Abstract
Purpose. Ocena czucia proprioceptywnego kończyn dolnych u pacjentów po amputacji kości udowej, którym wszczepiono sztuczny staw. Materiał i metody. U 22 pacjentów (18 mężczyzn, 4 kobiety) w wieku 24-65 lat (średnia 42 lata), po amputacji stawu kolanowego, przeprowadzono ocenę propriocepcji z zastosowaniem repozycji stawu w ustalonym kącie zgięcia kolana 15°. Pomiary przeprowadzono przy użyciu konwencjonalnego goniometru zarówno na kolanach amputowanych, jak i zdrowych. Te ostatnie stanowiły kontrolę wewnętrzną. Wszyscy pacjenci wykonywali aktywne zgięcie kolana od hiperprostu do 15° w zamkniętym łańcuchu kinetycznym w celu oceny czucia proprioceptywnego stawu kolanowego metodą Joint Position Sensing (JPS) podczas specyficznych, kontrolowanych okoliczności bardzo zbliżonych do normalnego chodu. Wyniki. JPS przy zgięciu 15° dla kolana po amputacji wynosił 13,91 (SD = ±4,74), a dla strony zdrowej 14,15 (SD = ±2,61). Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic pomiędzy kończyną amputowaną a zdrową (). Wnioski. Nie stwierdzono istotnego wpływu na informację proprioceptywną kikutów po amputacji uda i zastosowaniu sztucznej protezy w ocenie JPS pod kątem 15°. Wydaje się, że pacjenci ci kompensują utratę receptorów czuciowych kolana poprzez alternatywne mechanizmy.
1. Wprowadzenie
Amputacja kończyny dolnej powoduje szereg zmian i towarzyszących im dostosowań, które dotyczą nie tylko okaleczonej kończyny, ale także całego organizmu. System sensomotoryczny odgrywa główną rolę w tych dostosowań, jak to obejmuje wszystkie dośrodkowe i odśrodkowe ścieżki wymagane do kontroli postawy i ruchu oraz ostatecznej kontroli funkcjonalności stawu .
System sensomotoryczny z jego złożonych mechanizmów obejmuje termin propriocepcji zgodnie z wcześniejszą definicją. Ten skomplikowany proces obejmuje transport informacji do centralnego układu nerwowego, w odniesieniu do poczucia pozycji stawu w przestrzeni, uczucia siły, które rozwija się w stawie (poczucie siły) poprzez wyspecjalizowane receptory czuciowe, oraz kinestezji, videlicet poczucie ruchu stawu .
Amputacje powyżej kolana powodują utratę znacznej liczby mechanoreceptorów kolana i ogólnie kończyny dolnej, co w konsekwencji prowadzi do deficytów proprioceptywnych. Zmniejszona zdolność proprioceptywna jest rejestrowana jako zmniejszona kinestezja zarówno w kikucie, jak i w kontralateralnej nieamputowanej kończynie dolnej .
Zakłócenie informacji proprioceptywnej z kończyny dolnej jest następstwem reorganizacji ośrodkowego układu nerwowego, na wszystkich poziomach, od rdzenia kręgowego do półkul mózgowych, jak również dróg aferentnych i eferentnych, które kontrolują i koordynują ruch kończyny .
Istotne zmiany obserwuje się również w równowadze i chodzie pacjentów, którzy doznali amputacji kończyny dolnej z asymetrycznym rozkładem masy ciała i przesunięciem do przodu oraz zwiększonym ryzykiem upadków. Ponadto, wysokość kikuta odgrywa decydującą rolę we wzorcach chodu po amputacji. Krótszy kikut wymaga większych pchnięć podczas chodu, a co za tym idzie większego wydatku energetycznego .
Celem niniejszego prospektywnego badania była ocena propriocepcji kolana metodą Joint Position Sens (JPS), w kończynie poddanej amputacji powyżej kolana i posiadającej sztuczną protezę przez znaczny okres czasu, oraz ocena osiągniętych korekt. W tym badaniu jako kąt docelowy wybrano wstępnie ustalony kąt 15°, ponieważ jest on uważany za funkcjonalny podczas chodu zarówno w stance jak i na początku fazy wymachu .
Ocena danych uzyskanych z tego badania może przyczynić się do lepszego zrozumienia złożonych mechanizmów proprioceptywnych charakteryzujących uczestników badania. Ponadto może prowadzić do konstruowania ulepszonych protez dla tych pacjentów oraz do tworzenia optymalnych programów rehabilitacyjnych.
