Propriozeption bei Oberschenkelamputierten mit künstlichen Gliedmaßen

Abstract

Zweck. Untersuchung des propriozeptiven Empfindens der unteren Gliedmaßen bei Patienten mit Oberschenkelamputation, die ein künstliches Gelenk erhalten haben. Material und Methoden. 22 Patienten (18 Männer, 4 Frauen) im Alter von 24-65 Jahren (Mittelwert: 42), die sich einer Oberschenkelamputation unterzogen hatten, unterzogen sich einer Bewertung der Propriozeption durch Reposition des Gelenks in einem vorgegebenen Winkel von 15° Kniebeugung. Die Messungen wurden mit einem herkömmlichen Goniometer sowohl an amputierten als auch an gesunden Knien durchgeführt. Die letztgenannten wurden als interne Kontrolle verwendet. Alle Patienten führten eine aktive Kniebeugung von Hyperextension bis 15° in einer geschlossenen kinetischen Kette durch, um die propriozeptive Empfindung des Kniegelenks unter Verwendung der JPS-Methode (Joint Position Sense) unter bestimmten kontrollierbaren Bedingungen, die dem normalen Gang sehr nahe kommen, zu bewerten. Ergebnisse. Der JPS bei 15° Flexion wurde für das amputierte Knie mit 13,91 (SD = ±4,74) und für die gesunde Seite mit 14,15 (SD = ±2,61) berechnet. Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen der amputierten und der gesunden Extremität festgestellt (). Schlussfolgerungen. Die propriozeptiven Informationen der Stümpfe schienen nach einer Oberschenkelamputation und dem Einsatz einer künstlichen Prothese nicht signifikant beeinträchtigt zu sein, als das JPS bei 15° ausgewertet wurde. Es scheint, dass diese Patienten den Verlust der sensorischen Knierezeptoren über alternative Mechanismen kompensieren.

1. Einleitung

Die Amputation der unteren Gliedmaßen verursacht eine Reihe von Veränderungen und begleitenden Anpassungen, die sich nicht nur auf die verstümmelte Gliedmaße, sondern auf den gesamten Körper beziehen. Das sensomotorische System spielt bei diesen Anpassungen eine wichtige Rolle, da es alle zentripetalen und zentrifugalen Bahnen umfasst, die für die Kontrolle von Haltung und Bewegung und die endgültige Kontrolle der Gelenkfunktionalität erforderlich sind.

Das sensomotorische System mit seinen komplexen Mechanismen umfasst nach einer früheren Definition den Begriff der Propriozeption. Dieser komplizierte Prozess beinhaltet den Transport von Informationen an das zentrale Nervensystem in Bezug auf die Wahrnehmung der Gelenkposition im Raum, das Gefühl der Kraft, die im Gelenk entsteht (Kraftsinn), durch spezialisierte sensorische Rezeptoren und die Kinästhesie, d.h. den Sinn für die Bewegung des Gelenks.

Oberschenkelamputationen führen zu einem Verlust einer beträchtlichen Anzahl von Mechanorezeptoren des Knies und allgemein der unteren Gliedmaßen, eine Tatsache, die folglich zu propriozeptiven Defiziten führt. Die reduzierte propriozeptive Fähigkeit wird als reduzierte Kinästhesie sowohl im Stumpf als auch in der kontralateralen, nicht amputierten unteren Extremität registriert.

Die Unterbrechung der propriozeptiven Informationen aus der unteren Extremität wird von einer Reorganisation des zentralen Nervensystems auf allen Ebenen, vom Rückenmark bis zu den zerebralen Hemisphären, sowie der afferenten und efferenten Bahnen, die die Bewegung der Extremität kontrollieren und koordinieren, begleitet.

