Wprowadzenie
Choroba zwyrodnieniowa stawu biodrowego (ChZSB) jest powszechnie występującą chorobą przewlekłą, której częstość występowania wynosi 88 na 100 000 osobolat (Bijlsma i in., 2011). Przewiduje się, że w przyszłości ChZSB stanie się jednym z głównych wyzwań sektora opieki zdrowotnej na całym świecie, ponieważ ryzyko tej choroby oraz w konsekwencji prawdopodobieństwo przeprowadzania całkowitej alloplastyki stawu biodrowego (total hip replacement – THA) wzrasta wraz z wiekiem (Cross i in., 2014; Ackerman i in., 2017). Dominującymi objawami ChZSB jest ból, sztywność, ograniczenie ruchomości stawu biodrowego, ograniczona zdolność wykonywania codziennych czynności oraz utrata tkanki mięśniowej i jej funkcji (Bijlsma i in., 2011 ; Lane, 2007 ; McHugh i in., 2008).).
Właściwości fizyczne mięśni to wielkość mięśni, która odnosi się do pola przekroju poprzecznego mięśnia, bezwzględna siła mięśni, która odnosi się do zdolności generowania maksymalnej siły podczas jednego skurczu, oraz moc mięśni, która odnosi się do generowania siły w ciągu określonego czasu (tj. siła × prędkość) (Suetta i in., 1985). Rozwój jednostronnej ChZSB prowadzi do zaniku mięśni (tj. zmniejszenia pola przekroju poprzecznego mięśni) oraz zmniejszenia bezwzględnej siły i mocy mięśni w dotkniętej chorobą kończynie dolnej w porównaniu z osobami zdrowymi (Loureiro i wsp., 2010; Bieler i wsp., 2017). U pacjentów z jednostronną ChZSB różnica między dwoma kończynami w wartościach LEP wynosi 19%, co wydaje się być większe niż różnice między dwoma kończynami w sile mięśni stawu biodrowego (8%-17%) i stawu kolanowego (11%) (Bieler i in., 2017).
Wykonywanie określonych ćwiczeń fizycznych poprawiających LEP chorej nogi może być korzystne dla pacjentów z ChZSB (Loureiro i in., 2010 ; Bieler i in., 2017)). Przyrząd Nottingham Leg Extensor Power Rig wykazał się doskonałą efektywnością w przypadku osób z ChZSB i może być używany do mierzenia zmian mocy mięśni w czasie (Bieler i in., 2014).
Znaczenie mocy kończyn dolnych dla pacjentów z ChZSB jest oczywiste (Suetta i in., 1985 ; Bieler i in., 2017; Mechlenburg i in., 2021), natomiast rzadko parametr ten analizowany jest w praktyce klinicznej. Istnieje zatem potrzeba zidentyfikowania metod wykorzystywanych do mierzenia LEP. Testy sprawności funkcjonalnej i miary wyników zgłaszane przez pacjentów (PROM) są łatwymi do wdrożenia metodami pomocnymi w leczeniu pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu biodrowego lub kolanowego (Bieler i in., 2017; Thorborg i in., 2015). Monitorowanie poziomu aktywności fizycznej za pomocą akcelerometru dostarcza również obiektywnych informacji na temat poziomu aktywności fizycznej pacjentów z problemami ze strony układu mięśniowo-szkieletowego, w tym pacjentów z ChZSB (Sliepen i in., 2019).