2. Materiały i metody
Uczestnicy zostali wybrani z początkowej grupy 25 pacjentów z jednostronną amputacją kończyny dolnej. Ostatecznie zrekrutowano 22 osoby, 18 mężczyzn i 4 kobiety, w wieku 24-65 lat, średnio 42 lata (SD: 11,52), które spełniały wymagane kryteria (Tabela 1).
|
||||||||||||||||||||||||
| : liczba uczestników; m: mężczyzna; f: kobieta; M: średnia wieku; SD: odchylenie standardowe. | ||||||||||||||||||||||||
Pacjenci ci przeszli amputację powyżej kolana i pod biodrem i używali sztucznej protezy przez co najmniej rok od amputacji .
Kryteriami wykluczającymi były: obustronna amputacja kończyny dolnej lub górnej, problemy z układem słuchowym i wzrokowym, ból w kikucie, nadużywanie alkoholu, choroby psychiczne oraz obecność zaburzonych funkcji mózgu lub innych deficytów neurologicznych.
Siedmiu pacjentów przeszło amputację w dolnej trzeciej części kości udowej, 7 z nich w przyśrodkowej części kości udowej, a pozostałych 4 na granicy przyśrodkowej kości udowej i jej dolnej trzeciej części.
Jeśli chodzi o przyczynę amputacji, to u 18 chorych był to wypadek komunikacyjny, u 2 obecność nowotworów złośliwych, a u pozostałych w wywiadzie stwierdzono uraz zawodowy.
Relative to the type of the prosthesis 10 z nich charakteryzuje się hydraulicznym systemem stawu kolanowego, 10 z nich elektronicznym C-leg, a pozostałe 2 prostym wieloosiowym stawem kolanowym (Tabela 1).
Czucie proprioceptywne kolana liczono metodą odtwarzania z góry ustalonego kąta (joint position sense), zarówno w nodze amputowanej, jak i w nodze zdrowej, która stanowiła wewnętrzną grupę kontrolną. Pomiary przeprowadzono przy użyciu konwencjonalnego goniometru, a dokładniej modelu G300, produkowanego przez firmę Whitehall Manufacturing Hydrotherapy and Health Care Products, który był szeroko stosowany do oceny klinicznej i do celów badawczych zarówno w zdrowej populacji, jak i w określonych grupach. Ten goniometr został umieszczony na środku sztucznego stawu kolanowego z taśmą na protezie.
W zależności od szerokości i długości kroku pacjenta, jak to zostało wcześniej ustalone, umieszczono dwie analogiczne skale w obrębie prętów równoległych w celu dokładnego określenia położenia środka ciężkości zarówno w stawie sztucznym jak i normalnym. Stwierdzono, że sztuczny staw przenosi środek ciężkości w inne miejsce w porównaniu z prawidłowym kolanem, a co za tym idzie linia ciężkości pozostaje podczas chodu w obrębie podstawy podparcia, dzięki czemu nie zwiększa się ryzyko upadków (ryc. 1). Następnie wykonywał zgięcie z pozycji hiperekstensji za pomocą sztucznego stawu kolanowego, zwiększając ciężar na wadze, na której opierała się sztuczna kończyna. Pacjent mógł używać kończyn górnych do podpierania się. Z pomocą badacza, przy wyprostowanym zdrowym kolanie, pacjent przez 3 razy wprowadzał oceniane kolano w kąt zgięcia większy niż 15°, aby przyzwyczaić się do specyficznego ruchu. Ponownie z pomocą badającego sprowadzał kolano do wcześniej ustalonego kąta i po odpoczynku trwającym 2 minuty próbował odtworzyć docelowy kąt 15°. Wykonano trzy powtórzenia i najpierw obliczono średnią pomiarów, a następnie porównano ją z odpowiednimi wartościami zdrowej kończyny, w której wcześniej przeprowadzono wspomniane pomiary według dokładnie tych samych procedur.
Ocena poczucia pozycji stawu (JPS).
Porównanie zmiennych pomiędzy kończyną zdrową a amputowaną przeprowadzono przy użyciu -testu dla prób zależnych. Dane wyrażono jako średnie ± odchylenie standardowe (SD) dla zmiennych ciągłych. Do analizy statystycznej wykorzystano pakiet statystyczny SPSS vr 13.00.
