This copy is for personal use only - distribution prohibited.

Transkrypt

1 ARTYKU ORYGINALNY / ORIGINAL ARTICLE Zaanga owanie Autorów A Przygotowanie projektu badawczego B Zbieranie danych C Analiza statystyczna D Interpretacja danych E Przygotowanie manuskryptu F Opracowanie piœmiennictwa G Pozyskanie funduszy Author s Contribution A Study Design B Data Collection C Statistical Analysis D Data Interpretation E Manuscript Preparation F Literature Search G Funds Collection Grzegorz Konieczny 1(A,B,C,D,E,F), Katarzyna Le oñ 1(B,C,D), Zdzis³awa Wrzosek 1(C,D,E), Micha³ Soko³owski 2(C,D,E,F) 1 Katedra Fizjoterapii w Dysfunkcjach Narz¹du Ruchu, Wydzia³ Fizjoterapii, AWF, Wroc³aw 2 Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Narz¹du Ruchu, AM, Wroc³aw Próba oceny upoœledzenia funkcji chodu u chorych ze zmianami zwyrodnieniowo- -zniekszta³caj¹cymi stawów kolanowych z wykorzystaniem analizy reakcji si³ pod³o a The assessment of gait deviations in patients with knee arthritis using the ground reaction forces analysis S³owa kluczowe: analiza chodu, zmiany zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹ce, staw kolanowy Key words: gait analysis, arthritis, knee STRESZCZENIE Wstêp. W ostatnim czasie zaobserwowaæ mo na du y postêp prac badawczych nad zagadnieniem lokomocji cz³owieka, co mo liwe by³o dziêki rozwojowi nowych technologii wykorzystuj¹cych miêdzy innymi dynamiczn¹ ocenê reakcji si³ pod³o a podczas chodu. Celem pracy jest ocena upoœledzenia funkcji chodu u pacjentów ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi stawów kolanowych, z wykorzystaniem analizy rozk³adu si³ reakcji pod³o a. Materia³ i metody. Badaniami objêto grupê 31 osób ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi stawu kolanowego zakwalifikowanych do leczenia ambulatoryjnego. W przeprowadzonych badaniach wykorzystano system pomiarowy Pressure Distribution Measurement System (PDM-S) firmy Zebris, s³u ¹cy m.in. do analizy rozk³adu si³ nacisku na pod³o e. Analizie poddano nastêpuj¹ce dane zarejestrowane na platformie dynamometrycznej: szczytowa wartoœæ si³y w pierwszym doci¹ eniu pod³o a, szczytowa wartoœæ si³y w drugim doci¹ eniu pod³o a, dynamika si³y obci¹ ania stopy, dynamika si³y odbicia stopy, czas trwania fazy podparcia, si³ê nacisku na pod³o e w poszczególnych odcinkach stopy, pole powierzchni nacisku stopy w poszczególnych jej odcinkach. W celu bli szej charakterystyki grupy badawczej oceniono ból metod¹ VAS. Badania wykonano jednokrotnie przed rozpoczêciem rehabilitacji w warunkach ambulatoryjnych. Wyniki. W celu porównania wyników przeprowadzonych badañ z grup¹ kontroln¹, wykorzystano wyniki z pracy opublikowanej przez J. L. McCrory. Na podstawie analizy przeprowadzonej w rozdziale wyniki uzyskano poni sze wnioski. Wnioski. Choroba zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹ca stawu kolanowego upoœledza funkcjê chodu, co objawia siê zmianami w zapisie reakcji si³ pod³o a. G³ówn¹ przyczyn¹ nieprawid³owoœci chodu w zapisie pionowej reakcji si³ pod³o a s¹ dolegliwoœci bólowe towarzysz¹ce chorobie zwyrodnieniowej stawów kolanowych. Analiza