Térd OA és elhízás: ciklikus klinikai kihívás

Az elhízás nemcsak növeli a térd osteoarthritis kockázatát, hanem megnehezíti a kezelését is, mivel a tipikus gyakorlási ajánlások gyakran egyszerűen nem praktikusak. A gait kutatók azonban új potenciális terápiás megközelítések azonosításán dolgoznak.

Elizabeth M. Russell, MS és Joseph Hamill, PhD

Az elhízás aránya járványos arányban növekszik. Az elhízás kategóriába sorolható: elhízás 1 (testtömeg-index (BMI) = 30-34,9 kgm-2), elhízás 2 (BMI = 35-39,9 kgm-2) és elhízás 3, vagy kóros elhízás (BMI> 40 kg m- 2). 1 Az elmúlt 15 évben az elhízás aránya megduplázódott, a 40-nél nagyobb BMI-értékek morbid elhízási aránya négyszeresére nőtt, az 50-nél nagyobb BMI-értékek morbid elhízási aránya pedig ötszörösére nőtt. 2-4 Az elhízás arányának növekedésével számos kapcsolódó egészségügyi kockázat (például szívkoszorúér-betegség, diabetes mellitus, magas vérnyomás és hiperlipidémia) kap általános figyelmet. A biomechanikusok számára különösen érdekes az a terhelő erő, amelyet az ízületeknek minden egyes hozzáadott testsúlykilogrammon felül kell tartaniuk.

A porcot és más biológiai szöveteket nem úgy alakították ki, hogy hatékonyan csillapítsák az elhízott és a kórosan elhízott egyének ízületeit a mozgás során. A térd által fenntartott nagy nagyságrendű, ismétlődő terhelések a térd osteoarthritiséhez (OA) vezethetnek. A porc önjavításra való képessége gyenge, és az idő múlásával a porc romlásának degeneratív folyamata felfedi a subchondralis csontot, és ízületi fájdalomhoz és osteoarthritishez vezethet. A térd OA-val járó fájdalom és kényelmetlenség teljes körűvé teszi a problémát, mivel ezek a kérdések tovább korlátozzák a mobilitást és a testtömegcsökkenéshez szükséges testmozgás képességét, ami tovább súlyosbítja az elhízás problémáját 5-7 (1. ábra). Noha a térd OA előfordulhat a mediális, laterális és/vagy patellofemorális rekeszekben, ez az áttekintés az elhízás és az OA közötti biomechanikai kapcsolatra összpontosít a térd mediális rekeszében, a leggyakoribb helyen, 8 és ajánlásokat ad a betegség rizikófaktorainak csökkentésére. elhízás esetén a gyaloglás kezdete és progressziója.

Az elhízás és az OA összekapcsolása

1. ábra Az elhízás és a térd OA ciklusa.

A térd OA előfordulási aránya 22% -kal emelkedett 1990 és 2005 között 9, és még az elhízásnál is gyorsabban emelkedik. 10 Bár nagyszámú kutatási tanulmány támasztja alá az elhízás és a térd OA közötti keresztmetszeti kapcsolatot, a 11–14 kezdetben nem volt egyértelmű, hogy az elhízás hozzájárul-e a betegség kialakulásához, vagy az ízületi fájdalom miatti inaktivitás eredménye. 1948-tól kezdődően a Framingham Study igyekezett fényt deríteni ennek a csirke-tojás talánynak. A nyomozók 35 éven keresztül követték a Framingham-kohortot, hogy meghatározzák a térd OA kockázatát egy személy 1948-as kezdeti súlya alapján. nagyobb a térd OA előfordulása, mint egészséges testsúlyú társaiknál. Mivel az elhízás korábbi életkorban kezdődik, mint valaha a korábbi történelemben, a térd OA megjelenése fiatalabb korú férfiaknál és nőknél jelentkezik, mint valaha. 16 A világ népességének kétharmadát veszélyezteti a térd OA kialakulása egy életen át, a testtömeg-index emelkedésével egyre nagyobb a kockázat. 17.

Az elhízott járás biomechanikája

2. ábra: A térd külső addíciós nyomatéka megterheli a mediális teret. A terhelés a földi reakcióerő vektorától és a merőleges momentum karjától függ a hatásvonalától a térdízület középpontjáig.

