Altersabhängige Ansteuerung der Muskulatur im Stand bei Patienten mit Hämophilie^[*]

Summary

The haemophilic arthropathy affects the function of the knee joint muscles. The aim of this study was to investigate the myoelectrical signal of knee joint muscles in different age stages during upright standing. Surface EMG (SEMG) amplitudes of quadriceps, hamstrings and gastrocnemii were measured in 191 patients with severe haemophilia A (n=164) and B (n=27) while standing on an even surface. After an age-based classification of patients into the subgroups H_A: 17–29 (n = 37), H_B: 30–39 (n = 50), H_C: 40–49 (n = 61), H_D: 50–70 in years (n = 43) the clinical WFH score for the ankle and knee joint was determined. To normalize the SEMG values amplitude ratios (percentage of cumulated activity) were calculated with respect to the specific limb. With increasing age, the patient showed descriptively a deterioration of the joint situation. The extensors of the knee joint reached significantly higher absolute and percentage levels in the muscle activity with increasing age (p < 0.05). The absolute amplitude values of the Mm. gastrocnemii showed no differences in the age groups while the relative levels were decreased.

The present study shows that patients with increasing age and degree of haemophilic arthro pathy deve lop a modified control strategy during upright standing, in the form of a shift from the plantar flexors to the extensors of the knee joint.

Zusammenfassung

Die hämophile Arthropathie beeinflusst die Funktionsfähigkeit der Muskulatur des Kniegelenks. Ziel dieser Studie war es zu prüfen, ob sich die Ansteuerung der kniegelenksumgreifenden Muskulatur im Stand in verschiedenen Altersabschnitten unterscheidet. Die Amplitudenwerte des Quadrizeps, der Hamstrings und der Mm. gastrocnemii wurden bei 191 Patienten mit schwerer Hämophilie A (n=164) und B (n=27) per Oberflächen-EMG im bipedalen Stand abgeleitet. Nach einer altersbezogenen Einteilung der Patienten in die Subgruppen H_A in Jahren: 17–29 (n = 37), H_B: 30–39 (n = 50), H_C: 40–49 (n = 61), H_D: 50–70 (n = 43), wurde der klinische WFHScore für das Sprung- und Kniegelenk ermittelt. Die EMG-Amplitudenwerte wurden sowohl absolut, als auch bezogen auf die spezifische Extremität normalisiert betrachtet. Mit zunehmendem Alter wiesen die Patienten deskriptiv eine Verschlechterung der Gelenk - situation auf. Die Extensoren des Kniegelenkes zeigten mit steigendem Alter absolut wie auch prozentual eine deutliche Zunahme der Muskelaktivitäten (p < 0,05). Die Mm. gastrocnemii wiesen zwar prozentual eine Verringerung in der Muskelaktivität in den Altersgruppen auf (p < 0,05), dies war aber bei den absoluten Amplitudenwerten nicht der Fall.

Die vorliegende Studie macht deutlich, dass Patienten mit zunehmendem Alter und Grad der hämophilen Arthropathie eine veränderte Ansteuerungsstrategie beim alltäglichen Stehen, in Form einer Verschiebung von den Plantarflexoren zu den Extensoren des Kniegelenkes entwickeln.

