AbstractBackgroundAlthough total kn

Abstract
Background

Although total knee arthroplasty reduces pain and improves function, patients continue to walk with asymmetrical movement patterns, that may affect muscle activation and joint loading patterns. The purpose of this study was to evaluate the specific biomechanical abnormalities that persist after total knee arthroplasty and examine the neuromuscular mechanisms that may contribute to these asymmetries.

Methods

Dynamic joint stiffness at the hip, knee and ankle, as well as co-contraction at the knee and ankle, were compared between the operated and non-operated limbs of 32 subjects who underwent total knee arthroplasty and 21 subjects without lower extremity impairment. Dynamic joint stiffness was calculated as the slope of the line of joint moment plotted as a function of joint angle.

Findings

Subjects after total knee arthroplasty demonstrated higher dynamic joint stiffness in the operated knee compared to the non-operated knee (0.056 (0.023) Nm/kg/m/deg vs. 0.043 (0.016) Nm/kg/m/deg, P=0.003) and the knees from a control group without lower extremity pathology (controls: 0.042(0.015) Nm/kg/m/deg, P =0.017). No differences were found between limbs or groups for dynamic joint stiffness at the hip or ankle. There was no relationship between dynamic joint stiffness at the knee and ankle and the amount of co-contraction between antagonistic muscles at those joints.

Interpretation

Patients after total knee arthroplasty walk with less knee joint excursion and greater knee stiffness, although no differences were found between groups for stiffness at the hip or ankle. Mechanisms other than co-contraction are likely the underlying cause of the altered knee mechanics. These findings are clinically relevant because the goal should be to create interventions to reduce these abnormalities and increase function.

Keywords: Total Knee Arthroplasty, Knee Osteoarthritis, Dynamic Joint Stiffness, Co-contraction, Knee Biomechanics
Go to:
1. Introduction
Osteoarthritis (OA) is a degenerative disease that most often occurs in the knee and causes substantial pain, decreased range of motion and reduced functional performance (Jacobs et al. 2009). Although OA is classically described as degeneration of the articular cartilage within the joint, knee OA is also associated with muscle weakness (Becker et al. 2004), joint instability (Fitzgerald et al. 2004), loss of proprioception (Hassan et al. 2002), altered muscle coordination patterns (Zeni et al. 2009) and abnormal kinetics and kinematics in the affected and adjacent joints (Zeni & Higginson 2011; Zeni & Higginson 2009; Briem & Snyder-Mackler 2009). Knee replacements are the most common surgical treatment for end-stage OA. Although patients typically report reduced pain and improved functional performance after surgery (Petterson et al. 2009), biomechanical asymmetries (Farquhar et al. 2008) and muscle weakness (Valtonen et al. 2009) are not concomitantly resolved.

Asymmetrical movement patterns adopted in the presence of the pain and weakness associated with OA persist one year after total knee arthroplasty (TKA) (Farquhar et al. 2008). These gait patterns are characterized by reduced stance time, reduced knee joint excursions and reduced use of the quadriceps to attenuate the rate of force development during loading response (Yoshida et al. 2008). These gait patterns are typically associated with the ‘stiff-legged’ or ‘quadriceps avoidance’ gait patterns that are seen in patients with OA who present with increased joint laxity and increased co-contraction of antagonistic muscles (Schmitt & Rudolph 2007; Rudolph et al. 2007). In a study of patients with knee OA, Fitzgerald et al. found that 63% of their subjects reported knee instability (the knee buckling or ‘giving way’) and that 44% of these subjects reported that it affected their ability to function (Fitzgerald et al. 2004). This perception of joint instability persists after TKA, which can have negative implications for overall function and joint health (Lo et al. 2010; Barsoum et al. 2011). In patients with OA, increased antagonistic muscle activity may be used to increase the stability of the joint (Zeni et al. 2009), some studies suggest that patients after TKA may use a similar strategy (Benedetti et al. 2003). Although this increase in co-contraction may help alleviate the perception of instability, it can also increase the compressive load experienced by the lower extremity (Lu et al. 1997). These gait patterns may be especially detrimental to the prosthesis as higher rates of force development and higher peak forces may play a role in the breakdown of the prosthetic components.

