Proprioception hos amputerade över knäet med konstgjorda lemmar

Abstrakt

Syfte. Att utvärdera den proprioceptiva känslan i de nedre extremiteterna hos patienter med femoral amputation som fått en konstgjord led. Material och metoder. 22 patienter (18 män, 4 kvinnor), 24-65 år gamla (medelvärde: 42), som hade genomgått amputation ovanför knäleden och genomgick en utvärdering av proprioceptionen med hjälp av ledreposition i en förutbestämd vinkel på 15° knäflexion. Mätningarna utfördes med en konventionell goniometer på både amputerade och friska knän. De sista användes som intern kontroll. Alla patienter utförde en aktiv knäflexion från hyperextension till 15° i en sluten kinetisk kedja för att utvärdera den proprioceptiva känslan i knäleden med hjälp av JPS-metoden (joint position sense) under specifika kontrollerbara omständigheter som ligger mycket nära normal gång. Resultat. JPS vid 15° flexion för det amputerade knäet beräknades vara lika med 13,91 (SD = ±4,74) och för den friska sidan lika med 14,15 (SD = ±2,61). Inga statistiskt signifikanta skillnader upptäcktes mellan den amputerade och den friska extremiteten (). Slutsatser. Stumparnas proprioceptiva information tycktes inte påverkas nämnvärt efter låramputation och applicering av konstgjord protes när JPS vid 15° utvärderades. Det verkar som om dessa patienter kompenserar förlusten av knäets sensoriska receptorer via alternativa mekanismer.

1. Introduktion

Amputation av nedre extremitet orsakar en rad förändringar och samtidiga anpassningar som är relaterade inte bara till den stympade extremiteten utan även till hela kroppen . Det sensomotoriska systemet spelar en viktig roll i dessa anpassningar, eftersom det omfattar alla centripetala och centrifugala vägar som krävs för kontroll av hållning och rörelse och den slutliga kontrollen av ledfunktionaliteten.

Det sensomotoriska systemet med sina komplexa mekanismer omfattar begreppet proprioception enligt en tidigare definition. Denna komplicerade process inbegriper transport av information till det centrala nervsystemet, i förhållande till känslan av ledens position i rummet, känslan av kraft som utvecklas i leden (kraftkänsla) genom specialiserade sensoriska receptorer och kinestesi, videlicet känslan av ledens rörelse .

Amputationer ovanför knäet resulterar i en förlust av ett betydande antal mekanoreceptorer i knäet och generellt sett i de nedre extremiteterna , ett faktum som följaktligen leder till proprioceptiva brister. Den minskade proprioceptiva förmågan registreras som en minskad kinestesi både i stumpen och i den kontralaterala icke-amputerade nedre extremiteten .

Det avbrott som sker i den proprioceptiva informationen från nedre extremiteten följs av en omorganisation av det centrala nervsystemet, på alla nivåer, från ryggmärgen till hjärnhalvorna, samt av de afferenta och efferenta banor som kontrollerar och koordinerar rörelsen av extremiteten .

Betydande förändringar observeras också i balans och gång hos patienter som drabbats av amputation av nedre extremiteter med asymmetrisk viktfördelning och förskjutning framåt och ökad risk för fall . Dessutom spelar stumpens höjd en avgörande roll för gångmönstret efter amputation. Den kortare stumpen behöver större dragningar under gång och därmed större energiförbrukning .

Syftet med denna prospektiva studie var att utvärdera knäets proprioception med hjälp av JPS-metoden (joint position sense), i den lem som genomgått en amputation ovanför knäet och som har haft en konstgjord protes under en avsevärd tidsperiod, och att uppskatta de anpassningar som har uppnåtts. I den här studien valdes den förutbestämda vinkeln 15° som målvinkel eftersom den anses vara funktionell under gång både i stance och i början av svängningsfasen .

