Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
Auteur(s): A. Kruisland, I. van Oven Titel: Myositis Ossifcans Jaargang: 5 Jaartal: 1987 Nummer: 1 Oorspronkelijke paginanummers: 30 - 47 Dit artikel is oorspronkelijk verschenen in ‘Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie’, van 1983 tot 1988 de voorloper van ‘Versus, Tijdschrift voor Fysiotherapie’. Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para-) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet-commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van: www.versus.nl
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
Myositis ossificans A. Kruisland I. von Oven Samenvatting
In dit artikel wordt aan de hand van een aantal eenvoudige grafische modellen een mogelijke verklaring voor het ontstaan van een myositis ossificans ontwikkeld. Een kombinatie van hoge inwendige spanning met een gelijktijdige minimaal optredende vervorming lijkt een belangrijk aetiologisch moment te zijn. Deze hypothese wordt getoetst aan de voorkeurslokalisaties van dit botvormingsproces. Tenslotte wordt een suggestie voor de behandeling gedaan.
Inleiding en probleemstelling
In dit artikel wordt verslag gedaan van onderzoek naar de voorwaarden voor het ontstaan van botweefsel, zoals dit zich voordoet bij een myositis ossificans. De aanleiding tot dit artikel is het feit dat over het ontstaan van een myositis ossificans meestal niet meer wordt gezegd dan dat het een komplikatie is, optredend na een spiertrauma. Voor wat betreft de behandeling wordt in de regel volstaan met het noemen van de niet-geindiceerde ingrepen zoals enkele massage-handgrepen en rekkingstechnieken. De achterliggende reden hiervoor is tot op heden niet duidelijk.
Myositis ossificans
De term myositis ossificans wordt in die gevallen gebruikt waarbij een verbening optreedt van de weke delen in of in de nabijheid van spieren. In de literatuur worden verschillende vormen van myositis ossificans beschreven welke globaal onder te verdelen zijn in vier kategorieen (3, 13, 15). 1. Traumatische vorm 2. Non-traumatische vorm 3. Progressieve vorm (= fibrodysplasia ossificans progressiva). 4. Als komplikatie bij neurologische aandoeningen In tegenstelling tot het in de regel voorkomende gegeneraliseerde verschijningspatroon bij neurologische aandoeningen en de progressieve vorm, treedt het intra-musculaire botvormingsproces lokaal op bij de traumatische en nontraumatische vormen. Hoewel de mogelijkheid reëel is dat bij alle vier de genoemde vormen dezelfde faktoren een rol spelen bij de totstandkoming van een myositis ossificans, beperkt dit artikel zich tot de eerste twee genoemde vormen. Hoewel myositis ossificans in principe in elke spier kan voorkomen blijken enkele spieren hiervoor een voorkeurspositie in te nemen (11, 12). Verreweg de meeste spieren waar de botvorming wordt waargenomen zijn de: M. brachialis en de M. vastus intermedius (1,3,10,11,17). Ook als er sprake is van andere spieren betreft het voornamelijk die welke mono-articulair zijn en een groot aanhechtingsgebied op het bot bezitten (1,11). Het proces van de botvorming bij een myositis ossificans is eensoortig; ongeacht of deze met of zonder duidelijk voorafgaand trauma optreedt (9,12). Een algemeen aanvaard gegeven is dat het botvormingsproces optreedt in het intra- of intermusculair gelegen bindweefsel (4,5,16). Het spierweefsel zelf is hierbij ogenschijnlijk niet betrokken. In een groot aantal gevallen bevindt het gevormde botweefsel zich diep in de spier, nabij het onderliggende botstuk (12,15), waarmee in enkele gevallen een benig kontakt bestaat (1). Een ander opvallend gegeven is dat het doorgaans langwerpig gevormde intra-musculair botproces georiënteerd is in de lengterichting van de spier, parallel aan het onderliggende botstuk (1,6,10,11). Het gevormde botweefsel betreft over het algemeen morfologisch normaal bot. Zowel de samenstelling van de hydroxyapatiet kristallen als de strukturele opbouw van het gehele botproces (bestaande uit een corticale botlaag aan de periferie, welke naar centraal overgaat in een spongieus patroon en uiteindelijk naar een mergachtig aspekt) is gelijk aan de opbouw van pijpbeenderen (1,5,12,15).
