肌肉和肌腱特性如何影响膝关节置换前后的功能变化
膝关节置换前后肌肉肌腱力学的改变和对功能变化的贡献
研究概览
地位
条件
详细说明
骨关节炎导致股骨和胫骨的关节面退化，最终阶段的干预是使用全膝关节置换术 (TKA) 外科手术更换这些关节面。 对于接受 TKA 的患者，在从手术转诊到手术日期的整个等待期间，功能能力都会显着下降。 手术后，这些患者的功能有所改善，但他们没有达到与未接受 TKA 的健康人相同的功能水平。 为了客观地衡量功能能力，可以评估各种力量、活动性和平衡性测试。 迄今为止，尚未进行任何研究来评估这些功能能力的客观测量值在整个术前等待期间如何变化，以及与手术后的水平相比如何。 为了进一步了解这些功能变化背后的机制，可以使用电测试和超声成像对肌肉和肌腱进行生理测量。 通过评估 TKA 患者和健康对照组的生理变化以及功能变化，我们可以更好地了解接受 TKA 患者可观察到的功能变化背后的机制，以及这与健康对照组的正常生理变化相比如何。
接受全膝关节置换术的患者将在 5 个不同的测试时间访问实验室（1，转诊进行 TKA 后立即；2，转诊和手术之间的中点；3，手术前 2 周；4，手术后 6 周；5、6手术后几个月。 在每个测试环节，参与者将首先填写与整体功能能力相关的问卷。 然后，他们将对上半身和下半身进行功能测试，以测量依赖于肢体的功能能力。 在功能测量之后，将结合超声成像和皮肤表面测量，获得膝关节周围肌肉和肌腱以及股四头肌肌肉群的静息测量。 然后，参与者将在构成股四头肌和腿筋肌肉群的肌肉上配备表面肌电图 (sEMG) 电极，以在随后的测量过程中测量肌肉活动。 将通过放置在皮肤表面的碳刺激电极对股神经进行次最大和最大电刺激来评估肌肉反射活动。 然后，参与者将执行三个最大自主收缩 (MVC)，要求他们尽可能用力伸展腿部以对抗力传感器。 将在 MVC 之前、期间和之后应用刺激，以评估肌肉激活水平。 从 MVC，将建立 5、10、25、50 和 75% MVC 的次最大跟踪任务。 使用参与者面前屏幕上显示的力，他们将需要产生达到这些力水平的收缩并保持该力水平 5 秒，以量化力的稳定性。 在这些次最大跟踪任务中，超声探头将放置在股四头肌和肌腱之间的交界处，以记录肌腱伸长，从而量化肌腱的机械性能。
这些程序将对 30 名接受 TKA 患者的手术腿进行，以比较不同时间点的腿间差异，并且 30 名与患者组年龄和性别匹配的未接受 TKA 的健康对照参与者也将执行这些措施他们的非主导腿在测试会话之间使用相同的间隔。 将比较患者的手术和健康对照组的非主导腿之间的措施，以评估患者组随时间的差异，以及这与健康人群在同一时期的正常变化相比如何。 本研究将尝试确定哪些术前生理变化措施最能预测患者功能的优化和手术后的改善。
研究类型
注册 (预期的)
联系人和位置
学习地点
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British Columbia
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Kelowna、British Columbia、加拿大、V1V 1V7
- University of British Columbia
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
有资格学习的性别
取样方法
研究人群
描述
纳入标准：
- 由整形外科医生转介进行单侧全膝关节置换术，
- 未被诊断患有膝关节或髋关节骨关节炎的年龄和性别匹配的对照组
- 读、说和理解英语
排除标准：
- 先前更换膝关节或髋关节
- 超出典型年龄相关衰退的心脏代谢或神经系统疾病
- 做过股四头肌腱手术
- 在过去的 6 个月内，任何一条腿都曾受过重大和近期的伤害或手术
- 如果他们植入了电子设备，则被排除在电刺激协议之外
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 观测模型：队列
- 时间观点：预期
队列和干预
团体/队列 |
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患者
接受全膝关节置换术的人
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控件
与患者组年龄和性别相匹配的未接受全膝关节置换术的人。
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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膝关节伸展强度的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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使用测力计测量最大等距膝关节伸展，方法是让参与者尽可能用力将胫骨推向测力计。
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通过学习完成，平均1.5年
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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力稳定性的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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衡量一个人在追踪屏幕上显示的目标线时控制膝伸肌力输出的能力。
使用力的变异系数进行评估，其中较高的变异系数表示收缩较不稳定。
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通过学习完成，平均1.5年
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杨氏模量的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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肌腱的材料特性由肌腱刚度归一化为肌腱的尺寸（长度和横截面积）。
它被计算为应力-应变关系的斜率，其中较小的肌腱伸长与施加的力会导致较高的杨氏模量。
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通过学习完成，平均1.5年
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定时任务的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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衡量一个人从椅子上站起来、走预定距离到圆锥体、绕圆锥体转身并回到椅子上的能力。
时间被认为是从椅子上站起来到参与者再次坐在椅子上的时间。
该测量提供了动态平衡控制的指示。
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通过学习完成，平均1.5年
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余额变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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在双足、串联和单腿姿势期间评估力平台的姿势摇摆，以确定参与者在难度越来越大的任务中保持平衡的能力。
参与者将被要求尽可能长时间或直到 60 秒保持姿势。
将通过分析压力中心的移动来评估摇摆。
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通过学习完成，平均1.5年
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其他结果措施
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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握力变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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通过让参与者挤压手持式测力计来测量握力。
这提供了整体强度的指示。