A térd OA biomechanikai kockázati tényezői közül sok már jelen van a tünetmentesen elhízott egyének járásában, akiknek kinetikája és kinematikája rendkívül hasonló a térd OA betegekéhez. A térd OA-ban szenvedő egyéneknél a külső csípő és térd addukciós csúcspontok lényegesen magasabbak, a külső térdhajlítás és a csípő meghosszabbításának csúcspontjai és a térdhajlítási szögek pedig lényegesen alacsonyabbak, mint egészséges társaiknál. 18 Az elhízott egyének járásának jellemzői hasonló eredményeket mutatnak a térdhajlítási szög és a térd külső addíciós momentuma tekintetében. 19,20 Az elhízott és nem elhízott egyének térd OA-val történő összehasonlításakor a boka és a csípő kinematikája szempontjából kevés különbség van, de a magasabb BMI-értékek alacsonyabb csúcs térdhajlítási értékekkel, lépéshosszal és járási sebességgel társulnak. Az elhízás az elsődleges kockázati tényező a térd OA progressziójában, és a porc romlásának romlásával a járás megkülönböztető jellemzői még hangsúlyosabbá válnak. Az elhízás klinikai jelentősége azonban a járás kinematikai paramétereire csekély lehet a térd OA hatásához képest. 21

Belső terhelés előrejelzése

A térdízület nagy nyomó- és nyíróerőnek van kitéve a súlyviselés során. A nyomóterhelés egészséges testsúlyú személyeknél meghaladhatja a testtömeg háromszorosát, a lépcsőzés során pedig a testtömeg hatszorosát 22. A testtömeg növekedésével nőnek azok a terhelések is, amelyek a térdízületnek vannak kitéve. Ez a terhelés aránytalanul történik a 23-25 tibialis fennsík mediális rekeszén, ezért a térd OA csaknem ötször gyakrabban érinti az ízület ezen területét, mint az oldalsó rekesz. 26 A térd külső addíciós nyomatéka (2. ábra) a térd OA-val leggyakrabban vizsgált biomechanikai változó, annak korrelációja alapján a mediális terheléssel és a mediális rekesz által viselt terhelés arányának megkülönböztetésére. 23,27-29

Számos tanulmány alátámasztja azt a megállapítást, hogy a középső térd térd OA-ban szenvedő egyéneknél a külső csúcs csúcspontjai magasabbak, mint a tünetmentes, egészséges populációkban. 30-36 Az addíciós momentum szintén összefügg a betegség súlyosságával. 36 Ezenkívül ez a magasabb csúcsmozzanat az elhízott egyének járásának egyik következetesebben megállapított jellemzője. 37 Tehát elhízott egyéneknél térd OA esetén a csúcsértékek aránytalanul magasabbak és a betegség gyorsabban halad. A csúcs külső térd addíciós momentumának nagyságát a térdízület összehangolása is befolyásolja, amelyet az elhízás fokozhat. 32,33,38

A térd igazításának szerepe

3. ábra. Ha a varus összehangolása megterheli és túlterheli a porcot a mediális rekeszben, akkor a porc itt romolhat, és mediális térd OA alakulhat ki.

Ha varus vagy íj-lábú ízület van beállítva, akkor a középső rekesz lényegesen jobban meg van terhelve, mint a 39 oldalsó rekesz (3. ábra). A varus térdízület összehangolása olyan közvetítő tényező, amely hajlamosíthatja az embert a medialis rekesz térd OA-jára. 40-44 Túlsúlyos egyéneknél térd OA esetén a csontrendszer által támogatott hozzáadott testsúly varus térdízület összehangolódáshoz vezethet, és a BMI korrelál ebben a populációban a rendellenesség súlyosságával. Az elhízott egyének akár 76% -ánál is fennáll a varus illesztése a térd OA kezdetén, vagy a betegség előrehaladásával a varus összehangolása alakul ki. Csak 18 hónap elteltével is a varus-illesztésű térdekkel rendelkező egyéneknél a betegség progressziója és funkcionális csökkenése jelentősen nagyobb, mint a valgus-igazodású térdekben. 44 Ezenkívül az elhízás jelentősen gyorsítja a betegség előrehaladását a térd OA-ban szenvedő betegeknél, akiknél a varus vagy a valgus igazodások vannak, utóbbiak jobban bírják a terhelést. 40,46 Ez a megállapítás részben magyarázza az elhízás és a térd osteoarthritisének és a test többi ízületének osteoarthritisének aránytalan erős kapcsolatát. 47

