Proprioception hos amputationer over knæet med kunstige lemmer

Abstrakt

Søgsmål. At evaluere den proprioceptive fornemmelse i underbenet hos patienter med femoral amputation, der har fået et kunstigt led. Materialer og metoder. 22 patienter (18 mænd, 4 kvinder), 24-65 år gamle (gennemsnit: 42), som havde gennemgået en amputation af leddet over knæet og gennemgik en evaluering af proprioceptionen ved hjælp af ledreposition i en forudbestemt vinkel på 15° knæfleksion. Målingerne blev foretaget ved hjælp af et konventionelt goniometer på både amputerede og raske knæ. De sidste blev anvendt som intern kontrol. Alle patienter udførte en aktiv knæfleksion fra hyperextension til 15° i en lukket kinetisk kæde med henblik på at evaluere proprioceptiv fornemmelse af knæleddet ved hjælp af joint position sense (JPS) metoden under specifikke kontrollerbare omstændigheder meget tæt på normal gangart. Resultater. JPS ved 15° fleksion for det amputerede knæ blev beregnet til at være lig med 13,91 (SD = ±4,74), og for den raske side var den lig med 14,15 (SD = ±2,61). Der blev ikke påvist nogen statistisk signifikante forskelle mellem det amputerede og det raske led (). Konklusioner. Stumpernes proprioceptive information syntes ikke at blive påvirket væsentligt efter låramputation og anbringelse af kunstig protese, når JPS ved 15° blev evalueret. Det ser ud til, at disse patienter kompenserer tabet af de sensoriske receptorer i knæet via alternative mekanismer.

1. Indledning

Amputation af underbenet medfører en række ændringer og samtidige tilpasninger, som ikke kun vedrører det lemlæstede lem, men også hele kroppen . Det sensomotoriske system spiller en vigtig rolle i disse tilpasninger, da det omfatter alle de centripetale og centrifugale baner, der er nødvendige for kontrol af kropsholdning og bevægelse og den endelige kontrol af ledfunktionaliteten .

Det sensomotoriske system med dets komplekse mekanismer omfatter begrebet proprioception i henhold til en tidligere definition. Denne indviklede proces omfatter transport af information til centralnervesystemet i forhold til fornemmelsen af leddets position i rummet, den følelse af kraft, der udvikles i leddet (kraftfornemmelse) gennem specialiserede sensoriske receptorer, og kinæstesi, videlicet følelsen af leddets bevægelse .

Amputationer over knæet medfører et tab af et betydeligt antal mekanoreceptorer i knæet og generelt i underbenet , hvilket følgelig fører til proprioceptive underskud. Den reducerede proprioceptive evne registreres som en reduceret kinæstesi både i stumpen og den kontralaterale ikke-amputerede underben .

Den forstyrrelse af den proprioceptive information fra underbenet efterfølges af en reorganisering af centralnervesystemet på alle niveauer, fra rygmarven til hjernehalvdelene, samt af de afferente og efferente veje, der styrer og koordinerer bevægelsen af lemmerne .

Der observeres også betydelige ændringer i balance og gangart hos patienter, der har lidt af amputation af underbenet, med asymmetrisk vægtfordeling og forskydning fremad og øget risiko for fald . Desuden spiller højden af stumpen en afgørende rolle for gangmønstrene efter amputation . Den kortere stump kræver større skub under gang og dermed større energiforbrug .

Formålet med den foreliggende prospektive undersøgelse var at evaluere knæets proprioception ved hjælp af joint position sense (JPS) metoden, i det lem, der gennemgik en amputation over knæet og har en kunstig protese i en længere periode, og at vurdere de tilpasninger, der er opnået. I denne undersøgelse blev den forudbestemte vinkel på 15° valgt som målvinkel, da den anses for at være funktionel under gang både i stand og i begyndelsen af svingfasen .

Evalueringen af de data, der er udtrukket af denne undersøgelse, kan bidrage til en bedre forståelse af de komplekse proprioceptive mekanismer, der karakteriserer undersøgelsesdeltagerne. Desuden kan den føre til konstruktion af forbedrede kunstige proteser til disse patienter og til udarbejdelse af optimale rehabiliteringsprogrammer.

