Propriocezione negli amputati sopra il ginocchio con arti artificiali

Abstract

Scopo. Valutare la sensazione propriocettiva dell’arto inferiore in pazienti con amputazione femorale che hanno ricevuto un’articolazione artificiale. Materiali e metodi. 22 pazienti (18 uomini, 4 donne), di età compresa tra 24 e 65 anni (media: 42), che avevano subito un’amputazione dell’articolazione sopra il ginocchio e sono stati sottoposti alla valutazione della propriocezione utilizzando il riposizionamento dell’articolazione in un angolo predeterminato di 15° di flessione del ginocchio. Le misurazioni sono state applicate usando un goniometro convenzionale sia alle ginocchia amputate che a quelle sane. Le ultime sono state usate come controllo interno. Tutti i pazienti hanno eseguito una flessione attiva del ginocchio da iperestensione a 15° in una catena cinetica chiusa al fine di valutare la sensazione propriocettiva dell’articolazione del ginocchio utilizzando il metodo del senso di posizione articolare (JPS) durante circostanze specifiche controllabili molto vicine alla normale andatura. Risultati. JPS a 15° di flessione per il ginocchio amputato è stato calcolato pari a 13,91 (SD = ±4,74), e per il lato sano era pari a 14,15 (SD = ±2,61). Non sono state rilevate differenze statisticamente significative tra l’arto amputato e quello sano. Conclusioni. L’informazione propriocettiva dei monconi non sembra essere influenzata significativamente dopo l’amputazione della coscia e l’applicazione di una protesi artificiale quando è stato valutato il JPS a 15°. Sembra che questi pazienti compensino la perdita dei recettori sensoriali del ginocchio attraverso meccanismi alternativi.

1. Introduzione

L’amputazione dell’arto inferiore provoca una serie di cambiamenti e aggiustamenti concomitanti che riguardano non solo l’arto mutilato ma anche l’intero corpo. Il sistema sensomotorio gioca un ruolo importante in questi adattamenti, in quanto comprende tutte le vie centripete e centrifughe necessarie per il controllo della postura e del movimento e il controllo finale della funzionalità articolare.

Il sistema sensomotorio con i suoi complessi meccanismi include il termine di propriocezione secondo una definizione precedente. Questo intricato processo coinvolge il trasporto di informazioni al sistema nervoso centrale, relativo al senso di posizione dell’articolazione nello spazio, la sensazione di potenza che si sviluppa nell’articolazione (senso di forza) attraverso recettori sensoriali specializzati, e la cinestesia, videlicet il senso del movimento dell’articolazione.

Le amputazioni sopra il ginocchio provocano una perdita di un numero significativo di meccanorecettori del ginocchio e in generale dell’arto inferiore, un fatto che di conseguenza porta a deficit propriocettivi. La ridotta capacità propriocettiva si registra come una ridotta cinestesia sia nel moncone che nell’arto inferiore controlaterale non amputato.

L’interruzione delle informazioni propriocettive dell’arto inferiore è seguita da una riorganizzazione del sistema nervoso centrale, a tutti i livelli, dal midollo spinale agli emisferi cerebrali, così come delle vie afferenti ed efferenti che controllano e coordinano il movimento dell’arto.

Cambiamenti significativi si osservano anche nell’equilibrio e nell’andatura dei pazienti che hanno subito un’amputazione dell’arto inferiore con distribuzione asimmetrica del peso e spostamento in avanti e aumento del rischio di cadute. Inoltre, l’altezza del moncone gioca un ruolo decisivo nei modelli di andatura dopo l’amputazione. Il moncone più corto ha bisogno di maggiori spinte durante la deambulazione e quindi di un maggiore dispendio energetico.

Lo scopo del presente studio prospettico è stato quello di valutare la propriocezione del ginocchio utilizzando il metodo del senso di posizione articolare (JPS), nell’arto che ha subito un’amputazione sopra il ginocchio e ha una protesi artificiale per un periodo di tempo considerevole, e di stimare gli adattamenti che sono stati raggiunti. In questo studio l’angolo predeterminato di 15° è stato scelto come angolo target in quanto è considerato funzionale durante l’andatura sia in stance che all’inizio della fase di swing.

