Ocena utlenowania mięśni i dynamiki regeneracji u osób z chorobą zwyrodnieniową stawów kolanowych

Zwyrodnienie stawu kolanowego (OA) jest zwyrodnieniowym zaburzeniem stawu związanym z bólem, osłabieniem mięśni i ograniczeniami funkcjonalnymi, które negatywnie wpływają na wydolność mięśni kończyny dolnej. Wcześniejsze badania donosiły o strukturalnych i fizjologicznych zmianach w mięśniu czworogłowym u osób ze zwyrodnieniem stawu kolanowego, szczególnie w skośnym mięśniu obszernym przyśrodkowym (VMO). Zmiany te obejmują zmniejszony przekrój poprzeczny mięśnia, zwiększoną infiltrację tłuszczu śródmięśniowego, zmiany naczyniowe oraz upośledzoną aktywację nerwowo-mięśniową, co może przyczyniać się do zmniejszenia stabilności stawu kolanowego i postępu choroby.

Natlenienie mięśni (SmO₂) jest ważnym parametrem fizjologicznym odzwierciedlającym równowagę między dostarczaniem a wykorzystaniem tlenu w mięśniu szkieletowym i dostarcza obiektywnych informacji o metabolizmie mięśni i funkcji krążeniowej. Pomimo potencjalnego znaczenia SmO₂ w zrozumieniu dysfunkcji mięśnia czworogłowego w zwyrodnieniu stawu kolanowego, badania dotyczące indukowanych ćwiczeniami odpowiedzi natlenienia i dynamiki regeneracji w tej populacji pozostają ograniczone.

To obserwacyjne, porównawcze badanie przekrojowe ma na celu ocenę dynamiki SmO₂ VMO u osób ze zwyrodnieniem stawu kolanowego i porównanie tych parametrów ze zdrowymi kontrolami dopasowanymi pod względem wieku i płci. Badanie zbada również zależności między parametrami SmO₂, siłą mięśni, wydolnością funkcjonalną i natężeniem bólu.

Osoby zdiagnozowane ze zwyrodnieniem stawu kolanowego przez lekarza medycyny fizykalnej i rehabilitacji oraz zdrowi ochotnicy spełniający kryteria kwalifikacyjne zostaną zaproszeni do udziału. Pisemną świadomą zgodę uzyskano od wszystkich uczestników przed udziałem. Uczestnicy spełniający kryteria włączenia zostaną przydzieleni do dwóch grup: grupy ze zwyrodnieniem stawu kolanowego i grupy zdrowej kontrolnej. Wszyscy uczestnicy przejdą te same procedury oceny podczas pojedynczej sesji ewaluacyjnej.

Zgodnie z zaleceniami Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Zwyrodnieniem Stawów (OARSI), u uczestników z obustronnym zwyrodnieniem stawu kolanowego, docelowe kolano do analizy zostanie określone przy użyciu wstępnie zdefiniowanej strategii: (1) wybrane zostanie kolano z większym bólem w spoczynku lub podczas aktywności; (2) jeśli poziomy bólu są równe, wybrane zostanie kolano z większym nasileniem radiologicznym (stopień Kellgren-Lawrence); (3) jeśli zarówno ból, jak i nasilenie radiologiczne są równe, dominująca noga (kończyna preferowana do kopania piłki) zostanie wyznaczona jako docelowe kolano. Docelowe kolano posłuży jako kolano referencyjne dla pomiarów kontrolnych, w tym SmO₂ i klinicznych ocen specyficznych dla kolana.