Utvärderingen av de data som utvunnits från den här studien kan bidra till en bättre förståelse av de komplexa proprioceptiva mekanismerna som kännetecknar studiedeltagarna. Dessutom kan den leda till konstruktion av förbättrade konstgjorda proteser för dessa patienter och till skapandet av optimala rehabiliteringsprogram.

2. Material och metoder

Deltagarna valdes ut från en första grupp på 25 patienter med unilateral amputation av nedre extremiteter. Slutligen rekryterades 22 personer, 18 män och 4 kvinnor, i åldrarna 24-65 år med ett genomsnitt på 42 år (SD: 11,52) som uppfyllde de nödvändiga kriterierna (tabell 1).

Dessa patienter hade genomgått amputation ovanför knäet och under höften och hade använt konstgjord protes i minst ett år från amputationen .

Exklusionskriterier var bilateral amputation av nedre eller övre extremitet, problem i hörsel- och synsystemet, smärta i stumpen, alkoholmissbruk, psykiatriska sjukdomar och förekomst av störda hjärnfunktioner eller andra neurologiska brister.

Eleven av patienterna hade genomgått en amputation vid den nedre tredjedelen av lårbensbenet, 7 av dem vid det mediala lårbenet och de återstående 4 vid gränsen mellan det mediala lårbenet och den nedre tredjedelen av det.

Vad gäller orsaken till amputationen var det hos 18 patienter en trafikolycka, hos 2 av dem förekomsten av maligniteter och hos den återstående visade anamnesen på en arbetsskada.

Relaterat till protesens typ kännetecknas 10 av dem av ett hydrauliskt knäledssystem, 10 av dem av ett elektroniskt C-ben och de andra 2 av en enkel multiaxial knäled (tabell 1).

Den proprioceptiva känslan i knäet räknades med reproduktionen av en förutbestämd vinkelmetod (joint position sense) , både i det amputerade benet och i det friska benet, som utgjorde den interna kontrollgruppen. Mätningarna utfördes med hjälp av en konventionell goniometer, närmare bestämt G300-modellen, tillverkad av Whitehall Manufacturing Hydrotherapy and Health Care Products som har använts i stor utsträckning för klinisk utvärdering och i forskningssyfte både i friska populationer och i särskilda grupper . Denna goniometer placerades på mitten av den konstgjorda knäleden med tejp på protesen.

I enlighet med bredden och längden på patientens steg som tidigare bestämts placerades två analoga vågar inom parallellstängerna för att specificera det exakta läget för tyngdens centrum både i den konstgjorda och den normala leden. Det konstaterades att den konstgjorda leden bär tyngdpunkten på en annan plats än det normala knäet, och som ett resultat av detta håller sig tyngdlinjen inom stödbasen under gång så att risken för fall inte ökar (figur 1). Därefter utförde han flexion från läget för hyperextension med den konstgjorda knäleden genom att öka vikten på den våg som den konstgjorda extremiteten lutade på. Patienten fick använda sina övre extremiteter som stöd. Med forskarens hjälp och med det friska knäet hyperextenderat förde patienten det utvärderade knäet i en flexionsvinkel som var större än 15° tre gånger, så att han kunde vänja sig vid den specifika rörelsen. Återigen med forskarens hjälp förde han knät tillbaka till den förutbestämda vinkeln och efter en vila som varade i två minuter försökte han återskapa målvinkeln på 15°. Tre upprepningar utfördes och genomsnittet av mätningarna beräknades först och jämfördes sedan med motsvarande värden för den friska extremiteten där ovannämnda mätningar tidigare utförts enligt exakt samma förfaranden.

Figur 1

Utvärdering av ledpositionskänsla (JPS).

För att jämföra variablerna mellan den friska och den amputerade extremiteten användes -test för beroende urval. Data uttrycktes som medelvärde ± standardavvikelse (SD) för kontinuerliga variabler. För den statistiska analysen användes statistikpaketet SPSS vr 13.00.