La valutazione dei dati estratti da questo studio potrebbe contribuire ad una migliore comprensione dei complessi meccanismi propriocettivi che caratterizzano i partecipanti allo studio. Inoltre potrebbe condurre alla costruzione di protesi artificiali migliori per questi pazienti e alla creazione di programmi di riabilitazione ottimali.

2. Materiali e metodi

I partecipanti sono stati selezionati da un gruppo iniziale di 25 pazienti con amputazione unilaterale degli arti inferiori. Alla fine sono stati reclutati 22 individui, 18 uomini e 4 donne, di età compresa tra 24 e 65 anni, con una media di 42 anni (SD: 11,52) che soddisfacevano i criteri richiesti (Tabella 1).

Questi pazienti avevano subito un’amputazione sopra il ginocchio e sotto l’anca e avevano usato protesi artificiali per almeno un anno dall’amputazione.

I criteri di esclusione erano l’amputazione bilaterale dell’arto inferiore o superiore, problemi al sistema uditivo e visivo, dolore al moncone, abuso di alcol, malattie psichiatriche, e la presenza di funzioni cerebrali disturbate o altre carenze neurologiche.

Sette dei pazienti avevano subito un’amputazione al terzo inferiore dell’osso femorale, 7 di loro al femore mediale e i restanti 4 al limite del femore mediale e il terzo inferiore di esso.

Per quanto riguarda la causa dell’amputazione, in 18 pazienti era un incidente stradale; in 2 di loro la presenza di malignità e nel restante la storia passata ha rivelato un infortunio sul lavoro.

Per quanto riguarda il tipo di protesi, 10 di loro sono caratterizzati da un sistema articolare idraulico del ginocchio, 10 da una gamba a C elettronica e gli altri 2 da una semplice articolazione multiassiale del ginocchio (Tabella 1).

La sensazione propriocettiva del ginocchio è stata contata con la riproduzione di un metodo di angolo predeterminato (senso di posizione articolare), sia nella gamba amputata che nella gamba sana, che costituiva il gruppo di controllo interno. Le misurazioni sono state effettuate utilizzando un goniometro convenzionale, più precisamente il modello G300, prodotto dalla Whitehall Manufacturing Hydrotherapy and Health Care Products che è stato ampiamente utilizzato per la valutazione clinica e per la ricerca sia in popolazioni sane che in gruppi specifici. Questo goniometro è stato posizionato al centro dell’articolazione artificiale del ginocchio con del nastro adesivo sulla protesi.

Secondo la larghezza e la lunghezza del passo del paziente, come è stato precedentemente determinato, due scale analogiche sono state collocate all’interno delle barre parallele al fine di specificare l’esatta posizione del centro del peso sia nell’articolazione artificiale che in quella normale. Si è constatato che l’articolazione artificiale porta il centro di gravità in un luogo diverso rispetto al ginocchio normale, e di conseguenza la linea di gravità rimane all’interno della base di appoggio durante l’andatura in modo che il rischio di cadute non aumenti (Figura 1). Poi, ha eseguito la flessione dalla posizione di iperestensione con l’articolazione del ginocchio artificiale, aumentando il peso sulla bilancia che l’arto artificiale era appoggiato. Al paziente è stato permesso di usare gli arti superiori per il sostegno. Con l’aiuto del ricercatore e il ginocchio sano iperesteso, il paziente ha portato il ginocchio sotto valutazione in un angolo di flessione maggiore di 15° per 3 volte, in modo che potesse abituarsi al movimento specifico. Di nuovo con l’aiuto del ricercatore ha riportato il ginocchio all’angolo predeterminato e dopo un riposo di 2 minuti ha cercato di riprodurre l’angolo target di 15°. Sono state eseguite tre ripetizioni e la media delle misurazioni è stata prima calcolata e poi confrontata con i valori corrispondenti dell’arto sano in cui le suddette misurazioni sono state precedentemente condotte secondo le stesse identiche procedure.

Figura 1

Valutazione del senso di posizione articolare (JPS).

Il confronto delle variabili tra l’arto sano e quello amputato è stato eseguito utilizzando il -test per campioni dipendenti. I dati sono stati espressi come media ± deviazione standard (SD) per le variabili continue. Per l’analisi statistica è stato utilizzato il pacchetto statistico SPSS vr 13.00.