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
Osteogenese
In de ons bekende literatuur over myositis het gegeven dat ongedif ferentieerde cellen zich pas gaan differentieren indien zij de hiervoor benodigde prikkels ontvangen. Met dit feit wordt ons inziens nog veel te weinig rekening gehouden bij het verklaren van de ontstaanswijze van nieuw gevormde weefselstrukturen. De volgende beschrijving van differentiatie van mesenchymale cellen naar een bepaald celtype toe wordt gevoed door de veronderstelling dat het fysisch gedrag van de reeds gevormde weefseltypen een blauwdruk is van de heersende mechanische informatie ten tijde van de differentiatie. De vervorming welke optreedt in bot, gewrichtskraakbeen of peesweefsel als gevolg van de mechanische belasting verschilt onderling sterk, hetgeen te zien is als de belasting-vervorming-karakteristieken van de weefsels onderling worden vergeleken. (fig 1).
Figuur 1. Trek-verlengingscurves van bot, collageen bindweefsel en kraakbeen. (vrij naar Yamada).
Bovenstaande grafische weergave van het vervormingsgedrag van weefsels bij een gegeven belasting laat zien dat de benodigde belasting om botweefsel met bijvoorbeeld 2% te vervormen, de waarde waarboven botweefsel zou breken (18), hoger is dan voor bindweefsel en kraakbeen. Andersom geldt dat bij een gegeven belasting het botweefsel het minst vervormt, gevolgd door respektievelijk bindweefsel en kraakbeen. Er wordt nu verondersteld dat de variabiliteit in de optredende vervormingen tussen de genoemde weefsels reeds aanwezig was in het mesenchymale netwerk, dus al voordat er sprake was van enige differentiatie. In geval van optredende botfracturen of peesscheuren is duidelijk dat de heersende belasting te groot is geweest: "het weefsel was hiervoor niet gebouwd". Met andere woorden: deze mechanische belasting was niet aanwezig ten tijde van de differentiatie of zulke grote vervormingen traden toen niet op. De mechanische belasting en de hierbij optredende vervormingen in de weefsels in situaties waarbij zich geen beschadigingen voordoen kan dan beschouwd worden als een daadwerkelijk optredend fenomeen in het zich differentiërende nog mesenchymale weefsel. Een uitgebreide meer gedetailleerde beschrijving over de mogelijke relaties tussen de mechanische (7) informatie en weefseldifferentiatie is reeds elders gepubliceerd . Hier wordt volstaan met het noemen van de mogelijke voorwaarde voor de totstandkoming van botdifferentiatie: een minimale vervorming
van het collagene netwerk bij een hoge inwendige spanning.
Model van botvorming in spierweefsel
Om te bepalen of de genoemde voorwaarde voor het ontstaan van botweefsel aanwezig is bij een zich ontwikkelende myositis ossificans is het zinvol eerst de normaal optredende vervormingen van spierweefsel en vervolgens de heersende spanningstoestand te beschouwen. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een spiervervormings-model. Er wordt uitgegaan van een mono-articulaire, parallelvezelige spier welke dicht tegen het onderliggende botstuk is gelegen. Faktoren zoals origo- en insertiehoek, de verhouding tussen peeslengte en vezellengte, enzovoort worden verder buiten beschouwing gelaten.
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
Spiervervormings-model. In het onderstaande worden twee situaties met elkaar vergeleken: 1. Een spier "vrijliggend" dat wil zeggen op enige afstand van het onderliggende botstuk (fig. 2).
