UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE
FAKULTA TĚLESNÉ VÝCHOVY A SPORTU
KATEDRA FYZIOTERAPIE
Kinematická analýza chůze u pacientů s koxartrózou
Diplomová práce
Vedoucí diplomové práce Vypracovala
PhDr. Jitka Malá, Ph.D. Bc. Barbora Říhová
Praha, prosinec 2014
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma „Kinematická analýza chůze u pacientů s koxartrózou “ vypracovala samostatně pod vedením PhDr. Jitky Malé, Ph.D.
a všechny zdroje, ze kterých jsem čerpala, jsem uvedla do seznamu literatury. Tato práce, ani její podstatná část, nebyla předložena k získání jiného nebo stejného akademického titulu.
V Praze, dne ... ...
(podpis diplomanta)
Poděkování
Ráda bych poděkovala zejména PhDr. Jitce Malé, Ph.D. za řádné vedení práce a cenné rady, které mi pomohly při zpracování této diplomové práce. Dále bych chtěla poděkovat celému zdravotnickému personálu soukromé ortopedické ambulance MUDr.
Martina Dlouhého na Praze 3 za vstřícnost a spolupráci při zprostředkování pacientů.
Poděkování si zaslouží také Ing. Petr Kubový a Ing. František Lopot, PhD. za odborné konzultace a pomoc při realizaci měření. Dále bych chtěla poděkovat svým probandům za vstřícnost a ochotu účastnit se mého výzkumu. V neposlední řadě velice děkuji celé své rodině za trpělivost a podporu, kterou mi poskytli v období psaní této práce.
Výpůjční list
Souhlasím, aby práce byla půjčována ke studijním účelům a byla citována dle platných norem. Prosím o evidenci vypůjčovatelů.
Jméno a příjmení: Fakulta / katedra: Datum vypůjčení:
Podpis:
_________________________________________________________________________
Abstrakt
Název: Kinematická analýza chůze u pacientů s koxartrózou Cíle:
Cílem této diplomové práce bylo analyzovat stereotyp chůze u probandů s III.
stupněm artrózy kyčelního kloubu, porovnat ho s literárními normami a potvrdit předem stanovené hypotézy.
Metoda:
Práce byla zpracována jako případová studie a její podstatou bylo sledovat změny rozsahu pohybů pánve a trupu při chůzi v důsledku výrazných degenerativních změn v kyčelním kloubu. Studie se zúčastnilo celkem 9 probandů (6 žen, 3 muži) s III.
stupněm artrózy kyčelního kloubu. V rámci studie proběhlo kompletní fyzioterapeutické vyšetření. Ze základních parametrů chůze byla měřena rychlost chůze probanda a doba trvání stojné fáze. V rovině frontální se měřily tyto parametry: posun pánve a trupu na stranu stojné dolní končetiny (cm) a pokles pánve na stranu švihové končetiny (stupeň).
Pro 3D analýzu pohybu a hodnocení kinematických parametrů byl použit přístroj Qualisys motion capture system se 6 infračervenými kamerami. Chůze byla měřena v různých rychlostech vždy během 10 sekund trvajícího časového úseku a výsledná data následně odečtena z minimálně 5 krokových cyklů. Pro porovnání naměřených dat byla vybrána nejpřirozenější rychlost chůze dle subjektivity pacienta. Naměřená data byla analyzována v programu Qualisys Track Manager a dále zpracována v Microsoft Excel.
Výsledky:
Měření prokázalo, že stereotyp chůze probandů se III. stupněm artrózy kyčelního kloubu je odlišný oproti normě, avšak ne ve všech parametrech. Rychlost chůze našich probandů byla totožná s výsledky ostatních studií, které analyzovaly stereotyp chůze pacientů s pokročilou artrózou kyčelních kloubů a pomalejší oproti zdravým jedincům stejné věkové kategorie. Kratší doba trvání stojné fáze na afektované dolní končetině vůči druhostranné dolní končetině byla naměřena pouze u 1/3 našich probandů. Analýza kinematických parametrů neprokázala při chůzi předpokládaný zvýšený pokles pánve na stranu švihové dolní končetiny. Zvýšený laterolaterální posun pánve a trupu se potvrdil u většiny našich probandů.
Klíčová slova: chůze, koxartróza, pánev, trup, 3D kinematika, Qualisys
Abstract
Author: Barbora Říhová
Title: Kinematic Analysis of Gait in Patients with Hip Osteoarthrosis
Objectives: The aim of this thesis was to analyse the gait patterns in probands with Stage III osteoarthritis of the hip joint, to compare these patterns with published norms and to confirm a set of pre-established hypotheses.
Method: The thesis was designed as a case study, the purpose of which was to observe changes in the pelvis and trunk extension during gait, associated with significant degenerative changes in the hip joint. A total of 9 probands with Stage III osteoarthritis of the hip joint (6 females, 3 males) took part in the study. A complete physiotherapy assessment was carried out as part of the study. The temporal gait parameters were used to measure the probands’ walking speed and relative stance phase duration. The following variables were measured in the frontal plane: lateral displacement of the pelvis and trunk toward the stance limb (cm) and pelvic obliquity toward the swing limb (degrees). A 3D motion analysis and evaluation of kinematic parameters were carried out using the Qualisys motion capture system device consisting of 6 infrared cameras.
Gait was measured at different walking speeds during a 10-second time frame and the data was subsequently subtracted from a minimum of 5 gait cycles. For the comparison of the collected data, the subjectively most comfortable gait speed was selected for each patient. The data was analysed using the Qualisys Track Manager software and further processed in Microsoft Excel.
Results: The measurements showed that the gait patterns of probands with Stage III osteoarthritis of the hip joint are significantly different from the norms; however, they do not differ across all parameters. The walking speed of our probands was comparable to the results of other studies that analysed gait patterns of patients with late stages of hip osteoarthrosis and it was slower compared to healthy individuals of the same age category. A shorter stance phase duration on the affected lower limb, compared to the contralateral lower limb, was only found in 1/3 of our probands. The analysis of kinematic parameters did not show the hypothesised increase in pelvic drop toward the swing leg. Increased lateral displacement of pelvis and trunk was confirmed in the majority of our probands.
Keywords: Gait, Hip Osteoarthritis, Pelvis, Trunk, 3D Kinematic Analysis, Qualisys
1
Obsah
1 Úvod ... 4
2 Teoretická východiska ... 5
2.1 Kyčelní kloub ... 5
2.1.1 Anatomie kyčelního kloubu ... 5
2.1.2 Kinetika kyčelního kloubu ... 7
2.1.3 Kinematika a kineziologie kyčelního kloubu ... 8
2.1.4 Centrální nervová soustava ... 8
2.2 Koxartróza ... 9
2.2.1 Rentgenový obraz kyčelního kloubu ... 11
2.2.2 Totální endoprotéza kyčelního kloubu (TEP) ... 12
2.3 Anatomické a kineziologické zákonitosti chůze ... 13
2.3.1 Lokomoce obecně ... 13
2.3.2 Vývoj lokomoce ... 14
2.3.3 Bipedální chůze ... 15
2.3.4 Analýza chůze ... 17
2.3.5 Přístroje umožňující kinematickou analýzu chůze ... 18
2.3.6 Vliv zevního a vnitřního prostředí na lokomoci ... 19
2.3.7 Fyziologické verzus patologické vzorce chůze ... 19
2.3.8 Antalgická chůze ... 22
2.3.9 Přehled zahraničních studií ... 22
3 Cíle a úkoly práce, výzkumné otázky, hypotézy... 26
3.1 Cíle práce ... 26
3.2 Úkoly práce ... 26
3.3 Výzkumné otázky ... 26
3.4 Hypotézy ... 27
2
3.5 Sledovaný soubor ... 27
3.6 Sledované podmínky měření a metoda sběru dat ... 28
3.7 Umístění markerů ... 28
3.8 Průběh měření ... 29
3.9 Statistická analýza dat ... 29
4 Výsledky ... 30
4.1 Proband č. 1... 32
4.2 Proband č. 2... 35
4.3 Proband č. 3... 38
4.4 Proband č. 4... 41
4.5 Proband č. 5... 44
4.6 Proband č. 6... 47
4.7 Proband č. 7... 50
4.8 Proband č. 8... 53
4.9 Proband č. 9... 56
5 Diskuze ... 59
6 Závěr ... 65
3
Seznam použitých zkratek
ADL – activity of daily living (základní činnosti běžného života) cca – circa
cm – centimetr
DKK – dolní končetiny KK – kyčelní kloub
LDK – levá dolní končetina m. – musculus (sval)
mm. – musculi (svaly) OA – osteoartróza
PDK – pravá dolní končetina SO – směrodatná odchylka
SIPS – spina iliaca posterior superior resp. – respektive
tj. – to jest tzv. – takzvaně zjm. – zejména
4
1 Úvod
Chůze umožňuje člověku přesun z místa na místo. Jde o přirozený pohyb, předpoklad k samostatnosti. Jedná se o způsob lokomoce, který je zdánlivě podobný, ale ve skutečnosti velmi individuální. Osoby, které známe, dokážeme rozpoznat na dálku podle specifického stereotypu chůze. V současnosti požívají analýzu chůze například i kriminalisté k identifikaci delikventů. Při pozorování chůze můžeme vyčíst věk jedince, náladu, účel chůze a jiné zajímavé okolnosti. Na světě neexistují dva jedinci, kteří by chodili stejně. Lze však nalézt určité zákonitosti, které se v této práci pokusím identifikovat u pacientů s artrózou kyčelního kloubu.