Według naszej wiedzy, żadne wcześniejsze badanie nie porównywało bezpośrednio parametrów SmO₂ między osobami ze zwyrodnieniem stawu kolanowego a zdrowymi kontrolami. Dlatego jako odniesienie wykorzystano badanie badające zmiany SmO₂ w podobnej grupie mięśniowej i przy użyciu tej samej techniki pomiarowej u osób, które przeszły rekonstrukcję więzadła krzyżowego przedniego. Szacowanie wielkości próby przeprowadzono przy użyciu oprogramowania G*Power (wersja 3.1) w oparciu o dwustronny model testu t dla prób niezależnych do porównania średniej różnicy między dwiema grupami. Do obliczeń wykorzystano wielkość efektu zgłoszoną dla VMO SmO₂ w badaniu referencyjnym (d Cohena = 1,02). Przy poziomie alfa 0,05, mocy statystycznej 0,80 i stosunku alokacji grup 1:1, wymagana wielkość próby została obliczona jako 17 uczestników na grupę, co daje łącznie 34 uczestników.

Przed pomiarami uczestnicy będą odpoczywać w pozycji siedzącej przez 10 minut. Natężenie bólu zostanie ocenione przy użyciu Wizualnej Skali Analogowej (VAS). Po okresie odpoczynku pomiary SmO₂ zostaną wykonane przy użyciu urządzenia spektroskopii bliskiej podczerwieni (Moxy Monitor) umieszczonego nad mięśniem VMO. Podstawowe wartości SmO₂ zostaną zarejestrowane podczas 60-sekundowego okresu pomiarowego.

Po pomiarze wyjściowym uczestnicy wykonają ustandaryzowane zadanie ćwiczenia mini-przysiadu. Mini-przysiad został wybrany jako bezpieczne i funkcjonalne ćwiczenie zamkniętego łańcucha powszechnie stosowane u osób ze zwyrodnieniem stawu kolanowego w celu aktywacji mięśni kończyny dolnej i został połączony z izometrycznym przywodzeniem biodra przy użyciu piłki umieszczonej między kolanami w celu zwiększenia aktywacji skośnego mięśnia obszernego przyśrodkowego i stabilizacji przyśrodkowej kolana. Bezpośrednio po ćwiczeniu będzie monitorowane natlenienie mięśnia VMO, a proces regeneracji zostanie zarejestrowany. Czas regeneracji zostanie zdefiniowany jako czas wymagany do powrotu wartości SmO₂ do poziomu wyjściowego, gdy uczestnik odpoczywa w pozycji siedzącej.

Po zakończeniu pomiarów regeneracji uczestnicy będą odpoczywać przez 10 minut, aby zminimalizować skutki zmęczenia. Następnie siła mięśni zostanie oceniona przy użyciu dynamometru izokinetycznego poprzez maksymalne dobrowolne izometryczne skurcze wyprostu kolana wykonywane przy 15° zgięcia kolana. Ten kąt stawowy został wybrany, ponieważ skośny mięsień obszerny przyśrodkowy wykazuje większą aktywację w pobliżu końcowego wyprostu kolana. Dodatkowo testowanie przy 15° umieszcza mięsień czworogłowy w biomechanicznie korzystnej pozycji do wytwarzania momentu obrotowego przy minimalnym obciążeniu stawu. Uczestnicy wykonają trzy maksymalne skurcze, każdy trwający około 6 sekund, ze standaryzowanym werbalnym zachęcaniem i 60-sekundowymi przerwami; do analizy zostanie użyta średnia wartość szczytowego momentu obrotowego. Następnie wydolność funkcjonalna zostanie oceniona przy użyciu Testu Wstawania z Krzesła w 30 Sekund. Wszystkie pomiary zostaną wykonane podczas jednej sesji, a uczestnicy nie będą obserwowani podłużnie.

Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone przy użyciu SPSS. Rozkład danych zostanie oceniony przy użyciu testów normalności. Statystyki opisowe zostaną przedstawione jako średnia ± odchylenie standardowe lub mediana, w zależności od przypadku. Różnice między grupami osób ze zwyrodnieniem stawu kolanowego i zdrowych kontroli zostaną przeanalizowane przy użyciu testu t dla prób niezależnych lub testu U Manna-Whitneya. Zależności między parametrami natlenienia mięśni, siłą mięśni, wydolnością funkcjonalną i bólem zostaną zbadane przy użyciu analiz korelacji Pearsona lub Spearmana. Wartość p < 0,05 będzie uważana za statystycznie istotną.