Vliv odlehčující kolenní ortézy na chůzi u pacientů s gonartrózou – pilotní studie

Overview

Mezi pomůcky, které mohou osobám s gonartrózou zmírnit bolest či překonat obtíže v každodenních aktivitách, jsou řazeny také odlehčující ortézy. Cílem této studie je posoudit vliv odlehčující ortézy na bolest, ztuhlost kloubů, potíže při vykonávání každodenních úkonů a distribuci tlaků na kontaktu nohy s podložkou při chůzi u pacientů s gonartrózou. Experimentální skupinu tvořilo 5 osob ve věku 70,1 ± 4 let, kontrolní skupinu také 5 osob ve věku věku 67,4 ± 4,6 let. K hodnocení efektu ortézy byl využit dotazník WOMAC a analýza rozložení tlaků při chůzi. Měření bylo provedeno před aplikací ortézy, po čtyřměsíčním nošení ortézy a tři měsíce po ukončení nošení ortézy. Výsledky naznačují, že nošení ortézy snížuje zatížení laterální strany přednoží na postižené končetině. Dochází také k mírnému snížení funkčního postižení a bolestivosti kolene.

KLÍČOVÁ SLOVA:
rozložení tlaků, dotazník WOMAC, unloader One^®

ÚVOD

Kolenní kloub je nejsložitějším a největším kloubem lidského těla, který plní dva protichůdné požadavky – udržuje stabilitu při současném zachování mobility (7). Z toho vyplývají zvýšené nároky, které jsou na kolenní kloub kladeny i při běžné lokomoci. Jednorázové nebo opakované přetížení kloubu může být, vedle narušení homeostázy subchondrální kosti, vazů, svalů, synovie nebo metabolického onemocnění chondrocytů, jednou z možných primárních příčin idiopatické artrózy (4, 11). Osteoartróza se nejvíce projevuje v opotřebení a úbytku kloubní chrupavky, jedná se však o selhání kloubu jako celku (5).

Osteoartróza kolenních kloubů – gonartróza postihuje různou rychlostí všechny kompartmenty kolena, avšak vzhledem k přenosu větší zátěže přes mediální oblast je v této části lokalizace gonartrózy mnohem častější než v oblasti laterální.

Problémem je, že osteoartrotické změny prokázané na rentgenu často nekorelují se subjektivními potížemi pacientů (8). Na vznik artrotických změn může mít vliv také funkční pohybová patologie, kdy svaly v okolí kloubu ztrácejí schopnost rychlé kontrakce (1, 14). Tím dochází ke změnám v umístění středu otáčení mechanické osy postiženého kloubu a z toho vyplývající biomechaniky kloubu (5). Při následném sdružování poruch (těžší stupně gonartrózy) se rozvíjejí kloubní deformity, dochází ke změnám v postuře a v provedení chůze (6, 10).

Léčba gonartrózy je v optimálním případě kombinací nefarmakologického a farmakologického přístupu. Hlavním cílem konzervativní terapie, do které řadíme i aplikaci ortéz, je zmenšení bolesti, zlepšení mobility a kvality života a zpomalení progrese onemocnění (18). Aplikace ortézy s valgózním korekčním účinkem, která je vhodná pro symptomatickou mediální gonartrózu, může snížit svalovou kokontrakci, a tím redukovat kompresivní zatížení v kolenním kloubu (15).

Chůzi pacientů s gonartrózou označujeme jako antalgickou. Jedná se o provedení chůze, které slouží ke zmírnění intenzity a doby trvání bolesti. V důsledku toho pacient zkracuje trvání stojné fáze na postižené končetině. Výsledkem je kratší délka kroku na nepostižené končetině, snížená rychlost pohybu a kadence kroků (12, 17). Pro snížení nároků na m. quadriceps femoris, které vznikají v důsledku zvýšené flexe v kolenním kloubu, dochází k náklonu těla pacienta vpřed. Posun těžiště má vliv na posun vektoru reakční síly podložky, která působí před kolenním kloubem a vytváří tak extenční moment síly, který zajišťuje pasivní stabilizaci kolenního kloubu. Zvyšuje se flexe v kyčelním a hlezenním kloubu (22). Jako rizikové může působit snížení množství pohybové aktivity, která při dostatečném objemu a intezitě redukuje různá zdravotní rizika (24), a to zejména s přibývajícím věkem (23).