Although gait asymmetries and biomechanical alterations exist after TKA, the mechanisms underlying these abnormalities are not well understood and the timecourse of their development and resolution is not known. Therefore the purpose of this study was to evaluate the specific biomechanical abnormalities that persis

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อพื้นหลังถึงแม้ว่าข้อเข่าลดอาการปวด และเพิ่มฟังก์ชัน ผู้ป่วยยังเดินเคลื่อนไหว asymmetrical ลาย ที่อาจมีผลต่อกล้ามเนื้อเปิดและโหลดรูปแบบร่วม วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการ ประเมินความผิดปกติ biomechanical เฉพาะที่คงอยู่หลังจากข้อเข่า และการตรวจสอบกลไกกล้ามที่อาจนำไปสู่การ asymmetries เหล่านี้วิธีการแบบไดนามิกร่วมตึงที่สะโพก เข่า และข้อเท้า และหดตัวร่วมที่เข่าและข้อเท้า ถูกเปรียบเทียบระหว่างแขนขาดำเนิน และไม่ดำเนินเรื่อง 32 ที่ผ่านข้อเข่าและหัวข้อ 21 ไม่ต่ำกว่าส่วนปลายผล มีคำนวณแบบไดนามิกร่วมตึงเป็นความชันของบรรทัดของพล็อตเป็นฟังก์ชันของมุมร่วมกันขณะร่วมพบหัวข้อหลังข้อเข่าแสดงสูงแบบไดนามิกร่วมตึงข้อเข่าการดำเนินเปรียบเทียบกับข้อเข่าไม่ดำเนิน (0.056 (0.023) Nm/kg/m/องศา เซลเซียสเทียบกับ 0.043 (0.016) Nm/kg/m/องศา เซลเซียส P = 0.003) นวัตกรรมจากกลุ่มควบคุมไม่มีพยาธิส่วนปลายล่างและ (ตัวควบคุม: 0.042(0.015) Nm/kg/m/องศา เซลเซียส P = 0.017) ไม่พบความแตกต่างระหว่างแขนขาหรือกลุ่มในแบบไดนามิกร่วมตึงที่สะโพกหรือข้อเท้า ยังมีความสัมพันธ์ใด ๆ ระหว่างแบบไดนามิกร่วมตึงที่เข่า และข้อเท้าและระยะหดตัวร่วมระหว่างกล้ามเนื้อต่อต้านที่รอยต่อนั้นการตีความผู้ป่วยหลังข้อเข่าเดินเข่าร่วมเที่ยวและหลังเข่าตึง น้อยแม้พบไม่ความแตกต่างระหว่างกลุ่มในตึงที่ข้อเท้าหรือสะโพก กลไกอื่น ๆ หดตัวร่วมอาจจะมีสาเหตุพื้นฐานของกลศาสตร์เปลี่ยนเข่า ผลการวิจัยเหล่านี้จะเกี่ยวข้องทางคลินิกเนื่องจากเป้าหมายควรจะสร้างมาตรการเพื่อลดความผิดปกติเหล่านี้ และเพิ่มฟังก์ชันคำสำคัญ: เข่าข้อ ข้อเข่าโรคข้อเข่าเสื่อม แบบไดนามิกร่วมตึง หดตัวร่วม เข่าชีวกลศาสตร์ลุยเลย:1. บทนำโรคข้อเข่าเสื่อม (OA) เป็นโรคเสื่อมที่มักเกิดขึ้นในเข่า และทำให้พบอาการปวด ลดช่วงของการเคลื่อนไหว และลดประสิทธิภาพการทำงาน (เจคอปส์ et al. 2009) แม้ว่า OA รายละเอียดอธิบายไว้เป็นเสื่อมข้อกระดูกอ่อนภายในข้อเข่าร่วม OA ยังเกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้ออ่อนแอ (Becker et al. 2004), ความไม่เสถียรของร่วม (ห้อง et al. 2004) การสูญหายของ proprioception (Hassan et al. 