Wpływ aloplastyki stawu kolanowego na stabilność posturalną chorych na reumatoidalne zapalenie stawów Piotr Turski Promotor: prof. dr hab. med. Sławomir Maśliński Streszczenie Badanie posturograficzne jest jedną z metod ilościowej oceny równowagi statycznej człowieka, która jest aktywnym procesem polegającym na zintegrowanym współdziałaniu wielu układów. Ich zadaniem jest ciągłe korygowanie ustawienia poszczególnych części ciała w reakcji na destabilizujące czynniki zewnętrzne i wewnętrzne. Sprawne funkcjonowanie procesów równoważnych jest wypadkową aktywności układów sensorycznych, do których zalicza się: układ wzrokowy, somatosensoryczny oraz westybularny. Reumatoidalne zapalenie stawów (rzs) jest najczęściej występującą chorobą zapalną stawów. Jej przebieg i zmiany organiczne jakie za sobą niesie prowadzi do znacznego ograniczenia aktywności fizycznej człowieka przyczyniając się do występowania zwiększonej chorobowości oraz śmiertelności. Częstość występowania choroby w populacji jest zmienne. W ludności Europy środkowej i zachodniej waha się ona od 0,4 do 2%. U pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów częstotliwość występowania zmian zapalnych w obrębie kończyn dolnych jest znaczna. Zmiany reumatoidalne mają charakter wielostawowy i najczęściej dotyczą kilku stawów jednocześnie. Nasilenie bólu w poszczególnych stawach jest zmienne i zależy od wielu czynników, zarówno wewnętrznych jak i środowiskowych. Stabilność posturalna u chorych z zaawansowanymi zmianami stawowymi w przebiegu reumatoidalnego zapalenia stawów ze względu na złożony i wieloośrodkowy charakter choroby do tej pory została zbadana jedynie fragmentarycznie. Brak jest danych dotyczących stabilności posturalnej u pacjentów po zabiegu aloplastyki stawu kolanowego. Głównym problemem podkreślanym przez badaczy jest trudność w stworzeniu jednorodnej grupy chorych. Wpływa na to różny stopień zaawansowania zmian stawowych w obrębie narządu ruchu oraz ich rozsianie. Z tego względu dla potrzeb niniejszej pracy utworzono 1
zmodyfikowany protokół badania pacjenta i analizy statystycznej wyników parametrów posturograficznych. Modyfikacja opracowania statystycznego oparta została na grupowaniu przyrostów parametrów posturograficznych poszczególnych pacjentów nie zaś interpretacji krzywych rozkładów poszczególnych wyników badań w kolejnych próbach. Badania zostały przeprowadzone w Instytucie Reumatologii im. Eleonory Reicher w Warszawie w latach 2010-2013. Wzięło w nich udział 174 osoby z których do badań zakwalifikowano 120 osób, w tym 80-cioro pacjentów Kliniki i Polikliniki Reumoortopedii zakwalifikowanych do aloplastyki stawu kolanowego oraz 40 osób bez stwierdzonej dysfunkcji narządu ruchu. Do badań wykorzystano jednopłytową platformę posturograficzną z niezbędnym oprogramowaniem. W celu dokonania badań porównawczych utworzono trzy kolejne grupy: 1) Grupę badawczą, którą stanowi czterdzieścioro chorych na reumatoidalne zapalenie stawów zakwalifikowanych do pierwotnej aloplastyki stawu kolanowego 2) Grupę kontrolną pierwszą, w której skład włączono czterdzieści osób z chorobą zwyrodnieniową stawów kolanowych zakwalifikowanych do pierwotnej aloplastyki stawu kolanowego 3) Grupę kontrolną drugą, w której przebadano osoby zdrowe. Grupa ta stanowi punkt odniesienia do badań posturograficznych w zmodyfikowanej metodologii. W grupie badawczej oraz pierwszej grupie kontrolnej próby posturograficzne poprzedzone zostały oceną kliniczną określającym poziom następujących parametrów: a) ból, oceniany według VAS ( Visual Analogue Scale ). b) skrócenie czynnościowe kończyny (cm), c) obrzęk stawu kolanowego (cm). Pierwsze badanie posturograficzne w głównych grupach wykonane było w przeddzień planowanej aloplastyki stawu kolanowego. Drugie badanie posturograficzne zaplanowane zostało we wczesnej fazie usprawniania pooperacyjnego. W odróżnieniu od badaczy zajmujących się problemem stabilności posturalnej po zabiegach rekonstrukcyjnych na stawach kończyn dolnych, badanie to wykonywane było już w 10-12 dobie po aloplastyce stawu kolanowego. 2