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通过学习完成，平均1.5年
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膝关节运动范围的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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用于评估膝关节的活动性和参与者在其完整运动范围内自愿移动膝盖的能力。
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通过学习完成，平均1.5年
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椅子上升 30 秒的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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一个人在 30 秒内从坐在椅子上站起来完全站立的次数。
提供肌肉耐力的功能测量。
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通过学习完成，平均1.5年
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36 项简短健康调查 (SF-36) 分数的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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问卷用于量化与活力、身体机能、身体疼痛、一般健康认知、身体、情感、社会角色和心理健康相关的健康状况。
该问卷将由患者组和对照组共同完成。
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通过学习完成，平均1.5年
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西安大略大学和麦克马斯特大学骨关节炎指数 (WOMAC) 的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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用于评估骨关节炎关节的疼痛、残疾和关节僵硬的问卷。
本问卷仅由患者组完成。
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通过学习完成，平均1.5年
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膝关节损伤和骨关节炎结果评分 (KOOS) 的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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问卷用于评估患者对其膝关节和相关问题的看法。
本问卷仅由患者组完成。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌肉横截面积的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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使用超声成像测量股四头肌和腿筋肌肉群的横截面积。
将获取横截面肌肉的静态超声图像，并追踪肌肉的边界以测量横截面积。
该测量值提供了患者组手术前后肌肉大小变化的指示。
将测量对照组的肌肉 CSA，作为与患者组的对照比较。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌腱长度变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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使用超声成像测量股四头肌和髌腱的长度。
将获得肌腱的图像，并测量肌腱的长度，从肌肉-肌腱交界处到肌腱在骨骼上的附着点。
用于了解在整个测试时间范围内肌腱长度是否发生变化或与患者组的手术直接相关，而对照组将作为对照比较。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌腱横截面积的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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使用超声成像测量股四头肌和髌腱的肌腱横截面积。
将获取肌腱横截面的静态超声图像，并将肌腱的边界追踪到测量的横截面积。
用于了解在整个测试时间范围内肌腱大小是否发生变化或与患者组的手术直接相关，而对照组将作为对照比较。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌肉反射的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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电刺激股神经可引起股四头肌的肌肉反射。
用于评估肌肉的反射反馈，反射幅度越大代表反射反馈越好。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌肉活动的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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肌肉激活将通过股四头肌和腿筋肌肉群的表面肌电图进行评估，以确定执行最大和次最大跟踪任务所需的肌肉激活量。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌腱应变的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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肌腱机械性能量化为股四头肌肌腱的伸长率，归一化为其静息长度，并以百分比表示。
该测量是在最大和次最大收缩期间使用股四头肌及其肌腱的肌肉-肌腱交界处的实时超声记录获得的。
测量收缩期间肌腱的伸长量，并将其归一化为静息肌腱长度以获得肌腱应变。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌腱应力的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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肌腱力学性能测量为作用在肌腱横截面积上的力的大小。
这被计算为力与静止肌腱横截面积的比率，并提供了肌腱从肌肉分配负荷的能力的指示。
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通过学习完成，平均1.5年
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肌腱刚度的变化
大体时间：通过学习完成，平均1.5年
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肌腱机械性能测量为给定量的施加力的肌腱伸长量。
这被计算为肌腱力-伸长关系的斜率，其中更大的力和更小的肌腱伸长量导致更陡的斜率代表更硬的肌腱。
伸长率是使用超声成像获得的，力是次最大任务期间产生的力的量。
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通过学习完成，平均1.5年
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合作者和调查者
调查人员
- 首席研究员：Jennifer Jakobi, PhD、University of British Columbia
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (预期的)
初级完成 (预期的)
研究完成 (预期的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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