اثر قطع عضو هميپلويكتومي بر كينماتيك و نيروي توليدي عضلات اندام تحتاني حين راه رفتن با پروتز كانادين؛ گزارش موردي

Effect of Hemipelvectomy Amputation on Kinematics and Muscle Force Generation of Lower Limb While Walking

هدف قطع همیپلویكتومی، نوعی روش جراحی است كه در آن اندام تحتانی و بخشی از پلویس برداشته می‌شود. تحقیقات بسیار كمی در زمینه راه‌رفتن بیماران قطع همیپلویكتومی انجام شده است. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر قطع عضو همیپلویكتومی بر كینماتیك و نیروی تولیدی عضلات اندام تحتانی حین راه‌رفتن با پروتز كانادین و به صورت گزارش موردی بود.  روش بررسی بیماری با قطع همیپلویكتومی سمت چپ با قد، وزن و سن به ترتیب 175سانتی‌متر، 75 كیلوگرم و 39 سال و فردی سالم در مطالعه شركت كردند. از سیستم تحلیل حركتی كوالیسیس شامل هفت دوربین و صفحه نیروی كیستلر برای ثبت مسیر نشانگرها و نیروی عكس‌العمل زمین استفاده شد. تعداد 20 نشانگر منعكس‌كننده نور مادون قرمز بر روی بدن آزمودنی‌ها در نقاط مشخص نصب شد. در حالی كه آزمودنی در مسیر تعیین‌شده راه می‌رفت، تصویر نشانگرها هنگام راه‌رفتن همراه با داده‌های صفحه نیرو ثبت می‌شد. میانگین پنج‌بار تكرار راه‌رفتن برای محاسبات آماری در نظر گرفته شد. ثبت فازهای ایستادن و نوسان حین چرخه راه‌رفتن با استفاده از نرم افزار كوالیسیس انجام شد.  داده‌ها با فركانس 120 هرتز جمع‌آوری شدند و با فیلتر پایین گذر با فركانس 10 هرتز فیلتر شدند. مدل‌كردن سیستم عضلانی اسكلتی با استفاده از نرم افزار «اوپن سیم» و «ویژوال تری‌دی» صورت گرفت. متغیرهای تحقیق حاضر شامل متغیرهای كینماتیكی مفصل مچ پا، زانو و ران و نیروی فعال عضلات مختلف اندام تحتانی بودند. محاسبه مقدار نیروی فعال عضله از طریق روابط تعریف‌شده برای نرم افزار اوپن سیم انجام شد. تحلیل داده‌ها با استفاده از روش آماری «تی تست مستقل» در محیط نرم‌افزار SPSS نسخه 19 و سطح معنی‌داری (5/0P<) انجام شد. یافته‌ها الگوی كینماتیكی مفصل مچ پا و زانوی پای سالم بیمار همیپلویكتومی در فازهای پذیرش وزن، میانه استنس، انتهای استنس و پیش‌نوسان تفاوت معنی‌داری با پای همتای فرد سالم داشت (05/0P<). دامنه حركتی پلانتار فلكشن مچ پای بیمار همیپلویكتومی در فاز پذیرش وزن، دامنه حركتی دورسی فلكشن مچ پا در فاز میانه استنس در بیمار همیپلویكتومی به طور معنی‌داری از فرد سالم كمتر بود (00/0P=). در فاز انتهای استنس دامنه حركتی مچ پای بیمار همیپلویك در مقایسه با دامنه حركتی پای فرد سالم تفاوت معنی‌داری نشان داد (00/0P=). در فاز پیش‌نوسان مچ پای بیمار همیپلویك در وضعیت پلانتار فلكشن 5/11 درجه از فرد سالم بیشتر بود. در فاز میانه نوسان دامنه حركتی دورسی فلكشن بیمار همیپلویكتومی 6 درجه از فرد سالم بیشتر بود (00/0P=). در فاز پذیرش وزن دامنه حركتی فلكشن زانو (00/0P=) و در فاز میانه استنس دامنه حركتی اكستنشن زانو در بیمار همیپلویكتومی به طور معنی‌داری از فرد سالم بیشتر بود (04/0P=). در فاز پیش‌نوسان (00/0P=) و ابتدای نوسان (02/0P=) تفاوت معنی‌داری در دامنه حركتی فلكشن مفصل زانوی بیمار همیپلویكتومی و فرد سالم مشاهده شد. دامنه حركتی مفصل ران در یك چرخه كامل راه‌رفتن بین بیمار همیپلویك و فرد سالم مشابه بود (05/0P>). نیروی تولیدی عضلات اكستنسور ران، ابداكتور ران، اكستنسور زانو به همراه عضلات تیبالیس انتریور و پوستریور در پای سالم بیمار همیپلویكتومی به طور معنی‌داری از پای همتای فرد سالم بیشتر بود (05/0P<).  نتیجه‌گیری الگوی كینماتیك راه‌رفتن افراد قطع عضو همیپلویكتومی با استفاده از پروتز كانادین به طور بارزی تغییر می‌كند. تغییرات كینماتیكی با افزایش معنی‌دار نیروی تولیدی عضلات مختلف اندام تحتانی همراه است كه می‌تواند اثر مخربی بر مفاصل اندام تحتانی به خصوص مفصل زانو داشته باشد كه اهمیت این موضوع باید مدنظر توان‌بخشان و متخصصان توان‌بخشی قرار گیرد. 