Tutte le misurazioni sono state effettuate dallo stesso ricercatore. L’affidabilità del ricercatore che ha condotto le misurazioni è stata controllata e confermata. Al ricercatore è stato chiesto di misurare un angolo specifico che alla fine è stato confrontato con un angolo che un secondo ricercatore indipendente è stato chiesto di misurare. Gli angoli erano equivalenti ed erano entrambi specifici e sconosciuti ad entrambi i ricercatori.

Entrambi i ricercatori hanno ottenuto gli stessi dati, quindi la correlazione tra le loro misure per l’angolo specifico si è rivelata forte (coefficiente di correlazione = 1,00) ad un livello di significatività statistica di .

Per il calcolo dell’angolo di misurazione, oltre al goniometro G300, è stato utilizzato un moderno dinamometro isocinetico Con-Trex, in cui è stato montato un tutore funzionale femorotibiale e la flessione del ginocchio è stata eseguita secondo l’angolo del dinamometro isocinetico, sull’asse che questa guida offriva.

Questo studio è stato approvato dal comitato etico dell’ospedale dove è stato eseguito, mentre tutti i partecipanti hanno concesso un consenso scritto che hanno accettato di essere inclusi nello studio.

3. Risultati

Su 22 pazienti che hanno partecipato allo studio, 11 di loro (50%) avevano subito l’amputazione della gamba dominante, mentre nei restanti 11 l’amputazione riguardava la gamba non dominante.

Per quanto riguarda la gamba amputata, i valori di JSP 15° variavano tra 4° e 22.7° con media 13.91 e SD ±4.74, mentre per la gamba sana i valori corrispondenti variavano tra 10° e 19.7° con media 14,15° e SD ±2,61° (Tabella 2).

Nessuna differenza statisticamente significativa è stata rilevata tra i valori degli arti amputati e gli arti sani (, ).

I valori misurati nell’arto colpito si sono differenziati secondo l’età del paziente quando ha subito l’amputazione e gli anni che ha vissuto con l’articolazione artificiale. I pazienti che hanno usato più anni la protesi hanno presentato valori migliori di sensazione propriocettiva.

Inoltre non sono state registrate differenze statisticamente significative nei valori misurati tra i due prevalenti quelli di protesi montato nei partecipanti allo studio (, ). In particolare i pazienti in esame che hanno utilizzato un’articolazione elettronica della gamba C hanno mostrato un angolo minimo di 7,7° e un angolo massimo di 22,7° con un angolo medio M: 15,38° (SD: 4,93°), mentre quelli che hanno utilizzato un’articolazione idraulica del ginocchio hanno presentato un angolo minimo pari a 4° e un angolo massimo pari a 18° con M: 13.43° (SD: 4.31°) (Tabella 3).

Per quanto riguarda l’affidabilità di queste misurazioni, essa è considerata soddisfacente poiché il valore a (coefficiente alfa) per le suddette misurazioni è stato trovato superiore a 0,80 e precisamente uguale a 0,95 e 0,97 per l’arto inferiore sano e quello operato.

4. Discussione

In questo lavoro di ricerca, abbiamo studiato la sensazione propriocettiva dell’arto inferiore, con il metodo della riproduzione attiva di un angolo predeterminato, in un ambiente di catena cinetica chiusa, utilizzando l’arto sano come gruppo di controllo interno. Questo angolo è stato scelto perché è un angolo rappresentativo all’interno della gamma funzionale di 10° a 60° di flessione del ginocchio, che è richiesto per l’andatura normale, sia per la fase di stance che per l’inizio della fase di swing. Sembra addirittura che l’attivazione dei meccanorecettori sia maggiore in questo angolo.

Come è ovvio dall’analisi dei risultati, non è stata riportata una differenza statisticamente significativa nei valori tra l’arto con l’articolazione artificiale e l’arto sano.

Questo fatto suggerisce che anche se i partecipanti allo studio hanno mostrato un valore diminuito della sensazione propriocettiva in una certa misura, non hanno presentato una grave diminuzione delle informazioni propriocettive dell’arto inferiore e più specificamente dell’articolazione del ginocchio, dopo un’amputazione sopra il ginocchio e il posizionamento di una protesi, per almeno un anno.

Questi risultati sono in accordo con i risultati di ricercatori precedenti, che non hanno registrato una diminuzione significativa anche per quanto riguarda il Joint Position Sense (JPS) dopo l’amputazione e il posizionamento di un’articolazione artificiale.