2. Materialer og metoder

Deltagerne blev udvalgt fra en indledende gruppe på 25 patienter med unilateral amputation af underbenet. I sidste ende blev der rekrutteret 22 personer, 18 mænd og 4 kvinder i alderen 24-65 år med et gennemsnit på 42 år (SD: 11,52), som opfyldte de krævede kriterier (tabel 1).

Disse patienter havde gennemgået en amputation over knæet og under hoften og havde brugt kunstige proteser i mindst et år fra amputationen .

Udelukkelseskriterier var bilateral amputation af nedre eller øvre lemmer, problemer i høre- og synssystemet, smerter i stumpen, alkoholmisbrug, psykiatriske sygdomme og tilstedeværelse af forstyrrede hjernefunktioner eller andre neurologiske mangler.

Eleven af patienterne havde gennemgået en amputation på den nederste tredjedel af lårbenet, 7 af dem på det mediale lårben og de resterende 4 på grænsen af det mediale lårben og den nederste tredjedel af det.

Med hensyn til årsagen til amputationen var det hos 18 patienter en trafikulykke; hos 2 af dem var der tale om maligniteter, og hos den sidste afslørede forhistorien en arbejdsskade.

Med hensyn til protesetype er 10 af dem karakteriseret ved hydraulisk knæledssystem, 10 af dem ved elektronisk C-ben, og de 2 andre ved et simpelt multiaksialt knæled (tabel 1).

Den proprioceptive fornemmelse af knæet blev talt med gengivelse af en forudbestemt vinkelmetode (ledpositionsfornemmelse) , både i det amputerede ben og i det raske ben, som udgjorde den interne kontrolgruppe. Målingerne blev udført ved hjælp af et konventionelt goniometer, nærmere bestemt G300-modellen, fremstillet af Whitehall Manufacturing Hydrotherapy and Health Care Products , som har været anvendt i vid udstrækning til klinisk evaluering og til forskningsformål både i raske populationer og i specifikke grupper . Dette goniometer blev anbragt på midten af det kunstige knæled med tape på protesen.

I overensstemmelse med bredden og længden af patientens skridt, som det tidligere blev bestemt, blev to analoge skalaer placeret inden for de parallelle stænger for at angive den nøjagtige position af vægtcentret både i det kunstige og det normale led. Det blev konstateret, at det kunstige led bærer tyngdepunktet et andet sted end det normale knæ, og som følge heraf forbliver tyngdelinjen inden for støttepunktet under gangen, således at risikoen for fald ikke øges (figur 1). Derefter udførte han flexion fra hyperextensionspositionen med det kunstige knæled ved at øge vægten på den vægt, som det kunstige lem lænede sig op ad. Patienten fik lov til at bruge sine øvre lemmer til støtte. Med forskerens hjælp og med det raske knæ hyperextenderet bragte patienten det underevaluerede knæ i en bøjningsvinkel større end 15° i tre gange, så han kunne vænne sig til den specifikke bevægelse. Igen med forskerens hjælp bragte han knæet tilbage til den forudbestemte vinkel, og efter en hvileperiode på 2 minutter forsøgte han at reproducere målvinklen på 15° . Der blev udført tre gentagelser, og gennemsnittet af målingerne blev først beregnet og derefter sammenlignet med de tilsvarende værdier for det raske lem, hvor ovennævnte målinger tidligere var blevet udført efter nøjagtig samme procedurer.

Figur 1

Joint position sense (JPS) evaluering.

Sammenligningen af variablerne mellem det raske og det amputerede lem blev udført ved hjælp af -testen for afhængige stikprøver. Data blev udtrykt som gennemsnit ± standardafvigelse (SD) for kontinuerlige variabler. Til den statistiske analyse blev den statistiske pakke SPSS vr 13.00 anvendt.