Pro toto téma diplomové práce jsem se rozhodla po absolvování tříleté praxe na ambulantním pracovišti v Českých Budějovicích. Ve spolupráci ortopeda se zde řešily každodenní obtíže pacientů zejména s degenerativním onemocněním kloubů. Jako předmět mého výzkumu jsem si vybrala probandy s koxartrózou, degenerativním onemocněním kyčelního kloubu. V průběhu degenerativního procesu kyčelního kloubu se mění stereotyp chůze a dochází k odchylkám zatížení nejen v samotném kyčelním kloubu, ale i v okolních oblastech a také ve vzdálených strukturách. V důsledku celkového stárnutí populace a zvyšující se průměrné tělesné hmotnosti roste i výskyt tohoto onemocnění. Onemocnění je natolik rozšířené, že bych chtěla zachytit i jiné následky než pouze bolesti a omezení pohybu, o kterých mluví většina lékařů a fyzioterapeutů. Své znalosti bych ráda rozšířila i o poznatky z výsledků tohoto výzkumu a uplatnila je v mé budoucí fyzioterapeutické praxi.
Práce je rozdělena do dvou samostatných částí, teoretické a praktické.
V teoretické části jsem shrnula poznatky o kyčelním kloubu z pohledu anatomie, kineziologie, kinetiky a kinematiky. Dále se zde zabývám tématikou koxartrózy a jejím dělením. V závěru se podrobně věnuji chůzi jako takové, od jejího vývoje přes analýzu až po patologické aspekty chůze spojené s artrózou kyčelního kloubu. Do této části jsem zahrnula i přehled zahraničních studií, které řeší stejnou problematiku.
Praktická část popisuje metodiku výzkumu a výsledky 9 případových studií.
Podstatou této části bylo sledovat změny pohybů pánve a trupu při chůzi v důsledku výrazných jednostranných degenerativních změn v kyčelním kloubu.
5
2 Teoretická východiska
2.1 Kyčelní kloub
2.1.1 Anatomie kyčelního kloubu
Kyčelní kloub (articulatio coxae) je geometrickým typem kloub kulovitý omezený (enarthrosis), s hlubokou jamkou, o jejíž okraje se pohyby zastavují (Čihák, 2001). Dylevský (2000), Čihák (2001) a Rychlíková (2002) se shodují, že kyčelní kloub není jen kloubem, ve kterém se pohybuje dolní končetina vůči trupu. Kyčelní klouby jsou zároveň nosné klouby trupu a balančními pohyby pomáhají k udržení rovnováhy vzpřímeného trupu. Dylevský (2009) uvádí, že kyčelní kloub je nejdůležitějším (kořenovým) kloubem dolní končetiny.
Kloubní plochy tvoří caput femoris a facies lunata ve fossa acetabuli doplněná o labrum acetabuli, vazivově chrupavčitý lem (Grim et al., 2001). Acetabulum neboli jamka kyčelního kloubu se nachází na spojnici kostí kyčelní (os ilium), sedací (os ischii) a stydké (os pubis). Tato hluboká polokruhovitá jamka na laterální ploše pánve artikuluje s hlavicí femuru (obr. č. 1). Sklon a postavení kloubní jamky jsou značně individuální a závislé na pohlaví a věku. Femur je nejdelší a nejmohutnější kostí v těle.
Kloubní plocha hlavice má průměr okolo 5 cm a odpovídá svým rozsahem zhruba 2/3 povrchu koule (Weaver & Ferg, 2010; Dylevský, 2009).
Obrázek č. 1: Anatomie kyčelního kloubu (URL1)
6
Úhel, který svírá dlouhá osa krčku stehenní kosti s dlouhou osou těla, nazýváme tzv. kolodiafyzární úhel. O valgózním krčku mluvíme při hodnotách nad 135 stupňů, za varózní považujeme hodnoty pod 120 stupňů (Dylevský, 2009). Grim et al.
(2001) označuje za normální kolodiafyzární úhel v dospělosti 126–130°. Pokud je úhel menší, mluví o varozitě (coxa vara), při větším o valgozitě (coxa valga) (obr. č. 2).
Dungl a kol. (2014) však odmítají, že by při zvětšení tohoto úhlu muselo nutně dojít k přetížení kyčelního kloubu. (Dylevský (2009) dále uvádí úhel anteverzní (resp.
retroverzní úhel), který svírá dlouhá osa krčku s frontální rovinou proloženou kondyly femuru. Anteverze nastává, pokud je krček před frontální rovinou. Hodnoty anteverze, resp. retroverze krčku by se měly u dospělého pohybovat mezi 7–15 stupni a mají vliv na rozsah rotačních pohybů v kyčelním kloubu.
Obrázek č. 2: Kolodiafyzární úhel A – normální úhel (126 – 130°), B – coxa valga, C – coxa vara. 1 – osa diafýzy femuru, 2 – osa krčku femuru (Grim et al., 2001)
Weaver & Ferg (2010) ve své publikaci uvádějí, že kloubní pouzdro je zpevněno třemi silnými vazy, které umožňují stabilitu kyčelního kloubu proti působení vnějších sil a omezují rozsah pohybu určitými směry. Jedná se o ligamentum iliofemorale, ligamentum pubofemorale a ligamentum ischiofemorale (obr. č. 3).
Ligamentum iliofemorale je dle Čiháka (2001) a Grima et al. (2001) nejsilnějším vazem v těle vůbec a díky jeho napětí omezuje extenzi v kyčelním kloubu (obr. č. 3). Kyčelní kloub je dále zpevněn zonou orbicularis, ligamentem transversum acetabuli a štíhlým ligamentem capitis femoris (Grim et al., 2001).
7
Obrázek č. 3: Vazy kyčelního kloubu (URL2)
2.1.2 Kinetika kyčelního kloubu
Kolem kyčelního kloubu jsou rozloženy svaly kyčelní a Dylevský (2009) je ve své publikaci dělí na 3 skupiny. Jsou-li svaly uloženy na přední straně kyčelního kloubu, považuje je za vnitřní kyčelní svaly. Mezi ně patří m. iliopsoas a m. psoas minor. Na zadní straně kyčelního kloubu se nachází zevní kyčelní svaly. Jsou to mm.
glutaei a tzv. pelvitrochanterické (pelvifemorální svaly) svaly: m. piriformis, m.
obturatorius internus, m. gemellus superior et inferior a m. quadratus femoris. Do třetí skupiny řadí svaly, které se také účastní na pohybových aktivitách kyčelního kloubu a jsou uložené na vnitřní straně stehna: m. pectineus, m. adductor magnus, brevis et longus a m. obturatorius extenrus. Naproti tomu Grim et al. (2001) dělí svaly kyčelní pouze na 2 skupiny, přední a zadní. Třetí skupinu dle Dylevské (2009) označuje spolu s m. gracilis již jako mediální skupinu svalů stehna.
Laterální stabilitu zabezpečuje m. glutaeus maximus. Ke stabilitě pánve dále přispívá m. glutaeus medius, který je výrazně aktivován ve stoji na jedné dolní končetině nebo při stoji o úzké bázi, stejně jako m. tensor fasciae latae (Dylevský, 2009). Dle Gross et al. (2005) zajišťují laterolaterální stabilitu hýžďové svaly (m.
gluteus minimus, medius a maximus) a tractus iliotibialis (silný vazivový pruh společně s m. tensor fasciae latae).
8
2.1.3 Kinematika a kineziologie kyčelního kloubu
V kyčelním kloubu je možný pohyb do flexe, extenze, abdukce, addukce a zevní a vnitřní rotace. Kombinací těchto pohybů je cirkumdukce neboli otáčení.
Středním postavením kloubu je mírná flexe, abdukce a zevní rotace (Grim et al., 2001).
Uvádím variační šíři fyziologického rozsahu všech pohybů dle Jandy a Pavlů (1993), jelikož jsem publikaci použila pro vyšetření kloubního rozsahu u všech probandů:
flexe 120° - 135°
extenze 10° - 30°
abdukce 30° - 50°
addukce 10° - 30°
vnitřní rotace 30° - 45°
zevní rotace 45° - 60°
U každého pohybu uvádím pouze hlavní svaly (agonisty), které se na pohybu účastní největším dílem dle Jandy a kol. (2004).