Keywords

Haemophilia - arthropathy - surface EMG - upright standing - knee

Schlüsselwörter

Hämophilie - Arthropathie - Oberflächen-EMG - aufrechter Stand - Kniegelenk

• Literatur

• 1 Hilberg T, Czepa D, Freialdenhoven D, Boettger MK. Joint pain in people with hemophilia depends on joint status. Pain 2011; 152: 2029-2035.
• 2 Wallny T, Hess L, Seuser A. et al. Pain status of patients with severe hemophilic arthropathy. Haemophilia 2001; 07: 453-458.
• 3 Jayson MI, Dixon AJ. St. Intra-articular pressure in rheumatoid arthritis of the knee. I. Pressure changes during passive joint distension. Ann Rheum Dis 1970; 29: 261-265.
• 4 Czepa D, Stäuber F, Kühn M, Hilberg T. Gelenkstatus und Lebensqualität von Hämophilie-Patienten über 9 Jahre unter Einfluss der Aktivität. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 2013; 64: 214.
• 5 Herbsleb M, Hilberg T. Maximal and submaximal endurance performance in adults with severe haemophilia. Haemophilia 2008; 15: 114-121.
• 6 Stäuber F, Brunner A, Göhler S. et al. Age-related changes of joint status in adults with severe haemophilia in Germany. Haemophilia 2012; 18 (Suppl. 03) 128.
• 7 Brunner A. et al. Quadriceps strength, inter-extremity difference (IED) and joint status in adult persons with severe haemophilia in different age stages. Haemophilia 2013; 19: 267-274.
• 8 Gowitzke BA, Milner M. Scientific Bases of Human Movement. 1988
• 9 Kurz E, Herbsleb M, Anders C. et al. SEMG activation patterns of thigh muscles during upright standing in haemophilic patients. Haemophilia 2011; 17: 669-675.
• 10 Göhler S, Kurz E, Czepa D. et al. Haemophilia & Exercise Project (HEP): Aktivitätsverhalten der knieführenden Muskulatur während posturaler Belastungsanforderungen bei Patienten mit Hämophilie. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 2009; 60: 12.
• 11 Göhler S, Kurz E, Czepa D. et al. Der Range of Motion (ROM) am hämophilen Kniegelenk und dessen Einfluss auf das Aktivierungsverhalten der umgreifenden Muskulatur im bipedalen Stand. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 2011; 62: 256.
• 12 Gilbert MS. Prophylaxis: musculoskeletal evaluation. Semin Hematol 1993; 30: 3-6.
• 13 Komi PV. Stretch-shortening cycle: a powerful model to study normal and fatigued muscle. J Biomech 2000; 33: 1197-1206.
• 14 Komi PV. (ed) Strengh and Power in Sport. 2003. 2 ed. Vol. 3.
• 15 Konrad P, Denner A, Schmitz K, Starischka S. EMG-Befunde zur Haltungskoordinierung und zu ausgewählten Kräftigungsübungen der Rumpfmuskulatur – Aktuelle Literaturdaten und deren therapeutische Konsequenzen. Orthopädische Praxis 1999; 35: 698-708.
• 16 Konrad P, Freiwald J, Schulte-Frei B. Trainingskonzepte zur Kräftigung der Rumpfmuskulatur. Sportorthopädie – Sporttraumatologie 2004; (20) 03: 21-27.
• 17 Freiwald J, Reuter I, Engelhardt M. Neuromuscular and motor system alterations after knee trauma and knee surgery – a new paradigm. In: Lehmann M, Forster C, Gastmann U, Keizer H. (eds): Overload, Performance Incompetence, and Regeneration in Sport. New York: Kluwer; 1999
• 18 Freiwald J, Starischka S, Engelhardt M. Rehabilitatives Krafttraining Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin. 1993; 44: 368-378.
• 19 Defaria CR, De Melo-Souza SE, Pinheiro ED. Haemophilic neuromyopathy. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1979; 42: 600-605.
• 20 Battistella LR, Sobrinho JBR. Electromyography in Hemophilic Patients. In: Döhring S, Schulitz KP. Orthopaedic problems in hemophilia. München: W. Zuckerschwerdt; 1986: 50-55.
• 21 Querol F, Gallach JE, Toca-Herrera JL. et al. Surface electrical stimulation of quadriceps femoris in patients affects by haemophilia A. Haemophilia 2006; 12: 629-632.
• 22 De Luca CJ. The use of surface electromyography in biomechanics. J Appl Biomech 1997; 13: 135-163.
• 23 Hermens HJ, Freriks B, Merletti R. et al. SENIAM 8. European recommendations for surface Electro- MyoGraphy. Roessignh Research and Development bv, Enschede. 1999
• 24 Bohannon RW, Larkin PA, Cook AC. et al. Decrease in timed balance test scores with aging. Phys Ther 1984; 64: 1067-1070.
• 25 Göhler S, Brunner A, Stäuber F. et al. Reproduzierbarkeit des EMG-Signals bei MVIC-Messungen am Quadrizeps bei Patienten mit Hämophilie. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 2013; 64: 238.
• 26 Edgerton VR, Wolf SL, Levendowski DJ, Roy RR. Theoretical basis for patterning EMG amplitudes to assess muscle dysfunction. Med Sci Sports Exerc 1996; 28: 744-751.
• 27 Van Dieën JH, Cholewicki J, Radebold A. Trunk muscle recruitment patterns in patients with low back pain enhance the stability of the lumbar spine. Spine 2003; 28: 834-841.
• 28 Shumway-Cook A, Woollacott MH. Motor control. Translating research into clinical practice. 3 edn. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2007
• 29 Soames RW, Atha J. The role of the antigravity musculature during quiet standing in man. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1981; 47: 159-167.
• 30 Joseph J, Nightingale A. Electromyography of muscles of posture: thigh muscles in males. J Physiol 1954; 126: 81-85.
• 31 Véle F. Funktionsstörungen des Bewegungssystems aus klinischer und elektromyographischer Sicht. In: Berger M, Gerstenbrand F, Lewit K. (eds). Schmerz und Bewegungssystem. Stuttgart: Gustav Fischer; 1984
• 32 Hofmann P, Friedrich E, Schumpe G. Pathomechanische Probleme der hämophilen Kniegelenksarthropathie. Z Orthop und Ihre Grenzgebiete 1975; 113: 796-798.
• 33 Austin E, Rolland W, Clausen D. Use of physical therapy modalities in the treatment of orthopedic and neurologic residuals in hemophilia. Arch Phys Med Rehabil 1961; 42: 393-397.
• 34 Göhler S, Kurz E, Czepa D. et al. Influence of a knee flexion contracture on muscle innervation during bipedal standing in people with hemophilia. Hämostaseologie 2011; 31: A60.
• 35 Hsu ART, Perry J, Gronley JK, Hislop HJ. Quadriceps force and myoelectric activity during flexed knee stance. Clin Orthopaed Relat Res 1993; 254-262.
• 36 Elias JJ, Faust AF, Chu YH. et al. The soleus muscle acts as an antagonist for the anterior cruciate ligament. An in vitro experimental study. Am J Sports Med 2003; 31: 241-246.
• 37 Lephart SM, Abt JP, Ferris CM. Neuromuscular contributions to anterior cruciate ligament injuries in females. Curr Opin Rheumatol 2002; 14: 168-173.