Alle målinger blev udført af den samme forsker. Pålideligheden af den forsker, der udførte målingerne, blev kontrolleret og bekræftet. Undersøgeren blev bedt om at måle en bestemt vinkel, som i sidste ende blev sammenlignet med en vinkel, som en anden uafhængig forsker blev bedt om at måle. Vinklerne var ækvivalente og var både specifikke og ukendte for begge forskere.

Både undersøgere opnåede de samme data, så korrelationen mellem deres målinger for den specifikke vinkel viste sig at være stærk (korrelationskoefficient = 1,00) ved et statistisk signifikansniveau på .

Til beregning af målevinklen blev der ud over G300 goniometeret anvendt et moderne isokinetisk Con-Trex dynamometer, hvor der blev monteret en femorotibial funktionel støtte, og knæets fleksion blev udført i overensstemmelse med vinklen på det isokinetiske dynamometer, på den akse, som denne vejledning tilbød.

Denne undersøgelse er blevet godkendt af den etiske komité på det hospital, hvor den blev udført, mens alle deltagere gav et skriftligt samtykke til, at de indvilligede i at indgå i undersøgelsen.

3. Resultater

Ud af de 22 patienter, der deltog i undersøgelsen, havde 11 af dem (50 %) fået amputeret deres dominerende ben, mens amputationen hos de resterende 11 vedrørte det ikke-dominante ben.

Med hensyn til det amputerede ben varierede værdierne for JSP 15° mellem 4° og 22,7° med et gennemsnit på 13,91 og SD ±4,74, mens de tilsvarende værdier for det raske ben varierede mellem 10° og 19°.7° med en gennemsnitlig værdi på 14,15° og SD ±2,61° (tabel 2).

Der blev ikke påvist nogen statistisk signifikant forskel mellem værdierne for de amputerede lemmer og de raske lemmer (, ).

De målte værdier i det berørte lem differentierede sig efter patientens alder, da han blev amputeret, og de år, han levede med det kunstige led. Patienter, der brugte protesen i flere år, præsenterede forbedrede værdier for proprioceptiv fornemmelse.

Der blev desuden ikke registreret statistisk signifikante forskelle i de målte værdier mellem de to fremherskende dem af de proteser, der var monteret hos undersøgelsesdeltagerne (, ). Specifikt viste de testpatienter, der anvendte et elektronisk C-benled, en minimumsvinkel på 7,7° og en maksimumsvinkel på 22,7° med en gennemsnitlig vinkel M: 15,38° (SD: 4,93°), mens de, der anvendte et hydraulisk knæled, viste en minimumsvinkel på 4° og en maksimumsvinkel på 18° med M: 13.43° (SD: 4,31°) (tabel 3).

Med hensyn til pålideligheden af disse målinger anses den for tilfredsstillende, da værdien a (koefficient alfa) for ovennævnte målinger blev fundet større end 0,80 og præcist lig med 0,95 og 0,97 for den raske og den opererede underekstremitet .

4. Diskussion

I dette forskningsoplæg undersøgte vi den proprioceptive fornemmelse af underbenet med den aktive reproduktion af en forudbestemt vinkelmetode i et lukket kinetisk kædemiljø ved hjælp af det raske lem som en intern kontrolgruppe. Denne vinkel blev valgt, fordi det er en repræsentativ vinkel inden for det funktionelle område på 10° til 60° fleksion af knæet, som er nødvendig for den normale gang, både for standfasen og for begyndelsen af svingfasen . Det ser endda ud til, at aktiveringen af mekanoreceptorer er større i denne vinkel.

Som det fremgår af resultatanalysen, blev der ikke rapporteret en statistisk signifikant forskel i værdierne mellem lemmerne med det kunstige led og de raske lemmer.

Dette faktum tyder på, at selv om undersøgelsesdeltagerne viste nedsat værdi af proprioceptiv fornemmelse i en vis grad, så udviste de ikke et alvorligt fald i proprioceptiv information af underbenet og mere specifikt knæleddet, efter en amputation over knæet og anbringelse af en protese, i mindst et år.

Disse resultater er i overensstemmelse med resultaterne fra tidligere forskere, som heller ikke registrerede et signifikant fald, hvad angår Joint Position Sense (JPS) efter amputation og anbringelse af et kunstigt led.