Tabulka č. 1: Pohyb v kyčelním kloubu (Janda a kol., 2004)
2.1.4 Centrální nervová soustava
Pohyb je řízen z CNS. Mechanické problémy pohybu řeší mechanika, avšak účelově orientovaný pohyb vyžaduje řídící složku CNS, která umožní dosažení zamýšleného cíle (Véle, 2006). Základním předpokladem motoriky člověka jsou svalové kontrakce a relaxace, svalové napětí (tonus), svalová souhra agonistů,
9
synergistů a antagonistů a pohybové vzorce (pattern), které jsou řízené na odlišných úrovních nervového systému (Pfeiffer, 2007).
Chůze patří do systému lokomoční motoriky. Spouštěcím ústředím jsou kortikální motorická centra, která slouží k řízení lokomoční i posturální motoriky (Véle, 2006). Řízení svalových činností je dle Pfeiffera (2007) rozděleno na 3 základní složky.
Jako první označuje řízení automatické na reflexním, vrozeném, tedy nepodmíněném principu. Druhou složkou je řízení reflexní poloautomatické (podvědomé), kam můžeme zařadit např. chůzi po rovině. Jedná se o pohyby, kterým předcházelo učení, pohyb se posléze automatizoval a vznikl tak pohybový stereotyp. Poslední složkou je řízení na nejvyšší úrovni. Je to řízení uvědomělé, úmyslné, někdy se také nazývá volní.
2.2 Koxartróza
Koxartróza je degenerativní onemocnění postihující kyčelní kloub. Existují dvě skupiny postižení kloubů: degenerativní artróza (dříve nazývaná primární) a se 40%
podílem artróza sekundární, zejména postdysplastická koxartróza (Dungl a kol., 2014).
Mezi nejčastější subjektivní příznaky patří bolest, kterou pacient lokalizuje do oblasti ingviny a může projektovat po vnitřní straně stehna až ke kolennímu kloubu (Kolář 2009). Rychlíková (2002) uvádí, že funkční nález na kyčelním kloubu a svalech v okolí se vždy neslučuje se stupněm koxartrózy na rentgenovém snímku.
Věk je významným predispozičním faktorem, ale rozvoj artrózy kyčelního kloubu není výsledkem stárnutí. Projevem stárnutí nejsou například osteofyty. Pravé degenerativní artrotické změny vznikají vlivem dlouhodobého působení různých patogenetických faktorů. K opotřebení kloubu vedou čas a dysfunkce (Dungl a kol., 2014). Mezi rizikové faktory, které se podílejí na vzniku a rozvoji osteoartrózy, uvádí Gallo (2014) tyto: věk, závažné nitrokloubní poranění, chronické přetížení kloubu, obezita, genetické faktory, kongenitální/vývojové vady kloubu, svalové dysfunkce, zánětlivá, metabolická, hematologická či endokrinní onemocnění postihující také kloub, nutriční faktory, poruchy v propriocepci, rasa.
V raném stádiu koxartrózy nebo při pouhé dysfunkci kyčelního kloubu pacient cítí bolest v křížové oblasti vyzařující zejména v dermatomu L4. Pokud je omezení pohyblivosti kyčelního kloubu nepatrné, diferenciální diagnóza může být obtížná (Lewit, 2003). Stejně tak i Rychlíková (2008) tvrdí, že nemocní nemusí mít pouze
10
obtíže přímo na straně postiženého kyčelního kloubu, ale často trpí spíše bolestmi v kříži, které vyzařují přes hýždě, kyčelní oblast a tříslo na přední stranu stehna a vnitřní stranu kolenního kloubu. Pacient si může též stěžovat pouze na bolesti v kolenním kloubu na postižené straně. Avšak rozdíl je v tom, že bolesti způsobené poruchami kyčelního kloubu jsou více závislé na délce chůze a objevují se zejména po větší fyzické námaze. Dle Dungla a kol. (2014) patří mezi další příznaky pocit ztuhlosti s obtížným vstáváním ze sedu, kulhání nebo obtíže při oblékání ponožky a během obouvání.
V objektivním nálezu se objevuje relativní zkrácení dolní končetiny s omezením pohybu, které způsobuje anteverzi a rotaci pánve a následně vede ke změnám statiky páteře (Kolář, 2009). Stejně tak na souvislost kyčelních kloubů a páteře poukazuje Dylevský (2009), který tvrdí, že prstenec kostí tvořících pánev je natolik rigidní, že se rozhodující pohyb pánve odehrává především v kyčelních kloubech a odtud je přenášen přes četné zádové svaly na bederní páteř. Dále uvádí, že stejně tak, jak se pohyb kyčelních kloubů promítá do páteře, tak má pohyb páteře výraznou odezvu v kyčelních kloubech. Rychlíková (2008) zdůrazňuje, že z hlediska objektivního nálezu je vždy přítomna omezená hybnost v kyčelním kloubu podle kloubního vzorce Cyriaxe.
Nejdříve je omezena vnitřní rotace a flexe. Véle (2006) však ve své publikaci uvádí odlišné pořadí pohybového omezení dle Cyriace. Omezení začíná vnitřní rotací, následuje abdukce a nakonec zevní rotace. Weaver & Ferg (2010) tvrdí, že dle kloubního vzorce je omezená více vnitřní rotace a abdukce než flexe a extenze.
Při vyšetření je patrná zvětšená zevní rotace končetiny současně s flekčním postavením v kyčelním kloubu a typická tzv. „kachní chůze“. Díky změně postavení dolní končetiny a svalovému zkrácení na postižené straně si často pacient stěžuje, že se mu dolní končetina zkracuje (Rychlíková, 2002). Dungl a kol. (2014) mezi známky pokročilé artrózy ještě přidává nemožnost vnitřní rotace a svalovou atrofii v hýžďové oblasti.
Dle Rychlíkové (2008) musíme při koxartróze vždy vyšetřovat i svaly vzdálenější od kyčelního kloubu, tj. svaly pánve, páteře a dolní končetiny, které jsou více či méně postiženy. Dylevský (2009) ve své publikaci uvádí, že se každá změna sklonu pánve promítá do oblasti bederní lordózy. Bederní lordózu prohlubuje zvětšení pánevního sklonu a to díky m. iliopsoas, m. adductor longus et brevis a m. rectus
11
femoris. Naopak zmenšení sklonu pánve mají za následek m. biceps femoris (caput longum), m. semitendinosus et semimembranosus, m. glutaeus maximus a část m.
glutaeus medius. Dle Lewita (2003) jsou u bolestivých kyčelních kloubů vždy flexory a adduktory ve spazmu a hýžďové svaly ochablé. Díky této nerovnováze se pak narušuje centrace kyčelních kloubů během pohybu a dochází k jejich přetěžování.
Následkem degenerativních změn kyčelního kloubu a z toho vznikajících svalových poruch dochází prakticky vždy k funkčním vertebrogenním poruchám, které se projevují především v lumbosakrální oblasti a na sakroiliakálních kloubech (Rychlíková, 2002).
Největší podíl na zvětšení bederní lordózy, následné bolesti v oblasti bederní páteře a zkrácení kroku má m. psoas major. Je trvale zatížen při stání i vsedě a má proto tendenci ke zkracování (Dylevský, 2009).
2.2.1 Rentgenový obraz kyčelního kloubu
Na rentgenovém snímku kyčelního kloubu vlivem osteoartrózy dochází postupně k zužování kloubní chrupavky, později k tvorbě osteofytů při okrajích, subchondrální skleróze, tvoří se pseudocysty, později může nastat nekróza a v konečných stádiích až obraz ankylózy (Sosna a kol., 2001).
Obrázek č. 4: Rentgen zdravého (vlevo) a artrotického (vpravo) kyčelního kloubu (URL3)
12
Přes veškeré výhrady se pro hodnocení stupně artrózy dodnes nejčastěji používá dělení na stadia podle Kellgrena–Lawrence z roku 1957 (Sosna a kol., 2001).
Modifikované hodnocení osteoartrózy podle Kellgrena a Lawrence (in Gallo, 2014):
I. stupeň: nevýrazné snížení výšky kloubní štěrbiny v jedné části kloubu, počínající tvorba osteofytů;
II. stupeň: kloubní štěrbina se snižuje také v jiných částech kloubu, jsou přítomny osteofyty, počínající sklerotizace subchondrální kosti;
III. stupeň: kloubní štěrbina je lokálně nebo globálně výrazně nižší, dále jsou osteofyty, sklerotizace subchondrální kosti, kostní cysty, deformace kloubu;
IV. stupeň: kloubní štěrbina nepatrná až zašlá, sklerotizace subchondrální kosti, deformace hlavice a acetabula.
2.2.2 Totální endoprotéza kyčelního kloubu (TEP)
Dungl a kol. (2014) a Gallo (2014) se shodují, že implantace umělé kloubní náhrady (endoprotézy) je u pokročilých forem suverénně nejúčinnější metodou léčby.
Dungl a kol. (2014) uvádí, že je ročně v ČR implantováno více než 10 000 endoprotéz kyčelního kloubu.
