09.03.2022

Функциональная симптоматика в отдаленные сроки после тотального эндопротезирования коленного сустава

Стандарт хирургического лечения артроза коленного сустава на поздних стадиях — тотальное эндопротезирование, позволяющее купировать болевой синдром и устранить имеющуюся деформацию. Однако недостаточно данных об отдаленных результатах после операции, что важно для понимания динамики восстановительного периода и прогнозирования результата

ОБОСНОВАНИЕ

Пациенты с остеоартритом коленного сустава страдают не только от боли, но также от нарушения походки и ограниченной подвижности. Среди заболеваний опорно-двигательного аппарата деформирующий артроз коленного сустава является лидирующим [1, 2]. Для купирования болевого синдрома и устранения деформации в кратчайшие сроки распространенным и наиболее эффективным методом хирургического лечения на поздних стадиях является тотальное эндопротезирование.


Ряд исследований посвящен изучению влияния индекса массы тела на параметры походки. Показано, что у всех пациентов после эндопротезирования коленного сустава улучшились как биомеханические, так и клинические параметры, независимо от индекса массы тела [11, 12].

I.H. Lee [4] изучал результаты тотального эндопротезирования коленного сустава через 3 мес и спустя год после операции в двух сопоставимых выборках пациентов по 25 человек. В группе пациентов через 3 мес после операции продемонстрировано более выраженное снижение скорости ходьбы, длины шага, амплитуды разгибания коленного и сгибания голеностопного сустава в прооперированной конечности в сравнении с результатами группы в отдаленном периоде наблюдения. Эти биомеханические изменения могут быть компенсаторным ответом на менее восстановленную функцию коленного сустава. J.E. Naili с соавт. [5] также выявили положительную динамику отдаленных результатов эндопротезирования: в 68% случаев через год после тотального эндопротезирования коленного сустава увеличились амплитуда сгибания-разгибания прооперированного коленного сустава и скорость ходьбы в сравнении с результатами кинематики походки спустя 1 мес после операции.

Таким образом, исследований по влиянию тотального эндопротезирования коленного сустава на параметры походки в отдаленном периоде наблюдения недостаточно, тем не менее результаты оперативного вмешательства важны для понимания динамики восстановительного периода и прогнозирования результата.

Цель исследования — изучение функциональной, биомеханической и клинической симптоматики у больных после тотального эндопротезирования коленного сустава в отдаленный период.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Исследование когортное, проспективное.

Критерии соответствия

Критерии включения: длительно существующий односторонний генуинный остеоартроз коленного сустава 3-й степени и более по Kellgren и Lawrence на момент операции; наличие проведенного одностороннего тотального эндопротезирования коленного сустава; возраст пациентов от 50 до 80 лет включительно.

Критерии исключения: остеоартроз коленного сустава менее 3-й степени по Kellgren и Lawrence; возраст пациентов младше 50 лет; наличие как на момент операции, так и на момент проведения обследования сопутствующей патологии, изменяющей биомеханику ходьбы (деформирующие артрозы других крупных суставов нижних конечностей; последствия травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата; неврологическая патология — центральные и периферические параличи и парезы; другие состояния, изменяющие функцию движения); наличие когнитивных нарушений, послеоперационных осложнений (нестабильность эндопротеза; воспалительные заболевания; неадекватный реабилитационный период), грубой патологии сердечно-сосудистой системы, препятствующей нормальному передвижению.

Условия проведения

Исследование выполнено в период с 2018 по 2020 г. в лаборатории клинической биомеханики ФНКЦ ФМБА России.

Описание медицинского вмешательства

Производился набор группы обследуемых: пациенты с отдаленными результатами эндопротезирования коленного сустава (1-2 года после эндопротезирования) и относительно здоровые лица (контрольная группа). Пациенты в отдаленном периоде эндопротезирования по результатам биомеханического исследования были разделены на две подгруппы: по величине маховой амплитуды и алгоритму движения в прооперированном коленном суставе. В подгруппу 1 вошли пациенты с хорошим функционалом, маховой амплитудой коленного сустава >50°, сохраненным алгоритмом движения. В подгруппу 2 вошли пациенты с маховой амплитудой до 50° и нарушенным алгоритмом движения.



Рис. 1. Биомеханическое исследование ходьбы: инерционные сенсоры фиксированы эластичными манжетами на крестце, бедрах и лодыжках пациента (публикуется с разрешения пациента).

