Μορφολογία και εµβιοµηχανική των οπισθίων µηριαίων µυών σε υγιείς και άτοµα µετά από συνδεσµοπλαστική προσθίου χιαστού συνδέσµου

Abstract

The purpose of the present thesis was to examine the differences between the electromyographic (EMG), architectural and mechanical characteristics of the of the knee joint between individuals with anterior cruciate ligament reconstruction and controls. Examined a total of 36 people, of which 29 were men and 7 women. The work was completed in four experimental studies. The aim of the first study was to record and study, architectural features of the semitendinosus in healthy and people after ACL reconstruction. By the use of an ultrasound, registered the muscle thickness and the pennation angle during the maximum isometric effort. In conclusion patients with ACL reconstruction has thicker ST while it has similar pennation angle compared to the control group. This shows that the morphology of ST recovers after ACL reconstruction to most people a year after the operation. The purpose of the second study was the 3d representation of the knee and hamstring muscles in healthy people and after ACL reconstruction. For each person the cross sectional area (CSA) and tendon length was evaluated for the BF and ST. The evaluation was to obtained by MRI images 3D images through approved software for this purpose. The purpose of the third study was the recording of the electromyographic activity of the hamstring muscles a year or more after ACL reconstruction and compared with that of healthy people. Recorded the electromyographic activity of the BF and ST and the torque in two angles 0o and 45o during maximum isometric flexion. In conclusion, there were no significant differences for the torque and the EMG between groups. This indicates that the ST and BF will recover after harvesting the ST for ACL reconstruction. The purpose of the fourth study was the measurement of the ST and BF moment arm in healthy and people after ACL reconstruction with ST tendon graft through the 3d reconstructed MRI model. The moment arm length of the ST and BF tendon were calculated in 3D. In conclusion, it was observed that the moment arm of the ST and BF I had no significant differences between two groups. This shows that the torque applied to the knee might not be affected by changes in the moment arms of the thigh muscles after ACL reconstruction.