W celu oceny sprawności zachowań równoważnych każde badanie posturograficzne podzielono na dwie próby: - pierwszą, polegającą na swobodnym staniu (głowa skierowana do przodu, ramiona wzdłuż tułowia, stopy na wyznaczonym miejscu), - drugą, przed którą poproszono pacjenta o skorygowanie postawy stojącej i utrzymanie jej w trakcie wykonywania badania. Analiza danych zebranych za pomocą urządzenia polegała na wyliczeniu przyrostów wskaźników posturograficznych w poszczególnych badaniach przeprowadzonych w odstępie 10-12 dni, a następnie wyliczeniu ich zależności. Następnie zestawiono wyniki korelacji w poszczególnych grupach w celu porównania wyników i określenia ich znaczenia w grupie chorych na reumatoidalne zapalenie stawów. Analizie poddano wskaźniki posturograficzne jak i czynniki kliniczne potencjalnie wpływające na stabilność statyczną ciała. Do pierwszych zaliczono: prędkość, promień i pole zakreślone przez rzut środka ciężkości ciała. Badane czynniki kliniczne to: obrzęk, skrócenie czynnościowe oraz nasilenie bólu w kończynie operowanej. Celem pracy było określenie charakterystycznych cech posturograficznych w zmodyfikowanym protokole badania u chorych z reumatoidalnym zapaleniem stawów oraz zestawienie ich z wynikami prób równoważnych pacjentów z gonartrozą oraz osób bez dysfunkcji narządu ruchu. Oceniano wpływ aloplastyki stawu kolanowego na normalizację parametrów posturograficznych. Przeprowadono analizę wyników kolejnych prób na posturografie w celu wyłonienia najistotniejszego przedoperacyjnego czynnika klinicznego (ból, obrzęk, skrócenie czynnościowe kończyny dolnej), mogącego wpływać na zaburzenia stabilności po aloplastyce stawu kolanowego u chorych na rzs w porównaniu do operowanych osób z gonartrozą. Na podstawie przeprowadzonej analizy badań posturograficznych możliwe było sformułowanie następujących wniosków: 1. Charakterystycznym zestawieniem parametrów posturograficznych dla grupy chorych na reumatoidalne zapalenie stawów jest: a) mała wartość promienia b) duża powierzchna pola zakreślona przez rzut środka ciężkości 3
c) zachowana na poziomie wyników osób zdrowych prędkość poruszania się rzutu środka ciężkości. 2. Aloplastyka stawu kolanowego wpływa korzystnie na wartość pola powierzchni oraz normalizację prędkości poruszania się rzutu środka ciężkości po płaszczyźnie podparcia. 3. Aloplastyka stawu kolanowego nie wpływa na promień wychyleń rzutu środka ciężkości. 4. Dwukrotne powtarzanie prób posturograficznych w odstępie 10-12 dni nie potwierdziło efektu uczenia się reakcji równoważnych. 5. Brak jest korelacji przedoperacyjnych cech klinicznych, takich jak: ból, obrzęk i skrócenie funkcjonalne kończyny operowanej z wynikami posturograficznych. 6. Przyrost prędkości poruszającego się po płaszczyźnie podparcia rzutu środka ciężkości występuje w największym stopniu w podgrupach bez występującego bólu, obrzęku i skrócenia czynnościowego kończyny. 7. Wyniki badań posturograficznych istotnie różnią się pomiędzy osobami z rzs a gonartrozą. Różnice dotyczą zarówno parametrów przedoperacyjnych jak i badanych w 8-10 dobie po aloplastyce stawu kolanowego. Także znamiennie inny jest wpływ cech klinicznych na pooperacyjne wskaźniki posturograficzne w grupie kontrolnej z osteoartrozą. 8. Prawdopodobną przyczyną małego wpływu aloplastyki na normalizację promienia wychyleń rzutu środka ciężkości jest habituacja ośrodków równowagi na skutek wieloletniego, uogólnionego procesu chorobowego postępującego w przebiegu reumatoidalnego zapalenia stawów. Ze względu na dobór grupy badawczej oraz zastosowanie zmodyfikowanej metody, odniesienie wyników badań możliwe było jedynie w stosunku do pomiarów posturograficznych przeprowadzonych w zbliżonych grupach porównawczych. Opisywane w literaturze tematu badania posturograficzne przeprowadzone na osobach starszych, z chorobą zwyrodnieniową stawów oraz we wczesnym stadium reumatoidalnego stawów wykazały podobieństwo wniosków, głównie w zakresie promienia i prędkości wychylania się rzutu środka ciężkości na płaszczyznę podparcia ciała. 4
Influence of knee joint alloplasty on postural stability of patients suffering from rheumatoid arthritis Summary Posturographic examination is a method of quantitative evaluation of human static balance that is an active process, integratively supported by many neuronal systems. The role of those systems is a continuous correction of placement of each body part in reaction to environmental and endogenous factors. Effective functioning of balance-related processes depends on a complex activity of various neuronal systems, including sight, somatosensory pathways, and vestibular system. Rheumatoid arthritis (RA) is the most common joint-involving inflammatory disease. Its course and related organic alterations result in a significant impairment of human physical activity, which contributes to increased morbidity and mortality. Prevalence of RA in middle and western European population can vary from 0,4 to 2%. So far, studies on postural stability in patients with advanced joint involvement in the course of RA have allowed to obtain only a fragmentary knowledge, because of a complex and multifaceted character of the disease. The studies were conducted in Eleonora Reicher Institute of Rheumatology in Warsaw, in years 2010-2013. They included 174 patients, 120 of whom were enrolled in the study, including 80 patients of Rheumatologic Orthopedics Clinic qualified for knee joint alloplasty, as well as 40 individuals without any motor system dysfunction. The studies have been made using a one-plate posturographic platform with its necessary software. To allow comparative studies, three groups have been distinguished: 1. Research group, comprising 40 patients suffering from RA, qualified for primary knee joint alloplasty. 