Eakin et al. hanno misurato la capacità di riproduzione passiva di un angolo predeterminato in flessione in 5°, 10°, 15°, 20°, e 25°, in un ambiente di catena cinetica chiusa. I ricercatori non hanno potuto rilevare deficit propriocettivi significativi per quanto riguarda gli angoli target e rispetto alla gamba sana con il metodo precedente. Al contrario, una sensazione propriocettiva ridotta è stata registrata nell’arto con la protesi con il metodo di rilevamento del percorso di movimento passivo.

Risultati simili sono stati registrati da Liao e Skinner in pazienti con amputazioni sotto il ginocchio, che sono stati valutati per il senso della posizione articolare nello spazio, e la percezione cinestesica dell’articolazione del ginocchio. In quello studio non è stata registrata una diminuzione significativa delle informazioni propriocettive misurando la capacità del paziente di riprodurre un angolo predeterminato con l’arto amputato, mentre anche in quello studio sono stati rilevati valori diminuiti di cinestesia che caratterizzano l’arto amputato.

Sembra che le persone con amputazioni sopra il ginocchio compensino la perdita dell’articolazione del ginocchio e la conseguente perdita dei meccanorecettori, attraverso meccanismi alternativi che custodiscono il senso dell’articolazione artificiale del ginocchio.

Questi meccanismi includono probabilmente l’articolazione dell’anca e i recettori cutanei del moncone che ricevono impulsi dalla pressione esercitata dalla protesi.

La capacità propriocettiva presentata è aumentata in questo studio, in relazione al tempo trascorso dall’amputazione e dal posizionamento della protesi, un fatto che suggerisce lo sviluppo di meccanismi di compensazione della perdita delle strutture anatomiche che migliorano la sensazione propriocettiva dell’arto inferiore con il passare del tempo.

Il ruolo delle articolazioni adiacenti nel mantenimento delle informazioni cinestetiche sembra essere molto importante. Dhillon et al., in pazienti con amputazione sopra il gomito, almeno 4 anni fa, hanno riferito che le connessioni funzionali rimanenti sono vitali o in grado di recuperare dopo l’esercizio. Inoltre, i neuroni sensoriali sembrano essere più resistenti dei neuroni motori. La propriocezione, anche diminuita, ha dimostrato di essere in grado di recuperare anche in vecchie amputazioni.

Il miglioramento della propriocettività dopo un uso a lungo termine della protesi appare nei risultati di questo studio, in quanto i pazienti anziani con posizionamento a lungo termine della protesi hanno presentato valori migliori nelle misurazioni.

Nel caso di un’amputazione sopra il ginocchio vi è la perdita del ginocchio e di un numero significativo di meccanorecettori che supportano la sensazione propriocettiva dell’arto inferiore. Inoltre, la propriocezione dei quadricipiti e dei bicipiti femorali è anche disturbata.

Il fallimento di rilevare deficit propriocettivi con il metodo utilizzato in questo lavoro, a differenza di altri metodi che misurano la cinestesia, è probabilmente mostrato a causa dei diversi meccanismi neurali che vengono attivati durante la riproduzione dell’angolo predeterminato di 15° di flessione utilizzato nel presente studio.

Il programma di riabilitazione seguito dopo un’amputazione influenza il risultato finale della sensazione propriocettiva presentata nell’arto inferiore amputato. Ci sono numerosi approcci di terapia fisica che si concentrano su diversi aspetti della riabilitazione come il miglioramento propriocettivo o il ripristino della forza muscolare. In questo studio i partecipanti non hanno seguito lo stesso programma di riabilitazione, un fatto che può influenzare in qualche misura i risultati di questo lavoro.

Un’altra debolezza dello studio è l’eterogeneità del campione per quanto riguarda l’età e il sesso dei pazienti e il fatto che le misurazioni richieste sono state effettuate in un ospedale e non in un ambiente fisico funzionale.

Sono necessari altri studi randomizzati per l’esplorazione del complesso fenomeno della propriocezione dell’arto inferiore dopo un’amputazione e il posizionamento di un’articolazione artificiale, con metodi diversi che misurino le diverse componenti della propriocezione in un ambiente vicino, per quanto possibile, alla deambulazione normale.