Hur muskler och senor bidrar till funktionsförändringar före och efter knäbyte

Artros leder till degeneration av de ledade ytorna på lårbenet och skenbenet, där slutstadiets ingrepp är att ersätta dessa artikulerande ytor med en total knäprotesoperation (TKA). För patienter som genomgår TKA är det en betydande nedgång i funktionsförmågan under hela väntetiden från operationsremiss till operationsdatum. Efter operationen sker en funktionsförbättring hos dessa patienter, men de når inte samma funktionsnivå som friska individer som inte har genomgått TKA. För att objektivt mäta funktionella förmågor kan olika tester av styrka, rörlighet och balans bedömas. Hittills har ingen studie genomförts för att utvärdera hur dessa objektiva mått på funktionsförmåga förändras under vänteperioden före operationen och hur detta kan jämföras med nivåerna efter operationen. För att få en ytterligare förståelse för mekanismerna bakom dessa förändringar i funktion kan fysiologiska mätningar av muskler och senor användas med hjälp av elektriska tester och ultraljudsbilder. Genom att utvärdera förändringar i fysiologi vid sidan av förändringar i funktion hos TKA-patienter och friska kontroller kan vi få en bättre förståelse för de mekanismer som ligger bakom observerbara förändringar i funktion hos patienter som genomgår TKA och hur detta kan jämföras med normala fysiologiska förändringar hos friska kontroller.

Patienter som genomgår total knäprotes kommer att besöka laboratoriet vid 5 separata testtillfällen (1, omedelbart efter remiss för TKA; 2, mittpunkt mellan remiss och operation; 3, 2 veckor före operation; 4, 6 veckor efter operation; 5, 6 månader efter operationen. Vid varje testtillfälle kommer deltagarna att börja med att fylla i frågeformulär relaterade till övergripande funktionsförmåga. De kommer sedan att utföra funktionstester av över- och underkroppen för att få mått på lemberoende funktionsförmåga. Efter funktionella mätningar kommer vilomått på muskler och senor som omger knä- och quadricepsmuskelgruppen att erhållas med hjälp av en kombination av ultraljudsbilder och mätningar på hudytan. Deltagarna kommer sedan att utrustas med ytelektromyografi (sEMG) elektroder på musklerna som utgör quadriceps och hamstrings muskelgrupper för att mäta muskelaktivitet under de efterföljande mätningarna. Muskelreflexaktivitet kommer att bedömas genom sub-maximal och maximal elektrisk stimulering av femoralisnerven via kolstimuleringselektroder placerade på hudytan. Deltagarna kommer sedan att utföra tre maximala frivilliga sammandragningar (MVC) som kräver att de sträcker ut benet så hårt som möjligt mot kraftgivaren. Stimulering kommer att tillämpas före, under och efter MVC:erna för att bedöma nivån av muskelaktivering. Från MVC:erna kommer submaximala spårningsuppgifter på 5,10,25,50 och 75% MVC att upprättas. Genom att använda kraften som visas på en skärm framför deltagarna kommer de att behöva producera sammandragningar upp till dessa kraftnivåer och bibehålla kraftnivån i 5 sekunder för att kvantifiera kraftstabiliteten. Under dessa sub-maximala spårningsuppgifter kommer ultraljudssonden att placeras på korsningen mellan quadricepsmuskeln och senan för att registrera senens förlängning för kvantifiering av senan mekaniska egenskaper.

Dessa procedurer kommer att utföras för det kirurgiska benet på 30 patienter som genomgår TKA för att jämföra skillnader mellan benen över tidpunkter, och 30 friska kontrolldeltagare som inte genomgår TKA som är ålders- och könsmatchade med patientgruppen kommer också att utföra dessa åtgärder på deras icke-dominanta ben använder samma avstånd mellan testsessionerna. Åtgärder kommer att jämföras mellan kirurgiska patienter och det icke-dominanta benet av friska kontroller för att utvärdera skillnader över tid i patientgruppen och hur detta jämförs med normala förändringar i en frisk population under samma tidsperiod. Denna studie kommer att försöka fastställa vilka mått på fysiologisk förändring före operation som bäst förutsäger optimering av patientens funktion och förbättring efter operation.