chodu przy pomocy platformy dynamometrycznej u osób z chorob¹ zwyrodnieniow¹ stawów kolanowych, umo liwia w prosty i efektywny sposób obiektywn¹ ocenê stopnia utraty funkcji koñczyn dolnych, a wyniki dostarczaj¹ dodatkowych informacji decyduj¹cych o sposobie realizacji leczenia oraz przebiegu postêpowania fizjoterapeutycznego. SUMMARY Background. The purpose of this study is to analyze the objective gait parameters for the subjects with knee arthritis using ground reaction forces analysis. Material and methods. The gait analysis was performed on 31 subjects with unilateral knee arthritis with use of Pressure Distribution Measurement System (PDM-S) force-plate. The first peak force, the second peak force, the loading rate, the push-off rate, the stance time, and the distribution of pressure across the foot were analyzed. The VAS score was also obtained. Results. The obtained results were compared with outcomes of gait analysis of healthy population presented by J. L. McCrory. The first and the second peak force were lower for the limb with arthritic knee. The stance time for the limb with arthritic knee was lower. The pressure measured at the heel, and rate of loading were also lower for the limb with arthritic knee. Conclusion. The osteoarthritis of knee leads to substantial alterations in gait. Gait deviations contribute mainly to pain associated with osteoarthritis of knee joint. The gait analysis with use of ground reaction force-plates is valuable method in functional assessment of knee arthritis. Liczba s³ów/word count: 2293 Tabele/Tables: 2 Ryciny/Figures: 1 Piœmiennictwo/References: 10 Adres do korespondencji / Address for correspondence Grzegorz Konieczny Wroc³aw, ul. RzeŸbiarska 4 tel./fax: (0-71) , gkonieczny@wp.pl Fizjoterapia Polska MEDSPORTPRESS, 2006; 4(4); Vol. 6, Otrzymano / Received r. Zaakceptowano / Accepted r. 317

2 WSTÊP Chód okreœlamy jako sposób lokomocji specyficzny dla gatunku ludzkiego. Ruch ten pozwala na przemieszczanie siê cia³a cz³owieka do przodu, na dwóch koñczynach w pozycji wyprostowanej, z wykorzystaniem niewielkiego wydatku energetycznego. Podstawowym warunkiem rozwoju chodu jest sprawne dzia³anie uk³adu kontroli nerwowo-miêœniowej, który wp³ywa na jakoœæ i wydolnoœæ lokomocji. Sposób chodzenia rozwija siê z wiekiem i tak charakter sta- ³y utrwala siê u dzieci w granicach 2-5 roku ycia, a ostatecznie wykszta³ca siê oko³o 7 roku ycia. W póÿniejszym wieku sposób poruszania siê nie zmienia siê tak intensywnie, mimo i rozwija siê dalej [1]. Wyj¹tek stanowi¹ stany patologiczne, w których niejednokrotnie tempo zmian nastêpuje doœæ szybko przechodz¹c w chód patologiczny. Przyk³adem schorzenia, które ma charakter przewlekle postêpuj¹cy, s¹ zmiany zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹ce stawów. Powszechnie wiadomo, e charakteryzuj¹ siê one bólem, tkliwoœci¹ i ograniczeniem ruchomoœci stawów, a tak- e pojawiaj¹cymi siê niekiedy wysiêkami i procesem zapalnym, któremu nie towarzysz¹ objawy uk³adowe. Zmiany zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹ce cechuje równie ró ne osobniczo tempo rozwoju