Wszystkie pomiary zostały wykonane przez tego samego badacza. Sprawdzono i potwierdzono wiarygodność badacza, który przeprowadzał pomiary. Badacz został poproszony o zmierzenie określonego kąta, który ostatecznie został porównany z kątem, który został poproszony o zmierzenie przez drugiego niezależnego badacza. Kąty te były równoważne i były zarówno specyficzne, jak i nieznane obu badaczom.
Obaj badacze uzyskali te same dane, więc korelacja między ich pomiarami dla określonego kąta okazała się silna (współczynnik korelacji = 1,00) na poziomie istotności statystycznej .
Do obliczenia kąta pomiarowego, oprócz goniometru G300, wykorzystano nowoczesny dynamometr izokinetyczny Con-Trex, w którym założono ortezę funkcjonalną udowo-piszczelową i wykonano zgięcie kolana zgodnie z kątem dynamometru izokinetycznego, na osi, którą oferował ten prowadnik.
Badanie to zostało zatwierdzone przez komisję etyczną szpitala, w którym zostało przeprowadzone, natomiast wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną zgodę na włączenie ich do badania.
3. Wyniki
Wśród 22 pacjentów, którzy wzięli udział w badaniu, 11 z nich (50%) przeszło amputację nogi dominującej, podczas gdy u pozostałych 11 amputacja dotyczyła nogi niedominującej.
W odniesieniu do nogi amputowanej, wartości JSP 15° wahały się pomiędzy 4° a 22,7° ze średnią 13,91 i SD ±4,74, podczas gdy dla nogi zdrowej odpowiednie wartości wahały się pomiędzy 10° a 19.7° ze średnią 14,15° i SD ±2,61° (tab. 2).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| : liczba uczestników; M: średnia wieku; SD: odchylenie standardowe. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
No statistically significant difference was detected amongst the values of the amputated limbs and the healthy limbs (, ).
Wartości mierzone w uszkodzonych kończynach różniły się w zależności od wieku pacjenta w momencie amputacji i lat, które przeżył ze sztucznym stawem. Pacjenci, którzy używali protezę przez więcej lat, prezentowali lepsze wartości czucia proprioceptywnego.
Nadto nie odnotowano istotnych statystycznie różnic w wartościach mierzonych pomiędzy dwoma dominującymi rodzajami protez zamontowanych u uczestników badania (, ). W szczególności badani pacjenci korzystający z elektronicznego stawu skokowego C wykazywali kąt minimalny 7,7° i maksymalny 22,7° przy średnim kącie M: 15,38° (SD: 4,93°), natomiast pacjenci korzystający z hydraulicznego stawu kolanowego prezentowali kąt minimalny równy 4° i maksymalny równy 18° przy M: 13.43° (SD: 4,31°) (tab. 3).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| : liczba uczestników; Min.: kąt minimalny. Max: kąt maksymalny. M: średni kąt; SD: odchylenie standardowe. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
As regards the reliability of these measurements, it is a considered satisfactory since the value a (coefficient alpha) for the above-mentioned measurements was found greater than 0.80 and precisely equal to 0.95 and 0.97 for the healthy and the operated lower extremity .
4. Dyskusja
W niniejszej pracy badawczej badano czucie proprioceptywne kończyny dolnej, metodą aktywnego odtwarzania z góry ustalonego kąta, w środowisku zamkniętego łańcucha kinetycznego, wykorzystując kończynę zdrową jako wewnętrzną grupę kontrolną. Kąt ten został wybrany, ponieważ jest to reprezentatywny kąt w funkcjonalnym zakresie od 10° do 60° zgięcia kolana, który jest wymagany dla normalnego chodu, zarówno dla fazy stance, jak i dla początku fazy swingu. Wydaje się nawet, że aktywacja mechanoreceptorów jest większa w tym kącie .
Jak wynika z analizy wyników, nie odnotowano statystycznie istotnej różnicy w wartościach pomiędzy kończyną ze sztucznym stawem a kończyną zdrową.
Fakt ten sugeruje, że choć uczestnicy badania wykazywali w pewnym stopniu obniżone wartości czucia proprioceptywnego, to jednak nie prezentowali poważnego obniżenia informacji proprioceptywnej kończyny dolnej, a konkretnie stawu kolanowego, po amputacji powyżej kolana i wszczepieniu protezy, przez okres co najmniej jednego roku.
Wyniki te są zgodne z ustaleniami wcześniejszych badaczy, którzy również nie odnotowali znaczącego spadku w zakresie Joint Position Sense (JPS) po amputacji i wszczepieniu sztucznego stawu .
