Asociaciones de fuerza y ​​variables espaciotemporales de la marcha con la carga de la rodilla durante la marcha después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior

by | 3 de Ene, 2023 | 0 comments

Los desgarros del ligamento cruzado anterior (LCA) son una de las lesiones de rodilla más comunes en los deportes. Después de una lesión, a menudo se recomienda la cirugía de reconstrucción del LCA (ACLR) para restaurar la función y la estabilidad dinámica de la rodilla. Aunque las técnicas quirúrgicas han avanzado con el tiempo, las personas que eligen tener ACLR todavía presentan un mayor riesgo de desarrollar osteoartritis de rodilla (OA). Por ejemplo, hasta el 50% de las personas con ACLR muestran cambios óseos degenerativos en la evaluación radiográfica tan pronto como 5 años después de la cirugía. A pesar de la alarmante tasa de desarrollo de OA, los protocolos de rehabilitación ACLR actuales están diseñados principalmente para que los pacientes vuelvan a su nivel más alto de actividad lo más rápido posible. La falta de intervenciones de rehabilitación específicas para mitigar los factores asociados con el desarrollo a largo plazo de la artrosis de rodilla como parte del estándar de atención de ACLR podría estar contribuyendo a los malos resultados a largo plazo.

Los estímulos mecánicos son esenciales para mantener la salud y función del cartílago articular. Por lo tanto, un mecanismo comúnmente hipotetizado de OA de rodilla postraumática después de ACLR son las alteraciones en la carga de la articulación de la rodilla (es decir, demasiada o muy poca). Los momentos articulares netos de aducción y flexión de la rodilla son variables biomecánicas relevantes de la carga de la articulación de la rodilla que a menudo se alteran durante la marcha en personas con ACLR. A pesar de los informes contradictorios, un hallazgo frecuente es la disminución de la carga articular de la rodilla afectada al caminar, que puede persistir hasta 24 meses después de la ACLR y puede contribuir al desarrollo de OA de rodilla.

La carga alterada de la articulación de la rodilla es un deterioro común y persistente en las personas después de ACLR, por lo que se justifica cuantificar la carga de la rodilla durante la marcha e identificar los factores modificables que influyen en la carga durante la rehabilitación. Sin embargo, cuantificar la carga de la articulación de la rodilla en la clínica es un desafío porque estas mediciones requieren herramientas biomecánicas (p. ej., captura de movimiento, plataformas de fuerza) y análisis que a menudo no están disponibles en un entorno clínico. Además, se sabe poco sobre las intervenciones que pueden implementar los médicos para modificar la carga de la rodilla en pacientes después de ACLR. Identificar las variables que informan los momentos de la rodilla y que pueden abordarse durante la rehabilitación de ACLR sería un primer paso para cerrar la brecha entre los hallazgos de la investigación de laboratorio y la práctica clínica.

Varios factores pueden contribuir a la carga alterada de la articulación de la rodilla después de ACLR y podrían cuantificarse y usarse como objetivos de rehabilitación en entornos clínicos. Con base en los principios de la dinámica inversa, los momentos de articulación están determinados por los vectores de fuerza de reacción conjunta (JRF), los brazos de momento de los vectores JRF y la cinemática de la articulación (p. ej., aceleración angular). Por lo tanto, las deficiencias de la marcha después de la ACLR que cambian el brazo de momento del JRF (p. ej., la longitud y el ancho del paso) podrían resultar en una reducción de la carga sobre las rodillas. De hecho, disminuir la longitud del paso y aumentar el ancho del paso en participantes sanos con retroalimentación disminuyó los momentos de flexión y aducción de la rodilla, respectivamente. Además, la debilidad del cuádriceps es una deficiencia común y persistente que podría contribuir a reducir la capacidad de carga de la rodilla porque los extensores de la rodilla son responsables de controlar el movimiento angular de la rodilla. Por lo tanto, el propósito de nuestro estudio fue determinar si las variables que son factibles de evaluar y modificar durante la rehabilitación en un entorno clínico (p. ej., fuerza y ​​valores de la marcha espaciotemporal) informan los momentos de flexión externa y aducción de la rodilla durante la marcha. Presumimos que las variables que pueden indicar la magnitud de las fuerzas articulares (p. ej., velocidad al caminar, cadencia), brazos de momento (p. ej., longitud o anchura del paso) o el control del movimiento angular de la rodilla (p. ej., fuerza muscular de la rodilla, balanceo o tiempo de postura) estaría asociado con los momentos de flexión y aducción de la rodilla durante la marcha.

