Jak właściwości mięśni i ścięgien przyczyniają się do zmian funkcjonalnych przed i po wymianie stawu kolanowego

Choroba zwyrodnieniowa stawów prowadzi do zwyrodnienia powierzchni stawowych kości udowej i piszczelowej, a końcowym etapem interwencji jest wymiana tych powierzchni stawowych metodą chirurgiczną alloplastyki stawu kolanowego (TKA). U pacjentów poddawanych TKA następuje znaczny spadek sprawności funkcjonalnej w całym okresie oczekiwania od skierowania na operację do daty operacji. Po operacji następuje poprawa funkcji tych pacjentów, ale nie osiągają oni takiego samego poziomu funkcjonalnego jak osoby zdrowe, które nie przeszły TKA. Aby obiektywnie zmierzyć zdolności funkcjonalne, można ocenić różne testy siły, mobilności i równowagi. Do tej pory nie przeprowadzono żadnego badania oceniającego, jak te obiektywne miary zdolności funkcjonalnej zmieniają się w okresie oczekiwania przed operacją i jak to się ma do poziomów po operacji. Aby lepiej zrozumieć mechanizmy stojące za tymi zmianami funkcji, można zastosować fizjologiczne pomiary mięśni i ścięgien za pomocą testów elektrycznych i obrazowania ultrasonograficznego. Oceniając zmiany w fizjologii wraz ze zmianami funkcji u pacjentów z TKA i zdrowych osób z grupy kontrolnej, możemy lepiej zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw obserwowalnych zmian w funkcjonowaniu pacjentów poddawanych TKA oraz porównanie tych zmian z normalnymi zmianami fizjologicznymi u zdrowych osób z grupy kontrolnej.

Pacjenci poddawani całkowitej alloplastyce stawu kolanowego odwiedzą laboratorium przy 5 różnych okazjach badań (1, bezpośrednio po skierowaniu na TKA; 2, w połowie okresu między skierowaniem a operacją; 3, 2 tygodnie przed operacją; 4, 6 tygodni po operacji; 5, 6 miesiące po operacji. Każdą sesję testową uczestnicy rozpoczną od wypełnienia kwestionariuszy dotyczących ogólnej sprawności funkcjonalnej. Następnie wykonają testy funkcjonalne górnej i dolnej części ciała, aby uzyskać pomiary zdolności funkcjonalnej zależnej od kończyn. Po pomiarach funkcjonalnych, pomiary spoczynkowe mięśni i ścięgien otaczających grupę mięśni kolanowych i czworogłowych zostaną uzyskane za pomocą połączenia obrazowania ultrasonograficznego i pomiarów na powierzchni skóry. Uczestnicy zostaną następnie wyposażeni w elektrody do elektromiografii powierzchniowej (sEMG) na mięśniach tworzących grupy mięśni czworogłowych i ścięgien podkolanowych, aby mierzyć aktywność mięśni podczas kolejnych pomiarów. Aktywność odruchów mięśniowych będzie oceniana poprzez submaksymalną i maksymalną elektryczną stymulację nerwu udowego za pomocą węglowych elektrod stymulacyjnych umieszczonych na powierzchni skóry. Następnie uczestnicy wykonują trzy maksymalne dobrowolne skurcze (MVC), wymagające od nich jak najmocniejszego wyprostowania nogi w stosunku do przetwornika siły. Stymulacja zostanie zastosowana przed, w trakcie i po MVC w celu oceny poziomu aktywacji mięśni. Z MVC zostaną utworzone submaksymalne zadania śledzenia 5,10,25,50 i 75% MVC. Wykorzystując siłę wyświetlaną na ekranie przed uczestnikami, będą oni musieli wytworzyć skurcze do tych poziomów siły i utrzymać poziom siły przez 5 sekund, aby określić ilościowo stabilność siły. Podczas tych submaksymalnych zadań śledzenia sonda ultradźwiękowa zostanie umieszczona na połączeniu między mięśniem czworogłowym a ścięgnem w celu zarejestrowania wydłużenia ścięgna w celu ilościowego określenia właściwości mechanicznych ścięgna.

Procedury te zostaną przeprowadzone dla nogi chirurgicznej 30 pacjentów poddawanych TKA w celu porównania różnic między nogami w różnych punktach czasowych, a 30 zdrowych uczestników kontrolnych, którzy nie są poddawani TKA, którzy są dobrani pod względem wieku i płci do grupy pacjentów, również wykona te pomiary na swoją niedominującą nogę, stosując te same odstępy między sesjami testowymi. Pomiary zostaną porównane między chirurgicznymi pacjentami i niedominującą nogą zdrowych kontroli, aby ocenić różnice w czasie w grupie pacjentów i porównanie tego z normalnymi zmianami w zdrowej populacji w tym samym okresie czasu. W tym badaniu spróbujemy określić, jakie miary zmian fizjologicznych przed operacją najlepiej przewidują optymalizację funkcji pacjenta i poprawę po operacji.