Eakin et al. målte evnen til passiv reproduktion af en forudbestemt vinkel i fleksion i 5°, 10°, 15°, 15°, 20° og 25° i et miljø med lukket kinetisk kæde. Forskerne kunne ikke påvise signifikante proprioceptive underskud med hensyn til målvinklerne og i forhold til det raske ben med den tidligere metode. Derimod blev der registreret en reduceret proprioceptiv fornemmelse i lemmerne med protesen med metoden til påvisning af passiv bevægelsesvej .

Samme resultater blev registreret af Liao og Skinner hos patienter med underknæamputationer, som blev evalueret for fornemmelsen af ledpositionen i rummet og den kinæstetiske opfattelse af knæleddet. I dette forsøg blev der ikke registreret et signifikant fald i den proprioceptive information ved at måle patientens evne til at reproducere en forudbestemt vinkel med det amputerede lem, mens der selv i denne undersøgelse også påvises nedsatte værdier for kinæstesi, der karakteriserer det amputerede lem .

Det ser ud til, at personer med amputationer over knæet kompenserer for tabet af knæleddet og det efterfølgende tab af mekanoreceptorer via alternative mekanismer, der værner om fornemmelsen af det kunstige knæled.

Disse mekanismer omfatter sandsynligvis hofteleddet og de kutane receptorer i stumpen, som modtager impulser fra det tryk, der udøves af protesen .

Den præsenterede proprioceptive evne øgedes i denne undersøgelse, når den relateres til den tid, der gik fra amputationen og placeringen af protesen, en kendsgerning, der tyder på udvikling af kompensationsmekanismer for tabet af de anatomiske strukturer, der forbedrer den proprioceptive fornemmelse af underbenet som tiden går .

Den rolle, som de tilstødende led spiller i opretholdelsen af den kinæstetiske information, synes at være meget vigtig. Dhillon et al. rapporterede hos patienter med amputation over albuen for mindst 4 år siden, at de resterende funktionelle forbindelser er levedygtige eller i stand til at genoprette efter træning. Endvidere synes sensoriske neuroner at være mere modstandsdygtige end motoriske neuroner. Proprioception, selv nedsat, viste sig at være i stand til at genoprette selv i gamle amputationer .

Proprioceptionsforbedring efter langvarig brug af protesen fremgår af resultaterne af denne undersøgelse, da ældre patienter med langvarig placering af protesen præsenterede forbedrede værdier i målingerne.

I tilfælde af en amputation over knæet er der tab af knæet og af et betydeligt antal mekanoreceptorer, der understøtter den proprioceptive fornemmelse af underbenet . Desuden er proprioceptionen af quadriceps og hamstrings også forstyrret .

Den manglende påvisning af proprioceptive underskud med den metode, der er anvendt i dette arbejde, i modsætning til andre metoder, der måler kinæstesi, er sandsynligvis vist på grund af de forskellige neurale mekanismer, der aktiveres under reproduktionen af den forudbestemte vinkel på 15° fleksion, der anvendes i denne undersøgelse .

Det rehabiliteringsprogram, der følges efter en amputation, påvirker det endelige resultat af den proprioceptive fornemmelse, der præsenteres i det amputerede underben. Der findes adskillige fysioterapeutiske tilgange, der fokuserer på forskellige aspekter af rehabilitering, såsom proprioceptiv forbedring eller genoprettelse af muskelstyrke. I denne undersøgelse fulgte deltagerne ikke det samme rehabiliteringsprogram, hvilket til en vis grad kan påvirke resultaterne af dette arbejde.

En anden svaghed ved undersøgelsen er heterogeniteten i stikprøven med hensyn til patienternes alder og køn og det faktum, at de nødvendige målinger blev udført på et hospital og ikke i et fysisk funktionelt miljø.

Der er behov for yderligere randomiserede forsøg til udforskning af det komplekse fænomen proprioception i underekstremiteten efter en amputation og anbringelse af et kunstigt led, med forskellige metoder, der måler de forskellige komponenter af proprioception i et miljø, der så vidt muligt ligger tæt på normal gang.