La fuerza isocinética concéntrica máxima del músculo de la rodilla a 60°/s se registró con un dinamómetro Kin Com III (Isokinetic International). El participante estaba sentado en la silla y asegurado con correas en el tronco y la cintura. La extremidad que se estaba probando se aseguró con una correa para el muslo y la almohadilla de la pierna se unió proximal al maléolo. El eje de rotación del dinamómetro se alineó con el eje de la articulación de la rodilla (es decir, los epicóndilos femorales) y se registró el brazo de palanca del dinamómetro. El peso de las extremidades se controló mediante la corrección de la gravedad antes de realizar la prueba para cada extremidad. Se dieron instrucciones orales antes de la prueba para cruzar los brazos sobre el pecho y extender y flexionar la parte inferior de la pierna lo más fuerte y rápido posible en todo el rango de movimiento (es decir, 0° a 90° de flexión de la rodilla). A cada participante se le dieron 2 ensayos de práctica. Se registraron cuatro intentos exitosos (es decir, pasando por el rango completo de movimiento con los brazos cruzados sobre el pecho). Luego se promediaron los momentos extensores máximos de los 3 intentos más altos y se normalizaron a la masa corporal (Nm/kg) para análisis estadísticos posteriores.

Consideramos factible la evaluación clínica de la fuerza de los músculos de la rodilla y los valores de la marcha espacial o temporal (p. ej., longitud del paso, tiempo de apoyo) y, por lo tanto, examinamos estas variables como predictores de los momentos de la articulación de la rodilla. Los valores de la marcha espacial o temporal se evaluaron instruyendo al participante para que caminara a la misma velocidad seleccionada por él mismo en una pasarela de presión de 4,9 m (16 pies) (modelo GAITRite-RE16; CIR Systems Inc) 4 veces para proporcionar al menos 10 huellas o pasos para cada pierna. Específicamente, la cadencia, la longitud del paso, ángulo de progresión del pie (es decir, el ángulo entre la línea de progresión y la línea media de la huella), ancho de paso (es decir, la distancia desde el centro del talón del pie de referencia hasta la línea de progresión del pie opuesto) y el tiempo de apoyo (como porcentaje del ciclo de la marcha) fueron derivados por el software GAITRite. La longitud y el ancho del paso se normalizaron a la altura del cuerpo de cada participante.

La cinemática de la extremidad inferior y las fuerzas de reacción del suelo (GRF) durante la marcha sobre el suelo se registraron utilizando un sistema de análisis de movimiento de 8 cámaras (serie Vicon T; Oxford Metrics PLC) a 250 Hz y placas de fuerza a 1000 Hz (modelo OPT464508-2K -STT; Advanced Mechanical Technology, Inc), respectivamente. Se colocaron marcadores reflectantes en puntos de referencia anatómicos siguiendo el método informado por Tsai et al. Cada participante recibió instrucciones de caminar a una velocidad seleccionada por ellos mismos (1,37 ± 0,17 m/s). Tres pasos exitosos (pie completamente dentro de la plataforma de fuerza) fueron registrados bilateralmente para cada individuo.

Se usó Visual3D (versión 2021.06.2; C-Motion Inc) para procesar los datos de coordenadas sin procesar para calcular la cinemática y la cinética segmentaria para ambas extremidades. Los datos de trayectoria de los marcadores reflectantes se filtraron utilizando un filtro de paso bajo Butterworth de 12 Hz de cuarto orden y cero retraso. Los sistemas de coordenadas locales de la pelvis, el muslo, la pierna y el pie se derivaron de una prueba de calibración de pie. El centro de la articulación de la cadera se estimó utilizando el método del trocánter mayor, y se establecieron sistemas de coordenadas conjuntas basados ​​en las recomendaciones de la Sociedad Internacional de Biomecánica. La cinemática articular se calculó utilizando ángulos de Euler con el siguiente orden de rotaciones: flexión o extensión, abducción o aducción y rotación interna o externa.

Los momentos de unión netos tridimensionales se determinaron utilizando ecuaciones de dinámica inversa y reportados como momentos externos. Los momentos máximos de flexión y aducción de la rodilla durante la primera mitad de la fase de apoyo de la marcha se identificaron y normalizaron según el peso corporal y la altura (% BW · BH) para cada prueba de caminata. El comienzo y el final de la fase de apoyo se determinaron en base a un umbral de 20 N en la GRF vertical.

Se observó una disminución de la fuerza máxima del extensor de la rodilla, el momento máximo de flexión y aducción de la rodilla y el tiempo de apoyo para la pierna ACLR en comparación con la pierna no lesionada (tabla 1). El momento máximo de flexión de la rodilla para la pierna ACLR durante la marcha se correlacionó positivamente con la fuerza del extensor de la rodilla y la longitud del paso y se correlacionó negativamente con el ancho del paso de la pierna ACLR.Tabla 2). Por lo tanto, la fuerza de los extensores de la rodilla, la longitud del paso y el ancho del paso se incluyeron en el análisis de regresión por pasos posterior. Entre estas 3 variables que se asociaron significativamente con el momento máximo de flexión de la rodilla, la regresión paso a paso indicó que la fuerza del extensor de la rodilla y el ancho del paso fueron los predictores más dominantes.Figura 1), que en conjunto representan el 43% de la variación en el momento máximo de flexión de la rodilla (Tabla 3).