Pouze pacient, který má na radiologickém nálezu pokročilou osteoartrózu a progresivní zhoršování funkce pohybového segmentu následkem osteoartrózy, by měl být indikován k operaci (Gallo, 2014). Sosna a kol. (2001) ještě přidávají klidové bolesti, u kterých nezabrala konzervativní léčba a obtíže, které nepříznivě ovlivňují život nemocného, zejména jeho soběstačnost. Jako kontraindikace uvádějí závažná interní onemocnění, chronická infekce kdekoliv v organismu a nezpůsobilost či neochota nemocného aktivně spolupracovat při rehabilitaci.
Podle způsobu fixace jsou dle Dungla a kol. (2014) totální náhrady kloubu děleny na cementované, necementované nebo hybridní modely. Kloubní náhrada je u necementovaných endoprotéz upevněna mechanicky přímo do kosti oproti cementovaným náhradám, kde se používá k uchycení kostní cement. Kombinací těchto dvou technik je hybridní endoprotéza (obr. č. 5) s nejčastější implantací cementovaného dříku a necementované jamky.
Jelikož postižený kloub významně ovlivňuje okolní pohybové segmenty, nemá význam čekat s operací až na „úplnou destrukci“ kloubu (Gallo, 2014). Z hlediska
13
operační techniky se dělí operace na standardní a miniinvazivní, z hlediska oblasti preparačního postupu na přední, laterální, zadní a jejich kombinace, a také podle polohy pacienta během operace (Dungl a kol., 2014).
Obrázek č. 5: Předozadní rentgen kyčelního kloubu – hybridní endoprotéza (URL4)
2.3 Anatomické a kineziologické zákonitosti chůze
2.3.1 Lokomoce obecně
Véle (2006) ve své publikaci uvádí, že se při lokomoci jedná o přesun těla z místa na místo, který probíhá odlišným způsobem: plazením, bipedální chůzí v terénu, během nebo různými jinými komplexními pohyby, jako např. při tanci nebo sportovních hrách. Nejběžnějším typem lokomoce je chůze, která slouží jak k základním životním potřebám při sebeobsluze, tak i například při práci v zaměstnání. Dle Dylevského (2009) je orgánem lokomoce vzpřímeného těla dolní končetina. Véle (2012) definuje chůzi jako základní složku lidské činnosti ve vztahu k okolí, která je přes zdánlivou podobnost individuální, ale lze ji použít i k identifikaci jedince např. v kriminalistice.
Dominantní funkcí dolní končetiny je tedy lokomoce. Proto má dle Dylevského (2009) sice stejné základní články jako horní končetina, ale má robustnější kostru, mohutnější svalové skupiny a omezenou pohyblivost jednotlivých kloubů, což je daň za větší stabilitu.
Na nerovném zemském povrchu je bezpečná chůze možná pouze při zajištění stabilizace vzpřímené polohy těla v klidu i při pohybu. Udržení polohy těla při
14
lokomoci zajišťují antigravitační svaly (Véle, 2006). Nutnou součástí chůze je posturální stabilita, kterou Vařeka & Vařeková (2009) definují jako schopnost zajistit vzpřímené držení těla a reagovat tak na změny vnitřních a zevních sil tak, aby nedošlo k nezamýšlenému a/nebo neřízenému pádu.
2.3.2 Vývoj lokomoce
Véle (2006) uvádí, že se lokomoce v průběhu posturální ontogeneze vyvíjí postupně od starších primitivních vzorů kvadrupedální lokomoce až do vertikálního bipedálního vzoru chůze. Z vývojového hlediska docházelo k postupné vertikalizaci páteře a přesunu těžiště těla do roviny kyčelních kloubů do oblasti S2. Díky tomu nastalo vzpřimování těla a byl umožněn bipedální typ lokomoce (Dylevský 2009). Vojta (1993) tvrdí, že celý normální vývoj fázické hybnosti, od lokomoční tendence až k bipedální lokomoci, není možný bez automatického řízení polohy těla. Dle Vařeky &
Vařekové (2009) vývoj chůze úzce souvisí s vývojem postury a je součástí celkového motorického vývoje.
Pro utváření vzpřímené chůze dle Vojty (2010) člověk potřebuje:
automatické řízení držení těla
druhově specifické vzpřimovací mechanismy trupu
cílený krokový pohyb končetin
Mezi 12. a 14. měsíci věku je dosažena bipedální lokomoce. Ale až po 15.
měsíci se objevuje tzv. sociální bipedální lokomoce, která je Vojtou (1993) definována jako chůze po nerovném povrchu. Véle (2006) tvrdí, že k posturálně zajištěné bipedální chůzi dochází teprve tehdy, kdy dítě stabilně udrží tělo ve vertikálním postavení alespoň 2-3 sekundy na jedné noze. Vojta (2010) uvádí, že o vyzrálé vzpřímené chůzi nemůžeme mluvit dříve než před koncem 3. roku, ale až cca ve 4 letech. Chůze dítěte se vyznačuje širší bazí a kontakt s podložkou probíhá na celém chodidle. Švihová fáze kroku je prodlužována až do 4 let, kdy se délka trvání vyrovná dospělé chůzi (Whittle, 1997). Od 3. roku dochází u dítěte k normálnímu odvalu planty, ve 4. roce je dosažen alternující reciproční vzorec, v 5. roce je zvládnut odraz nohy a kolem 6. roku se již stereotyp chůze dítěte shoduje se stereotypem dospělého (Dvořák, 2003). Vařeka &
Vařeková (2009) se zmiňují ve své publikaci o koordinaci chůze, která je okolo 4 let stejná jako u dospělých, avšak až do 12 let přetrvávají vyšší energetické nároky.
15 2.3.3 Bipedální chůze
Základním způsobem lidské lokomoce po dvou dolních končetinách je bipedální chůze, kdy jedna noha je vždy v kontaktu s podložkou. Má tři hlavní části:
zahajovací fáze, cyklická fáze a fáze ukončení (Vařeka & Vařeková, 2009). Dle Véleho (2006) probíhá chůze jako rytmický translatorní pohyb těla kyvadlového charakteru. Od běhu chůzi odlišujeme tím, že zůstává neustále jedna noha v kontaktu s podložkou.
(Whittle, 1997).
Pozorovateli připadá chůze jako jednoduchý alternující pohyb. Avšak Véle (2006) upozorňuje, že jde o složitý sekvenční pohyb, který probíhá cyklicky podle určitého časového pořádku, tzv. timingu. Dle Dylevského (2009) hraje důležitou roli v lokomočním cyklu lidská noha. Ta plní roli pružného přenosového článku, kterým je expandována propulzní síla bérce na podložku. Příčné a podélné vyklenutí nohy posléze zajišťuje pružnost chůze.
Základní jednotkou chůze je krokový cyklus. Gross et al. (2005) definuje délku kroku jako vzdálenost mezi dotykem levé paty až po dotyk pravé paty a délku dvojkroku jako vzdálenost mezi dvěma kontakty s podložkou paty stejné nohy s opornou bází.
Celý krokový cyklus neboli dvojkrok se dělí na dvě hlavní fáze: stojnou a švihovou (Vařeka & Vařeková, 2009). Dle Gross et al. (2005) zaujímá stojná fáze přibližně 60% jednoho cyklu a fáze švihová zbývajících 40%. Naopak Dvořák (2003) udílí stoji na jedné noze v rámci celého dvojkroku až 85%. Véle (2006) uvádí pro každou dolní končetinu tří zřetelně oddělené fáze pohybu: švihovou, během které postupuje končetina vpřed bez kontaktu s opornou bází; opornou, kdy je končetina po celou dobu ve styku s opornou bází a fázi dvojí opory, v průběhu které jsou obě končetiny zároveň ve styku s opornou bází.
V popisu jednotlivých fází se zaměřím jen na problematiku kyčelních kloubů.
Švihová fáze:
V kyčelním kloubu probíhá flexe a mírná zevní rotace. Výchozí postavení je spíše addukční a ke konci se kloub abdukuje, zejména při delším kroku (Véle, 2006).
Flexory kyčelního kloubu udělují švihové dolní končetině zrychlení. Z hlediska celého systému ke zvýšení kinetické energie nepřispívají, jelikož pracují v otevřeném řetězci.
16
Počáteční zevní rotace femuru se mění na vnitřní rotaci v okamžiku, kdy femur na kontralaterální dolní končetině začne rotovat zevně. (Vařeka & Vařeková, 2009).
Na straně švihové končetiny má pánev tendenci poklesnout, jelikož ztratila jeden ze dvou bodů opory. Tomu brání aktivita abduktorů na straně oporné končetiny, ale také jak uvádí Véle (2006) i aktivita m. quadratus lumborum a m. iliopsoas na straně švihové končetiny.
