Ganganalyse bei Varusgonarthrosepatienten vor und nach unilateraler Knieendoprothesenimplantation

Zusammenfassung

Zielstellung: Als eine wesentliche Ursache pathologischer Bewegungsmuster bei Patienten mit Varusgonarthrose werden zentrale Aktivierungsdefizite der Quadricepsmuskulatur verantwortlich gemacht, die nach Knieendoprothesenimplantation teilweise reversibel sind. In dieser Studie wurde der Einfluss einer K-TEP Implantation auf das Gangbild bei Patienten mit Varusgonarthrose analysiert.
Methode: Untersucht wurden 50 Patienten mit Varusgonarthrose vor und 33 ± 8 Monate nach unilateraler K-TEP Implantation. Als Vergleich diente ein altersangepasstes gesundes Normalkollektiv. Die Ganganalysen erfolgten mit einem optoelekronischen Bewegungsanalysesystem (Elite®, Italien) und Infrarot-Hautmarkern.
Ergebnisse: Schrittlänge, Schrittdauer und Gehgeschwindigkeit verbesserten sich nach K-TEP-Implantation (p < 0,05), blieben jedoch unter den Werten der Kontrollgruppe (p < 0,05). Die Extensionen in Schwung- und Standphase blieben unverändert und signifikant schlechter als im Normalkollektiv (p = 0,01, p = 0,04). Das Flexionsvermögen im operierten Gelenk verbesserte sich in Schwung- (p < 0,01) und Standphase (p = 0,01) und ist postoperativ signifikant größer als in der Referenzgruppe (p = 0,02, p = 0,03). Der Reextensionswinkel in der Standphase als Maß zur Quantifizierung des funktionellen Bewegungsumfangs bleibt trotz beidseitiger postoperativer Verbesserung (p < 0,01) statistisch geringer als im Normalkollektiv (p ≤ 0,01).
Schlussfolgerung: Das pathologische Bewegungsmuster von Gonarthosepatienten verbessert sich nach K-TEP-Implantation, normalisiert sich jedoch auch nach 33 Monaten nicht. Der verbesserte funktionelle Bewegungsumfang in der Standphase ist nur durch ein vermehrtes Flexionsvermögen zu erklären. Einen Einfluss der K-TEP-Implantation auf das Extensionsvermögen des Quadricepsmuskels ist ganganalytisch nicht erkennbar.

Abstract

Aim: The reduction in quadriceps femoris muscle activation is considered to be one of the major mechanisms involved in pathological motion patterns in patients with osteoarthritis (OA) of the knee. These activation deficits are, at least in part, reversible after total knee arthroplasty (TKA). The purpose of this study was to investigate the effects of TKA on motion patterns in patients with OA of the knee.
Method: 50 patients with knee OA were investigated prior and at 33 ± 8 months after unilateral TKA. The control group comprised 17 healthy volunteers matched to the study group with respect to age. The gait analysis was performed with an optoelectronic motion analysis system (Elite®, Italien).
Results: Steplength, stepduration and velocity increased after surgery (p < 0.05), but remained lower than the values of the controls (p < 0.05). Extension angles in stand and swing phase remained unchanged and significantly lower when compared to control values (p = 0.01, p = 0.04). Flexion angles in swing (p = 0.02) and stand phase (p = 0.01) increased on the operated side and were significantly higher than the flexion angle in the control group (p = 0.02, p = 0.03). Reextension in stand phase, wich was investigated for quantification of functional range of motion, increased bilaterally after surgery (p < 0.01), but remained lower than the reextension of the controls (p ≤ 0.01).
Conclusion: Although a significant improvement of pathological motion patterns in patients with OA of the knee after unilateral TKA occurred, a deficit persisted 33 ± 8 months after surgery. The improvement of functional range of motion in stand phase was only caused by increased flexion. No influence was found with gait analysis on extension after TKA.