Alla mätningar utfördes av samma forskare. Tillförlitligheten hos den forskare som utförde mätningarna kontrollerades och bekräftades. Undersökaren ombads att mäta en specifik vinkel som i slutändan jämfördes med en vinkel som en andra oberoende forskare ombads att mäta. Vinklarna var likvärdiga och var både specifika och okända för båda forskarna.

Båda undersökarna fick samma uppgifter så korrelationen mellan deras mätningar av den specifika vinkeln visade sig vara stark (korrelationskoefficient = 1,00) på en statistisk signifikansnivå på .

För beräkning av mätvinkeln användes, förutom G300 goniometern, en modern isokinetisk Con-Trex-dynamometer, där en femorotibiell funktionell stödbåge monterades och knäets flexion utfördes i enlighet med den isokinetiska dynamometerns vinkel, på den axel som denna guide erbjöd.

Denna studie har godkänts av den etiska kommittén på sjukhuset där den utfördes, medan alla deltagare gav ett skriftligt samtycke att de gick med på att ingå i studien.

3. Resultat

Av 22 patienter som deltog i studien hade 11 av dem (50 %) genomgått amputation av det dominerande benet, medan amputationen hos de resterande 11 gällde det icke-dominerande benet.

För det amputerade benet varierade värdena för JSP 15° mellan 4° och 22,7° med ett medelvärde på 13,91 och ett SD ±4,74, medan för det friska benet låg motsvarande värden på mellan 10° och 19°.7° med medelvärde 14,15° och SD ±2,61° (tabell 2).

Ingen statistiskt signifikant skillnad upptäcktes mellan värdena för de amputerade benen och de friska benen (, ).

De uppmätta värdena i den drabbade extremiteten skiljde sig åt beroende på patientens ålder när han genomgick amputationen och de år som han levde med den konstgjorda leden. Patienter som använde protesen i fler år uppvisade förbättrade värden för proprioceptiv känsla.

För övrigt registrerades inte statistiskt signifikanta skillnader i de uppmätta värdena mellan de två rådande de av proteser som monterats hos studiedeltagarna (, ). De patienter som testades och som använde en elektronisk C-benled uppvisade en minsta vinkel på 7,7° och en största vinkel på 22,7° med en genomsnittlig vinkel M: 15,38° (SD: 4,93°), medan de som använde en hydraulisk knäled uppvisade en minsta vinkel på 4° och en största vinkel på 18° med en genomsnittlig vinkel M: 13° (SD: 4,93°).43° (SD: 4,31°) (tabell 3).

För dessa mätningars tillförlitlighet anses den vara tillfredsställande eftersom värdet a (koefficient alfa) för ovannämnda mätningar var större än 0,80 och exakt lika med 0,95 och 0,97 för den friska och den opererade nedre extremiteten .

4. Diskussion

I denna forskningsrapport studerade vi den proprioceptiva känslan i den nedre extremiteten, med den aktiva reproduktionen av en förutbestämd vinkelmetod, i en sluten kinetisk kedjemiljö, och använde den friska extremiteten som en intern kontrollgrupp. Denna vinkel valdes ut eftersom det är en representativ vinkel inom det funktionella intervallet 10° till 60° flexion av knäet, vilket krävs för normal gång, både för stansfasen och för början av svängningsfasen . Det verkar till och med som om aktiveringen av mekanoreceptorerna är större i denna vinkel.

Som framgår av resultatanalysen rapporterades inte någon statistiskt signifikant skillnad i värdena mellan lemmen med den konstgjorda leden och den friska lemmen.

Detta faktum tyder på att även om studiedeltagarna uppvisade ett minskat värde av proprioceptiv känsla till en viss grad, uppvisade de inte en allvarlig minskning av proprioceptiv information av den nedre extremiteten och mer specifikt knäleden, efter en amputation ovanför knäet och placering av en protes, under minst ett år.

Dessa resultat stämmer överens med resultaten från tidigare forskare, som inte heller registrerade någon betydande minskning när det gäller Joint Position Sense (JPS) efter amputation och placering av en konstgjord led .