2. First control group, comprising 40 patients qualified for primary knee joint alloplasty because of osteoarthritis 3. Second control group, consisting of healthy individuals. This group is supposed to be a point of reference for posturographic examinations with a modified methodology 5
In groups 1) and 2), posturographic examinations have been preceded by a clinical evaluation, defining the level of the following parameters: a) pain intensity, assessed according to VAS b) functional shortening of the involved extremity (in cm) c) knee joint oedema (in cm of circumference) Analysis of the collected data comprised calculated gains of value of several posturographic parameters obtained in subsequent examinations, conducted every 10-12 days. Subsequently, correlations between the calculation results were determined and compiled between the groups to compare the results and to evaluate their significance in patients suffering from RA. The aim of the study was to determine some characteristic posturographic features in a modified examination protocol in patients suffering from RA, as well as to compare them with the corresponding results obtained in patients suffering from osteoarthritis and in people with no dysfunction of the motor system. The effect of knee joint alloplasty on possible normalization of posturographic parameters has been evaluated. Results of subsequent posturographic examinations have been analyzed to determine the most significant pre-surgical clinical parameter (pain intensity, oedema, or functional shortening of the involved extremity) affecting possible postural instability in RA patients after knee joint alloplasty, in reference to surgically treated patients suffering from osteoarthritis. On the basis of the conducted analysis, the following conclusions were formulated: 1. Posturographic parameter compilation which is characteristic for the researched group (i.e. patients suffering from RA) includes: a) small value of the radius b) large area of the field marked by the projection of centre of gravity c) velocity of movement of the centre of gravity preserved at the level of results obtained from healthy individuals 6
2. Knee joint alloplasty improves the value of the field area marked by the projection of the centre of gravity onto a plane of support, as well as normalizes the movement velocity of the projection of centre of gravity across the plane of support. 3. Knee joint alloplasty does not affect the radius of inclination amplitude of the projection of centre of gravity. 4. Repeating the posturographic examinations twice, with a 10-12 day interwal, has not confirmed the presumed effect of learning of balance-related reactions. 5. There are no correlations between pre-surgical clinical parameters, such as: pain intensity, oedema, and functional shortening of the surgically treated extremity, and the results of posturographic tests. 6. Gain in velocity of the projection of gravity centre moving across the plane of suport is the largest in patients without co-existing pain, oedema, or functional shortening of the examined extremity. 7. There are differences between the results of posturographic tests obtained from patients suffering from RA, and those obtained from patients suffering from osteoarthritis. The differences concern both pre-surgical parameters and parameters collected in 8-10 days after knee joint alloplasty. The effect of pre-surgical clinical features on post-surgical posturographic test results is also significantly different in the first control group, consisting of patients with osteoarthritis. 8. The possible cause of little effect of knee joint alloplasty on normalization of the radius of inclination amplitude of projection of centre of gravity is habituation of balance-related neuronal centres as a result of a long-term, generalized, progressive pathological process occurring in the course of RA. 7