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να εξετάσει τις διαφορές στα ηλεκτρομυογραφικά, αρχιτεκτονικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της άρθρωσης του γόνατος μεταξύ ατόμων με συνδεσμοπλαστική πρόσθιου χιαστού συνδέσμου (ΠΧΣ) και υγειών ατόμων. Συνολικά εξετάστηκαν 36 άτομα, εκ των οποίων 29 ήταν άνδρες και 7 γυναίκες. Η εργασία ολοκληρώθηκε σε τέσσερις πειραματικές μελέτες. Η κύρια ερευνητική υπόθεση ήταν ότι με δεδομένη τη μεταβολή του πάχους του ημιτενοντώδους (ST) αλλά και πιθανές μεταβολές στη κινηματική της άρθρωσης αλλά και το πάχος των μυών μετά την επέμβαση, οι ασθενείς που υποβάλλονται σε τέτοιου είδους επέμβαση ενδεχομένως εμφανίζουν διαφορετικά αρχιτεκτονικά και μηχανικά χαρακτηριστικά σε σχέση τους υγιείς. Σκοπός της πρώτη μελέτης ήταν η καταγραφή και μελέτη των δομικών, αρχιτεκτονικών χαρακτηριστικών των οπίσθιων μηριαίων και συγκεκριμένα του ST σε υγιείς και άτομα μετά από χειρουργική αποκατάσταση ΠΧΣ. Χρησιμοποιώντας υπέρηχο καταγράφηκε το μυϊκό πάχος και η γωνία πτέρωσης κατά την μέγιστη ισομετρική προσπάθεια σε πρηνή θέση με το γόνατα σε κάμψη 0ο και 45°. Η ανάλυση διακύμανσης έδειξε ότι η γωνία πτέρωσης του ST δεν διέφερε σημαντικά μεταξύ των ατόμων που υποβλήθηκαν σε συνδεσμοπλαστική ΠΧΣ και τους υγιείς (p > 0.05), ενώ το πάχος του μυός ήταν μεγαλύτερο στην ομάδα των χειρουργημένων (p < 0.05). Συμπερασματικά οι ασθενείς που κάνουν συνδεσμοπλαστική ΠΧΣ με τον ST παρουσιάζουν μεγαλύτερο πάχος μυός και παρόμοια γωνία πτέρωσης του ST σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Σκοπός της δεύτερης μελέτης ήταν η τρισδιάστατη αναπαράσταση του γόνατος και των οπίσθιων μηριαίων μυών σε υγιείς και σε άτομα μετά από χειρουργική αποκατάσταση ΠΧΣ. Η αξιολόγηση έγινε με τη λήψη μαγνητικών τομογραφιών και την τρισδιάστατη αναπαράσταση των δομών χρησιμοποιώντας ειδικό λογισμικό. Για κάθε άτομο αξιολογήθηκαν η ανατομική εγκάρσια επιφάνεια και το μήκος τένοντα του ST και της μακράς κεφαλής του δικέφαλου μηριαίου (BF). Ανάλυση με t-test δεν έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στους υγιείς και χειρουργημένους στην εγκάρσια επιφάνεια του BF (p >0.05). Ωστόσο σημειώθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στο μήκος τένοντα του BF και του ST ανάμεσα στις δύο ομάδες (p < 0.05). Σκοπός της τρίτης έρευνας ήταν η καταγραφή της ηλεκτρομυογραφικής δραστηριότητας των οπίσθιων μηριαίων μυών ένα χρόνο ή περισσότερο μετά από συνδεσμοπλαστική ΠΧΣ και η σύγκριση του με εκείνη των υγιών. Καταγράφηκε η ηλεκτρομυογραφική δραστηριότητα των BF και ST καθώς και η μέγιστη ισομετρική ροπή με το γόνατο σε κάμψη 0° και 45°. Η ανάλυση διακύμανσης δεν έδειξε στατιστικά σημαντικές αλληλεπιδράσεις της ομάδας και της γωνίας στη μέγιστη ισομετρική ροπή (p>0.05). Δεν υπήρξε αλληλεπίδραση της γωνίας και της ομάδας στο λόγο (torque/EMG) για τον BF και ST . Δεν υπήρξαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στις ομάδες και τον λόγο EMG 0ο/EMG 45ο για τον BF και τον ST. Συμπερασματικά η ροπή από το χειρουργημένο μέλος φαίνεται να αποκαθίσταται στο φυσιολογικό. Σκοπός της τέταρτης έρευνας ήταν η μέτρηση του μοχλοβραχίονα δύναμης σε υγιείς και άτομα μετά από συνδεσμοπλαστική ΠΧΣ από αυτομόσχευμα από τον ST μέσω του αναδομημένου τρισδιάστατου μοντέλου που προέκυψε από τις δισδιάστατες μαγνητικές τομές. Τα τρισδιάστατα αναδομημένα μοντέλα, τα οποία προέκυψαν από τη διαδικασία της προηγούμενης εργασίας, υπέστησαν περαιτέρω επεξεργασία και υπολογίστηκαν το μήκος του μοχλοβραχίονα του BF και του ST. Η ανάλυση με t-test δεν έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές στον μοχλοβραχίονα ανάμεσα στις δύο ομάδες. Συμπερασματικά, η μελέτη έδειξε ότι η μορφολογία του ST ανακάμπτει μετά τη λήψη του μοσχεύματος στους περισσότερους ανθρώπους ένα χρόνο μετά το χειρουργείο. Παρόμοια δεν διαπιστώθηκαν μεταβολές στην μυϊκή ενεργοποίηση και την ανατομική εγκάρσια επιφάνεια ανάμεσα στις δυο ομάδες. Εντούτοις, βρέθηκαν μεταβολές στο μήκος του τένοντα στους ασθενείς σε σχέση με του υγιείς. Παρόλα αυτά δεν διαπιστώθηκαν συστηματικές διαφορές στους μοχλούς δύναμης των μυών. Λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς της εργασίας, φαίνεται ότι η υπόθεση της εργασίας δεν επαληθεύτηκε. Συνεπώς, συμπεραίνεται ότι η συνδεσμοπλαστική με το συγκεκριμένο μόσχευμα δεν επιφέρει σημαντικές μεταβολές στα αρχιτεκτονικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της άρθρωσης του γόνατος και των περιβαλλόντων μυών.