Проводилось однократное биомеханическое исследование ходьбы, функции коленных и тазобедренных суставов при поступлении пациента на плановое обследование.

Исследование биомеханики походки проводилось по методике, опубликованной нами ранее [13]. Кинематику движений в тазобедренных и коленных суставах пациента исследовали с помощью пяти инерционных сенсоров, которые располагали на нижних конечностях (верхняя треть бедра и нижняя треть голени с наружной стороны, где имеется наибольшее соприкосновение с костными выступами) и в области таза; центральный сенсор фиксировали в области крестца. Фиксация осуществлялась эластичными лентами на кожные покровы пациента (рис. 1).

Пациенты ходили естественным (комфортным) для них шагом по ровной поверхности на расстояние 10 м. Количество проходов составляло 6 раз, или увеличивалось в зависимости от длины шага пациента.

Анализировали пространственные, кинематические характеристики, а также временные параметры, такие как длительность цикла шага (ЦШ, в секундах) и длительность периода от начала ЦШ данной ноги до постановки на опору (после переноса) другой ноги.

Ударные нагрузки определяли в начале периода опоры (параметр «Нагр.» в ускорениях свободного падения «g»).

Движения в суставах анализировали следующим образом:

• для тазобедренного сустава: по движению сгибание-разгибание отмечали амплитуду максимального сгибания в начале периода опоры (Ta1, в градусах) и фазу данной амплитуды (Tx1, в % от ЦШ), амплитуду максимального разгибания (Ta2, в градусах) и ее фазу (Tx2, в % от ЦШ) (рис. 2);
Рис. 2. Измеряемые амплитуды (А) и фазы (Х) на гониограммах тазобедренного (слева) и коленного (справа) суставов. По вертикали — амплитуда в градусах, по горизонтали — цикл шага от 0 до 100%

•    для движений сгибания-разгибания коленного сустава определяли амплитуду первого сгибания (A1) и ее фазу (X1), амплитуду (А2) и фазу разгибания (X2), амплитуду (А3) и фазу второго сгибания (X3) с максимумом в периоде переноса (см. рис. 2);

•    для движений отведения-приведения и ротации обоих суставов регистрировали суммарную максимальную амплитуду за ЦШ.

Этическая экспертиза

Исследование выполнено в рамках планового обследования ортопеда в отдаленном послеоперационном периоде.

Статистический анализ

Обработка полученных результатов была проведена стандартными методами описательной статистики с помощью программного обеспечения Statistica 12. Для параметров с нормальным распределением производили расчет средних значений и среднеквадратичного отклонения. Оценку достоверности различий выполняли с помощью критерия Вилкоксона-Манна-Уитни с критерием р <0,05. Проводили сравнительную оценку аналогичных параметров пораженной и интактной сторон обеих подгрупп с показателями контрольной группы, пораженной стороны — с показателями интактной стороны в каждой подгруппе.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

Группу пациентов составили 15 женщин и 7 мужчин. Возраст пациентов — 52-72 (средний возраст 64,5) года. Период времени от даты операции до биомеханического исследования — 13-25 мес.

Контрольная группа включала 20 исследований здоровых взрослых мужчин (л=14) и женщин (л=6); средний возраст 29,7 года.

Основные результаты исследования

Временные характеристики цикла шага и величина ударных нагрузок остаются в норме как на пораженной, так и интактной стороне в обеих группах (р >0,05) (табл. 1).

Амплитуда приведения-отведения в тазобедренных суставах (Тприв) не обнаруживает достоверных изменений в обеих группах в сравнении с контрольной, за исключением ее увеличения на пораженной конечности по сравнению с интактной в группе 1 (р <0,05). Движения ротации в тазобедренных суставах (Трот) достоверно снижены на интактной стороне в обеих группах (р <0,05) (табл. 2).

Движения приведения-отведения в коленных суставах (КСприв) также не показывают достоверных изменений. Ротационные движения в коленных суставах (КСрот.) достоверно снижены на интактной стороне в группе 2 по сравнению с контрольной группой (р <0,05), и достоверно увеличены на пораженной стороне в группе 1 по сравнению с интактной стороной этой же группы (р<0,05).

Гониограммы движений сгибания-разгибания в тазобедренных и коленных суставах оперированной и неоперированной конечности представлены на рис. 3.