Figuur 2a. Een "vrijliggende" spier in rust. Figuur 2b. Contractie van een "vrijliggende'spier. Beide helften vervormen in gelijke mate. 2.
2. Een spier direkt tegen botstuk aan (figuur 3).
Figuur 3a. Een tegen het bot gelegen spier in rust. 0 = origo, A * gewrichtsas, I = insertie. Figuur 3b. Contractie van een tegen het bot gelegen spier. Het bovenste deel vervormt meer dan het onderste. 0 = origo, A » gewrichts-as, I = insertie.
ad.1. Indien de spier in deze situatie samentrekt wordt de spierbuik boiler van vorm bij een overigens nagenoeg gelijkblijvend volume (14). Vergelijk tussen het onderste en bovenste gedeelte van deze spier laat zien dat beide "helften" in gelijke mate vervormen. ad. 2. Een concentrische contractie zal in deze situatie eveneens resulteren in een boiler aspekt van de spierbuik (met ook hier een gelijkblijvend volume). In dit geval verschilt de opgetreden vervorming tussen het onderste en bovenste gedeelte: het onderste deel van de spier dat direkt tegen het botstuk aanligt is minder vervormd vanwege de weerstand van het aanliggende botstuk. Het bovenste gedeelte heeft een grotere vervorming ondergaan, zelfs groter dan die in situatie 1. De spiervezels en het spierbindweefsel in het bovendeel in het model worden dus meer vervormd dan die in het onderste deel.
Model van de spanningstoestand
Naast een optredende minimale vervorming is, zoals reeds werd opgemerkt, tevens een hoge inwendige spanning van het bindweefsel een voorwaarde voor het doen ontstaan van bot. De spanningstoestand van spieren kan naast aktieve contracties welke lokaal optreden, verhoogd worden door aanwezigheid van ruimte-innemende processen zoals intra-, en intermusculaire zwellingen. Breig (2) heeft onderzoek gedaan naar het effekt van de aanwezigheid van ruimteinnemende processen in het ruggemerg. Een aantal van de door hem gebruikte modellen worden hierna enigszins gemodificeerd toegepast op spierweefsel. Wanneer een ruimte-innemende faktor tussen vezels, in dit geval spiervezels, geplaatst wordt dan leidt dit tot een spanningsverhoging in de vezels en de omringende bindweefselstrukturen omdat deze vezels moeten wijken en als gevolg hiervan moeten verlengen (figuur 4). Om aan te geven dat er zowel een verlenging als spanningsverhoging in de vezels optreedt en om ingewikkelde berekeningen te vermijden, zal figuur 4 vereenvoudigd worden tot twee rechthoekige driehoeken, zoals is afgebeeld in figuur 5.
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
Figuur 4. De oorspronkelijke vezelligging (a en b) vergeleken plaatsing van een ruimte innemende faktor (c en d). R = ruimte innemend proces in de spier.
Figuur 5. Gegeven: vezellengte = 8 cm, Y » 4 cm, X = 3 cm. Z wordt berekend met de stelling van Pythagoras. R = ruimte innemend proces in de spier.