Eakin et al. mätte förmågan att passivt återskapa en förutbestämd vinkel i böjning i 5°, 10°, 15°, 20° och 25°, i en miljö med en sluten kinetisk kedja. Forskarna kunde inte upptäcka betydande proprioceptiva brister när det gäller målvinklarna och i förhållande till det friska benet med den tidigare metoden. Tvärtom registrerades en minskad proprioceptiv känsla i extremiteten med protes med metoden för detektering av passiva rörelsevägar .

Samma resultat registrerades av Liao och Skinner hos patienter med amputationer under knäet, som utvärderades med avseende på känslan av ledens position i rummet och den kinestetiska uppfattningen av knäleden. I den studien registrerades inte en signifikant minskning av den proprioceptiva informationen genom att mäta patientens förmåga att reproducera en förutbestämd vinkel med den amputerade lemmen, medan det även i den studien upptäcktes minskade värden för kinestetik som karaktäriserar den amputerade lemmen .

Det verkar som om personer med amputationer ovanför knäet kompenserar förlusten av knäleden och den därpå följande förlusten av mekanoreceptorerna, via alternativa mekanismer som värnar om känslan av den konstgjorda knäleden.

Dessa mekanismer omfattar troligen höftleden och stumpens kutana receptorer som tar emot impulser från det tryck som protesen utövar .

Den proprioceptiva förmågan som presenterades ökade i denna studie, när den relaterades till den tid som gick från amputationen och placeringen av protesen, ett faktum som tyder på att det utvecklas kompensatoriska mekanismer för förlusten av de anatomiska strukturer som förbättrar den proprioceptiva känslan i den nedre extremiteten när tiden går .

Rollen som de intilliggande lederna spelar för att bibehålla den kinestetiska informationen tycks vara mycket viktig. Dhillon et al. rapporterade hos patienter med amputation ovanför armbågen för minst fyra år sedan att de återstående funktionella förbindelserna är livskraftiga eller kan återhämta sig efter träning. Dessutom verkar sensoriska neuroner vara mer motståndskraftiga än motoriska neuroner. Proprioceptionen, även om den var nedsatt, visade sig kunna återhämta sig även vid gamla amputationer.

Förbättring av proprioceptionen efter långvarig användning av protesen framträder i resultaten av den här studien, eftersom äldre patienter med långvarig placering av protesen uppvisade förbättrade värden i mätningarna.

Vid en amputation ovanför knäet förloras knäet och ett betydande antal mekanoreceptorer som stödjer den proprioceptiva känslan i den nedre extremiteten . Dessutom störs proprioceptionen i quadriceps och hamstrings.

Det faktum att man inte kan upptäcka proprioceptiva brister med den metod som används i detta arbete, till skillnad från andra metoder som mäter kinestesi, beror troligen på de olika neurala mekanismer som aktiveras under reproduktionen av den förutbestämda vinkeln på 15° flexion som används i den här studien .

Rehabiliteringsprogrammet som följs efter en amputation påverkar slutresultatet av den proprioceptiva känslan som presenteras i den amputerade nedre extremiteten. Det finns många fysioterapeutiska metoder som fokuserar på olika aspekter av rehabilitering, t.ex. proprioceptiv förbättring eller återställande av muskelstyrka. I den här studien följde deltagarna inte samma rehabiliteringsprogram, vilket i viss mån kan påverka resultaten av detta arbete.

En annan svaghet i studien är urvalets heterogenitet när det gäller patienternas ålder och kön och det faktum att de nödvändiga mätningarna utfördes på ett sjukhus och inte i en fysisk funktionsmiljö.

Det krävs ytterligare randomiserade studier för att utforska det komplexa fenomenet proprioception i nedre extremiteten efter en amputation och placering av en konstgjord led, med olika metoder som mäter de olika komponenterna i proprioceptionen i en miljö som så nära som möjligt liknar normal gång.