Výše zmíněné obtíže při chůzi můžeme mimo jiné ovlivnit pomocí různých ortotických pomůcek, mezi které patří i odlehčující ortézy. Posouzení efektu odlehčující ortézy na provedení chůze je možné pomocí kinematické analýzy. Její využití v klinické praxi je však poměrně omezené zejména kvůli časové náročnosti zpracování dat a také vyšší pořizovací ceně kamerových systémů a software. Lze však předpokládat, že výše uvedené změny polohy těla při chůzi pacientů s gonartrózou se projeví také na velikosti a charakteru zatížení chodidla. Pro toto měření lze využít v praxi již poměrně dostupnou metodu dynamickou plantografii, která analyzuje rozložení tlaků na kontaktu nohy s podložkou.

Cílem práce bylo posoudit vliv odlehčující ortézy na bolest, ztuhlost kloubů, potíže při vykonávání každodenních úkonů a distribuci tlaků na kontaktu nohy s podložkou při chůzi u pacientů s gonartrózou.

METODA

Charakteristika testovaného souboru

Experimentální skupinu tvořilo 5 probandů (3 ženy, 2 muži, věk 70,1 ± 4 let, výška 170,4 ± 17,6 cm, hmotnost 82,4 ± 24,6 kg), kteří měli diagnostikovanou unilaterální mediální gonartrózu středního stupně (stadium II.–III. dle Kellgrena–Lawrence). Pacienti v průběhu výzkumu nepoužívali při bolestech kolena analgetika a nedostávali injekce do artrotického kloubu. Kritériem pro zařazení do souboru bylo, kromě středního až závažného stupně gonartrózy, také jednostranné postižení, chůze bez použití opěrných pomůcek a rozměry dolní končetiny, které umožnily aplikaci ortézy (obvod stehna 34,5–73,5 cm, obvod lýtka 25,0–61,5 cm). Kontrolní skupinu tvořilo 5 zdravých osob (3 ženy, 2 muži, věk 67,4 ± 4,6 let, výška 171,8 ± 14,8 cm, hmotnost 81,6 ± 21,4 kg) bez známek gonartrózy nebo jiného klinicky významného postižení na dolních končetinách. Všichni jedinci byli seznámeni s průběhem měření a podepsali informovaný souhlas. Výzkum byl schválen Etickou komisí FTK UP v Olomouci.

Ortéza Unloader One^® a způsob její aplikace v rámci výzkumu

Ortéza Unloader One^® (Össur, Reykjavik, Island) je určena pro pacienty s mírnou až těžkou jednostrannou gonartrózou nebo s jiným jednostranným poškozením kolenního kloubu vyžadujícím odlehčení postiženého kompartmentu. Jedná se o individuálně zhotovenou, lehkou ortézu malých rozměrů, která pracuje na tříbodovém principu. Vzhledem k flexibilní konstrukci a optimalizovaným rozměrům kolenní kloubové dlahy se ortéza přizpůsobuje anatomickému tvaru končetiny, lze ji nosit i pod oděvem.

Ortéza byla experimentální skupině aplikována podle rozměrů končetiny každého jedince. Specialista v oblasti ortotiky naučil probandy jak s ortézou zacházet a pečovat o ni. Účastníci studie ortézu používali po dobu 4 měsíců při pobytu venku, v práci a v průběhu sportovních aktivit.

Přístrojové vybavení

K analýze velikosti a rozložení tlaků pod ploskou nohy byla použita tlaková plošina Footscan (RS Scan Intenational, Olen, Belgie) o délce 2 m.

Postup měření

Výzkum byl realizován od dubna do prosince roku 2014. Měření se odehrávalo ve společné laboratoři Ortopedické kliniky FN v Olomouci a FTK UP v Olomouci. U každé měřené osoby jsme zaznamenali základní anamnestické a antropometrické údaje a provedli kineziologické vyšetření.

Pro hodnocení funkčního postižení a vývoje gonartrózy jsme použili dotazník Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), který obsahuje 24 otázek rozdělených do tří částí: část A – 5 otázek na různé typy bolesti; část B – 2 otázky na ztuhlost kolenních kloubů; část C – 17 otázek na aktivity běžného denního života, které mohou být gonartrózou omezeny. Každá otázka je bodována 0–4 body, kde 0 znamená žádné potíže, 1 mírné, 2 střední, 3 silné a 4 velmi silné obtíže. Dotazník WOMAC vyplnili jedinci na začátku a na konci období, kdy nosili ortézu a dále tři měsíce po ukončení používání ortézy.