2002), การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการประสานงานของกล้ามเนื้อ (Zeni et al. 2009) และปกติจลนพลศาสตร์ และ kinematics ในได้รับผลกระทบ และติดรอยต่อ (Zeni และ Higginson 2011 Zeni & Higginson 2009 Briem & Snyder Mackler 2009) รักษาผ่าตัดทั่วไปสำหรับระยะสิ้นสุด OA เข่าแทนได้ แม้ว่าผู้ป่วยมักจะรายงานอาการปวดลดลงและประสิทธิภาพการทำงานที่เพิ่มขึ้นหลังการผ่าตัด (Petterson et al. 2009), asymmetries biomechanical (Farquhar et al. 2008) และกล้ามเนื้ออ่อนแอ (Valtonen et al. 2009) จะไม่ concomitantly แก้ไขเคลื่อนไหว asymmetrical คงอยู่ในรูปแบบที่นำมาใช้ในต่อหน้าของอาการปวดและจุดอ่อนที่เกี่ยวข้องกับ OA หนึ่งปีหลังจากรวมเข่าข้อ (TKA) (Farquhar et al. 2008) รูปแบบเหล่านี้เดิน ลักษณะท่าทางลดเวลาลดเข่าร่วมทัศนศึกษา และลดใช้ quadriceps จะ attenuate อัตราของการพัฒนากองทัพในระหว่างการโหลดตอบ (Yoshida et al. 2008) รูปแบบเหล่านี้เดินอยู่โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการ 'ขาแข็ง' หรือ 'หลีกเลี่ยง quadriceps' เดินรูปที่เห็นในผู้ป่วย OA ที่แสดง laxity ร่วมเพิ่มขึ้นและหดตัวร่วมที่เพิ่มขึ้นของกล้ามเนื้อต่อต้าน (Schmitt & รูดอล์ฟ 2007 รูดอล์ฟ et al. 2007) ในการศึกษาผู้ป่วยที่มีข้อเข่า OA, al. ร้อยเอ็ดห้องพบว่า 63% ของเรื่องการรายงานความไม่เสถียรของเข่า (เข่า buckling หรือ 'นำทาง') และว่า 44% ของวิชาเหล่านี้รายงานว่า ได้รับผลกระทบความสามารถในการทำงาน (ห้อง et al. 2004) นี้รู้ร่วมความไม่แน่นอนยังคงมีอยู่หลังจาก TKA ซึ่งสามารถมีผลกระทบเชิงลบสำหรับฟังก์ชั่นโดยรวมและสุขภาพร่วม (หล่อ et al. 2010 Barsoum et al. 2011) ในผู้ป่วย OA กล้ามเนื้อต่อต้านเพิ่มกิจกรรมอาจใช้เพื่อเพิ่มความเสถียรของข้อต่อ (Zeni et al. 2009) การศึกษาบางชิ้นที่ผู้ป่วยหลังจาก TKA อาจใช้กลยุทธ์ที่คล้ายกัน (Benedetti et al. 2003) แม้ว่าการเพิ่มขึ้นหดตัวร่วมอาจช่วยบรรเทาการรับรู้ของความไม่แน่นอน มันยังสามารถเพิ่มโหลด compressive ประสบการณ์ โดยที่ส่วนปลาย (Lu et al. 1997) รูปแบบเหล่านี้เดินอาจเป็นผลดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องการกายอุปกรณ์เป็นอัตราที่สูงขึ้นของการพัฒนากองทัพ และกองกำลังสูงสุดสูงกว่าอาจมีบทบาทในการแบ่งประกอบเทียมแม้ว่าเดิน asymmetries และเปลี่ยนแปลง biomechanical อยู่หลัง TKA กลไกต้นแบบผิดปกติเหล่านี้จะไม่ดีเข้าใจ และไม่ทราบ timecourse การพัฒนาและแก้ปัญหา ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้เป็นการ ประเมินความผิดปกติที่ biomechanical เฉพาะที่ persis