choroby [2,3]. Jedn¹ z czêstszych postaci choroby zwyrodnieniowo- -zniekszta³caj¹cej jest zwyrodnienie stawów kolanowych. Najczêœciej wystêpuje u osób w podesz³ym wieku, a rozwija siê stopniowo ju po 30. roku ycia. U osób w wieku lat obejmuje ona od 7% do 14% populacji, natomiast w grupie wiekowej lat czêstoœæ wystêpowania szacuje siê na 40% u kobiet i 30% u mê czyzn [4]. Postêpuj¹ca choroba zwyrodnieniowa stawów kolanowych doprowadza do upoœledzenia podstawowej funkcji koñczyn dolnych, jak¹ jest chód. Warunkiem chodu prawid³owego, zapewniaj¹cego najmniejszy wydatek energetyczny jest stabilnoœæ ca³ej koñczyny dolnej w fazie podparcia, prawid³owe jej przenoszenie w fazie wymachu, w³aœciwe przygotowanie stopy do rozpoczêcia kroku oraz poprawne oparcie piêty o pod³o e i odpowiednia proporcja d³ugoœci kroku do wysokoœci cia³a. Wzorzec chodu ogólnie charakteryzuje cyklicznoœæ, symetria, fazowoœæ, podwójne podparcie, rytmicznoœæ, osobnicza anizometria i osobnicza anizotonia [5]. Poznanie mechanizmów prawid³owego chodu pozwala na wykrycie jego patologicznych odchyleñ. Jak wiadomo w czasie trwania fizjologicznego chodu cz³owiek d¹ y do przeniesienia œrodka ciê koœci wzd³u drogi wymagaj¹cej najmniejszego wydatku energetycznego. W przypadku odchyleñ funkcji wyznaczników chodu lub ich braku, wystêpuje ruch nieskuteczny, wymagaj¹cy zwiêkszonego wysi³ku energetycznego miêœni. Organizm chc¹c zu ywaæ mo liwie jak najmniejsz¹ iloœæ energii uruchamia mechanizmy kompensacyjne. Zmierzaj¹ one do sprowadzenia przebiegu œrodka ciê koœci w czasie chodu do linii zbli onej do prostej. W ostatnim czasie zaobserwowaæ mo na znaczny postêp prac badawczych nad zagadnieniem lokomocji cz³owieka. Badania te zwi¹zane s¹ miêdzy innymi z diagnozowaniem i leczeniem schorzeñ ortopedycznych i neurologicznych [6,7,8,9]. Najczêœciej stosowane badania dotycz¹: pomiaru si³ reakcji pod³o a, pomiaru wielkoœci kinematycznych oraz pomiaru aktywnoœci miêœni elektromiografii. Celem pracy jest próba oceny stopnia upoœledzenia chodu u pacjentów ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi stawów kolanowych przy pomocy platformy dynamometrycznej i charakterystyki rozk³adu si³ reakcji pod³o a. MATERIA I METODY Materia³ badawczy stanowi³o 31 osób w przebiegu choroby zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cej jednego stawu kolanowego, w tym 25 kobiet i 6 mê czyzn (œredni wiek=69 lat (sd=7,84); masa cia³a=74,89kg (sd=13,04); wzrost=1,62m (sd=0,05)). Badania zosta³y przeprowadzone w Przychodni Stab³owice we Wroc³awiu nale ¹cej do SP ZOZ Fabryczna. Osoby zakwalifikowane do badania w okresie wczeœniejszym uskar a³y siê na dolegliwoœci bólowe ze strony stawu kolanowego, co zosta³o potwierdzone podczas konsultacji lekarskiej. W omawianej grupie stwierdzono zmiany zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹ce stawu kolanowego oraz zakwalifikowano te osoby do leczenia ambulatoryjnego. Wszyscy pacjenci zapoznali siê z informacj¹ o celu badañ i wyrazili na nie pisemn¹ zgodê. Ka dy z badanych udzieli³ pisemnej odpowiedzi na pytania stawiane w karcie informacyjnej o pacjencie, dotycz¹ce