Celem tego badania było określenie, czy LEP jest mniejszy w kończynie chorej niż w kończynie zdrowej. Ponadto zbadano związek między LEP a takimi parametrami jak: sprawność funkcjonalna, poziom aktywności fizycznej mierzony za pomocą akcelerometru i PROM określany poprzez Kopenhaską Skalę Wyników dla Biodra i Pachwiny (HAGOS) (Torborg i in., 2011). Funkcjonalne testy wydolnościowe obejmowały wyskok pionowy z miejsca (counter movement jump – CMJ) i test biegowy na 10 m. Poziom aktywności fizycznej oceniany był poprzez określenie liczby codziennych zmian pozycji z siedzącej na stojącą, dziennej liczby kroków i średniej kadencji chodu. Kwestionariusz PROM HAGOS składał się z sześciu odrębnych podskal oceniających poziom bólu, występujące objawy, funkcjonowanie w życiu codziennym, aktywność fizyczną w sporcie i rekreacji, udział w aktywności fizycznej oraz jakość życia związaną z dolegliwościami w stawie biodrowym i/lub pachwinowym.
Postawiono hipotezę, że w populacji pacjentów z ChZSP (i) LEP będzie niższy w nodze dotkniętej chorobą w porównaniu z nogą zdrową, (ii) LEP będzie bardziej związany z CMJ niż z prędkością biegu w teście na 10 m, (iii) LEP będzie bardziej związany z liczbą codziennych zmian pozycji z siedzącej na stojącą niż z dzienną liczbą kroków i średnią kadencją chodu oraz (iv) LEP będzie bardziej związany z aktywnością fizyczną w sporcie i rekreacji niż z pozostałymi pięcioma parametrami HAGOS.
Metody i materiały
Projekt badania i uczestnicy
W tym badaniu wykorzystano dane pacjentów biorących udział w innym, obecnie przeprowadzanym randomizowanym badaniu kontrolowanym (identyfikator Clinical. Trials.gov: NTC02301182). W latach 2015-2021 uwzględniono łącznie 60 pacjentów z ChZSB zakwalifikowanych do THA. Wstępne badanie i proces kwalifikacji przeprowadził chirurg wykonujący THA. Pacjenci w wieku od 40 do 70 lat z jednostronnym ChZSB zostali przyjęci na Oddział Ortopedii Kliniki Uniwersyteckiej w Aarhus oraz Szpitala w Holstebro w Danii.
Kryteriami wykluczającymi były:
- choroba nerwowo-mięśniowa lub naczyniowa w chorej nodze,
- następstwa złamania lub wcześniejsza rozległa operacja stawu biodrowego,
- metaboliczna choroba kości, w tym reumatoidalne zapalenie stawów,
- niezdolność do czytania lub mówienia w języku duńskim,
- deficyty poznawcze,
- nadużywanie alkoholu zdefiniowane jako picie przez mężczyzn ponad 21 jednostek tygodniowo i przez kobiety ponad 14 jednostek tygodniowo,
- nadużywanie narkotyków,
- poważna choroba psychiczna,
- obecna choroba nowotworowa i trwająca radioterapia lub chemioterapia,
- ciężka choroba ogólnoustrojowa wpływająca na chód (np. niedowład połowiczy i choroba Parkinsona),
- choroby przeciwstawnego kolana, biodra i/lub kręgosłupa (tj. zwężenie kanału kręgowego i wymiana stawu),
- oczekujące roszczenie o odszkodowanie pracownicze za uraz biodra,
- bardzo zły stan uzębienia,
- niewystarczająca jakość tkanki kostnej do przeprowadzenia zabiegu THA (BMD T-score >−2,5) (Sheu i Diament, 2016).
Zbieranie danych
W niniejszym badaniu dokonywano pomiarów LEP a także przeprowadzono: (ii) testy sprawności funkcjonalnej: CMJ i test biegowy na 10 m, (iii) pomiary dziennej aktywności fizycznej za pomocą akcelerometru oraz (iv) PROM mierzone za pomocą HAGOS. Ocena obejmowała również pomiar masy ciała, wzrostu, biernego zakresu ruchu w stawie biodrowym w zgięciu (w pozycji leżącej), wyprostowaniu (w pozycji leżącej), odwodzeniu (w pozycji leżącej), przywodzeniu (w pozycji leżącej), rotacji wewnętrznej (w pozycji leżącej) i zewnętrznej (w pozycji leżącej) oraz pomiar poziomu bólu w spoczynku i po testach wydolności funkcjonalnej mierzony wizualną skalą analogową (VAS) (0–10).