Таблица 1

Временные параметры цикла шага и амплитуда удара в начале периода опоры



Примечание. ЦШ — цикл шага; НВД — длительность периода от начала ЦШ данной ноги до постановки на опору (после переноса) другой ноги; Нагр. — ударная нагрузка в начале периода опоры (в ускорениях свободного падения «g»).


Таблица 2 / Table 2


Примечание. * Достоверные отличия от аналогичного значения контрольной группы; # достоверные отличия от аналогичного значения интактной стороны.



Рис. 3. Гониограммы движений в тазобедренных и коленных суставах оперированной и неоперированной конечностей. По вертикали — амплитуда в градусах, по горизонтали — цикл шага от 0 до 100%.

Амплитуда первого сгибания в коленных суставах (А1) достоверно снижена с обеих сторон в группе 1 и на пораженной стороне в группе 2 по сравнению с контрольной группой (р <0,05). Также данная амплитуда достоверно снижена для пораженной конечности в группе 2 по сравнению с интактной стороной этой же группы (р <0,05). Амплитуда разгибания в периоде одиночной опоры (А2) достоверно увеличена с обеих сторон в группе 2 (р <0,05). Маховая амплитуда (А3) коленных суставов достоверно снижена как на интактной, так и на пораженной конечности в обеих группах (р <0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ

Тотальное эндопротезирование коленного сустава не приводит к значимому изменению биомеханики походки. В имеющейся симптоматике можно отметить, что регистрируемые параметры цикла шага не изменяются, т.е. имеющиеся изменения не затрагивают временную структуру.

Сгибание в тазобедренных суставах снижается достоверно как на стороне поражения, так и на интактной в обеих подгруппах. Однако достоверные отличия мы получили только в подгруппе 2, функционал которой ниже. Имеется уменьшение и амплитуды разгибания, но достоверно также только на пораженной конечности в этой же подгруппе. Таким образом, снижается длина шага и, соответственно, скорость ходьбы. Большинство исследований, наоборот, указывают на увеличение скорости ходьбы [14]. В своем исследовании A. Bonnefoy-Mazure с соавт. [15] выявили, что через год после тотального эндопротезирования коленного сустава у пациентов увеличилась скорость ходьбы в сравнении с результатами кинематики походки до и спустя 3 мес после операции. В данном случае дизайн исследования другой, и мы не имеем результатов до оперативного лечения, по этой причине сравнение может быть выполнено только в отдаленном периоде эндопротезирования.

Таким образом, в отдаленные сроки после тотального эндопротезирования коленного сустава в наблюдаемых группах отмечается снижение нагрузки на оперированный сустав вследствие модификации кинематики движений в тазобедренных и коленных суставах. В данном случае кинематические изменения не являются грубыми и поэтому компенсируются без развития существенной функциональной асимметрии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полного восстановления функции коленного сустава после тотального эндопротезирования в отдаленные сроки не происходит. Симметричное снижение функции обеих нижних конечностей — результат развития компенсаторных механизмов, которые, возможно, имели место еще до оперативного лечения. Наличие функционально разных (менее тяжелых или более тяжелых) результатов эндопротезирования может быть связано с исходным функциональным состоянием сустава до эндопротезирования или с последующим периодом реабилитации. Можно предположить, что для данного контингента больных будет полезен сквозной, периодический контроль функции сустава и ходьбы. Такой подход позволит определить функциональное состояние как в периоде до эндопротезирования (текущее функциональное состояние с целью предотвращения развития стойких функциональных нарушений), так и после него(коррекция процесса восстановления функции ходьбы).

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Участие авторов. А.В. Алтухова — поиск и обработка литературы, проведение исследования, обработка данных, написание текста статьи; С.Н. Кауркин — поиск и обработка литературы,проведение исследования, обработка данных, написание текста статьи; Д.В. Скворцов — формирование дизайна исследования, поиск и обработка литературы, проведение исследования, обработка данных, написание текста статьи; А.А. Ахпашев — формирование дизайна исследования, анализ данных, коррекция текста; Л. Менсах — набор пациентов в исследование, клиническое обследование, обработка первичных данных. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).