Následovalo vlastní měření velikosti a distribuce tlaku. Před začátkem měření si probandi mohli vyzkoušet chůzi na boso po plošině tak, aby nedocházelo ke změně délky kroku při dodržení přirozené rychlosti. Po zkušebních pokusech bylo u kaž-dého jedince změřeno osm pokusů chůze. Tato měření se u experimentální skupiny uskutečnila dvakrát – při zahájení výzkumu a po čtyřech měsících nošení ortézy, vždy nejdříve bez orté-zy a poté s ortézou. Poslední měření se usku-tečnilo tři měsíce po ukončení používání ortézy a bylo provedeno pouze bez ortézy. Kontrolní skupina absolvovala měření chůze bez ortézy jedenkrát.

Způsob zpracování dat, měřené parametry

Při vyhodnocení záznamů jsme kontaktní plochu plosky nohy rozdělili na 10 oblastí: palec, 2. až 5. prst, 1. metatarzus, 2. metatarzus, 3. metatarzus, 4. metatarzus, 5. metatarzus, středonoží, mediální část paty, laterální část paty.

Pro hodnocení velikosti a průběhu zatížení každé oblasti jsme použili 4 parametry: doba zatížení specifické oblasti vzhledem k trvání stojné fáze [%], maximum tlaku v dané oblasti [N/cm²], doba dosažení maxima tlaku v dané oblasti vzhledem k trvání stojné fáze [%], tlakový impulz (integrál vypočítaný ze závislosti tlaku na čase [N.s/cm²]) ve specifické oblasti.

Statistické zpracování dat

Statistické zpracování dat jsme provedli s využitím programu STATISTICA (10.0, StatSoft, Inc., Tulsa, OK, USA). Z naměřených hodnot jsme vypočítali základní statistické charakteristiky. K porovnání dat mezi experimentální a kontrolní skupinou jsme použili Mannův Whitneyův U test. Porovnání údajů na jednotlivých končetinách v rámci jednotlivých měření, podobně jako při chůzi s ortézou a bez ortézy, jsme provedli s využitím Wilcoxonova testu. Vzhledem k nízkému počtu osob ve skupině byla zvolena hladina statistické významnosti α < 0,1.

VÝSLEDKY

Bolest, ztuhlost kloubů a potíže při vykonávání každodenních úkonů

Výsledky zjištěné pomocí dotazníku WOMAC jsou uvedeny v tabulce 1. V průběhu sledovaného období zkoumané osoby zaznamenaly mírný pokles bolesti, ztuhlosti kloubů a mírný pokles potíží při vykonávání denních aktivit. Zjištěné rozdíly však nejsou statisticky významné.

Rozložení tlaků na kontaktu nohy s podložkou

Vzhledem k velkému množství dat (10 měřených oblastí x 4 analyzované parametry) zde uvádíme pouze výsledky, které byly statisticky významné (p < 0,1).

Porovnání postižené a nepostižené končetiny s kontrolní skupinou

Abychom posoudili odlišnosti v zatížení končetin u osob s gonartrózou při chůzi, tak jsme nejdříve porovnali zatížení postižené (P) a nepostižené končetiny (N) bez ortézy na začátku sledovaného období a následně je porovnali se zatížením končetin kontrolní skupiny (K). V závorce jsou uvedeny hodnoty mediánů.

Na postižené končetině byly v porovnání s nepostiženou končetinou významně delší doba kontaktu (P 84,5; N 78,8) a vyšší maximum tlaku (P 14,8; N 10,9) v oblasti čtvrtého metatarzu. Maximum tlaku v laterální části paty nastalo později (P 17,1; N 14,4).

Mezi zatížením postižené končetiny a kontrolní skupiny nebyly zjištěny významné rozdíly. Na nepostižené končetině jsme nalezli menší zatížení (maximum tlaku) v oblasti druhého metatarzu (N 11,8; K 17,0).

Vliv nošení ortézy – krátkodobý efekt

Krátkodobý vliv ortézy jsme hodnotili na základě porovnání výsledků chůze bez ortézy (B) a s ortézou (O), které proběhlo na začátku výzkumu.