Az izomerő korlátai

Az elhízott egyének testtömeg-egységenként alacsonyabb végtagerő- és erőértékeket mutatnak, mint a nem elhízottak. A térd OA kialakulásának kockázati tényezője a károsodott erő, különösen a quadriceps izmokban. 48,49 Izometrikus és izokinetikus térdnyújtó erőt vizsgáló tanulmányok alacsonyabb nyomatékértékeket találtak elhízott egyéneknél, testtömegre normalizálva, 50-52 azonban a térdhajlítási szilárdság változatlan vagy alacsonyabb az egészséges testsúlyú egyéneknél. 50,51 Annak ellenére, hogy a térdnyújtó izmok teljes ereje az idők során nőtt, hogy alkalmazkodni tudjanak a megnövekedett tömeghez, támogatniuk és fel kell gyorsítaniuk, az elhízott egyének a járás során továbbra is elkerülik a rájuk nehezedő támaszkodást. Az elfogadott járásminta korlátozza a 20 térdhajlítást, hogy csökkentse a quadriceps izmok excentrikus összehúzódásának szükségességét a korai testtartás során, amikor a legaktívabban veszik fel az ízület káros terhelését.

Ez a merev lábú, „quadriceps elkerülési” járás a térd OA-ban szenvedő egyéneknél is fennáll, és a térd OA-s elhízott egyéneknél a legkézenfekvőbb. 21 Ez a járás korlátozza a quadriceps térdhajlásának kontrollját excentrikus összehúzódás révén, és lényegesen nagyobb mennyiségű ütéssokk száll át az ízületen keresztül. 53 A porc térfogatának és vastagságának romlásával és az ízületi tér szűkülésével a szalagok lazábbá válnak. Az ínszalag lazaságát stabilizálni kell a térdízületet átfogó izmoknak, és a gyenge quadriceps és a combizom 21% -kal magasabb terhelést eredményezhet, mint az erősebb izmokkal rendelkező egyéneknél. 54.

Nem meglepő, hogy a térd OA-ban szenvedő betegeknél gyakran ajánlott az izmok erősítése alacsony ütésállóságú testmozgással, különösen ha elhízottak. Az elhízott személyek a térd OA alszintjeinél gyorsabban haladnak, mint a nem elhízottaknál, és a legjobban profitálhatnak a megnövekedett quadriceps erősítő tevékenységekből.

Testmozgás és fogyás

4. ábra. A lábujjhegyi járás mintázata az egyik stratégia, amely ösztönzi a térdízület terhelésének csökkentését elhízott, térd OA-s betegeknél. Az A. ábra a talaj reakcióvektorát mutatja a normál járás során a B-hez képest, ahol a lábujj-kimenő járás csökkenti a pillanat karját a földi reakcióerő vektorától a térdízület közepéig. Ez a külső pillanat összeadja a térdet és megterheli a mediális teret.

Habár nem minden jelentés egyetért abban, hogy a súlycsökkenés előnyös az elhízott egyéneknél, akik térd OA-val szenvednek, 56 számos más tanulmány is kimutatja a súlycsökkenés mély előnyeit a betegség kialakulásának megakadályozásában 57 és számos kapcsolódó tünet enyhítésében. 57-62 A súlycsökkenést tehát erősen ösztönzi az Európai Liga a Reuma ellen elhízott, térdízületi betegeknél. 63

A fogyás hatékony módszer az ízületek káros káros terhelésének csökkentésére, 58 enyhíti az ízületek által tapasztalt fájdalmat, 57 és javítja a funkciót és a mobilitást 62 elhízott és túlsúlyos egyéneknél térd OA-val. A testzsír feleslegének csökkentése a testsúlyhoz képest általában a legjobb módszer a térd OA tüneteinek javítására. 64.

Mindezen előnyök ellenére a súly és a zsír jelentős csökkenése még mindig nehéz és félelmetes feladat. A fizikai aktivitás és az edzés akaratlanul káros hatással lehet a térdízületre, 65 felgyorsítva az ízület pusztulását az ízület kopásának növelésével. Ezenkívül sok térdgyulladással küzdő beteg nem próbálkozik fogyókúrás programokkal, 66 és az elhízottak még a gyaloglást is túl fárasztónak találhatják ahhoz, hogy betartsák a gyakorló tevékenységi ajánlásait. 67

Számos nem műtéti stratégia megvalósítható a térdízület terhelésének csökkentésére elhízott, térd OA-s egyéneknél. Az egyik ösztönzött stratégia a lábujjhegyi járásminta (4. ábra). A láb hosszú tengelye és a test előre haladó vonala által kialakított lábujj-szög a talaj reakcióvektorát közelebb tolja a térdízület forgástengelyéhez, és csökkenti a külsőleg alkalmazott térdadagolás nyomatékkarját pillanat. 38,68,69

