Objectiveren van functionele eigenschappen van knie-orthesen Dr.ir. A. de Lange Fontys Paramedische Hogeschool Opleiding Podotherapie Eindhoven
Inhoud 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Conclusies Functie van knie-orthesen Belastingen in de knie Stabiliteit Ontwerp kniebrace – enkele functie eisen Testmethoden Korte beschouwing
Conclusies (1) 1. Elke methode die thans toegepast wordt om de (positieve) effecten van een knie-orthese c.q. kniebrace (objectief) aan te tonen, heeft zodanige nadelen dat tot nu toe geen exclusieve uitspraken gegeven kunnen worden over de gezochte effecten van die kniebrace. - ontbreekt aan fysiologische omstandigheden - en/ of beperkte aanpak 2. In de toegepaste aanpakken concentreert men zich op biomechanische, fysiologische, of neuromusculaire aspecten. De aanpak waarbij m.n. de propriocepsis centraal staat, vormt m.i. de uitdaging in de toekomst.
Conclusies (2) 3. Bij geen enkele methode staan de psychologische aspecten van het gebruik van kniebraces centraal. - vertrouwen om revalidatie met meer inzet te doen - het nemen van meer risico door de brace
Functie knie-orthesen Soorten knie-orthesen (braces) 1.
Elastische kniebraces
2.
Profylactische kniebraces
3.
Functionele kniebraces
4.
Postoperatieve of revalidatie kniebraces
Instabiliteit
• Reductie A-P instabiliteit • Reductie rotatoire instabiliteit • Reductie Varus/ Valgus instabiliteit • Tegengaan hyperextensie • Compensatie verlies musculaire controle
Biomechanica Externe krachten: 1. Zwaartekracht 2. Grondreactiekrachten 3. Versnellingskrachten Interne krachten: 1. Bot-op-bot contact krachten 2. Ligament/ kapsel/ menisci krachten 3. Spierkrachten Kniebelastingen: - krachten - momenten
Spieren:- stabilisatie - aandrijving
Hoe groot zijn de belastingen in de knie? Biomechanica Invers Dynamica: uit gemeten externe krachten interne krachten (en momenten) berekenen.
Hoe groot zijn de krachten in de knie? Translatoir, A-P krachten: > 400 N (Morrison et al, 1986) > 1000 N (Tumer & Engin, Trans. ASME, 1993)
Rotatoir: Netto momenten tussen -100 Nm en + 200 Nm, afhankelijk van activiteit. (Lloyd & Besier, 2003)
Hoe wordt stabiliteit bewerkstelligd?
Stabiliteit: Passief 1. Geometrie contactmakende botten 2. Ligamenten, menisci en kapsel
Hoe wordt stabiliteit bewerkstelligd?
Stabiliteit: Passief 1. Geometrie contactmakende botten 2. Ligamenten, menisci en kapsel Actief 3. Spieren
Hoe wordt stabiliteit bewerkstelligd? Stabiliteit: Passief 1. Geometrie contactmakende botten 2. Ligamenten en kapsel Actief 3. Spieren
Zeer belangrijk: 1.
Timing
2.
Mate van aanspanning (grootte van de kracht)
3.
Samenwerking tussen spieren (agonisten, antagonisten, synergisten) Maar ook …..
4.
Samenwerking ligament – spier d.m.v. propriocepsis (Barrack et al, Am.J Sports Med,1989)
Stel A-P Instabiliteit
Speling tibia <=> femur in P -> A richting
Functie kniebrace Bescherming passieve structuren Tegengaan van “ abnormale”bewegingen (botstukken binnen bewegingsruimte houden en eventueel sturen) Hoe? Mechanisch? Interface brace-bot: zacht weefsel Neuromusculair? Beïnvloeding triggering spieren (propriocepsis) en/ of mate aanspanning?
Stel A-P Instabiliteit Brace ontwerp
Stel A-P Instabiliteit - Goede afschuif grip - Geen vervorming zacht weefsel oftewel perfecte verankering brace op substraat
Goede verankering door aanspannen spieren -> stijfheidsverhoging weefsel
Testen Kniebrace 1. 2. 3. 4.
Welke functie? Hoe is de verankering? Bij welke activiteiten/ belastingen? Welke meetvariabelen? (bewegingen, belastingen , spieractiviteiten) 5. Proefpersonen? (hoeveel, (knie)conditie, leeftijd, etc)
Soorten testen: 1. Mechanische testen (P-> A kracht en P->A translatie meten, torsie belasting en rotatie meten; zonder en met brace) - in-vitro Kunstbeen, Kadaver materiaal - in-vivo Opstellingen
Testen Kniebrace (mechanisch) Soorten testen: 1. Mechanische testen (Torsie opleggen en rotaties meten) - in-vitro Kunstbeen (Lunsford et al, J.Prosthetics & Orthotics, 1990) Maar ….