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อพื้นหลังแม้ว่าการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมช่วยลดอาการปวดและช่วยเพิ่มฟังก์ชั่นที่ผู้ป่วยยังคงเดินไปกับรูปแบบการเคลื่อนไหวที่ไม่สมดุลที่อาจส่งผลกระทบต่อการเปิดใช้งานกล้ามเนื้อและรูปแบบการร่วมทุนในการโหลด วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการประเมินความผิดปกติทางชีวกลศาสตร์เฉพาะที่ยังคงมีอยู่หลังจากการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมและตรวจสอบกลไกประสาทและกล้ามเนื้อที่อาจนำไปสู่ความไม่เท่าเทียมเหล่านี้. วิธีการความมั่นคงร่วมกันแบบไดนามิกที่สะโพกหัวเข่าและข้อเท้าเช่นเดียวกับผู้ร่วมการหดตัวที่หัวเข่าและข้อเท้าถูกนำมาเปรียบเทียบระหว่างดำเนินการและแขนขาที่ไม่ได้ดำเนินการ 32 เรื่องที่เข้ารับการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมและ 21 เรื่องการด้อยค่าโดยไม่ต้องขา ความมั่นคงร่วมกันแบบไดนามิกที่คำนวณได้เป็นความชันของเส้นของช่วงเวลาร่วมกันที่พล็อตเป็นหน้าที่ของมุมร่วมกัน. ผลการวิจัยกลุ่มตัวอย่างหลังการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่ารวมแสดงให้เห็นถึงความมั่นคงร่วมกันแบบไดนามิกที่สูงขึ้นในหัวเข่าดำเนินการเมื่อเทียบกับหัวเข่าที่ไม่ดำเนินการ (0.056 (0.023) นิวตันเมตร / กิโลกรัม / เมตร / องศาเทียบกับ 0.043 (0.016) นิวตันเมตร / กิโลกรัม / เมตร / องศา, P = 0.003) และหัวเข่าจากกลุ่มควบคุมที่ไม่มีพยาธิวิทยาขา (การควบคุม: 0.042 (0.015) นิวตันเมตร / กิโลกรัม / เมตร / องศา p = 0.017) ความแตกต่างที่ไม่พบระหว่างแขนขาหรือกลุ่มเพื่อความมั่นคงร่วมกันแบบไดนามิกที่สะโพกหรือข้อเท้า ไม่มีความสัมพันธ์กับความมั่นคงร่วมกันแบบไดนามิกที่หัวเข่าเป็นข้อเท้าและปริมาณของผู้ร่วมการหดตัวระหว่างกล้ามเนื้อปฏิปักษ์ที่ข้อต่อเหล่านั้น. the ตีความของผู้ป่วยหลังการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมเดินเล่นกับเที่ยวข้อเข่าน้อยลงและเข่าตึงมากขึ้นแม้ว่าจะไม่มีความแตกต่างที่พบระหว่างกลุ่มเพื่อความมั่นคงที่สะโพกหรือข้อเท้า กลไกอื่นที่ไม่ใช่ผู้ร่วมการหดตัวมีแนวโน้มที่สาเหตุพื้นฐานของกลศาสตร์เข่าเปลี่ยนแปลง การค้นพบนี้มีความเกี่ยวข้องทางคลินิกเพราะเป้าหมายที่ควรจะเป็นในการสร้างการแทรกแซงเพื่อลดความผิดปกติเหล่านี้และเพิ่มฟังก์ชั่น. คำสำคัญ: รวมผ่าตัดเปลี่ยนข้อเทียมเข่า, โรคข้อเข่าเสื่อมแบบไดนามิกร่วมแข็งร่วมหดหัวเข่าชีวกลศาสตร์ไปที่: 1 บทนำโรคข้อเข่าเสื่อม (OA) เป็นโรคความเสื่อมที่มักจะเกิดขึ้นในหัวเข่าและทำให้เกิดอาการปวดที่สำคัญลดลงช่วงของการเคลื่อนไหวและลดประสิทธิภาพการทำงาน (จาคอบส์ et al. 2009) แม้ว่าโออธิบายไว้คลาสสิกเป็นความเสื่อมของกระดูกอ่อนภายในข้อต่อ, โอเอเข่ายังเกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้ออ่อนแอ (Becker et al. 2004), ความไม่มั่นคงร่วมกัน (ฟิตซ์เจอรัลด์ et al. 2004) การสูญเสียของ proprioception (ฮัสซัน