Signifikante Veränderungen werden auch beim Gleichgewicht und beim Gang von Patienten beobachtet, die eine Amputation der unteren Gliedmaßen erlitten haben, mit asymmetrischer Gewichtsverteilung und Verlagerung nach vorne und erhöhtem Sturzrisiko . Darüber hinaus spielt die Höhe des Stumpfes eine entscheidende Rolle für das Gangbild nach einer Amputation. Ein kürzerer Stumpf erfordert einen größeren Schub beim Gehen und damit einen höheren Energieaufwand.

Ziel der vorliegenden prospektiven Studie war es, die Kniepropriozeption mit Hilfe der JPS-Methode (Joint Position Sense) bei Gliedmaßen zu bewerten, die oberhalb des Knies amputiert wurden und über einen längeren Zeitraum eine künstliche Prothese trugen, und die erreichten Anpassungen zu schätzen. In dieser Studie wurde der vorgegebene Winkel von 15° als Zielwinkel gewählt, da er sowohl in der Stand- als auch in der Schwungphase als funktionell angesehen wird.

Die Auswertung der aus dieser Studie gewonnenen Daten könnte zu einem besseren Verständnis der komplexen propriozeptiven Mechanismen beitragen, die die Studienteilnehmer charakterisieren. Außerdem könnte sie zur Konstruktion verbesserter künstlicher Prothesen für diese Patienten und zur Erstellung optimaler Rehabilitationsprogramme führen.

2. Materialien und Methoden

Die Teilnehmer wurden aus einer anfänglichen Gruppe von 25 Patienten mit einseitiger Amputation der unteren Gliedmaßen ausgewählt. Schließlich wurden 22 Personen rekrutiert, 18 Männer und 4 Frauen, im Alter von 24-65 Jahren mit einem Durchschnittsalter von 42 Jahren (SD: 11,52), die die erforderlichen Kriterien erfüllten (Tabelle 1).

Diese Patienten waren oberhalb des Knies und unterhalb der Hüfte amputiert worden und hatten seit mindestens einem Jahr nach der Amputation eine künstliche Prothese getragen.

Ausschlusskriterien waren eine beidseitige Amputation der unteren oder oberen Gliedmaßen, Probleme im Hör- und Sehsystem, Schmerzen im Stumpf, Alkoholmissbrauch, psychiatrische Erkrankungen und das Vorhandensein von gestörten Hirnfunktionen oder anderen neurologischen Defiziten.

Elf der Patienten hatten sich einer Amputation im unteren Drittel des Oberschenkelknochens unterzogen, 7 von ihnen am medialen Oberschenkelknochen und die übrigen 4 an der Grenze zwischen dem medialen Oberschenkelknochen und dem unteren Drittel davon.

Was die Ursache der Amputation betrifft, so handelte es sich bei 18 Patienten um einen Verkehrsunfall, bei 2 von ihnen um das Vorhandensein bösartiger Erkrankungen und bei dem verbleibenden um einen Arbeitsunfall in der Vorgeschichte.

In Bezug auf die Art der Prothese sind 10 von ihnen durch ein hydraulisches Kniegelenksystem, 10 durch ein elektronisches C-Bein und die anderen 2 durch ein einfaches multiaxiales Kniegelenk gekennzeichnet (Tabelle 1).

Das propriozeptive Empfinden des Knies wurde mit der Reproduktion eines vorbestimmten Winkels (Gelenkstellungsgefühl) sowohl am amputierten Bein als auch am gesunden Bein, das die interne Kontrollgruppe darstellte, gemessen. Die Messungen wurden mit einem herkömmlichen Goniometer durchgeführt, genauer gesagt mit dem Modell G300 der Firma Whitehall Manufacturing Hydrotherapy and Health Care Products, das für klinische Bewertungen und zu Forschungszwecken sowohl bei Gesunden als auch bei bestimmten Gruppen weit verbreitet ist. Dieses Goniometer wurde in der Mitte des künstlichen Kniegelenks mit Klebeband an der Prothese angebracht.

