Біомеханічні зміни під час перенесення сидячи на стійці спричинені синергією між коліном

1 Відділення ортопедичної хірургії Школи громадського здоров'я та первинної медичної допомоги CAPHRI, Медичний центр Університету Маастрихта, P.O. Box 5800, 6202 AZ Маастрихт, Нідерланди

сидячи

2 Відділ харчування та рухових наук, Школа харчування та трансляційних досліджень у метаболізмі NUTRIM, Медичний центр Університету Маастрихта, P.O. Box 616, 6200 MD Маастрихт, Нідерланди

Анотація

1. Вступ

Артроз (ОА) є однією з провідних причин нерухомості у світі і визначається дегенерацією субхондральної кістки та суглобового хряща в суглобових щілинах [1]. Найчастіше ОА вражає важкі суглоби, такі як коліна, що призводить до серйозних змін у біомеханіці під час повсякденного життя [2]. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, поширеність ОА становить 18% серед жінок похилого віку, тоді як у чоловіків похилого віку це 9,6% [3]. Після поточного зростання ожиріння та супутнього збільшення тривалості життя, як очікується, поширеність ОА зросте [4]. Це ставить ОА як зростаючу проблему здоров'я в майбутньому. Окрім віку та ваги, додатковими факторами ризику розвитку ОА є жіноча стать, генетика, неправильне харчування, надмірне використання суглобів, травми, м’язова слабкість, фізична бездіяльність та погані звичні рухові моделі [5, 6]. Хоча точна патофізіологія ОА ще не з’ясована, в даний час вважається, що зміна навантаження на суглоби та метаболізм хряща є ключовими факторами деградації хряща та подальшого розвитку ОА [7].

Клінічна картина ОА коліна характеризується болем, обмеженням рухів, болючістю та місцевим запаленням [8]. Ці проблеми часто проявляються в медіальному відділі гомілково-стегнової кістки в результаті варусної недостатності [9]. Щоб уникнути болю та подолати обмеження рухів, пацієнти з ОА застосовують компенсаційні стратегії у своєму повсякденному розпорядку дня. У попередніх дослідженнях такі зміни в моделях рухів вже були описані у пацієнтів з ОА колінного суглоба під час повсякденного життя, включаючи ходу [10–12], підйом по сходах [13–15] та завдання сидячи на стійці (STS). [16–21]. Здатність ефективно виконувати цю діяльність є надзвичайно важливою для незалежності та участі в суспільстві.

У цьому дослідженні ми спеціально дослідимо рух STS, який характеризується переходом від широкої основи опори (BoS), що забезпечується стопами, стегнами і сідницями, до невеликої BoS, яку забезпечують лише ноги. Більше того, високі розгинальні моменти колін і стегон потрібні, щоб підняти центр маси (CoM) проти сили тяжіння [20]. Особливо при деяких патологіях, таких як ОА коліна, де присутній біль, скутість суглобів та втрата сили чотириголового м’яза, виконання СТС може бути складним завданням.

З попередніх досліджень відомо, що пацієнти з ОА коліна демонструють посилену асиметрію ваги [17, 18, 21], менше згинання ураженого коліна [16, 18], збільшення нахилу тулуба в сторону, що не постраждала [17], і більше згинання багажника [16, 17, 20] під час руху STS. Крім того, спостерігаються моменти розгинання нижнього коліна [19, 20], що пов'язано з нижчою силою чотириголового м'яза [18]. Спостережувані зміни руху також пов'язані з більш ранньою і посиленою активацією біцепса стегна [16, 19]. Загалом, ці зміни руху призводять до збільшення часу на виконання руху STS, що свідчить про зниження продуктивності [20, 22]. Однак виконання STS на більш повільній швидкості також може бути навмисною стратегією зменшення прискорень та мінімізації як суглобових сил, так і болю в суглобах [23]. В результаті компенсаторних схем рухів, зокрема асиметричних стратегій навантаження, контралатеральний суглоб може стати більш схильним до розвитку ОА [24]. Це підкреслює важливість правильної кількісної оцінки біомеханіки під час STS, що може призвести до запобігання подальшому прогресуванню захворювання.

Незважаючи на те, що існує досить багато досліджень, які досліджували вплив ОА колінного суглоба на рухи СТС, більшість із цих досліджень не розрізняють ефектів самого ОА та ефектів високого індексу маси тіла (ІМТ), який тісно пов'язаний з ОА. Оскільки саме ожиріння може модулювати схему руху під час STS, не слід нехтувати ним при біомеханічному аналізі [25]. Крім того, ожиріння є одним із факторів, який може сприяти прогресуванню ОА [26]. Отже, ми дослідили відмінності в кінетиці колінного та кульшового суглобів під час руху STS між здоровими контролерами та хворими на худобу та ожирінням колінним артрозом. Крім того, ми досліджували різні види застосовуваних компенсаційних стратегій для виконання рухів STS. Ми припускаємо, що поєднання ожиріння та остеоартриту колінного суглоба відповідає за змінену кінетику колінного та тазостегнового суглобів та збільшення часу під час перенесення STS, а не лише остеоартроз колінного суглоба. Щоб подолати біль у суглобах, ми очікуємо, що пацієнти з ОА з ожирінням в коліні збільшать навантаження на неушкоджену ногу, що збільшує їх час на підйом зі стільця.