et al. 2002 ) มีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการประสานงานของกล้ามเนื้อ (Zeni et al, 2009) และจลนศาสตร์ผิดปกติและกลศาสตร์การเคลื่อนไหวในข้อต่อได้รับผลกระทบและอยู่ติด (Zeni & Higginson 2011. Zeni Higginson & 2009; Briem ไนเดอร์และ-Mackler 2009) เปลี่ยนข้อเข่ามีการผ่าตัดรักษาพบมากที่สุดสำหรับโอระยะสุดท้าย แม้ว่าผู้ป่วยมักจะรายงานอาการปวดลดลงและประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้นหลังการผ่าตัด (Petterson et al. 2009), ความไม่เท่าเทียมทางชีวกลศาสตร์ (คูฮาร์ et al. 2008) และความอ่อนแอของกล้ามเนื้อ (Valtonen et al. 2009) จะไม่ได้รับการแก้ไขร่วมกัน. รูปแบบการเคลื่อนไหวอสมมาตรนำมาใช้ใน การปรากฏตัวของความเจ็บปวดและความอ่อนแอที่เกี่ยวข้องกับโอเอยังคงมีอยู่หนึ่งปีหลังจากการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียม (TKA) (คูฮาร์ et al. 2008) รูปแบบการเดินเหล่านี้มีลักษณะท่าทางเวลาที่ลดลงทัศนศึกษาข้อเข่าลดลงและการใช้งานที่ลดลงของ quadriceps เพื่อทำให้อัตราการพัฒนาแรงในช่วงการตอบสนองต่อการโหลด (โยชิดะ et al. 2008) รูปแบบการเดินเหล่านี้จะมักจะเกี่ยวข้องกับ 'แข็งขา' หรือ 'quadriceps หลีกเลี่ยง' รูปแบบการเดินที่จะเห็นในผู้ป่วยที่มีโอที่นำเสนอมีความหย่อนร่วมเพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นร่วมการหดตัวของกล้ามเนื้อเป็นปฏิปักษ์ (มิตและรูดอล์ฟ 2007 รูดอล์ฟและอัล . 2007) ในการศึกษาของผู้ป่วยที่มีโอเข่าฟิตซ์เจอรัลด์, et al พบว่า 63% ของอาสาสมัครของพวกเขารายงานความไม่แน่นอนที่หัวเข่า (โก่งเข่าหรือ 'ให้วิธี) และ 44% ของอาสาสมัครเหล่านี้มีรายงานว่าได้รับผลกระทบความสามารถในการทำงาน (ฟิตซ์เจอรัลด์ et al. 2004) การรับรู้ร่วมกันของความไม่แน่นอนนี้ยังคงอยู่หลังจาก TKA ซึ่งจะมีผลกระทบในเชิงลบต่อการทำงานโดยรวมและสุขภาพร่วมกัน (Lo et al, 2010;.. Barsoum et al, 2011) ในผู้ป่วยที่มีโอเอเพิ่มขึ้นกิจกรรมของกล้ามเนื้อปฏิปักษ์อาจถูกใช้เพื่อเพิ่มความมั่นคงของการร่วมทุนที่ (Zeni et al. 2009) บางการศึกษาแสดงให้เห็นว่าผู้ป่วยหลังจาก TKA อาจใช้กลยุทธ์ที่คล้ายกัน (Benedetti et al. 2003) แม้ว่าจะเพิ่มขึ้นในการร่วมการหดตัวนี้อาจช่วยบรรเทาการรับรู้ของความไม่แน่นอนก็ยังสามารถเพิ่มความเร็วในการโหลดอัดประสบการณ์โดยขา (Lu et al. 1997) รูปแบบการเดินเหล่านี้อาจจะโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นอันตรายต่ออวัยวะเป็นอัตราที่สูงขึ้นของการพัฒนากำลังและกองกำลังสูงสุดที่สูงขึ้นอาจมีบทบาทสำคัญในรายละเอียดของส่วนประกอบเทียมได้. แม้ว่าจะไม่เท่าเทียมการเดินและการเปลี่ยนแปลงทางชีวกลศาสตร์อยู่หลังจาก TKA กลไกพื้นฐานความผิดปกติเหล่านี้จะไม่ดี ทำความเข้าใจและ timecourse ของการพัฒนาของพวกเขาและความละเอียดไม่เป็นที่รู้จัก ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษานี้เพื่อประเมินความผิดปกติทางชีวกลศาสตร์เฉพาะที่ Persis