Oporná fáze:
V kyčelním kloubu probíhá extenze, která trvá od kontaktu paty až po odvinutí palce. Ze zevní rotace přechází kyčelní kloub do vnitřní rotace jako prevence poklesu pánve ke druhé straně a addukce stehna (Véle, 2006). Po dopadu paty na podložku se na začátku oporné fáze zapojují extenzory kyčelního kloubu, a jelikož pracují spolu se svaly lýtka v uzavřeném řetězci, udělují zrychlení společnému těžišti těla (Vařeka &
Vařeková, 2009).
V oblasti nohy dochází nejen ke střídání supinace a pronace, ale i ke změnám nožní klenby tak, aby se zabezpečila pevná opora pro působení reaktivní síly (Véle, 2006).
Rozdělení do mezifází a jejich pojmenování se u různých autorů liší. Vařeka &
Vařeková (2009) rozděluje opornou fázi kroku (Stance Phase) na 8 částí:
Heel Strike – kontakt paty
Loading Response – období postupného zatěžování
Foot Flat – položení celé plosky
MidStance – období střední opory
Heel Off – odlepení paty
Active Propulsion – období aktivního odrazu
Preswing – období pasivního odlepení
Toe Off – zvednutí špičky
Fázi švihovou (Swing Phase) poté na 3 části:
Initial Swing (Acceleration) – období zahájení švihu
MidSwing – období středního švihu
Terminal Swing (Decelaration) – období ukončení švihu
17
Gross et al. (2005) uvádí ve své publikaci švihovou fázi totožně, avšak v opěrné fázi nepopisuje mezifáze: Loading Response, Active Propulsion a Preswing.
Obrázek č. 6: Znázornění jednotlivých period opěrné a švihové fáze chůze (Gross et al., 2005)
Krokový cyklus podle Perry (Perry in Smith et al., 2004):
1) Počáteční kontakt – „initial contact“, IC, 0%
2) Stadium zatěžování – „loading response“, LR, 0-10%
3) Mezistoj – „midstance“, MS, 10-30%
4) Konečný stoj – „terminal stance“, TS, 30-50%
5) Předšvihová fáze – „preswing phase“, PSW, 50-60%
6) Počáteční švih – „initial swing“, ISW, 60-70%
7) Mezišvih – „midswing“, MSW, 70-85%
8) Konečný švih – „terminal swing, TSW, 85-100%
2.3.4 Analýza chůze
Jelikož je chůze řízena z CNS, můžeme chůzi analyzovat a získat tak informace o pochodech CNS. Díky tomu pak lze navrhnout adekvátní léčebný postup při poruchách motoriky (Véle, 2006).
18
Následující charakteristiky chůze uvádím dle publikace Dvořáka (2003). Délka kroku je ovlivněna rychlostí chůze a její asymetrie je jeden ze znaků kulhání. Šířku kroku definuje jako vzdálenost středů dotykových ploch plosek nohou od střední čáry.
Úhel chodidla znamená vychýlení špičky nohy od osy chůze a její asymetrie svědčí o dysbalanci rotátorů kyčelního kloubu. Rychlost chůze je nejúspornější u průměrně vysokého jedince okolo 4 km/hod.
Dle Véleho (2012) hodnotíme při chůzi délku, kadenci i symetrii kroků, způsob odvíjení nohou od podložky, směrové úchylky chůze. Dále hodnotíme harmonii a symetrii pohybů, torzní pohyby trupu, rozsah a pravidelnost synkinéz, celkovou jistotu chůze, případně i délku dráhy do okamžiku, než se začnou objevovat subjektivní obtíže.
Při chůzi dochází k těmto pohybům v oblasti pánve: anteverzi a retroverzi v rovině sagitální, zešikmení pánve v rovině frontální, rotaci pánve kolem vertikální osy v rovině horizontální a torzi pánve, kterou umožňuje malý pohyb nutačního charakteru v sakroiliackých kloubech (Véle 2006).
Pohyb v trupu a horních končetinách probíhá v otevřeném řetězci a k lokomoci dle Vařeky & Vařekové (2009) přispívají pouze svojí setrvačností. V průběhu švihové fáze se pánev otáčí ve směru podpůrné končetiny a ramenní pletenec rotuje ve směru opačném. V páteři tím vzniká torzní pohyb s hypomochliem v úrovni osmého hrudního obratle. Horní končetiny se pohybují švihem v opačném směru než příslušné dolní končetiny. V průběhu oporné fáze dochází v páteři nejen k torznímu pohybu, ale i lehkému přesunu trupu nad stojnou končetinu, protože průmět těžiště (CoP) prochází středem oporné nohy k zajištění stabilizace polohy (Véle, 2006).
Kyčelní kloub je při chůzi zatížen 3 - 5 násobkem tělesné hmotnosti, při běhu, skocích až 10 násobkem a při stoji na jedné noze odpovídá zatížení 2,6 násobku tělesné hmotnosti (Chaloupka a kol., 2001).
2.3.5 Přístroje umožňující kinematickou analýzu chůze
Kinematická analýza má využití nejen v oblasti zdravotnictví, ale lze ji aplikovat i ve sportu (technika sportovního výkonu), v průmyslu (bezpečnost v automobilech), v zábavě (filmový průmysl) a jinde. Příčiny přetěžování organismu můžeme zjistit pomocí studia kinematických veličin (rychlost, dráha) spolu s kinetickými (síly, momenty sil) a díky výsledkům tak předejít zraněním. Mezi přístroje
19
určené k měření kinematických veličin pohybů lidského těla patří goniometry, akcelerometry, akustické senzory, elektromagnetické senzory a zařízení pro uchování obrazu (Soumar, 2011).
2.3.6 Vliv zevního a vnitřního prostředí na lokomoci
Do CNS přicházejí z receptorů podněty z vnitřního i zevního prostředí a iniciují pohybovou aktivitu (Véle, 2006). Dle Vařeky & Vařekové (2009) existuje zřetelná intraindividuální variabilita, která je ovlivněna jak vnitřními faktory (např.
psychický stav, únava), tak i faktory zevními (kvalita povrchu, osvětlení atd.). Véle (2006) řadí mezi zevní faktory ovlivňující chůzi kvalitu opory (po nepevném terénu) a odpor prostředí (proti větru, ve vodě atd.). Jako vnitřní faktor uvádí mentální stav, který ovlivňuje charakteristiku držení těla při chůzi, dále je důležitá funkce centrální nervové soustavy a logistická složka kardiovaskulární.
2.3.7 Fyziologické verzus patologické vzorce chůze
Při fyziologickém pohybu těla dopředu má dle Gross et al. (2005) opisovat těžiště těla ve vertikální (doprava-doleva) i horizontální rovině (nahoru-dolů) sinusoidu s minimální amplitudou.
Obrázek č 7: Fyziologický pohyb těla dopředu (Gross et al., 2005)
Asymetrické lokální poruchy chůze vedou ke kulhání, nestabilitě a nejistotě.
Projevují se odlišnou délkou kroků, asymetrií odvíjení končetin, asymetrickou elevací
20
pánve i asymetrickou torzí trupu. Zatěžují se klouby na končetinách i na osovém orgánu. Z dlouhodobého hlediska působí přetížení druhotné strukturální změny, které zhoršují lokomoci (Véle, 2012). Vařeka & Vařeková (2009) ve své publikaci uvádějí, že díky rotaci pánve ve třech rovinách a koordinovanými pohyby v kloubech kyčelních a kolenních lze při chůzi omezit změny výšky těžiště a tím co nejvíce redukovat přeměny energie. Pokud je ale některý z těchto pohybů omezen či znemožněn, následuje zvýšení energetické náročnosti chůze a přetěžování ostatních kloubů díky zvýšenému kompenzačnímu pohybu.
Kyčelní kloub stojné končetiny nese při chůzi celou hmotnost těla a dochází k aktivaci svalů tak, aby se zabránilo poklesu pánve na švihové straně (Dungl a kol., 2014). Dle Koláře (2009) je fyziologický pokles pánve na straně švihové dolní končetiny 5°. Spolu s Weaver & Ferg (2010) přisuzují větší zešikmení oslabeným abduktorům kontralaterálního kyčelního kloubu a objevuje se v okamžiku, kdy je končetina v odrazové fázi.
Při poruchách kyčelního kloubu je třeba zaměřit pozornost na funkci svalů kolem kyčelního kloubu, jelikož jsou téměř vždy buď zkrácené, nebo oslabené (Rychlíková, 2002). Chůzi s oslabenými abduktory kyčelního kloubu označuje Gross et al. (2005) jako Trendelenburgovu a poukazuje na to, že při ní dochází k dislokaci a zvýšenému výkyvu těžiště směrem laterolaterálním. Véle (2012) a Kolář (2009) ji označují jako tzv. kachní typ chůze a spolu s (Weaver & Ferg, 2010) uvádějí jako hlavní příčinu oslabení m. gluteus medius. Kolář (2009) ve své publikaci uvádí, že tento typ chůze může být příznakem postižení kyčelního kloubu a je pro něj charakteristické vychýlení trupu nad opěrnou končetinu při každém kroku, které je způsobené právě dysfunkcí abduktorů kyčelního kloubu. Lewit (2003) tvrdí, že mm. glutaei medii stabilizují pánev při stoji na jedné končetině v horizontální rovině a při jejich oslabení dochází při chůzi k zvětšeným výkyvům z jedné strany na druhou, kterou označuje jako hypermobilitu ve frontální rovině. Fyziologický laterální posun pánve by dle Jandy (1982) neměl být větší než 4cm a automaticky se předpokládá, že je symetrický.
