Jak vlastnosti svalů a šlach přispívají k funkční změně před a po náhradě kolena

Osteoartróza vede k degeneraci kloubních ploch femuru a tibie, přičemž konečnou intervencí je náhrada těchto kloubních ploch pomocí chirurgického výkonu totální endoprotézy kolena (TKA). U pacientů podstupujících TKA dochází k výraznému poklesu funkčních schopností během čekací doby od chirurgického odeslání do data operace. Po operaci dochází ke zlepšení funkce těchto pacientů, ale nedosahují stejné funkční úrovně jako zdraví jedinci, kteří neprodělali TKA. K objektivnímu měření funkčních schopností lze hodnotit různé testy síly, pohyblivosti a rovnováhy. Dosud nebyla provedena žádná studie, která by vyhodnotila, jak se tato objektivní měřítka funkčních schopností mění během předoperační čekací doby a jak se to srovnává s hladinami po operaci. K získání dalšího pochopení mechanismů, které stojí za těmito změnami ve funkci, lze použít fyziologická měření svalů a šlach pomocí elektrického testování a ultrazvukového zobrazování. Vyhodnocením změn ve fyziologii spolu se změnami funkce u pacientů s TKA a zdravých kontrol můžeme lépe porozumět mechanismům, které jsou základem pozorovatelných změn ve funkci pacientů podstupujících TKA, a jak je to ve srovnání s normálními fyziologickými změnami u zdravých kontrol.

Pacienti podstupující totální náhradu kolenního kloubu navštíví laboratoř při 5 samostatných testovacích příležitostech (1, bezprostředně po doporučení na TKA; 2, střední bod mezi doporučením a operací; 3, 2 týdny před operací; 4, 6 týdnů po operaci; 5, 6 měsíce po operaci. Na každém testovacím sezení začnou účastníci vyplňováním dotazníků týkajících se celkové funkční schopnosti. Poté provedou funkční testy horní a dolní části těla, aby získali měření funkční schopnosti závislé na končetinách. Po funkčních měřeních se získají klidová měření svalů a šlach obklopujících skupinu svalů kolena a čtyřhlavého svalu pomocí kombinace ultrazvukového zobrazení a měření na povrchu kůže. Účastníci pak budou vybaveni povrchovými elektromyografickými (sEMG) elektrodami na svalech tvořících svalové skupiny kvadricepsů a hamstringů pro měření svalové aktivity během následných měření. Svalová reflexní aktivita bude hodnocena pomocí submaximální a maximální elektrické stimulace stehenního nervu pomocí uhlíkových stimulačních elektrod umístěných na povrchu kůže. Účastníci poté provedou tři maximální dobrovolné kontrakce (MVC), které vyžadují, aby natáhli nohu co nejtvrději proti snímači síly. Stimulace bude aplikována před, během a po MVC k posouzení úrovně svalové aktivace. Z MVC budou stanoveny submaximální sledovací úlohy 5,10,25,50 a 75% MVC. Pomocí síly zobrazené na obrazovce před účastníky budou muset vyvolat kontrakce až do těchto úrovní síly a udržet úroveň síly po dobu 5 sekund, aby bylo možné kvantifikovat stálost síly. Během těchto submaximálních sledovacích úloh bude ultrazvuková sonda umístěna na spojení mezi čtyřhlavým svalem stehenním a šlachou, aby se zaznamenalo prodloužení šlachy pro kvantifikaci mechanických vlastností šlachy.

Tyto postupy budou provedeny pro chirurgickou nohu 30 pacientů podstupujících TKA, aby se porovnaly rozdíly mezi nohama v různých časových bodech, a 30 zdravých kontrolních účastníků nepodstupujících TKA, kteří jsou věkem a pohlavím odpovídající skupině pacientů, provede tato měření také na jejich nedominantní noha s použitím stejné vzdálenosti mezi testovacími sezeními. Měření budou porovnána mezi chirurgickými zákroky pacientů a nedominantní nohou zdravých kontrol, aby se vyhodnotily rozdíly v čase ve skupině pacientů a jak se to srovnává s normálními změnami u zdravé populace za stejné časové období. Tato studie se pokusí určit, jaké míry fyziologických změn před operací nejlépe předpovídají optimalizaci funkce pacienta a zlepšení po operaci.