Je nach der zuvor ermittelten Breite und Länge des Schritts des Patienten wurden zwei analoge Skalen innerhalb der parallelen Stangen angebracht, um die genaue Position des Gewichtsschwerpunkts sowohl im künstlichen als auch im normalen Gelenk zu bestimmen. Es wurde festgestellt, dass das künstliche Gelenk den Schwerpunkt im Vergleich zum normalen Knie an einer anderen Stelle trägt, so dass die Schwerkraftlinie beim Gehen innerhalb der Stützbasis bleibt und sich das Sturzrisiko nicht erhöht (Abbildung 1). Anschließend führte er mit dem künstlichen Kniegelenk eine Beugung aus der Position der Hyperextension durch, indem er das Gewicht auf der Waage erhöhte, so dass die künstliche Gliedmaße angelehnt war. Der Patient durfte seine oberen Gliedmaßen zur Unterstützung benutzen. Mit Hilfe des Forschers und dem gesunden Knie in Hyperextension brachte der Patient das untersuchte Knie dreimal in einen Beugewinkel von mehr als 15°, damit er sich an die spezifische Bewegung gewöhnen konnte. Wiederum mit Hilfe des Forschers brachte er das Knie in den vorgegebenen Winkel zurück und versuchte nach einer Pause von 2 Minuten, den Zielwinkel von 15° zu reproduzieren. Es wurden drei Wiederholungen durchgeführt, und der Durchschnitt der Messungen wurde zunächst berechnet und dann mit den entsprechenden Werten der gesunden Gliedmaße verglichen, an der die genannten Messungen zuvor nach genau denselben Verfahren durchgeführt worden waren.

Abbildung 1

Joint position sense (JPS) evaluation.

Der Vergleich der Variablen zwischen der gesunden und der amputierten Gliedmaße wurde mit dem -Test für abhängige Stichproben durchgeführt. Die Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) für kontinuierliche Variablen ausgedrückt. Für die statistische Analyse wurde das Statistikpaket SPSS vr 13.00 verwendet.

Alle Messungen wurden von demselben Forscher durchgeführt. Die Zuverlässigkeit des Forschers, der die Messungen durchführte, wurde überprüft und bestätigt. Der Versuchsleiter wurde gebeten, einen bestimmten Winkel zu messen, der schließlich mit einem Winkel verglichen wurde, den ein zweiter unabhängiger Versuchsleiter zu messen hatte. Die Winkel waren gleichwertig und sowohl spezifisch als auch für beide Forscher unbekannt.

Beide Untersucher erhielten die gleichen Daten, so dass sich die Korrelation zwischen ihren Messungen für den spezifischen Winkel als stark erwies (Korrelationskoeffizient = 1,00) bei einem statistischen Signifikanzniveau von .

Für die Berechnung des Messwinkels wurde neben dem G300-Goniometer ein modernes isokinetisches Con-Trex-Dynamometer verwendet, bei dem eine femorotibiale Funktionsstütze angebracht wurde und die Beugung des Knies entsprechend dem Winkel des isokinetischen Dynamometers auf der Achse, die diese Führung bot, durchgeführt wurde.

Diese Studie wurde von der Ethikkommission des Krankenhauses, in dem sie durchgeführt wurde, genehmigt, und alle Teilnehmer gaben eine schriftliche Einwilligung, dass sie mit der Teilnahme an der Studie einverstanden waren.

3. Ergebnisse

Von den 22 Patienten, die an der Studie teilnahmen, hatten sich 11 (50%) einer Amputation des dominanten Beins unterzogen, während bei den übrigen 11 die Amputation das nicht dominante Bein betraf.

Beim amputierten Bein lagen die Werte des JSP 15° zwischen 4° und 22,7° mit einem Mittelwert von 13,91 und einem SD ±4,74, während beim gesunden Bein die entsprechenden Werte zwischen 10° und 19.7° mit einem Mittelwert von 14,15° und einem SD von ±2,61° (Tabelle 2).

Es wurde kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Werten der amputierten Gliedmaßen und der gesunden Gliedmaßen festgestellt (, ).