Van deze driehoeken zijn twee zijden bekend zodat de derde zijde berekend kan worden met behulp van de stelling van Pythagoras. Er wordt in dit model uitgegaan van een oorspronkelijke vezellengte van 8 cm. De ruimte-innemende faktor wordt voorgesteld door een cirkel met een straal van 3 cm. De lengte Z (dus de halve vezellengte) in figuur 5 wordt dan:
Z − x 2 + y 2 = 5 cm De lengte van de vezel na plaatsing van een ruimte-innemende faktor bedraagt dan 2 x 5=10 cm. De oorspronkelijke vezel moet dus met 2 cm in lengte toenemen, uitgaande van de bovengestelde situatie. Behalve tot een verhoging van de spanning leidt een ruimte-innemend proces ook tot een verminderde vervormingsmogelijkheid van de vezels en het omgevende bindweefsel. Stel dat in het genoemde voorbeeld, de oorspronkelijke vezel 3 cm kan verlengen. Door de aanwezigheid van de ruimte-innemende faktor is de vezel reeds 2 cm verlengd, waardoor nog 1 cm voor verlenging overblijft. Er moet hierbij overigens wel rekening gehouden worden met het adaptatievermogen van de spiervezels zelf. Door de opgedrongen verlenging van de spiervezels, wordt op den duur de rustlengte verlegd naar de nieuwe lengte waarin de vezels zich bevinden. In dit geval zal dit geschieden door additie van sarcomeren in serie. Het bindweefsel adapteert uiteraard mee, maar dit proces gaat niet gelijk op met de toename van het aantal sarcomeren (8). Het spierbindweefsel staat dus langer op spanning dan de spiervezels zelf. In het hierna volgende zal een, denkbeeldige, ruimte-innemende faktor in het spiermodel worden ingevoerd, zoals bijvoorbeeld een bleeding of een zwelling, en bekeken worden wat het effekt is op de vervorming en spanningstoestand in de spier. Wederom worden twee situaties beschouwd (fig. 6): 1. 2.
Een spier waarbij het ruimte-innemend proces oppervlakkig in de spierbuik is geplaatst. Een spier waarbij de ruimte-innemende faktor diep in de spierbuik is gelegen. Figuur 6a. Een ruimte innemend proces oppervlakkig in de spier gelegen. Figuur 6b. Een ruimte innemend proces diep in de spier gelegen.
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
In beide situaties zal de spanning toenemen en inherent hieraan, de vervormbaarheid van de omliggende strukturen afnemen. Dit effekt zal in situatie 2 sterker zijn dan in situatie 1. In de eerste situatie heeft het weefsel de mogelijkheid om naar beide kanten (we nemen aan in gelijke mate) uit te wijken. In situatie 2 echter wordt de uitwijkmogelijkheid beperkt tot een richting, vanwege het bot aan een kant. Hierdoor worden spanning en vervorming veel sterker beïnvloed. Dit zal aan de hand van enkele voorbeelden verduidelijkt worden. Er wordt weer uitgegaan van de gegevens van de figuren 4 en 5: - een oorspronkelijke vezellengte van 8 cm; - het ruimte-innemend proces heeft een straal van 3 cm; - er wordt weer een vezel beschouwd.
Figuur 7. Verlenging van een vezel van 8 cm lengte bij een oppervlakkig in de spier gelegen ruimte innemende faktor (R).
Figuur 7 geeft de situatie weer van een oppervlakkig in de spier gelokaliseerd ruimte innemend proces, met het botstuk op enige afstand gelegen; de optredende verlenging van de vezel bedraagt hier 2 cm. Figuur 8 toont een ruimte-innemende faktor diep in de spierbuik, direkt tegen het onderliggende botstuk aan. De vezel zal nu meer moeten verlengen omdat er maar in een richting kan worden uitgeweken, namelijk van het bot af. De schuine zijde van de rechthoekige driehoeken is in dit geval 7.2 cm, zodat de totale vezellengte 14.4 cm bedraagt. Dat wil zeggen dat de vezel met: 14.4 - 8 = 6.4 cm langer is geworden. Ofwel in het tweede geval moet, bij een gelijke grootte van het ruimte-innemend proces, de vezel ruim 3 keer zoveel verlengen als in het eerste geval.
Figuur 8. Verlenging van een vezel van 8 cm lengte gelegen ruimte innemende faktor (R).