Objective Hemipelvectomy amputation is a surgical procedure in which the lower limb and a portion of pelvic are removed. There are a few studies on the performance of this group of patients while walking. The aim of this paper was to evaluate the effect of hemipelvectomy amputation on kinematics and muscle force generation of the lower limb while walking with Canadian prosthesis. Materials & Methods A subject who underwent hemipelvectomy amputation on his left side and whose mass, height, and age were 75 kg, 1.75 m, and 39 years, respectively, was involved in this study. Qualisys motion analysis system with seven cameras and force-plate system were used to record marker tracking and ground reaction forces. Twenty reflective markers were attached to the subject’s body. As the subject walked , the data was recorded. The mean of five trials was used for statistical computing. The data was collected with the frequency of 120 Hz and filtered with 10 Hz low-pass filter. Muscloskeletal modeling was conducted by Visual 3D and OpenSim software. All data were analyzed using the SPSS 19 software at α=0.05. Results There were significant differences between knee and ankle joint kinematic pattern at Loading, Mid-stance, Terminal stance, and Pre-swing phases of gait (P<0.05).  In weight acceptance phase and mid-stance phase, ankle plantar flexion and dorsi-flexion range of motion, respectively, were significantly lower in the patient compared to a healthy subject (P=0.00). At the end of the stance phase, ankle range of motion was significantly different in the patient compared to the healthy subject (P=0.00). In the pre-swing phase, ankle plantar flexion was 11.5 degrees greater than that of the healthy subject. In mid-swing phase, patients showed more ankle dorsi-flexion compared to the healthy subject. In weight acceptance phase, knee flexion of patient (P=0.00) was significantly greater than that of the healthy subject, and in mid-stance phase, knee extension of patient was significantly greater (P=0.04). In pre-swing phase (P=0.00) and initial swing (P=0.02), there were significant differences between knee flexion of patients and healthy subjects. The pattern of hip range of motion during gait cycle was the same for the patient and the healthy subject (P>0.05). Force generation of the hip abductor, hip extensor, and knee extensor along with tibialis anterior and posterior of the patients in the sound leg were significantly more than that of the normal subject (P<0.05). Conclusion The kinematics pattern of the patient’s lower limb during gait is different. Kinematic changes are associated with a significant increase in lower limb muscle generation that can have a degenerative effect on the knee joint. So the importance of this subject should be considered by rehabilitation experts.