Na postižené končetině se po aplikaci ortézy významně snížila velikost maximálního tlaku v oblasti 2. až 5. prstu (B 3,6; O 2,5), zvýšila se doba dosažení maximálního zatížení v oblasti 1. metatarzu (B 71,3; O 78,7).

Na nepostižené končetině jsme při chůzi s ortézou naměřili významné snížení maximálního tlaku v oblastech třetího (B 10,2; O 7,9) a čtvrtého metatarzu (B 10,9; O 9,7). Snížila se také velikost tlakového impulzu v oblasti 2. až 5. prstu (B 0,67; O 0,44) a třetího metatarzu (B 2,8; O 2,4).

Vliv nošení ortézy – dlouhodobý efekt

Dlouhodobý vliv nošení ortézy byl hodnocen na základě porovnání chůze bez ortézy na začátku výzkumu (Před), po ukončení aplikace ortézy (Po) a tři měsíce po ukončení používání ortézy (3Po).

Po ukončení aplikace ortézy se na postižené končetině snížilo zatížení v oblasti třetího (maximum tlaku: Před 14,1; Po 9,6) a čtvrtého metatarzu (maximum tlaku: Před 14,8 vs. Po 8,5; tlakový impulz: Před 4,8 vs. Po 3,0; doba zatížení: Před 84,5 vs. Po 81,9). U 5. metatarzu nastalo maximum tlaku dříve (Před 70,6; Po 67,3). V laterální části paty došlo po ukončení používání ortézy k nárůstu zatížení (maximum tlaku: Před 12,8 vs. Po 14,1; tlakový impulz: Před 3,7 vs. Po 4,3). Tři měsíce po ukončení používání ortézy jsme v porovnání se zatížením nohy na začátku experimentu nalezli na postižené končetině následující významné změny: zmenšení doby zatížení v oblastech 2. až 5. prstu (Před 53,8; 3Po 45,9) a laterální části paty (Před 64,9; 3Po 62,9) a zvýšení maxima tlaku v oblasti 1. metatarzu (Před 8,9; 3Po 12,4) a snížení v oblasti  3. metatarzu (Před 14,1; 3Po 10,5).

Na zdravé končetině došlo ke změnám zejména v časových parametrech. Po ukončení aplikace ortézy se zvýšila doba dosažení maximálního tlaku v oblasti pátého metatarzu a tato změna přetrvala i tři měsíce po ukončení používání ortézy (Před 69,5; Po 74,9; 3Po 76,2). Celkové zatížení (tlakový impulz) se významně snížil v oblasti 2. metatarzu (Před 2,9; 3Po 2,3). V oblasti 1. metatarzu nastalo maximum tlaku tři měsíce po ukončení používání ortézy později (Před 76,7; 3Po 79,5), avšak doba zatížení této oblasti se významně snížila (Před 75,2; 3Po 68,0).

DISKUSE

Z výsledků dotazníku WOMAC vyplývá, že body za denní aktivity a výsledné skóre se v průběhu experimentu snižovaly a toto snížení pokračovalo i po ukončení nošení ortézy. Tyto změny mohou být způsobeny zlepšením propriocepce při aplikaci ortézy, zlepšením funkčních a biomechanických parametrů, ale částečně také placebo efektem (13). Přestože nalezené rozdíly nejsou statisticky významné, lze předpokládat, že aplikace odlehčující ortézy snížila bolestivost a zlepšila funkčnost osteoartrotického kolena. Zjištěné rozdíly potvrzují také výsledky dalších studií. Ve studii Laroche a spol. (13) se snížila po aplikaci ortézy hodnota WOMAC indexu u parametru bolesti, ztuhlosti a denních aktivit téměř o 30 %. Nejvýraznější zlepšení WOMAC skóre u pacientů s gonartrózou bylo naměřeno šest týdnů po aplikaci ortézy (2).

Při gonartróze dochází během chůze k abnormálnímu mechanickému zatížení kolena. Změna v jedné části dolní končetiny má vliv na zatížení v sousedním kloubu. Rozdíl v zatížení na plosce chodidla tedy může poskytnout důležitý vhled do patogeneze a progrese gonartrózy.