Moc wyprostu nóg (LEP)
Maksymalny jednostronny LEP mierzono za pomocą Nottingham Leg Extensor Power Rig (ryc. 2). Pacjenci pozostawali w pozycji siedzącej i byli poinstruowani, aby kopać pedał tak mocno i szybko, jak to możliwe. Pojedyncze prostowanie kończyny dolnej z jednoczesnym wyprostem biodra i kolana przyspieszało ruch koła zamachowego. Maksymalną prędkość koła zamachowego wykorzystywano do obliczenia średniej mocy mięśni prostowników kończyn dolnych. Przed badaniem przeprowadzono trzy próby adaptacyjne dla każdej nogi. Następnie wykonano co najmniej pięć, a maksymalnie dziesięć prób. Test powtarzano aż do osiągnięcia fazy plateau, definiowanej jako dwa kolejne pomiary poniżej najwyższego (Mikkelsen i in., 2014). Do analizy wykorzystano najwyższy pomiar.
Wyskok pionowy w górę (CMJ)
Pacjenci zostali poinstruowani, aby rozpocząć CMJ z pozycji wyprostowanej z rękami na biodrach i wykonać ruch biodrami w dół przed rozpoczęciem skoku. CMJ wykonywano bez wymachu rękami i z wyprostowanym tułowiem, aby zminimalizować zmiany postawy, czyli zapewnić wyprostowane nogi, a tym samym pionowe przemieszczenie środka ciężkości pomiędzy startem a lądowaniem. Pacjentom polecono skakać jak najwyżej. Przeprowadzono trzy próby CMJ (Mortensen i in., 2018).
CMJ rejestrowano za pomocą czujnika ruchu IMU, który przyklejano taśmą samoprzylepną na poziomie kręgu L5. Celem tej analizy była ocena wysokości skoku (Toft Nielsen i in., 2019), zgodnie z następującym równaniem opisanym przez Tofta i in. (Toft Nielsen i in., 2019).
gdzie:
t – czas lotu,
g – przyspieszenie grawitacyjne,
STO – przemieszczenie skierowane pionowo względem położenia początkowego.
Czas lotu zdefiniowany został jako okres między momentem startu a momentem lądowania. Z kolei start jako moment, w którym badany opuszcza platformę, a przyspieszenie staje się mniejsze niż g i lądowanie jako moment, w którym pacjent powraca na platformę i jest to identyfikowane jako ostatnia obserwacja przyspieszenia mniejszego niż g. Przemieszczenie STO zostało określane poprzez dwukrotne całkowanie wartości przyspieszenia (Toft Nielsen i in., 2019). Do analizy wykorzystano wartości mediany mierzonej w centymetrach, ponieważ okazała się ona najbardziej wiarygodną wartością maksymalnej wysokości skoku (Tofta Nielsena i in., 2019).
Test biegowy na 10 m
Test ten może być wykorzystany do oceny wszelkiego rodzaju niesprawności funkcjonalnych u pacjentów z dolegliwościami w obrębie stawu biodrowego (Mullins i in., 2018). Bieg na 10 m przeprowadzono w linii prostej, na której rozmieszczono dwa oznaczenia oddalone od siebie o 10 m. Wszystkim uczestnikom pozwolono wystartować w pozycji z jedną stopą na pierwszym oznaczeniu i jedną stopą z tyłu. Polecono biec jak najszybciej i zatrzymać się dopiero po minięciu drugiego oznakowania. Wydano komendę „3, 2, 1, biegnij”. Czas mierzono stoperem od komendy „biegnij” do momentu, gdy pierwsza stopa zetknie się z podłożem po przekroczeniu drugiego oznaczenia. Przeprowadzono trzy próby sprintu (Mullins i in., 2018). Do analizy wybrano najszybszy czas w sekundach i przeliczono go na prędkość (km/h).