De ruimte-innemende faktor is in dit voorbeeld voorgesteld als een struktuur met een diameter van 6 cm. Dit is uiteraard een wat irrealistische keuze, maar geeft wel de essentie van de 'mogelijk optredende veranderingen weer. Bij een proces dat kwantitatief veel minder uitgesproken is, zal immers hetzelfde gelden, hoewel in mindere mate. Uit de voorgaande voorbeelden blijkt dat een ruimte-inne-
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
mend proces diep in de spierbuik gelegen, leidt tot een relatief grotere spanningstoename, alsmede een relatief mindere vervormingsmogelijkheid van de spiervezels, dan in oppervlakkig gelokaliseerde processen. Behalve het gegeven dat het onderliggende botstuk een spanningverhogend effekt sorteert in geval van een vlakbij gelegen ruimte-innemend proces, is er nog een reden waarom een dergelijk diep in de spierbuik gelegen proces grotere gevolgen heeft voor de spanningstoestand in de spiervezels. Dit heeft te maken met de verlengingsmogelijkheid van de spiervezels. Het is bekend dat vezels aan het oppervlak van de spier langer kunnen zijn dan de vezels die diep in de spier zijn gelegen. De procentuele verlengingsmogelijkheid van de verschillende spiervezels is overigens gelijk (8). Wanneer een ruimte-innemende faktor tussen de korte vezels geplaatst wordt, met andere woorden diep in de spier, dan heeft de noodzakelijke verlenging van de vezels grotere gevolgen voor de spanning, dan wanneer deze tussen de lange vezels is geplaatst. De aanwezigheid van een ruimteinnemend proces zal immers een grotere procentuele verlenging van de korte vezels tot gevolg hebben en zo leiden tot een grotere spanningstoename gepaard aan een grotere afname van de vervormingsmogelijkheid. Samenvattend kan worden gesteld dat een ruimte-innemend proces diep in de spier gelegen een vermindering van de vervormingsmogelijkheid en een toename van de spanning van de spiervezels tot gevolg heeft omdat: a. het onderliggende botstuk ervoor zorgt dat de spiervezels voornamelijk in een richting worden weggedrukt. b. diep gelegen spiervezels korter zijn dan de oppervlakkig gelokaliseerde spiervezels. Het zal duidelijk zijn dat als er naast een aanwezige ruimte-innemende faktor diep in de spier tevens een defense musculaire bestaat de spanningstoestand aanzienlijk zal toenemen. Terugkomend op de voorwaarden voor het doen ontstaan van bot, namelijk minimaal optredende vervorming en hoge inwendige spanning, kan het volgende worden gesteld: De aanwezigheid van een ruimte-innemende faktor (haematoom, zwelling) in spierdelen dicht tegen het onderliggende botstuk aan vormt een predispositie voor het ontstaan van myositis ossificans. Dit maakt enigszins duidelijk waarom spieren zoals de M. brachialis en de M. vastus intermedius zo vaak genoemd worden in verband met een optredende myositis ossificans. Dit zijn namelijk spieren die direkt op het bot (respektievelijk de humerus en het femur) gelegen zijn. In aanwezigheid van een ruimte-innemend proces diep in deze spieren gelegen, is de kans groot dat zich hierin een myositis ossifcans ontwikkelt.
Klinische relevantie
Het is vanzelfsprekend dat bij de behandeling van myositis ossificans rekening gehouden moet worden met de mogelijke faktoren die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van dit fenomeen. Het betreft hier ons inziens de minimale vervorming en de hoge inwendige spanning in het weefsel. Bij een reeds aanwezige of een zich ontwikkelende myositis ossificans moeten derhalve alle handelingen die de spanning in de desbetreffende musculatuur doen toenemen, achterwege gelaten worden. Massagehandgrepen, passieve-, en actieve rekkingstechnieken zijn hierom dan ook terecht gecontraindiceerd. Naast de reeds genoemde spanningsverhoging in aanwezigheid van een myositis ossificans kunnen door optredende beschadigingen van het intra-, en intermusculaire bindweefsel en de spiervezels zelf zwellingen of haematomen optreden. Dezezwellingen leiden dan tot nog meer spanning en afname van de vervormingsmogelijkheid van het spierweefsel. Het botvormingsproces zal door deze handelingen alleen maar bevorderd worden. De behandeling zal erop gericht moeten zijn de twee genoemde voorwaarden voor het doen ontstaan van bot te bestrijden. Het doel moet zijn de spanning in het spierweefsel zo laag mogelijk te houden bij een gelijktijdige zo groot mogelijke vervorming van de spier. Zeer rustige passieve bewegingen in de relevante gewrichten, over een zo groot mogelijk bewegingstraject, uitgevoerd met een minimale kracht lijken ons hiervoor op zijn plaats.