Die Messwerte in der betroffenen Gliedmaße unterschieden sich nach dem Alter des Patienten bei der Amputation und den Jahren, die er mit dem künstlichen Gelenk gelebt hat. Patienten, die länger mit der Prothese lebten, wiesen bessere Werte des propriozeptiven Empfindens auf.

Außerdem wurden bei den Studienteilnehmern keine statistisch signifikanten Unterschiede in den Messwerten zwischen den beiden vorherrschenden Prothesenarten festgestellt (, ). Im Einzelnen zeigten die Probanden, die ein elektronisches C-Bein-Gelenk verwendeten, einen minimalen Winkel von 7,7° und einen maximalen Winkel von 22,7° mit einem durchschnittlichen Winkel von M: 15,38° (SD: 4,93°), während diejenigen, die ein hydraulisches Kniegelenk verwendeten, einen minimalen Winkel von 4° und einen maximalen Winkel von 18° mit M: 13.43° (SD: 4.31°) (Tabelle 3).

Die Zuverlässigkeit dieser Messungen wird als zufriedenstellend angesehen, da der Wert a (Koeffizient Alpha) für die oben genannten Messungen größer als 0,80 und genau gleich 0,95 und 0,97 für die gesunde und die operierte untere Extremität gefunden wurde.

4. Diskussion

In dieser Forschungsarbeit haben wir die propriozeptive Empfindung der unteren Extremität mit der aktiven Reproduktion eines vorbestimmten Winkels in einer geschlossenen kinetischen Kette untersucht, wobei die gesunde Extremität als interne Kontrollgruppe verwendet wurde. Dieser Winkel wurde ausgewählt, weil er einen repräsentativen Winkel innerhalb des funktionellen Bereichs von 10° bis 60° Beugung des Knies darstellt, der für den normalen Gang erforderlich ist, sowohl für die Standphase als auch für den Beginn der Schwungphase. Es scheint sogar, dass die Aktivierung der Mechanorezeptoren in diesem Winkel größer ist.

Wie aus der Ergebnisanalyse ersichtlich ist, wurde kein statistisch signifikanter Unterschied in den Werten zwischen der Extremität mit dem künstlichen Gelenk und der gesunden Extremität festgestellt.

Diese Tatsache deutet darauf hin, dass die Studienteilnehmer nach einer Oberschenkelamputation und dem Einsetzen einer Prothese mindestens ein Jahr lang keine gravierende Abnahme der propriozeptiven Informationen der unteren Extremität und insbesondere des Kniegelenks aufwiesen, auch wenn die Werte der propriozeptiven Empfindung bis zu einem gewissen Grad abnahmen.

Diese Ergebnisse stimmen mit den Erkenntnissen früherer Forscher überein, die ebenfalls keine signifikante Abnahme des Joint Position Sense (JPS) nach Amputation und Einsetzen eines künstlichen Gelenks feststellten.

Eakin et al. maßen die Fähigkeit der passiven Reproduktion eines vorbestimmten Beugewinkels in 5°, 10°, 15°, 20° und 25° in einer Umgebung mit geschlossener kinetischer Kette. Die Forscher konnten mit der bisherigen Methode keine signifikanten propriozeptiven Defizite in Bezug auf die Zielwinkel und im Vergleich zum gesunden Bein feststellen. Im Gegenteil, mit der Methode der Detektion der passiven Bewegungsbahn wurde eine verminderte propriozeptive Empfindung in der Gliedmaße mit der Prothese festgestellt.

Ähnliche Ergebnisse wurden von Liao und Skinner bei Patienten mit Unterschenkelamputationen festgestellt, die auf die Wahrnehmung der Gelenkposition im Raum und die kinästhetische Wahrnehmung des Kniegelenks untersucht wurden. In dieser Studie wurde kein signifikanter Rückgang der propriozeptiven Informationen festgestellt, indem die Fähigkeit des Patienten gemessen wurde, einen vorbestimmten Winkel mit der amputierten Gliedmaße zu reproduzieren, während auch in dieser Studie verringerte Werte der Kinästhesie, die die amputierte Gliedmaße charakterisieren, festgestellt wurden.