Asymetrický laterální posun a zvýšená hra pánve s vyloučením jiné než svalové příčiny je v chybném zapojování až oslabení laterálního svalového korzetu pánve, zejména m.
gluteus medius et minimus. Jedinec se čím dál tím více zavěšuje na vazivově ligamentózní aparát a výrazněji aktivuje m. tensor fasciae latae.
21
Dle Gross et al. (2005) existují dvě hlavní příčiny Trendelenburgovy chůze.
Jedním typem je chůze při oslabených abduktorech kyčelního kloubu, kterou můžeme vidět např. u pacientů s poliomyelitidou a vyznačuje se addukcí kyčelního kloubu stojné dolní končetiny a náklonem trupu na stranu švihovou. Tento typ nazývá nekompenzovaná Trendelenburgova chůze (obr. č. 8).
Obrázek č. 8: Nekompenzovaná Trendelenburgova chůze (Gross et al., 2005) Jako jednu z možných variant pomoci pacientovi vidí Gross et al. (2005) v doporučení nosit hůl na opačné straně, která pomůže oslabeným abduktorům a zabrání vnitřní rotaci a poklesu pánve směrem k nepodpírané končetině.
Druhým typem dle Gross et al. (2005) je kompenzační Trendelenburgova chůze nebo chůze s náhlým nahnutím na bok (obr. č. 9), kterou můžeme vidět např. u pacientů s bolestivým kyčelním kloubem. Spolu s Whittle (1997) se shodují, že tato chůze je charakteristická omezením stojné fáze na postižené dolní končetině a vychýlením trupu laterálně nad stojnou dolní končetinu. Kompenzace spočívá v přesunu tělního těžiště nad stojnou dolní končetinu a díky tomu snížení zátěže abduktorů kyčelního kloubu. Kyčelní kloub je během švihové fáze udržován co nejvíce uvolněný v zevní rotaci a pacient má tendenci se vyhýbat počátečnímu kontaktu paty s podložkou.
22
Obrázek č. 9: Kompenzační Trendelenburgova chůze (Gross et al., 2005)
Tyto dva typy chybného stereotypu chůze lze dle Gross et al. (2005) odlišit dobou trvání opěrné fáze postižení dolní končetiny. Pokud je tato fáze zkrácena, jedná se spíše o bolestivý kyčelní kloub. Oslabené abduktory kyčelního kloubu mají na trvání opěrné fáze menší vliv.
2.3.8 Antalgická chůze
Dle Véleho (2006) mění nociceptivní aference zásadně rytmus kroků. Krok na straně bolestivé nohy se zkracuje a vzniká kulhání. Pro antalgickou chůzi je typické i snížení rychlosti chůze. Sosna et al. (2001) označují chůzi s artrózou kyčelního kloubu jako typickou antalgickou klaudikaci, při které dochází k rychlému provedení kroku přes postižený kloub. Jak uvádí Vařeka & Vařeková (2009), pokud se tempo chůze stane pomalejší než je pro daného člověka běžné, dochází k zapojení podpůrnému systému. Jednak je flexe na začátku švihové fáze podpořena prací m. gracilis, m.
sartorius a krátké hlavy m. biceps brachii a také je na konci švihové fáze extenze podpořena aktivitou m. quadriceps femoris.
2.3.9 Přehled zahraničních studií
Výzkumy, které byly zpracovány z hlediska kinematických parametrů chůze, se z velké části zabývají degenerativním onemocněním především kolenního kloubu a kloubů umístěných blíže k podložce, tj. hlezenním kloubem a kloubem palce. Ze všech jmenuji studii provedenou Bejek et al. (2006), která se zaměřila na pacienty s osteoartrózou kolenního kloubu.
23
V této kapitole bych ráda uvedla přehled studií, které se zaměřují na měření kinematických parametrů chůze u pacientů s artrózou kyčelního kloubu.
Vlivem degenerativního procesu dochází v kyčelním kloubu ke snížení aktivního rozsahu pohybu do všech směrů s výjimkou addukce. Nejvíce flexe, vnitřní a zevní rotace. Zjištěné omezení kloubního rozsahu posléze znesnadňuje důležité ADL jako je např. oblékání si ponožek, nastupování a vystupování z auta nebo zvedání předmětu z podlahy. Z tohoto důvodu doporučili autoři článků zařadit do rehabilitačního programu pacientů s osteoartrózou zjm. cvičení ke zvýšení rozsahu pohybu v kloubech dolních končetin. (Eitzen et al., 2012; Rydevik et al., 2010). Hurwitz et al. (1997) neshledali rozdíl v rychlosti chůze u pacientů s osteoartrózou oproti zdravým probandům, ale naměřili u nich vyšší frekvenci kroků a kratší délka kroku na afektované straně. Naproti tomu Watelain et al. (2001) zjistili u skupiny pacientů s osteoartrózou snížení rychlosti chůze, nižší frekvenci kroků a kratší délku kroku, ale doba stojné fáze na afektované dolní končetině nebyla ve výsledku rozdílná oproti zdravé skupině. Illyés & Kiss (2005) pro změnu naměřili nižší rychlost chůze, kratší délku kroku a vyšší kadenci kroků.
Pacienty s počáteční až střední artrózou, kteří nebyli kandidáty na operaci, se ve svých studiích zabývali např. Rydevik et al. (2010), Eitzen et al. (2012) a Watelain et al. (2001). Watelain et al. (2001) se zaměřili na kompenzační mechanismy v oblasti pánve a v ostatních kloubech afektované dolní končetiny u pacientů v raném stádiu osteoartrózy diagnostikovaných dle Kellgren a Lawrence do 3. stupně (z 5 stupňové škály). Výzkumu se zúčastnilo 17 jedinců s osteoartrózou a porovnávací skupinu tvořilo 17 zdravých probandů v totožné věkové kategorii. Z naměřených dat zjistili 2,4 krát vyšší pokles pánve v odrazové fázi afektované dolní končetiny na stranu švihové končetiny u skupiny pacientů s osteoartrózou v porovnání se zdravou skupinou.
Závěrem konstatovali, že omezený rozsahu pohybu v kyčelním kloubu vede ke zvýšení pohybů v pánvi jak v sagitální rovině, tak v rovině frontální.
Pokročilou artrózou kyčelního kloubu se ve svých studiích zabývali Illyés &
Kiss (2005) a Arokoski et al. (2006). Illyés & Kiss (2005) zmiňují, že u pacientů s osteoartrózou často dochází k antalgickému typu chůze, který souvisí s progresí tohoto onemocnění. Není známo, jestli tato adaptace chůze souvisí se závažností onemocnění, bolestí, svalovou slabostí nebo omezením pasivního rozsahu pohybu. Studie ukázala, že
24
zvýšený pokles pánve zřetelně souvisí s rozsahem pohybu kyčelního kloubu do flexe.
Pokud je pohyb v kyčelním kloubu snížený, můžeme očekávat zvýšení poklesu pánve jako nastávající kompenzace. Zajímavou studií byla studie Arokoski et al. (2006), ve které se zabývali posturální stabilitou u pacientů mužského pohlaví s pokročilou artrózou kyčelního kloubu. Studie prokázala, že osteoartróza nemá vliv na posturální stabilitu u mužů oproti zdravé skupině stejné věkové kategorie. Žádné významné rozdíly se neobjevily ani při porovnání afektované s neafektovanou končetinou při stoji na jedné noze u pacientů s osteoartrózou.
Pokročilou oboustrannou artrózou kyčelního kloubu (dle Kellgrena a Lawrence stupeň 3-4 z 5 stupňové škály) se zabývala studie Kubota et al. (2007). U 12 pacientů zaznamenala sníženou rychlost, kratší délku kroku a sníženou kadenci oproti skupině stejně starých zdravých jedinců. Poté skupinu zdravých jedinců přiměli k pomalé chůzi, která ve výsledcích byla obdobná jako chůze u pacientů s osteoartrózou, aby zamezili faktorem rychlosti ovlivnit kinematické a kinetické naměřené parametry. Doba trvání stojné fáze nebyla statisticky významná v porovnání se zdravou skupinou. K poklesu pánve u pacientů s osteoartrózou docházelo nikoli na stranu švihové dolní končetiny, ale na stranu stojné končetině.