Geen spierwerking Gestrekte stand knie Brace-verankering ‘onnatuurlijk’ Ideale passing brace
Testen kniebrace (mechanisch)
(Lunsford et al, 1990)
Testen Kniebrace (mechanisch)
Beynnon et al, J. bone Joint Surg, 1992
Geen fysiologische belastingen Geen spierwerkingen
Testen Kniebrace (mechanisch)
Meting A-P translatie = onnauwkeurig
•Geen fysiologische belastingen – te lage AP krachten (90 N tot 180N) * Geen spierwerkingen * Onnauwkeurige bepaling verplaatsing
Testen Kniebrace (neuro-musculair) 1. 2. 3. 4. 5.
Welke functie? Hoe is de verankering? Bij welke activiteiten/ belastingen? Welke meetvariabelen? (bewegingen, belastingen , spieractiviteiten) Proefpersonen? (hoeveel, (knie)conditie, leeftijd, etc)
Soorten testen: 2. (Neuro)musculair - in-vivo
a. Opstellingen b. Voorschrijven van taken
EMG – triggering spieren/ timing mate van activiteit
Testen Kniebrace (neuro-musculair) Wojtys te al, J. Bone Joint Surg, 1990 Wel spierwerkingen, maar .. .. geen fysiologisch belastingen (o.a. 1 flexiestand (30º), lage axiale belasting)
“… muscle timing and recruitment order in response to anterior tibial translation are affected by ACL injury” Belang van propriocepsis en effect spierwerking
Testen Kniebrace 1. 2. 3. 4. 5.
Welke functie? Hoe is de verankering? Bij welke activiteiten/ belastingen? Welke meetvariabelen? (bewegingen, belastingen , spieractiviteiten) Proefpersonen? (hoeveel, (knie)conditie, leeftijd, etc)
Soorten testen: 1. Mechanische testen 2. Biomechanische testen Opleggen taken (8-baan, rennen, etc), en meten van taaktijd vs bracegebruik, mate van energieverbruik, of spieractiviteiten
Testen Kniebrace (neuro-musculair) Soorten testen: 1. Mechanische testen 2. Biomechanische testen Opleggen taken (8-baan, rennen, etc), en meten van taaktijd vs bracegebruik, mate van energieverbruik, of spieractiviteiten Branch te al, Am J. Sports Med, 1989
Aanpak: pp : 10ACL deficiëntie unilateraal, en 5 pp gezond (controle). 2 braces: Lennox Hill en CTi Meetvariabele: EMG dynamisch, Hamstrings en Quadriceps Activiteit: zijwaarts stappen/ stoppen
Resultaten: 1. Hamstrings ACL-pp grotere activiteit, maar later in timing. 2. Brace effect: - vermindering van activiteit Hamstrings en Quadriceps (circa gelijke mate). - geen timing effect ⇔ geen propriocepsis? ⇒ Mechanische invloed of wijziging van beweging daardoor minder ‘’risicovol’’.
Korte Beschouwing Heeft het dragen van een kniebrace (beschermend) effect? Subjectief veelal ja, objectief (nog) niet aangetoond!
In-vivo, (bio)mechanisch en neuromusculair. 1.
Controleerbaar maar verder weg van werkelijkheid
Opstellingen
2. Voorschrijven activiteiten
Dicht bij werkelijkheid, minder goed controleerbaar
Korte Beschouwing
Siegler et al, JOSPT, 1997 Kearney t al, Clin. Biomech, 1990
Systeem identificatie – opleggen trillingen, meten respons -Testen bij wel en niet aanspannen spieren - Axiale belastingen mogelijk - Verschillende voetstanden - Reactietijd spieren op plotselinge verstoring
Vertaling naar de knie
Korte Beschouwing
Atieve stabiliteit knie + invloed brace Krachten in braces meten
Korte Beschouwing Atieve stabiliteit knie + invloed brace Krachten in braces meten Outcome studies met gevalideerde questionnaires
Bewegingen, krachten in de knie
Knie als systeem
EMG, spieren
Onderste extremiteit als systeem
ADL, welbevinden, vertrouwen
Mens als systeem
Korte Beschouwing
Het alleen vergoeden van “zware” braces die uitgerust zijn met ‘rigide’ beplating en/of nietrekbaar omhulsels ter verankering en scharnieren ter bewegingsbegeleiding, valt te bediscussiëren.
Dank voor uw aandacht
[email protected]