LITERATUUR 1.
Ackerman L. Extra-osseous localized non-neplastic bone and cartilage formation (so-called myositis ossificans). Journal -of Bone and Joint Surgery, 1958, 40A, no. 2, p. 279-298.
2.
Breig A. Adverse mechanical tension in the central nervous system. John Wiley & Sons, 1978
Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jrg 1987, no. 1 (pp. 30 – 47)
3.
Ferlito A., Barion U., Nicolai P. Myositis ossificans of the head and neck. Archives of Oto - Rhino - Laryngology, 1983, 237, p. 103-113.
4.
Flynn W. , Graham J. Myositis ossificans. Surgery, Gynaecology and Obstetrics, 1964, May, p. 1001-1005
5.
Gilmer V., Anderson L. Reactions of soft somatic tissue which may progress to boneformation: circumscribed (traumatic) myositis ossificans Southern Medical Journal, 1959, 52, p. 1432-1448.
6.
Huss C. , Puhl J. Myositis ossificans of the upper arm. The American Journal of Sports Medicine, 1980, vol.8, no. 6, p. 419-424.
7.
Klumpers B. Morfosofie van het bewegingsapparaat; het visceus gedrag van weefsels Utrecht, SEichting School vooe Manuals Therapie, J0S4.
8.
Koes E., Riezebos C. Beperkt bewegen en adaptatie van spierweefsel. Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 1985, 3, no.5, p.143-196.
9.
Kruisland A., von Oven I. Myositis ossificans; over ontstaan van bot uit primitief mesenchymaal weefsel. Den Haag, Haagse Academie voor Fysiotherapie, 1986.
10.
Michelsson J., Granroth G., Anderson L. Myositis ossificans following forcible manipulation of the leg; a rabbit model for heterotopic boneformation. Journal of Bone and Joint Surgery, 1980, 62A, no.5, p.811-815.
11.
Michelson J., Rausching if. Pathogenesis of experimental heterotopic boneformation – following temporary exercising of immobilized limbs. Clinical Orthopaedics and Related Research, 1983, 176, p.265-272.
12.
Ogilvie-Harris D., Hons C., Fornasier V. Pseudomalignant myositis ossificans: heterotopic new bone formation without a history of trauma. Journal of Bone and Joint Surgery, 1980, 62A, no.8, p.1274-1283.
13.
Samuelson K., Coleman S. Non-traumatic myositis ossificans in healthy individuals. Journal of the American Medical Association, 1976, 235, no.11, p.1132-1133. •
14.
Stadhouders A. De skeletspiercel. Natuur en Techniek, 1973, 41, no.10, p.526-542.
15.
Stolk E., Beek P. van Myositis ossificans traumatica. Sport en Geneeskunde, 1985, 18, no.3, p.109-113.
16.
Urist M., Nakagawa M., Nakata N., Nogami H. Experimental myositis ossificans: cartilage and boneformation in muscle in respons to a diffusible bonematrix morphogen. Archives of Pathology and Laboratory Medicine, 1978, 102, no.6, p.312-316.
17.
Voldere J. de Leerboek der praktische orthopaedie. 3e herziene druk, Assen, van Gorcum,
18.
Yamada H. Strength of Biological Materials ed. F.G. Evans Williams & Wilkins, Baltimore, 1970.