Es scheint, dass Menschen mit Oberschenkelamputationen den Verlust des Kniegelenks und den nachfolgenden Verlust der Mechanorezeptoren durch alternative Mechanismen kompensieren, die den Sinn des künstlichen Kniegelenks schützen.

Zu diesen Mechanismen gehören wahrscheinlich das Hüftgelenk und die kutanen Rezeptoren des Stumpfes, die durch den von der Prothese ausgeübten Druck Impulse erhalten.

Die propriozeptive Fähigkeit nahm in dieser Studie zu, je mehr Zeit zwischen der Amputation und dem Einsetzen der Prothese verging, was auf die Entwicklung von Kompensationsmechanismen für den Verlust der anatomischen Strukturen hindeutet, die die propriozeptive Empfindung der unteren Gliedmaßen im Laufe der Zeit verbessern.

Die Rolle der benachbarten Gelenke bei der Aufrechterhaltung der kinästhetischen Informationen scheint sehr wichtig zu sein. Dhillon et al. berichteten vor mindestens 4 Jahren bei Patienten mit Amputation oberhalb des Ellenbogens, dass die verbleibenden funktionellen Verbindungen lebensfähig sind oder sich nach Belastung erholen können. Außerdem scheinen die sensorischen Neuronen widerstandsfähiger zu sein als die motorischen Neuronen. Die Propriozeption, auch wenn sie vermindert ist, erwies sich selbst bei alten Amputationen als erholungsfähig.

Die Verbesserung der Propriozeption nach einer langfristigen Verwendung der Prothese zeigt sich in den Ergebnissen dieser Studie, da ältere Patienten mit einer langfristigen Platzierung der Prothese verbesserte Werte in den Messungen aufwiesen.

Bei einer Oberschenkelamputation kommt es zum Verlust des Knies und einer erheblichen Anzahl von Mechanorezeptoren, die die propriozeptive Empfindung der unteren Gliedmaße unterstützen . Darüber hinaus ist auch die Propriozeption des Quadrizeps und der Hamstrings gestört.

Dass mit der in dieser Arbeit verwendeten Methode im Gegensatz zu anderen Methoden zur Messung der Kinästhesie keine propriozeptiven Defizite festgestellt werden können, ist wahrscheinlich auf die unterschiedlichen neuronalen Mechanismen zurückzuführen, die bei der Reproduktion des in dieser Studie verwendeten vorbestimmten Winkels von 15° Flexion aktiviert werden.

Das nach einer Amputation durchgeführte Rehabilitationsprogramm beeinflusst das Endergebnis der propriozeptiven Empfindung in der amputierten unteren Extremität. Es gibt zahlreiche physiotherapeutische Ansätze, die sich auf verschiedene Aspekte der Rehabilitation konzentrieren, wie z. B. die Verbesserung der Propriozeption oder die Wiederherstellung der Muskelkraft. In dieser Studie folgten die Teilnehmer nicht demselben Rehabilitationsprogramm, was die Ergebnisse dieser Arbeit in gewissem Maße beeinflussen kann.

Ein weiterer Schwachpunkt der Studie ist die Heterogenität der Stichprobe in Bezug auf das Alter und das Geschlecht der Patienten sowie die Tatsache, dass die erforderlichen Messungen in einem Krankenhaus und nicht in einer physischen Funktionsumgebung durchgeführt wurden.

Weitere randomisierte Studien sind erforderlich, um das komplexe Phänomen der Propriozeption der unteren Extremität nach einer Amputation und dem Einsetzen eines künstlichen Gelenks zu erforschen, und zwar mit verschiedenen Methoden, die die verschiedenen Komponenten der Propriozeption in einer Umgebung messen, die dem normalen Gang so nahe wie möglich kommt.