tabla 1

Comparación entre las extremidades de la fuerza de la rodilla y las variables para caminar

Comparación entre las extremidades de la fuerza de la rodilla y las variables para caminar
Comparación entre las extremidades de la fuerza de la rodilla y las variables para caminar

Tabla 2

Asociaciones de la fuerza y ​​las variables espaciotemporales de la marcha con los momentos máximos de flexión y aducción de la rodilla (% BH·Peso corporal) durante la marcha

Asociaciones de la fuerza y ​​las variables espaciotemporales de la marcha con los momentos máximos de flexión y aducción de la rodilla (% BH·Peso corporal) durante la marcha
Asociaciones de la fuerza y ​​las variables espaciotemporales de la marcha con los momentos máximos de flexión y aducción de la rodilla (% BH·Peso corporal) durante la marcha

Figura 1

Asociación del momento máximo de flexión de la rodilla con, A, fuerza isocinética del extensor de la rodilla y, B, amplitud del paso durante la marcha.

Asociación del momento máximo de flexión de la rodilla con, A, fuerza isocinética del extensor de la rodilla y, B, amplitud del paso durante la marcha.

Figura 1

Asociación del momento máximo de flexión de la rodilla con, A, fuerza isocinética del extensor de la rodilla y, B, amplitud del paso durante la marcha.

Asociación del momento máximo de flexión de la rodilla con, A, fuerza isocinética del extensor de la rodilla y, B, amplitud del paso durante la marcha.

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Tabla 3

Predictores primarios del momento máximo de flexión de la rodilla (% BH · peso corporal) durante la marcha según lo determinado por análisis de regresión paso a paso

Predictores primarios del momento máximo de flexión de la rodilla (% BH · peso corporal) durante la marcha según lo determinado por análisis de regresión paso a paso
Predictores primarios del momento máximo de flexión de la rodilla (% BH · peso corporal) durante la marcha según lo determinado por análisis de regresión paso a paso

El momento máximo de aducción de la rodilla para la pierna ACLR durante la marcha se correlacionó positivamente con la velocidad de la marcha, la cadencia y la longitud del paso de la pierna ACLR.Tabla 2). El momento máximo de aducción de la rodilla también se correlacionó negativamente con el ancho del paso y el tiempo de la fase de apoyo (Tabla 2). Por lo tanto, la velocidad de la marcha, la cadencia, la longitud del paso, el ancho del paso y el tiempo de la fase de apoyo se incluyeron en el análisis de regresión por pasos posterior. Entre estas 5 variables que se asociaron significativamente con el momento máximo de aducción de la rodilla, la regresión paso a paso demostró que el tiempo de la fase de apoyo y el ancho del paso fueron los predictores más dominantes (Figura 2), que en conjunto representan el 61% de la variación en el momento máximo de aducción de la rodilla (Tabla 4).

Figura 2

Asociación del momento máximo de aducción de rodilla con, A, tiempo de fase de apoyo y, B, ancho de paso durante la marcha.

Asociación del momento máximo de aducción de rodilla con, A, tiempo de fase de apoyo y, B, ancho de paso durante la marcha.

Figura 2

Asociación del momento máximo de aducción de rodilla con, A, tiempo de fase de apoyo y, B, ancho de paso durante la marcha.

Asociación del momento máximo de aducción de rodilla con, A, tiempo de fase de apoyo y, B, ancho de paso durante la marcha.

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Tabla 4

Predictores primarios del momento máximo de aducción de la rodilla (% BH · Peso corporal) durante la marcha según lo determinado por análisis de regresión por pasos

Predictores primarios del momento máximo de aducción de la rodilla (% BH · Peso corporal) durante la marcha según lo determinado por análisis de regresión por pasos
Predictores primarios del momento máximo de aducción de la rodilla (% BH · Peso corporal) durante la marcha según lo determinado por análisis de regresión por pasos

Las diferencias entre las extremidades en los momentos máximos de flexión y aducción de la rodilla no se asociaron con la fuerza muscular de la rodilla ni con ninguna variable espaciotemporal de la marcha.Tabla 5).

Tabla 5

Asociaciones de fuerza y ​​variables espaciotemporales de la marcha con diferencias entre las extremidades en los momentos máximos de flexión o aducción de la rodilla durante la marcha

Asociaciones de fuerza y ​​variables espaciotemporales de la marcha con diferencias entre las extremidades en los momentos máximos de flexión o aducción de la rodilla durante la marcha
Asociaciones de fuerza y ​​variables espaciotemporales de la marcha con diferencias entre las extremidades en los momentos máximos de flexión o aducción de la rodilla durante la marcha

En este estudio, nuestro objetivo fue determinar si las variables que son factibles de evaluar y modificar en un entorno clínico informaron la carga de la articulación de la rodilla durante la marcha después de ACLR unilateral. Varias variables fueron significativamente…

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