V naší studii byly rozdíly v zatížení při chůzi u osob s gonartrózou a kontrolní skupiny minimální. Při porovnání postižené a nepostižené končetiny na začátku sledovaného období se však objevila tendence k většímu tlakovému zatížení na laterální straně chodidla postižené končetiny, což podle dostupné literatury může být znakem právě gonartrózy mediálního kompartmentu (16). Také Motooka a spol. (19) spojují zatížení laterální části chodidla v druhé polovině stojné fáze s varózní deformitou kolena. Při výrazné varózní deformitě kolena u mediální gonartrózy dochází kompenzačně k valgóznímu postavení zadní části nohy. Největší kompenzace probíhá v subtalárním kloubu.

Krátkodobá aplikace ortézy se projevila zejména na nepostižené končetině, kde došlo ke snížení zatížení přednoží. Dlouhodobé nošení ortézy přineslo pozitivní změnu ve snížení zatížení na laterální straně předonoží. Po třech měsících po ukončení nošení ortézy se však zatížení přiblížilo zpět k původním hodnotám. Pozitivní vliv ortézy na optimalizaci rozložení tlaku na plosce nohy při chůzi popisují také Pankova a spol. (20) u osob s valgózním postavením paty a pronací subtalárního kloubu. Toriyama a spol. (25) zkoumali vliv odlehčující ortézy Unloader One® u mediální gonartrózy kolena. Autoři uvádějí, že při aplikaci ortézy nenalezli žádné významné změny v úhlu v kolenním kloubu ve frontální rovině, zatímco ipsilaterální abdukční úhel kyčle se snížil. Brouwer a spol. (3) zkoumali vliv ortézy na snížení zatížení u unikompartmentální gonartrózy kolena. Pacienti, kteří vedle konzervativní léčby používali také ortézu, byli schopni ujít delší vzdálenost a udávali menší bolestivost a menší množství užívaných léků ve srovnání s pacienty, kteří byli léčeni pouze konzervativní léčbou.

Při zatížení nohy při chůzi zdravých jedinců se největší zatížení nachází v oblasti hlavičky druhého metatarzu, následuje třetí, první a čtvrtý metatarz, s nejmenším zatížením v oblasti pátého metatarzu (21). Hayafune, Hayafune and Jacob (9) sledovali u zdravých jedinců při chůzi zatížení v oblasti předonoží během terminální fáze stojné fáze. Celkové vertikální zatížení předonoží bylo rozděleno především mezi první, druhý a třetí metatarz a palec. Podobnou tendenci v zatížení plosky nohy jsme nalezli u experimentální skupiny na postižené končetině při chůzi po ukončení aplikace ortézy. Před aplikací ortézy bylo zatížení posunuté více do oblasti čtvrtého metatarzu.

ZÁVĚRY

Z analýzy velikosti a rozložení tlaků na kontaktní ploše chodidla při chůzi u pacientů s gonartrózou vyplývá, že používání odlehčující kolenní ortézy Unloader One® mělo vliv na snížení zatížení laterální strany přednoží. Toto snížení však nepřetrvalo 3 měsíce po ukončení aplikace ortézy. Došlo také k mírnému snížení funkčního postižení kolena, které umožnilo vykonávat běžné denní aktivity s menšími obtížemi a s mírným snížením jeho bolestivosti. Míra ztuhlosti kolena se při použití ortézy nezměnila.

Pro možnost ověření těchto závěrů je nutné provést další studie, které by se zabývaly problematikou ortézování a vlivem kolenní ortézy na zatížení v oblasti chodidla u většího počtu pacientů s gonartrózou a rovněž výsledky doplnit o údaje z kinematické analýzy tak, aby bylo možné získat komplexnější pohled na řešenou problematiku.

Studie vznikla za podpory vnitřního grantu Fakulty tělesné kultury Univerzity Palackého v Olomouci č. IGA_FTK_2015_006 a MZ ČR – RVO FNOL-00098892. Dále autoři děkují Bc. Karolíně Kubešové z firmy Ortopedická protetika Frýdek Místek za individuální nastavení ortéz pro každého z měřených subjektů a jejich zaučení.

Adresa ke korespondenci:

Mgr. Zdeněk Svoboda, Ph.D.

Katedra přírodních věd v kinantropologii

FTK UP Olomouc

tř. Míru 117

771 11 Olomouc

e-mail: zdenek.svoboda@upol.cz