Eakin i wsp. mierzyli zdolność biernego odtwarzania wcześniej ustalonego kąta w zgięciu w zakresie 5°, 10°, 15°, 20° i 25°, w środowisku zamkniętego łańcucha kinetycznego. Badacze nie mogli wykryć znaczących deficytów proprioceptywnych w odniesieniu do kątów docelowych i w stosunku do zdrowej nogi przy zastosowaniu poprzedniej metody. Przeciwnie, obniżone czucie proprioceptywne zostało zarejestrowane w kończynie z protezą metodą detekcji pasywnej ścieżki ruchu .
Podobne wyniki uzyskali Liao i Skinner u pacjentów z amputacją poniżej kolana, u których oceniano poczucie pozycji stawu w przestrzeni oraz percepcję kinestetyczną stawu kolanowego. W tym badaniu nie odnotowano znaczącego spadku informacji proprioceptywnych poprzez pomiar zdolności pacjenta do odtworzenia wcześniej ustalonego kąta za pomocą amputowanej kończyny, podczas gdy nawet w tym badaniu wykryto również obniżone wartości kinestezji charakteryzujące amputowaną kończynę .
Wydaje się, że osoby z amputacją powyżej kolana kompensują utratę stawu kolanowego i wynikającą z tego utratę mechanoreceptorów, poprzez alternatywne mechanizmy, które chronią poczucie sztucznego stawu kolanowego.
Mechanizmy te prawdopodobnie obejmują staw biodrowy i skórne receptory kikuta, które odbierają impulsy z nacisku wywieranego przez protezę.
Prezentowana zdolność proprioceptywna wzrosła w tym badaniu, gdy była związana z czasem, jaki upłynął od amputacji i umieszczenia protezy, co sugeruje rozwój mechanizmów kompensacyjnych utraty struktur anatomicznych wzmacniających czucie proprioceptywne kończyny dolnej wraz z upływem czasu .
Rola sąsiadujących stawów w utrzymaniu informacji kinestetycznej wydaje się być bardzo ważna. Dhillon i wsp. u pacjentów z amputacją powyżej łokcia, co najmniej 4 lata temu, zgłosili, że pozostałe połączenia funkcjonalne są żywotne lub zdolne do odbudowy po ćwiczeniach. Co więcej, neurony czuciowe wydają się być bardziej odporne niż neurony ruchowe. Propriocepcja, nawet zmniejszona, okazała się być zdolna do powrotu do zdrowia nawet w starych amputacjach.
Poprawa propriocepcji po długotrwałym stosowaniu protezy pojawia się w wynikach tego badania, ponieważ starsi pacjenci z długotrwałym umieszczeniem protezy prezentowali lepsze wartości w pomiarach.
W przypadku amputacji powyżej kolana dochodzi do utraty kolana i znacznej liczby mechanoreceptorów, które wspierają czucie proprioceptywne kończyny dolnej. Ponadto, propriocepcja mięśnia czworogłowego i ścięgien jest również zaburzona .
Niewykrycie deficytów proprioceptywnych za pomocą metody zastosowanej w tej pracy, w przeciwieństwie do innych metod, które mierzą kinestezję, jest prawdopodobnie wykazane ze względu na różne mechanizmy neuronalne, które są aktywowane podczas odtwarzania wcześniej ustalonego kąta zgięcia 15° stosowanego w niniejszym badaniu .
Program rehabilitacji po amputacji ma wpływ na końcowy wynik odczuć proprioceptywnych prezentowanych w amputowanej kończynie dolnej. Istnieje wiele metod fizykoterapii skupiających się na różnych aspektach rehabilitacji, takich jak poprawa propriocepcji czy przywrócenie siły mięśniowej. W tym badaniu uczestnicy nie stosowali tego samego programu rehabilitacji, co może w pewnym stopniu wpływać na wyniki tej pracy.
Innym słabym punktem badania jest heterogeniczność próby w odniesieniu do wieku i płci pacjentów oraz fakt, że wymagane pomiary zostały przeprowadzone w szpitalu, a nie w fizycznym środowisku funkcjonalnym.
Potrzebne są dalsze randomizowane badania w celu zbadania złożonego zjawiska propriocepcji kończyny dolnej po amputacji i wszczepieniu sztucznego stawu, przy użyciu różnych metod, które mierzą różne składniki propriocepcji w środowisku zbliżonym, w miarę możliwości, do normalnego chodu.
.