Poziom aktywności fizycznej mierzony za pomocą akcelerometru
Codzienna aktywność fizyczna była mierzona przez okres 14 dni poprzez przymocowanie akcelerometru do bocznej strony uda za pomocą taśmy samoprzylepnej. W tym wypadku brano pod uwagę wyniki osiągnięte w czasie pierwszych siedmiu dni nie licząc dnia testu. Każdy dzień analizowano oddzielnie, a dni, w których rejestrowano dane przez mniej niż 10 godzin, zostały wykluczone z analizy (Sliepen i in., 2019 ; Troiano i in., 2014). Wyniki obejmowały średnią dzienną liczbę kroków, liczbę codziennych zmian pozycji z siedzącej na stojącą oraz średnią kadencję chodu (kroki/min) liczone w ciągu pierwszych siedmiu dni.
Kopenhaska Skala Wyników dla Biodra i Pachwiny (HAGOS)
HAGOS składa się z sześciu odrębnych podskal oceniających poziom bólu, występujące objawy, funkcjonowanie w życiu codziennym, aktywność fizyczną w sporcie i rekreacji, udział w aktywności fizycznej oraz jakość życia związaną z dolegliwościami w stawie biodrowym i/lub w okolicy pachwiny. Wyniki dla każdej podskali zostały znormalizowane do procentu maksymalnego 100; 0 oznacza skrajne problemy zdrowotne w obrębie biodra i pachwiny, a 100 oznacza brak dolegliwości w obrębie biodra i pachwiny.
Wyniki
Taka sama liczba mężczyzn i kobiet uczestniczyła w badaniu. Pacjenci byli w wieku 61 lat (wartość mediany), z BMI 27 (wartość średnia) i poziomem bólu mierzonym według VAS w zakresie od 2,5 w spoczynku do 5,0 podczas wykonywanej aktywności (wartości mediany). Zakres ruchu kończyny chorej był o 5–20° mniejszy w porównaniu z kończyną zdrową przy największym zgięciu (Tabela 1).
Wartości LEP pokazały średnią różnicę między nogą zdrową i chorą wynoszącą 37 W (p < 0,01) (Tabela 2). Pacjenci uzyskiwali istotnie słabsze wyniki w nodze chorej w porównaniu do zdrowej (p < 0,01). Średnia LEP chorej nogi odpowiadała 79% zdrowej nogi (Tabela 2).
Wartości uzyskane podczas testów sprawności funkcjonalnej, pomiaru aktywności fizycznej i PROM przedstawiono w Tabeli 3. Wykazano, że LEP (i) był dodatnio skorelowany ze sprawnością funkcjonalną (p < 0,01), (ii) nie był istotnie związany z dzienną liczbą kroków, średnią kadencją chodu lub liczbą zmian pozycji z siedzącej na stojącą (p = 0,07–0,36) oraz (iii) był dodatnio skorelowany z wartościami sześciu parametrów HAGOS (p < 0,05), ale tylko po dostosowaniu wartości do wieku, wzrostu, masy ciała i płci , co sugeruje, że te zmienne są zmiennymi zakłócającymi (Tabela 4). Zgodnie z hipotezą, (i) LEP był bardziej związany z CMJ niż z prędkością biegu, (ii) LEP był bardziej związany z dzienną liczbą zmian pozycji z siedzącej na stojącą niż dzienną liczbą kroków lub średnią kadencją chodu oraz (iii) chociaż postawiono hipotezę, że LEP jest bardziej skorelowany z aktywnością fizyczną wykonywaną w sporcie i rekreacji niż z pozostałymi podskalami HAGOS, to tego nie dowiedziono.
Dyskusja
Kluczowe wyniki
LEP był istotnie niższy w kończynie chorej w porównaniu z kończyną zdrową. Stwierdzono, że LEP jest wysoce skorelowany ze sprawnością funkcjonalną mierzoną poprzez CMJ i test biegowy na 10 m. LEP był również istotnie powiązany z sześcioma podskalami HAGOS. LEP był dodatnio skorelowany z poziomem aktywności fizycznej, choć wynik ten nie osiągnął istotności statystycznej.