danych osobowych pacjenta, przebiegu choroby, schorzeñ i urazów w obrêbie narz¹du ruchu oraz chorób wspó³istniej¹cych, stosowanych leków, rodzaju wykonywanej pracy i aktywnoœci fizycznej. Pomiar reakcji si³ pod³o a zosta³ przeprowadzony przy wykorzystaniu systemu pomiarowego Pressure Distribution Measurement System (PDM-S) firmy Zebris. System PDM- -S zawiera matrycê pomiarow¹ sk³adaj¹ca siê z czujników nacisku u³o onych w rzêdach i kolumnach, po³o onych wzglêdem siebie w niewielkiej odleg³oœci. Sprzêt jest wykorzystywany do statycznej i dynamicznej rejestracji oraz oceny rozk³adu si³ reakcji pod³o a. Badanie wykonano w warunkach zbli onych do swobodnego chodu. Polega³y on na rozpoczêciu chodu ok. 3m przed platform¹ PDM-S (platforma nie by³a przykryta) i swobodnym przejœciu przez ni¹. Pacjent zatrzymywa³ siê w odleg³oœci ok. 2m za platform¹. Przed wykonaniem pomiaru pacjenci wykonywali trzy próby przejœcia przez platformê, a nastêpnie dokonywano rejestracji badania. Pomiar rozpoczyna³ siê automatycznie w momencie kontaktu stopy z pod³o em. U ka dej osoby wykonano cztery pomiary dla ka dej z koñczyn. W czasie badania obserwowano zachowanie pacjenta, w celu wychwycenia nienaturalnego chodu. Badani kierowali swój wzrok przed siebie i nie skupiali swojej uwagi na platformie PDM-S. Dane zarejestrowane na platformie dynamometrycznej pozwoli³y okreœliæ: szczytow¹ wartoœæ si³y w pierwszym doci¹ eniu pod³o a (first peak force); szczytow¹ wartoœæ si³y w drugim doci¹ eniu pod- ³o a (second peak force); dynamikê si³y obci¹ ania stopy (loading rate); dynamikê si³y odbicia stopy (push-off rate); czas trwania fazy podparcia (stance time); si³ê nacisku na pod³o e w poszczególnych odcinkach stopy; pole powierzchni, na jak¹ naciska stopa w poszczególnych jej odcinkach. Uzyskane parametry zosta³y znormalizowane. Czasy trwania poszczególnych faz cyklu chodu zosta³y przedstawione w postaci procentowego udzia³u w czasie trwania ca³ego

3 cyklu chodu. Wartoœci reakcji si³ pod³o a przeliczono wzglêdem masy cia³a badanego i przedstawiono jako odsetek masy cia³a badanego. Otrzymane wartoœci uœredniono dla koñczyny zdrowej i chorej. W celu dodatkowej charakterystyki grupy badanej wykorzystano metodê VAS (Visual Analog Scale) do okreœlenia intensywnoœci bólu. WYNIKI I DYSKUSJA Dla porównania uzyskanych wyników pos³u ono siê grup¹ kontroln¹ z badañ przeprowadzonych przez J. L. McCrory [10] (Tab. 1). Badaj¹c maksymaln¹ wartoœæ si³y w pierwszym doci¹ eniu pod³o a (F1) stwierdzono ró nice pomiêdzy badanymi pacjentami a grup¹ kontroln¹. W przypadku koñczyny zdrowej (1,01±0,07BW) i chorej (1±0,07BW) nie zaobserwowano znacz¹cych ró nic w nacisku na pod- ³o e. Ogólne maksymalne wartoœci w pierwszym doci¹ eniu pod³o a przez obie koñczyny by³y zbli one do masy cia- ³a i osi¹ga³y mniejsze wartoœci od grupy kontrolnej (1,05± 0,04BW). Czas potrzebny do osi¹gniêcia maksymalnej wartoœci si³y F1 w grupie osób badanych nast¹pi³ póÿniej w przypadku koñczyny chorej (32,47±4,04%), ni w przypadku koñczyny zdrowej (30,47±4,98%) i grupy kontrolnej (29,00 ±4,00%). Maksymalna wartoœæ si³y w drugim