Studie, které se zabývaly pacienty těsně před operací kyčelního kloubu, uvádím čtyři (Lenaerts et al., 2009; Bennett et al., 2006; Hurwitz et al., 1997 a Reininga et al., 2012). Lenaerts et al. (2009) zkoumali kinematiku pánve před (není blíže specifikováno) a 6 týdnů po operaci kyčelního kloubu. Studie se zúčastnilo 20 pacientů s osteoartrózou s věkovým průměrem 63 let. Nejdůležitějším výsledným faktorem byl v průběhu stojné fáze afektované dolní končetiny pokles pánve na stranu ipsilaterální před operací 2,48° (± 2,89) a po operaci 3,70° (± 2,97). Zdůrazňují, že změna ve stereotypu pánve během chůze může nadále negativně působit na zatížení kyčelního kloubu. Druhou studií, která se zabývala pacienty před operací a po operaci kyčelního kloubu byla studie Bennett et al. (2006), které se zúčastnilo 17 pacientů s věkovým průměrem 60,5 let. Při měření, které probíhalo 1 den před operací, se potvrdila kratší doba stojné fáze na afektované dolní končetině (v průměru 60,4% z krokového cyklu) oproti druhostranné končetině (v průměru 66% z krokového cyklu). Hurwitz et al.
(1997) se ve své studii zabývali stereotypem chůze v závislosti na bolesti a na omezení pasivního pohybu v kyčelním kloubu u pacientů s artrózou kyčelního kloubu 25 dnů před totální náhradou kyčelního kloubu. Výsledkem této studie byl snížený dynamický
25
rozsah pohybu během chůze v sagitální rovině (maximální flexe minus maximální extenze) na afektované straně u pacientů s osteoartrózou (17 ± 4°) oproti normální skupině (29 ± 6°).
Další zajímavou studií je studie Reininga et al. (2012), která byla provedena v nemocnici na celkem 60 pacientech s osteoartrózou kyčelního kloubu v den přijetí k totální náhradě kyčelního kloubu. Na počátku byli pacienti rozděleni dle stereotypu chůze do dvou skupin. První skupina čítala 10 pacientů a byla charakteristická kolébavou chůzí, při které docházelo ke zvýšeným laterálním odchylkám trupu během chůze. Tento stereotyp chůze byl autory označen jako „Duchenne limp“. Do druhé skupiny bylo zařazeno zbylých 50 pacientů, kteří nevykazovali tento stereotyp. Pacienti s osteoartrózou vykazovali nižší průměrnou rychlost chůze než zdraví jedinci.
Zajímavým výsledkem byl pokles pánve obou skupin pacientů s osteoartrózou, který byl menší v porovnání se zdravou skupinou. U skupiny s „Duchenne limb“ byl pokles pánve menší v porovnání se zdravou skupinou. U skupiny nevykazující „Duchenne limp“ byl pokles pánve menší v porovnání se zdravou skupinou. Autoři neshledali žádný významný rozdíl v poklesu pánve mezi oběma skupinami pacientů s osteoartrózou kyčelního kloubu. Rychlost chůze obou skupin pacientů s osteoartrózou byla také obdobná.
Zajímavou studií je studie Bejek et al. (2006), která byla založena na úvaze, že většina z biomechanických parametrů jsou závislá na rychlosti chůze. 20 pacientů s pokročilou jednostrannou artrózou kyčelního kloubu nechali chodit ve 4 různých rychlostech. Stejně jako u studie Watelain et al. (2001) uvádějí, že degenerace kyčelního kloubu je kompenzována oblastí pánve a ostatními klouby na dolních končetinách. Omezení pohybu v kyčelním kloubu vede ke zvýšenému pohybu v pánvi, která může následně ovlivnit přirozený pohyb v oblasti bederní páteře a díky zřetězení těchto struktur zapříčinit bolesti v obl. lumbální páteře.
Studie Horák et al. (2011) prokázala, že adekvátní cvičení s protahováním důležitých svalových skupin může přispívat ke snížení abnormálního zatížení kyčelního kloubu s osteoartrózou a bránit tak progresi tohoto onemocnění.
26
3 Cíle a úkoly práce, výzkumné otázky, hypotézy
3.1 Cíle práce
Cílem této diplomové práce je analyzovat stereotyp chůze u probandů s III.
stupněm artrózy kyčelního kloubu a porovnat ho s literárními normami. Zjistit, k jak velkým odchylkám chůze dochází u probandů, kteří dle rentgenového vyšetření vykazují III. stupeň artrózy kyčelního kloubu (viz. str. 12). Sledovanými parametry chůze jsou: posun pánve na stranu stojné dolní končetiny (cm), pokles pánve na stranu švihové končetiny (stupně) a posun trupu na stranu stojné dolní končetiny (cm).
Všechny parametry jsou měřeny v rovině frontální.
3.2 Úkoly práce
1) Nashromáždění a prostudování odborné literatury vzhledem k danému tématu;
2) Zpracování teoretické části diplomové práce;
3) Příprava a zajištění podmínek pro realizaci měření;
4) Realizace měření;
5) Analýza naměřených dat, zpracování výsledků, vyvození závěrů, porovnání s jinými literárními zdroji v diskuzi
3.3 Výzkumné otázky
Ke splnění cíle práce byly určeny tyto výzkumné otázky:
1) Jak se liší rychlost chůze u pacientů s III. stupněm artrózy kyčelního kloubu vůči rychlosti jedinců s osteoartrózou kyčelního kloubu a rychlosti zdravých jedinců stejné věkové kategorie uvedených v zahraničních studiích?
2) Jak se liší doba trvání oporové fáze afektované dolní končetiny při chůzi u pacientů s III. stupněm artrózy kyčelního kloubu vůči druhostranné dolní končetině?
3) Jak se liší z pohledu kinematiky chůze pohyb pánve a trupu v rovině frontální u pacientů s III. stupněm artrózy kyčelního kloubu oproti literárním normám?
27
3.4 Hypotézy
H1: Předpokládám stejnou rychlost chůze u probandů s III. stupněm artrózy kyčelního kloubu vůči pacientům se stejnou diagnózou a sníženou rychlost oproti zdravým jedincům stejné věkové kategorie.
H2: Předpokládám při chůzi kratší dobu trvání stojné fáze na afektované dolní končetině vůči druhostranné dolní končetině.
H3: Předpokládám zvýšený pokles pánve při chůzi na stranu švihové dolní končetiny u probandů s III. stupněm koxartrózy oproti normě (do 5° dle Koláře 2009).
H4: Předpokládám zvýšený laterolaterální posun pánve při chůzi u probandů s III.
stupněm koxartrózy oproti normě (4cm od mediální roviny těla dle Jandy 1982).
H5: Předpokládám zvýšený laterolaterální posun trupu při chůzi u probandů s III.
stupněm koxartrózy oproti normě (dle Véleho 2006 – není jasně určený posun v cm, má jít o lehký přesun nad stojnou končetinu).
3.5 Sledovaný soubor
Měření se zúčastnilo celkem 10 probandů (7 žen, 3 muži). Probandy jsem sehnala v soukromé ortopedické ambulanci MUDr. Martina Dlouhého na Praze 3.
Výzkumný soubor byl tvořen muži a ženami ve věkové kategorii od 50 do 80 let. Byli osloveni pacienti splňující předem určená kritéria pro výběr probandů, tedy bolest kyčelního kloubu trvající déle než půl roku a rentgenový nález kyčelních kloubů, který prokázal minimálně III. stupeň artrózy kyčelního kloubu. Při oboustranném postižení kyčelních kloubů jsme pro analýzu použily bolestivější kloub dle subjektivních pocitů pacienta. Rentgenové snímky nebyly starší než půl roku a hodnotila je pouze jedna rentgenologická laboratoř.
Z výzkumu byli vyřazeni probandi s akutními vertebrogenními či jinými zdravotními problémy, v anamnéze nesměl být záznam o předešlém traumatu či operaci na dolních končetinách ani onemocnění, která by mohla ovlivnit naměřená data (neurologické onemocnění, skolióza, revmatoidní artritida, osteoporóza, rakovina).
Každý účastník výzkumu podepsal prohlášení, že se studie účastní dobrovolně.
Vzor informovaného souhlasu přikládám v příloze č. 2. Každý proband byl podroben kompletnímu fyzioterapeutickému vyšetření, avšak pro studii byla použita pouze data
28
důležitá pro účely výzkumu. Projekt práce byl schválen Etickou komisí UK FTVS v Praze pod jednacím číslem 193/2013 dne 3. 12. 2013. Vyjádření přikládám v příloze č. 1.