A nagyobb toe-out szög a mediális rekesz térd OA progressziójának kisebb valószínűségével jár együtt nem elhízott betegeknél. 70 Egy nemrégiben végzett in vivo tanulmány azonban azt találta, hogy bár a teljes axiális terhelés csökken, a mediális rekesz terhelése nem változik a térd OA-ban szenvedő betegek normál járásához képest. 29 Véletlenül az elhízott egyének már hajlamosak kijátszott járással és szintén széles lépcsőszélességgel járni. A széles lépések kicsi hatással vannak az összenyomó terhelésre, de valójában növelik a térd mediális részének terhelését, mert hatékonyan irányítják a sípcsont és a combcsont elülső síkbeli szögletét úgy, hogy a nyomatékkar megnövekszik, és a középső rekesz jobban összenyomódik mint az oldalsó rekesz. 70 Ezért a túlzó lábujjhegyen járó fitnesz járás nem lehet előnyös az elhízott egyének számára, akik térd OA-val rendelkeznek.

„Mediális-tolású” járás, 71-73, ahol a térd állását a test középvonala felé viszik a térdhajlítás és a csípő belső rotációjának növelésével a sarokcsapáskor, 71 vagy a mediális-oldalsó törzs 74,75-ös lengését is lehet használni. csökkentse a mediális rekesz terhelését. Ezek a menetek hatékonyak, ha a térd OA-ban szenvedő betegeket laboratóriumi körülmények között kérik fel, de nem ismert, hogy az ilyen típusú járás-átképzésnek tartós hatásai vannak-e, vagy megakadályozhatják-e a térd OA progresszióját.

Az elhízott egyének 37,76,77 és a térd OA 78-80 egyének lassabban járnak, mint az egészséges testsúlyú és tünetmentesek. A lassabb járást részben a lépéshossz csökkentésével érhetjük el, amelyről kiderült, hogy csökken a külsőleg alkalmazott momentum nagysága térd OA 34-es és elhízott egyéneknél. 37 Fogyáshoz azonban nem ajánlott a lassú járás. Laboratóriumunk a Massachusettsi Egyetemen olyan járási stratégiát alkalmazott, amelynek célja a külső térd addukció csökkentése, ugyanakkor az aktivitás metabolikus költségeinek növelése.

Gyaloglás közben a sebesség állandó maradhat a lépéshossz növelésével, miközben egyidejűleg csökken a lépésfrekvencia (rövid, gyors lépések) vagy a vice vesra (hosszú, lassú lépések). Kimutatták, hogy mindkét szokás növeli a gyalogos anyagcsere költségeit, 81 de a rövid, gyors lépéseket alkalmazó járás előnye, hogy csökkenti a hatásváltozókat. 82,83 Rövid, gyors lépésekkel, állandó, előnyös járási sebességgel járva a tünetmentesen elhízott egyének jelentősen megnövelhették az anyagcsere költség aktivitását és csökkentették a külső addíciós pillanat szögimpulzusát (amely figyelembe veszi a mediális rekesz terhelését a pályán lépésről lépésre, nem pedig diszkrét pillanatban, ahogy a csúcs pillanatában). Egészséges testsúlyú egyénekhez viszonyítva, az addíciós momentum szögimpulzusa nagyobb a túlsúlyos és elhízott egyéneknél, akiknek 84 és 77 enyhe térd OA nincs, még akkor is, ha a csúcs pillanatértékei nem.

Következtetések

A mozgás közbeni kedvezőtlen terhelés kezdeményezője lehet az elhízás és a térd OA káros ciklusának, de a jelenlegi biomechanikai stratégiák képesek megakadályozni a további károsodásokat vagy a betegség előrehaladását. Ezeknek a tanulmányoknak az eredményei betekintést nyújtanak azokba a lehetséges mechanizmusokba, amelyek révén az elhízott egyének képesek megbirkózni a térd OA-val, miközben továbbra is aktív életmódot tartanak fenn vagy gyakorolják a fogyást.

Elizabeth Russell, MS, doktorandusz a Massachusettsi Egyetem, Amerikai Egyesült Államok (USA) kineziológiai tanszékén, aki elhízott nők sérülésmegelőzését és fogyását kutatja. Joseph Hamill, PhD, ugyanazon tanszék professzora, akinek kutatása az alsó végtagi sérülések megelőzésére összpontosít.

Hivatkozások