Interpretacja
Wyniki uzyskane w niniejszym badaniu wskazują, że CMJ i 10-metrowy bieg oraz miary wyników mierzonych za pomocą HAGOS mogą być substytutami pomiaru LEP u pacjentów z ChZSB gdy sprzęt taki jak Nottingham Leg Extensor Power Rig jest niedostępny lub przeprowadzone na nim badanie jest zbyt czasochłonne. Oznacza to, że interwencje mające na celu poprawę LEP mogą również zapewnić poprawę sprawności funkcjonalnej i parametrów mierzonych za pomocą HAGOS.
Według wiedzy autorów, żadne inne, dotychczas opublikowane badanie nie oceniło związku między mocą mięśni kończyn dolnych a tymi trzema pomiarami, a zatem spójność wyników uzyskanych w tym badaniu nie mogła zostać całkowicie potwierdzona z innymi wynikami (Swaen i van Amelsvoort, 2009). Udało się natomiast znaleźć kilka badań, w których odnotowano korelacje lub zmierzono zmiany LEP wraz z innymi, podobnymi parametrami, zatem badania te posłużyły do porównania wyników z wynikami niniejszego badania.
LEP w chorej i zdrowej nodze
Przedstawiona różnica LEP między zdrową i chorą nogą wynosiła 21% ± 22%, co jest zgodne z wcześniejszymi wynikami. Bielera i wsp. (2017) podali różnicę LEP między zdrową i chorą nogą wynoszącą 19% ± 19% u pacjentów z ChZSB.
LEP i testy wydolnościowe
Przedstawiona w tym badaniu korelacja między LEP a testami sprawności funkcjonalnej została również potwierdzona we wcześniej opublikowanych pracach naukowych. Bielera i in. (2017) stwierdzili, że LEP jest silnie skorelowany z testami sprawności funkcjonalnej, takimi jak test wchodzenia po schodach w określonym czasie (r = – 0,55), test wstawania z krzesła w ciągu 30 sekund (r = 0,57) i test 6-minutowego marszu (r = 0,69) u pacjentów z ChZSB. Luc i in. (2013) stwierdzili silne korelacje między mocą maksymalną mięśni a testem „Wstań i idź” (r = −0,64) oraz między maksymalną prędkością mięśni uzyskiwaną podczas sprintu a testem siadania i stania (r = −0,6) u pacjenta z ChZSB, Puthoff i in. (Puthoff i Nielsen, 2007) przedstawili podobne wyniki u osób starszych bez choroby zwyrodnieniowej stawów. Wyniki te wskazują na to, że wraz ze wzrostem mocy i szybkości mięśni skraca się czas potrzebny do wykonania określonego zadania funkcjonalnego. Aagaard i in. (2002) dodatkowo potwierdzili, że zwiększona moc mięśniowa (tj. tempo rozwoju siły) jest najważniejszym celem treningu siłowego z perspektywy funkcjonalnej, co sugeruje, że zmiany w generowanej mocy mięśniowej poprawiają możliwości funkcjonalne. Potwierdzają to również Accettura i in. (2015) oraz Tevald i in. (2016) , którzy udowodnili, że moc mięśni jest silniejszym wyznacznikiem sprawności funkcjonalnej niż siła mięśni u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego. 11 z 60 włączonych pacjentów nie mogło ukończyć CMJ z powodu odczuwanego bólu, w związku z czym test ten może nie być idealną metodą do pomiaru sprawności funkcjonalnej lub mocy mięśniowej dla wszystkich pacjentów z ChZSB. Jedna z analiz wykazała, że LEP wyniósł 137 W (SD 66) dla 49 pacjentów, którzy nie odczuwali bólu w CMJ i 163 W (SD 57) u 11 pacjentów, którzy odczuwali ból podczas CMJ, a różnica tych wartości wyniosła 26 W (p = 0,18).