doci¹ eniu pod³o a (F2) nie ró ni³a siê znacz¹co w obu badanych koñczynach (1,14±0,19BW i 1,12±0,2BW), ale by³a wy sza od grupy kontrolnej (1,02±0,04BW). Czas potrzebny do osi¹gniêcia maksymalnej wartoœci si³y F2, w grupie osób badanych nast¹pi³ póÿniej w przypadku koñczyny chorej (72,07 ±4,03%), ni w przypadku koñczyny zdrowej (70,94± 3,84%) igrupy kontrolnej (68 ± 7%). Czas pomiêdzy osi¹gniêciami maksymalnych wartoœci si³ nacisku na pod³o e jest zbli ony dla grupy kontrolnej (39±3%) i dla koñczyny zdrowej i chorej (40,43±1,14% i 39,6±0,03%) grupy osób badanych. Dynamika si³y obci¹ ania stopy w grupie kontrolnej (5,22 ±2,12BW/s) odró nia³a siê znacz¹co od grupy badanej, gdzie dynamika ta by³a wy sza w koñczynie zdrowej (3,41± Tab. 1. Zestawienie pomiarów sk³adowej pionowej si³ reakcji pod³o a Tab. 1. Measurments of vertical ground reaction forces 0,92BW/s) w porównaniu do koñczyny chorej (3,22± 0,65BW/s). Podobnie dynamika si³y odbicia stopy grupy kontrolnej (6,12±2,19BW/s) przewy sza³a wartoœci¹ grupê badan¹, w której to dynamika koñczyny chorej (4,19±1,1BW/s) by³a wiêksza od dynamiki koñczyny zdrowej (3,97±1,14BW/s). Czas przetaczania stopy by³ krótszy w grupie kontrolnej (0,94±0,22s), ni mia³o to miejsce w koñczynie zdrowej (1,04±0,2s) i chorej (1±0,15s) u osób badanych. Dodatkowo zosta³y przeprowadzone badania rozk³adu si³ nacisku na pod³o e, na podstawie których, po uœrednieniu wyników, zanotowano nastêpuj¹ce dane (Tab. 2): odcinek tylny stopy jest obci¹ any w du o mniejszym stopniu w przypadku koñczyny ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi; odcinek œrodkowy stopy jest obci¹ any w nieznacznie wiêkszym stopniu w przypadku koñczyny ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi; odcinek przedni stopy jest obci¹ any w nieznacznie mniejszym stopniu w przypadku koñczyny ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi; si³y nacisku na ca³ej stopie w przypadku koñczyny ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi s¹ du o mniejsze w porównaniu do przeciwnej koñczyny. Zaobserwowano nastêpuj¹ce dane dotycz¹ce obci¹ anych powierzchni w poszczególnych odcinkach stopy: w odcinku tylnym, w przypadku koñczyny zmienionej chorobowo, zaobserwowano rozk³ad si³ nacisku na jego mniejszej powierzchni; w odcinku œrodkowym i przednim nie stwierdzono znacz¹cych ró nic w rozk³adzie si³ nacisku na ich powierzchni. Charakterystyka dolegliwoœci bólowych osób znajduj¹cych siê w grupie badawczej z istniej¹cymi zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi zakwalifikowanymi do leczenia ambulatoryjnego, wykaza³a wynik œredniego nasilenia bólu (VAS) w ca³ej badanej grupie =47,45mm (sd=13,32). (Ryc. 1) 319

