Resultaten av denna undersökning bör dock tolkas inom ramen för studiens begränsningar. Först mätte vi tre morfologiska parametrar för VMO för att indikera muskelns kraftproducerande förmåga. Emellertid kan VMO-insufficiens också spåras till en dysfunktion av neuromuskulär timing eller en obalans mellan VMO och VL. Därför kan vi inte utesluta rollen för sådana andra faktorer i patellofemoral instabilitet. Eftersom patienter vanligtvis inte är medvetna om förestående patellär dislokation är det inte möjligt att utföra elektromyografi före en första episod av LDP. Dessutom misslyckades en ny studie som använde en muskelfunktionell Mr-utvärderingsmetod att visa ett förändrat muskelaktiveringsmönster hos patienter med PFP . I den aktuella studien var det inte möjligt för utredare att blindas om vilka bilder som erhölls från kontrollpersoner eller patienter med LPD, vilket ytterligare understryks av närvaron av flera avbildningsfynd associerade med LPD. I synnerhet var kontrollpersonerna inte i optimal muskuloskeletal hälsa. MR-undersökningar utförda på grund av akut skada indikerade en menisk tår hos 4 patienter, främre korsbandsskada hos 14 patienter, bakre korsbandsskada hos 1 patient och inget relevant skademönster hos 3 patienter. Ingen av försökspersonerna i kontrollgruppen klagade över knärelaterade problem före skadan, och ingen rapporterade problem relaterade till patellofemoral LED. Dessutom kunde vi inte beräkna den exakta VMO-muskelvolymen. Således utfördes tvärsnittsareamätningar på tre olika höjder för att efterlikna den tredimensionella VMO-muskelstrukturen men representerar inte exakt VMO-muskelvolymen. Slutligen, medan grupperna justerades efter kön, BMI och fysisk aktivitet, var medelåldern 23,9, 19,4 och 21,3 år () i kontroll -, primär LPD-och återkommande LPD-grupper. Även om dessa åldersskillnader nådde statistisk signifikans tvivlar vi på att sådana skillnader införde meningsfull bias mot resultaten som gav tillfredsställande justeringar för de andra tre parametrarna för kön, BMI och fysisk aktivitet.

5. Slutsats

resultaten från denna studie tyder på att VMO-morfologi inte skiljer sig signifikant hos patienter med primär eller återkommande patellär dislokation jämfört med asymptomatiska kontroller. Detta resultat är anmärkningsvärt genom att atrofi hos VMO ofta har föreslagits spela en viktig roll i patofysiologin hos en instabil patellofemoral LED.

intressekonflikt

författarna rapporterar ingen potentiell intressekonflikt.

författarnas bidrag

Peter Balcarek bidrog till att studera design, datautvärdering, skriva papperet och slutligt godkännande. Swantje Oberth, Stephan Frosch och Jan Philipp Sch, har bidragit till datainsamlingen. Klaus Michael St Bisexrmer bidrog till datautvärdering och slutligt godkännande.