Ganganalyse - Gonarthrose - Knietotalendoprothese

Gait analysis - knee osteoarthritis - total knee arthroplasty

Literatur

• 1 Altman R, Asch E, Bloch D, Bole G, Borenstein D, Brandt K, Christy W, Cooke T D, Greenwald R, Hochberg M. Diagnostic and Therapeutic Criteria Committee of the American Rheumatism Association . Development of criteria for the classification and reporting of osteoarthritis. Classification of osteoarthritis of the knee.  Arthritis Rheum. 1986;  29 1039-1049
• 2 Andriacchi T P. Functional analysis of pre and post-knee surgery: total knee arthroplasty and ACL reconstruction.  J Biomech Eng. 1993;  115 575-581
• 3 Benedetti M G, Bonato P, Catani F, D'Alessio T, Knaflitz M, Marcacci M, Simoncini L. Myoelectric activation pattern during gait in total knee replacement: relationship with kinematics, kinetics, and clinical outcome.  IEEE Trans Rehabil Eng. 1999;  7 140-149
• 4 Berth A, Urbach D, Awiszus F. Improvement of voluntary quadriceps muscle activation after total knee replacement.  Arch Phys Med Rehabil. 2002;  in press
• 5 Blin O, Pailhous J, Lafforgue P, Serratrice G. Quantitative analysis of walking in patients with knee osteoarthritis: a method of assessing the effectiveness of non-steroidal anti-inflammatory treatment.  Ann Rheum Dis. 1990;  49 990-993
• 6 Bolanos A A, Colizza W A, McCann P D, Gotlin R S, Wootten M E, Kahn B A, Insall J N. A comparison of isokinetic strength testing and gait analysis in patients with posterior cruciate-retaining and substituting knee arthroplasties.  J Arthroplasty. 1998;  13 906-915
• 7 Brandt K D. Putting some muscle into osteoarthritis.  Ann Intern Med. 1997;  127 154-156
• 8 Dieppe P, Basler H D, Chard J, Croft P, Dixon J, Hurley M, Lohmander S, Raspe H. Knee replacement surgery for osteoarthritis: effectiveness, practice variations, indications and possible determinants of utilization.  Rheumatology (Oxford). 1999;  38 73-83
• 9 Fisher N M, Pendergast D R. Reduced muscle function in patients with osteoarthritis.  Scand J Rehabil Med. 1997;  29 213-221
• 10 Goh J C, Bose K, Khoo B C. Gait analysis study on patients with varus osteoarthrosis of the knee.  Clin Orthop. 1993;  294 223-231
• 11 Gyory A N, Chao E Y, Stauffer R N. Functional evaluation of normal and pathologic knees during gait.  Arch Phys Med Rehabil. 1976;  57 571-577
• 12 Hurley M V. The role of muscle weakness in the pathogenesis of osteoarthritis.  Rheum Dis Clin North Am. 1999;  25 83-298
• 13 Hurley M V, Scott D L. Improvements in quadriceps sensorimotor function and disability of patients with knee osteoarthritis following a clinically practicable exercise regime.  Br J Rheumatol. 1998;  37 1181-1187
• 14 Hurley M V, Scott D L, Rees J, Newham D J. Sensorimotor changes and functional performance in patients with knee osteoarthritis.  Ann Rheum Dis. 1997;  56 641-648
• 15 Hurwitz D E, Ryals A R, Block J A, Sharma L, Schnitzer T J, Andriacchi T P. Knee pain and joint loading in subjects with osteoarthritis of the knee [In Process Citation].  J Orthop Res. 2000;  18 572-579
• 16 Kellgren J H, Lawrence J S. Radiological Assessment of Osteo-Arthrosis.  Ann Rheum Dis. 1957;  16 494-501
• 17 Koga Y. Three-dimensional knee motion analysis for the pathogenesis knee osteoarthrosis.  Biomed Mater Eng. 1998;  8 197-205
• 18 Messier S P, Loeser R F, Hoover J L, Semble E L, Wise C M. Osteoarthritis of the knee: effects on gait, strength, and flexibility.  Arch Phys Med Rehabil. 1992;  73 29-36
• 19 Otsuki T, Nawata K, Okuno M. Quantitative evaluation of gait pattern in patients with osteoarthrosis of the knee before and after total knee arthroplasty. Gait analysis using a pressure measuring system.  J Orthop Sci. 1999;  4 99-105
• 20 Pap G, Machner A, Awiszus F. Funktionelle Veränderungen des Quadriceps Femoris Muskels bei Patienten mit Varusgonarthrose.  Z Rheumatol. 2000;  59 380-387
• 21 Perka C, Mockel G, Boenick U. Kinetische und kinematische Ganganalyse vor und nach Knietotalendoprothesenimplantation.  Z Orthop Ihre Grenzgeb. 2000;  138 191-196
• 22 Rutherford O M, Jones D A, Newham D J. Clinical and experimental application of the percutaneous twitch superimposition technique for the study of human muscle activation.  J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1986;  49 1288-1291
• 23 Stauffer R N, Chao E Y, Gyory A N. Biomechanical gait analysis of the diseased knee joint.  Clin Orthop. 1977;  126 246-255
• 24 Steiner M E, Simon S R, Pisciotta J C. Early changes in gait and maximum knee torque following knee arthroplasty.  Clin Orthop. 1989;  238 174-182
• 25 Stokes M, Young A. The contribution of reflex inhibition to arthrogenous muscle weakness.  Clin Sci (Colch). 1984;  67 7-14
• 26 Urbach D, Nebelung W, Ropke M, Becker R, Awiszus F. Bilateraler Funktionsverlust der Quadrizepsmuskulatur nach einseitiger Kreuzbandruptur mit Begleitverletzung durch zentrales Aktivierungsdefizit.  Unfallchirurg. 2000;  103 949-955
• 27 Urbach D, Nebelung W, Weiler H T, Awiszus F. Bilateral deficit of voluntary quadriceps muscle activation after unilateral ACL tear.  Med Sci Sports Exerc. 1999;  31 1691-1696
• 28 Weidenhielm L, Olsson E, Brostrom L A, Borjesson-Hederstrom M, Mattsson E. Improvement in gait one year after surgery for knee osteoarthrosis: a comparison between high tibial osteotomy and prosthetic replacement in a prospective randomized study.  Scand J Rehabil Med. 1993;  25 25-31
• 29 Weiler H T, Pap G, Awiszus F. The role of joint afferents in sensory processing in osteoarthritic knees.  Rheumatology (Oxford). 2000;  39 850-856