LEP i pomiar poziomu aktywności fizycznej za pomocą akcelerometru
Wydaje się, że moc mięśni i poziom aktywności fizycznej dotyczą różnych aspektów, ponieważ w tym badaniu okazały się one słabo ze sobą powiązane. Zostało to również niedawno potwierdzone w dwóch przeglądach systematycznych dotyczących pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego (Ramsey i in., 2021; Budarick i Moyer, 2021). W jednym z badań stwierdzono brak dowodu na istnienie związku między aktywnością fizyczną a mocą mięśni (Ramsey i in., 2021), a w drugim badaniu udowodniono brak korelacji między pomiarami aktywności fizycznej za pomocą akcelerometru a testem wstawania z krzesła (Budarick i Moyer, 2021).
Inna zdolność mięśni, taka jak wytrzymałość, może być bardziej związana z aktywnością fizyczną, ponieważ pacjenci rzadko wykorzystują mięśnie kończyn dolnych w zakresie maksymalnym podczas codziennych czynności (Hall i in., 2017). Proponuje się więc, aby pomiary mocy mięśniowej i aktywności fizycznej za pomocą akcelerometru mogły być stosowane łącznie do pomiaru różnych efektów i parametrów u pacjentów z ChZSB.
LEP i PROM HAGOS
Przedstawione korelacje dodatnie między LEP a sześcioma parametrami skali HAGOS są zgodne z wcześniej opublikowanymi wynikami badań. Hermanna i in. (2016) stwierdzili, że 10 tygodniowy trening siły eksplozywnej u pacjentów z ChZSB z zaplanowanym THA znacząco poprawił wartości LEP mierzone na Nottingham Leg Extensor Power Rig, a także wartości innych samodzielnie ocenianych parametrów w skali HOOS oszacowującej niepełnosprawność stawu biodrowego i stopień choroby zwyrodnieniowej stawów (Hip Osteoarthritis Outcome Score – HOOS). Oznacza to, że zmiana mocy mięśni może poprawić parametry mierzone za pomocą HOOS. Reida i in. (2015) stwierdzili również, że moc mięśni była ujemnie skorelowana ze skalą bólu WOMAC i dodatnio skorelowana z wynikiem stanu zdrowia fizycznego w kwestionariuszu oceny jakości życia SF-36, co sugeruje, że zwiększona moc mięśni wiąże się z mniejszym bólem i większą sprawnością fizyczną u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego. Zatem zmiany w wartościach parametrów HAGOS mogą odzwierciedlać zmiany w mocy mięśni. Jednak w przeciwieństwie do naszej hipotezy, parametr HAGOS dotyczący aktywności fizycznej w sporcie i rekreacji nie wydaje się tak dobrze odzwierciedlać siłę mięśni jak pozostałe pięć parametrów. Należy zauważyć, że związek mocy mięśni z parametrami HAGOS były istotny tylko po dostosowaniu wartości do zmiennych płci, wieku, wzrostu i masy ciała. Zmienne te były zatem zmiennymi zakłócającymi dla powiązań między HAGOS i LEP.
Wniosek
U pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu biodrowego LEP był istotnie niższy w kończynie chorej w porównaniu z kończyną zdrową. LEP był dodatnio skorelowany z funkcjonalnymi testami wydolnościowymi: CMJ i testem biegowym na 10 m oraz z sześcioma parametrami mierzonymi według HAGOS, ale nie z poziomem aktywności fizycznej. Wyniki tego badania mogą umożliwić klinicystom ocenę mocy mięśni bez wykorzystywania drogiego sprzętu. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby potwierdzić zaobserwowane w tym badaniu korelacje.
Źródło: Musculoskeletal Science and Practice, 2022, December, vol 62, p. 102678
©2021 The Authors
Adaptacja: Dorota Kacprzak
Na podstawie licencji CCBY
(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Bibliografia jest dostępna w artykule źródłowym.