Tabulka č. 2: Experimentální skupina
3.6 Sledované podmínky měření a metoda sběru dat
Samotné měření probíhalo na běžeckém trenažéru Tunturi T80 v posilovně UK FTVS. Potřebné hodnoty byly naměřeny pomocí přístroje Qualisys Motion Capture System - optoelektronického automatizovaného systému pro 3D kinematickou a dynamickou analýzu pohybu s nastavenou vzorkovací frekvencí 200 Hz. Přístroj Qualisys byl zapůjčen laboratoří BEZ (biomechanika extrémní zátěže) UK FTVS a obsluhoval ho laborant sportovní motoriky FTVS. Součástí přístroje bylo 6 infračervených kamer Qualisys ProReflex1000, které byly umístěny na stativech přibližně ve výšce 2 metrů. Kamery využívají odraz infračerveného zařízení od reflexních značek (tzv. markerů), které jsou umístěné na těle probanda pomocí oboustranné lepicí pásky. Nutnou součástí výzkumu je kalibrace prostoru. Vlastní kalibrační proces se provádí pomocí tyčí a rámu ve tvaru „L“, které jsou zakončeny reflexními markery. Během kalibrace ani po celou dobu výzkumu nedošlo k posunu kamer ani běžeckého trenažéru.
3.7 Umístění markerů
Pomocí markerů se označují zejména nejméně pohyblivá místa na těle (např.
kostěné výběžky), které nejsou kryty silnou vrstvou měkké tkáně. Jinak dochází při pohybu těla k velkému posunu kůže a podkoží a následně nechtěnému pohybu markeru.
K mému výzkumu byly využity pasivní markery, které byly umístěny na těle probanda.
Palpační vyšetření bylo u všech probandů, svlečených do spodního prádla, provedeno jednou osobou a dle anatomických zákonitostí a na tyto místa byly aplikovány markery.
29
Pro definování každého segmentu dolních končetin, pánve a trupu bylo nalepeno celkem 12 markerů (pro polovinu těla 6), které byly umístěny následovně:
baze V. metatarzu, calcaneus – pro detekci pohybu nohy v krokovém cyklu
epicondylus lateralis femoris – pro detekci oblasti kolenního kloubu
trochanter major – pro detekci oblasti kyčelního kloubu
spina iliaca posterior superior – pro detekci pohybu pánve v prostoru
acromion – pro detekci pohybu trupu v prostoru
3.8 Průběh měření
Všichni účastníci výzkumu se dostavili v předem dohodnutém termínu a byli naměřeni během jednoho dne. Chůze probíhala na běžeckém trenažéru Tunturi T80.
Nejprve byli pacienti vyzváni k zaujetí polohy ve stoji po dobu několika sekund v měřeném prostoru, aby mohlo dojít k získání neutrální pozice kloubů a segmentů dolních končetin skrze systém markerů. Chůze na běžeckém trenažéru může být zpočátku nepřirozená. Proto bylo měření spuštěno až poté, co se pacienti s přístrojem plně seznámili a cítili se při chůzi komfortně. U každého probanda se analýza chůze měřila v několika rychlostech. Započalo se nejpomalejší a končilo nejrychlejší možnou, dle subjektivity pacienta. Pro měření byla vybrána chůze, která pacientovi vyhovovala a nejvíce se podobala jeho běžné chůzi.
3.9 Statistická analýza dat
K analýze dat byl použit systém Qualisys Track Manager. Grafické zpracování naměřených hodnot bylo provedeno v programu Microsft Excel. U každého probanda byl z naměřených hodnot spočítán průměr a směrodatná odchylka (SO). Jelikož se jedná o případovou studii s malým rozsahem pozorování (naměřených hodnot), nebylo možné výsledná data podrobit statickému šetření.
30
4 Výsledky
Výzkumu se zúčastnilo 10 pacientů. U jednoho se však během analýzy dat objevily problémy, při nichž nedošlo k sejmutím markerů po celou dobu pohybu, a proto nebylo možné objektivní vyhodnocení a porovnání naměřených dat. Z tohoto důvodu jsem výsledky jednoho probanda z měření vyřadila. Všichni účastníci studie byly v dobré kondici a nebyl u nich naměřen větší rozdíl v délce dolních končetin, než 1cm.
Chůze byla měřena v různých rychlostech vždy během 10 sekund trvajícího časového úseku, kdy probandi provedly minimálně 5 krokových cyklů. Probandi započali nejpomalejší rychlostí, tj. 0,5 km/hod, kterou jsem dále navyšovala dle možností každého probanda a dle jeho subjektivních pocitů byla pro porovnání naměřených dat vybrána nejvíce vyhovující rychlost.
Nejrychlejší pacient chodil na běžícím trenažéru rychlostí 3,5 km/h, a nejpomalejší rychlostí 0,5 km/h. Průměrná rychlost pacientů s osteoartrózou byla 1,61 (±1,08) km/hod.
Náklon pánve na stranu švihové dolní končetiny se analyzoval z maximální výchylky trajektorie poklesu pánve. Výslednou hodnotu poklesu pánve jsem odečetla ze základní polohy markerů ve stoji umístěných do oblasti SIPS. Hodnota často vykazuje již určitý stupeň zešikmení v neutrální pozici mezi oběma markery. Tuto hodnotu pokládám za chybu v měření. Výsledná data v kladných hodnotách uvádím jako pokles pánve ve stojné fázi dolní končetiny na stranu kontralaterální končetiny a záporné hodnoty znamenají pokles pánve na stranu ipsilaterální končetiny. Posun pánve a trupu na stranu stojné dolní končetiny byl měřen od kontaktu paty (Heel Strike) stojné dolní končetiny po maximální výchylku trajektorie posunu. Dále se analyzovala doba stojné fáze na afektované straně v porovnání s druhostrannou dolní končetinou totožného probanda. V komentování grafů a tabulek bylo použito rozdělení do mezifází a jejich pojmenování dle Vařeky & Vařekové (2009).
Kineziologické vyšetření probandů:
Klinické vyšetření kyčelního kloubu je úkol velmi zodpovědný a nemůže být nahrazen žádnou zobrazovací metodou (Dungl a kol., 2014). Všichni probandi byli podrobeni důkladnému fyzioterapeutickému vyšetření, avšak pro účely této studie byla
31
vybrána pouze omezená data. Měření aktivního rozsahu pohybu v kyčelním kloubu bylo naměřeno SFTR goniometrem. U všech 10 probandů byla přítomna bolest trvající déle než půl roku. Bolest lokalizovali zejména do oblasti třísla afektované dolní končetiny, často s projekcí do bederní oblasti či kolenního kloubu na ispilaterální končetině. Bolest se objevovala i v klidu a omezovala ADL.
32
4.1 Proband č. 1
Pacientka dle rentgenologického vyšetření vykazuje III. stupeň artrózy kyčelního kloubu oboustranně. Obtíže se objevují výrazněji vpravo. Po domluvě s ortopedem nebyla zatím operace kyčelního kloubu doporučena. V mládí provozovala sport pouze na rekreační úrovni (pěší turistika, plavání).
Objektivní vyšetření prokázalo na PDK oslabení abduktorů a extenzorů kyčelního kloubu (svalová síla svalů při abdukci st. 3-, při extenzi st. 3), omezení kloubní pohyblivosti kyčelního kloubu do flexe (105 °) a vnitřní rotace (20 °), zkrácení mm. adductores (jedno i dvoukloubových) a m. iliopsoas (st. 1), zkrácení m. tensor fasciae latae a m. rectus femoris, pozitivní Patrickův příznak, palpační citlivost hlavice femuru, mírnou palp. citlivost pes anserinus. Ve stoji na jedné dolní končetině pozitivní Duchenne oboustranně.
Tabulka č. 3: Doba trvání stojné fáze DKK (proband č. 1)
Z tabulky č. 3 lze vyvodit následující:
Doba trvání stojné fáze byla u PDK v průměru o cca 1 ms delší než u LDK. Jelikož má pacientka diagnostikovanou oboustrannou artrózu kyčelního kloubu, ale na bolesti si více stěžuje u PDK, kratší doba trvání stojné fáze u PDK oproti LDK se nepotvrdila.
33 Graf č. 1: Trajektorie poklesu pánve (proband č. 1)
Tabulka č. 4: Maximální výchylky trajektorie poklesu pánve ve švihové fázi DKK (proband č. 1)
Z grafu č. 1 a tabulky č. 4 lze vyvodit následující:
Maximální výchylka trajektorie poklesu pánve u PDK ve švihové fázi kroku je u 2. a 3.
kroku v období zahájení švihu (Initial Swing) a u 1. a 4. - 8. kroku až ve fázi kontaktu paty (Heel Strike). Maximální výchylka trajektorie poklesu pánve u LDK se ve švihové fázi projevila pouze u 8. kroku a to konkrétně v období zahájení švihu (Initial Swing). U 1. – 7. a 9. kroku se projevila ve fázi kontaktu paty (Heel Strike).
Tabulka č. 5: Rozdíl v poklesu pánve od základní polohy SIPS (proband č. 1)
Z tabulky č. 5 lze vyvodit následující:
Rozdíl mezi základní polohou (ZP) markerů umístěných na zadních spinách a maximální výchylkou trajektorie poklesu pánve je u PDK ve švihové fázi kroku v průměru 1,05° a u LDK ve švihové fázi kroku v průměru 5,50 °. Jelikož má pacientka diagnostikovanou oboustrannou artrózu kyčelního kloubu, ale na bolesti si více stěžuje