ЛИТЕРАТУРА

1.    Wallace IJ, Worthington S, Felson DT, et al. Knee osteoarthritis has doubled in prevalence since the mid-20th century. Proc Natl Acad Sci US A. 2017;114(35):9332-9336. doi: 10.1073/pnas.1703856114

2.    Cross M, Smith E, Hoy D, et al. The global burden of hip and knee osteoarthritis: estimates from the global burden of
disease 2010 study. Ann Rheum Dis. 2014;73(7):1323-1330. doi: 10.1136/annrheumdis-2013-204763

3.    Sun M, Yang L, He R, et al. Gait analysis after total knee arthroplasty assisted by three-dimensional printing navigation template. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2019;33(8):953-959. doi: 10.7507/1002-1892.201902068

4.    Lee IH. Biomechanical deficits in patients at 3 months following total knee arthroplasty. J Back Musculoskelet Rehabil. 2016;29(3):439-444. doi: 10.3233/BMR-150635

5.    Naili JE, Wretenberg P, Lindgren V, et al. Improved knee biomechanics among patients reporting a good outcome in knee-related quality of life one year after total knee arthroplasty. BMC Musculoskelet Disord. 2017;18(1):122. doi: 10.1186/s12891-017-1479-3

6.    Biggs PR, Whatling GM, Wilson C, et al. Which osteoarthritic gait features recover following total knee replacement surgery? PLoS One. 2019;14(1):e0203417. doi: 10.1371/journal.pone.0203417

7.    Alnahdi AH, Zeni JA, Snyder-Mackler L. Gait after unilateral total knee arthroplasty: frontal plane analysis. J Orthop Res. 2011;29(5):647-652. doi: 10.1002/jor.21323

8.    Aljehani M, Madara K, Snyder-Mackler L, et al. The contralateral knee may not be a valid control for biomechanical outcomes after unilateral total knee arthroplasty. Gait Posture. 2019;70:179-184. doi: 10.1016/j.gaitpost.2019.01.030

9.    Zeni JA, Flowers P, Bade M, et al. Stiff knee gait may increase risk of second total knee arthroplasty. J Orthop Res. 2019;37(2):397-402. doi: 10.1002/jor.24175

10.    Street BD, Gage W. Younger total knee replacement patients do not demonstrate gait asymmetry for heel strike transient or knee joint moments that are observed in older patients. J Appl Biomech. 2019;35(2):140-148. doi: 10.1123/jab.2018-0120

11.    Paterson KL, Sosdian L, Hinman RS, et al. Effects of sex and obesity on gait biomechanics before and six months after total knee arthroplasty: A longitudinal cohort study. Gait Posture. 2018;61:263-268. doi: 10.1016/j.gaitpost.2018.01.014

12.    Bonnefoy-Mazure A, Martz P, Armand S, et al. Influence of body mass index on sagittal knee range of motion and gait speed recovery 1-year after total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2017;32(8):2404-2410. doi: 10.1016/j.arth.2017.03.008

13.    Skvortsov D, Kaurkin S, Goncharov EA. Akhpashev - Knee joint function and walking biomechanics in patients in acute phase anterior cruciate ligament tear. Int Orthop. 2020;44(5):885-891. doi: 10.1007/s00264-020-04485-1

14.    Kramers de Quervain IA, Kampfen S, Munzinger U, Man-nion AF. Prospective study of gait function before and 2 years after total knee arthroplasty. Knee. 2012;19(5):622-627. doi: 10.1016/j. knee.2011.12.009

15.    Bonnefoy-Mazure A, Armand S, Sagawa YJ, et al. Knee kinematic and clinical outcomes evolution before, 3 months, and 1 year after total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2017;32(3):793-800. doi: 10.1016/j.arth.2016.03.050

16.    Alice BM, Stephane A, Yoshisama SJ, et al. Evolution of knee kinematics three months after total knee replacement. Gait Posture. 2015;41 (2):624-629. doi: 10.1016/j.gaitpost.2015.01.010

17.    Pasquier G, Tillie B, Parratte S, et al. Influence of preoperative factors on the gain in flexion after total knee arthroplasty. Orthop Traumatol Surg Res. 2015;101(6):681-685. doi: 10.1016/j.otsr.2015.06.008


Авторы


А.В. Алтухова1, С.Н. Кауркин1,2, Д.В. Скворцов1, 2, А.А. Ахпашев1,3, Л. Менсах3

1    Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России, Москва, Российская Федерация

2    Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, Москва, Российская Федерация

3    Российский университет дружбы народов, Москва, Российская Федерация







Теги: коленный сустав
234567 Начало активности (дата): 09.03.2022 17:25:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  остеоартрит; эндопротезирование коленного сустава; биомеханика ходьбы, функция коленного сустава
12354567899