4 Tab. 2. Zestawienie pomiarów powierzchniowego rozk³adu si³ nacisku na pod³o e Tab. 2. Measurements of mean dynamic peak pressure in the three areas of foot Ryc. 1. Liczba pacjentów ze wzglêdu na wielkoœæ wskaÿnika VAS [mm] Fig. 1. Number of patients in VAS score interva WNIOSKI 1. Choroba zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹ca stawu kolanowego upoœledza funkcjê chodu, co objawia siê zmianami w zapisie reakcji si³ pod³o a. 2. W pierwszym i drugim doci¹ eniu pod³o a pionowa sk³adowa si³ reakcji pod³o a jest mniejsza w koñczynie ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi w stawie kolanowym, ni w koñczynie zdrowej. Mo e to byæ spowodowane nasileniem dolegliwoœci bólowych w stawie zmienionym chorobowo, podczas biernego przyjmowania obci¹ ania przez koñczynê na pocz¹tku fazy podporu i czynnego zwiêkszenia obci¹ enia przy odpychaniu siê od pod³o a, czyli propulsji. 3. Czas przetaczania stopy po pod³o u koñczyny chorej jest krótszy, w porównaniu do koñczyny zdrowej. Pacjenci w czasie lokomocji skracaj¹ fazê obci¹ ania chorej koñczyny na skutek szybkiego przenoszenia masy cia³a na koñczynê zdrow¹, co spowodowane mo e byæ 320 uciekaniem od bólu w koñczynie ze zmianami zwyrodnieniowo-zniekszta³caj¹cymi. Klinicznie objawia siê to utykaniem. 4. U osób badanych w chorej koñczynie dynamika jej obci¹ ania w pierwszym doci¹ eniu pod³o a z jednoczesn¹ zmniejszon¹ si³¹ nacisku na powierzchniê piêty jest mniejsza, co prawdopodobnie jest zwi¹zane z lêkiem przed bólem. 5. G³ówn¹ przyczyn¹ nieprawid³owoœci chodu w zapisie pionowej reakcji si³ pod³o a s¹ dolegliwoœci bólowe towarzysz¹ce chorobie zwyrodnieniowej stawów kolanowych. 6. Analiza chodu przy pomocy platformy dynamometrycznej u osób ze zwyrodnieniow¹ chorob¹ stawów kolanowych, umo liwia w prosty i efektywny sposób obiektywn¹ ocenê stopnia utraty funkcji koñczyn dolnych, a wyniki dostarczaj¹ dodatkowych informacji decyduj¹cych o sposobie realizacji leczenia oraz przebiegu postêpowania fizjoterapeutycznego.

5 PIŒMIENNICTWO 1. Prêtkiewicz-Abacjew E. Kinematyka chodu a postawa cia³a dzieci szeœcioletnich. Gdañsk: AWFiS; Biernat-Stanis³awska E, Filipowicz-Sosnowska A. Leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów w œwietle wspó³czesnych danych. Terapia 2003; 10: Szczepañski L. Choroba zwyrodnieniowa stawów (osteoartroza). Reumatologia 2000; 38 Suplement: Kita K, Sierakowski S. Choroba zwyrodnieniowa stawów kolanowych epidemiologia, diagnostyka i leczenie. Nowa Medycyna 2002; 2: Kwolek A [red] Rehabilitacja medyczna, T. 1; Urban & Partner, Wroc³aw Czamara A, Widuchowski J, Widuchowski W, Bugajski A. Zmiany wartoœci si³ reakcji pod³o a koñczyn dolnych podczas wejœcia i zejœcia po schodach u pacjentów poddanych fizjoterapii po operacjach chrz¹stki stawu kolanowego. Fizjoterapia Polska 2004; 4 (4): Wrzosek Z, Konieczny G, Sutkowski K. Analiza b³êdów pope³nianych we wczesnym okresie reedukacji chodu po endoprotezoplastyce stawu biodrowego. Fizjoterapia Polska 2005; 5 (3): Winiarski S, Czamara A. Zastosowanie systemu analizy ruchu w ocenie patologii chodu w z³o onych obra eniach koñczyn dolnych. Annales Universitatis Mariae Curie-Sk³odowska. Sectio D: Medicina 2006; 60 (8), supl. 16: Czamara A, Solnik S, Bober T. Zmiany w kinematyce chodu w procesie fizjoterapii pacjentek po rekonstrukcji wiêzad³a krzy owego przedniego. Fizjoterapia 2003; 11 (2), supl. 1: McCrory JL, White SC, Lifeso RM. Vertical ground reaction forces: Objectives measures of gait following hip arthroplasty. Gait Posture 2001; 14 (2):