Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 19, №5, 2018

Back to issue

The influence of changes in the length of hip abductor moment arm after hip replacement on the features of patients’ walking (analytical review of literature)

Authors: Фіщенко О.В.
Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова МОЗ України, м. Вінниця, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Робота присвячена вивченню основних напрямків досліджень біомеханічних особливостей ходьби людини після тотального ендопротезування кульшового суглоба в історичному аспекті й сучасного стану проблеми. Особлива увага звертається на проблему несиметричності довжини важеля абдукторів стегна після протезування, а саме наслідки, до яких призводить ця помилка. Розглянуті методи досліджень біомеханіки ходьби людини, як теоретичні, зокрема математичне динамічне моделювання, так і апаратні. Аналіз літератури показав, що при тяжких дегенеративно-дистрофічних ураженнях кульшового суглоба у хворих відбувається тяжке спотворення біомеханіки ходьби, що виражається в зменшені часу опори на стопу, переносі ваги тіла на здорову чи порівняно здорову кінцівку, зменшенні довжини кроку через виражену контрактуру в кульшовому суглобі. У хворих спостерігається зростання асиметрії кроків, що робляться здоровою й хворою кінцівками, за різними параметрами. Часто спостерігається нестабільність параметрів від кроку до кроку. Ендопротезування кульшового суглоба приводить до позитивних зсувів параметрів ходьби, а саме збільшення довжини кроку, відновлення опори на протезовану кінцівку. Зростає швидкість пересування. Але в більшості хворих зберігається недостатність м’язового апарату, який під час перебігу захворювання втратив спроможність повноцінного функціонування. Крім того, проведене хірургічне втручання теж впливає на якість ходьби. За даними літератури було виявлено, що асиметрія довжини важеля абдукторів стегна відіграє свою негативну роль в уповільнені відновлення ходьби, особливо у віддалені періоди.

Работа посвящена изучению основных направлений исследований биомеханических особенностей ходьбы человека после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава в историческом аспекте и современного состояния проблемы. Особое внимание уделялось проблеме несимметричности длины рычага абдуктора бедра после протезирования, а именно последствиям, к которым приводит эта ошибка. Рассмотрены методы исследований биомеханики ходьбы человека, как теоретические, с помощью математического динамического моделирования, так и аппаратные. Анализ литературы показал, что при тяжелых дегенеративно-дистрофических поражениях тазобедренных сустава у больных возникает тяжелое искажение биомеханики ходьбы, что выражается в уменьшении времени опоры на стопу, переносе веса тела на здоровую или сравнительно здоровую конечность, уменьшении длины шага из-за выраженной контрактуры в тазобедренном суставе. У больных наблюдается рост асимметрии шагов, которые делаются здоровой и больной конечностями, по разным параметрам. Часто наблюдается нестабильность параметров от шага к шагу. Эндопротезирование тазобедренного сустава приводит к положительным сдвигам параметров ходьбы, а именно увеличению длины шага, восстановлению опоры на протезированную конечность. Растет скорость передвижения. Но у большинства больных сохраняется недостаточность мышечного аппарата, который за время заболевания потерял способность полноценно функционировать. Кроме того, проведенное хирургическое вмешательство тоже влияет на качество ходьбы. По данным литературы было выявлено, что асимметрия длины рычага абдуктор бедра играет свою негативную роль в замедлении восстановления ходьбы, особенно в отдаленные периоды.

The work deals with the main directions in the study of biomechanical features of human walking after total hip replacement in the historical aspect and present state of the problem. Special attention was paid to the problem of asymmetry in the length of the hip abductor moment arm after arthroplasty, namely the consequences to which these error leads. Methods for studying human walking biomechanics, both theoretical, in particular mathematical dynamic modeling, and device-based, are considered. Analysis of literature has shown that in severe degenerative-degenerative lesions of the hip joint, patients have severe disturbances of walking biomechanics, which is manifested in reduced time of foot support, the transfer of body weight to a healthy or relatively healthy limb, a decrease in the step length due to the significant contracture in the hip joint. In patients, there is an increase in the asymmetry of steps taken by healthy and injured limbs, according to different parameters. Often, instability of parameters from step to step is observed. Hip joint replacement leads to positive shifts of walking parameters, namely increasing the length of the step, restoring the support to the prosthetic limb. The speed of moving is increasing. But in the majority of patients, there is a lack of muscle strength, muscular system has lost the ability to function properly during the disease. In addition, the surgical intervention also affects the quality of walking. According to the literature, it was found that the asymmetry of the length of hip abductor moment arm plays negative role in slowing down the restoration of walking, especially in remote periods.


Keywords

ендопротезування; кульшовий суглоб; біомеханіка ходьби; огляд

эндопротезирование; тазобедренный сустав, биомеханика ходьбы; обзор

arthroplasty; hip joint; biomechanics of walking; review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Шапиро К.И. Социально-гигиеническая характеристика больных с заболеваниями тазобедренного сустава // Повреждения и заболевания тазобедренного сустава. — Л., 1983. — С. 62-64.
2. Learmonth I.D. The operation of the century: total hip replacement / Learmonth I.D., Young C., Rorabeck C. // Lancet. — 2007. — Vol. 370. — P. 1508-1519.
3. Australian Orthopaedic Association National Joint Replacement Registry. Annual Report. Adelaide: AOA; 2016–2017. — https://www.aoa.org.au/ docs/default-source/annual-reports/aoa-annual-report-2016-17.pdf?sfvrsn=8898c404_8
4. Pivec R. Hip arthroplasty / Pivec R., Johnson A.J., Mears S.C., Mont M.A. // Lancet. — 2012. — Vol. 380. — P. 1768-1777.
5. Kurtz S.M. International Survey of Primary and Revision Total Hip Replacement / Kurtz S.M., Röder C., Lau E., Ong K., Widmer M., Maravic M. [et al.] // 56th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society. — 2010.
6. Kurtz S. Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030 / Kurtz S., Ong K., Lau E., Mowat F., Halpern M. // J. Bone Joint Surg. [Am.]. — 2007. — Vol. 89-A. — P. 780-785.
7. Khanduja V. Total Hip Arthroplasty in 2017 — Current Concepts and Recent Advances // Indian J. Orthop. –2017 Jul-Aug. — Vol. 51(4). — P. 357-358.
8. Wolford M.L. Hospitalization for Total Hip Replacement Among Inpatients Aged 45 and Over: United States, 2000–2010 / M.L. Wolford; K. Palso; A. Bercovitz // NCHS Data Brief. — February 2015. — № 186.
9. Гайко Г.В. Стан та перспективи розвитку ендопротезування суглобів в Україні / Гайко Г.В., Поляченко Ю.В., Рибачук О.І. // Вісник ортопедії, травматології та ендопротезування. — 2000. — № 2(27). — С. 71-72.
10. Лоскутов А.Е. Эндопротезирование тазобедренного сустава / А.Е. Лоскутов. — Днепропетровск: Лира, 2010. — 344 с.
11. Mancuso C.A. Fulfillment of patients’ expectations for total hip arthroplasty / Mancuso C.A., Jout J., Salvati E.A., Sculco T.P. // J. Bone Joint Surg. Am. — 2009. — Vol. 91. — P. 2073-2078.
12. Queen R.M. Total hip arthroplasty surgical approach does not alter postoperative gait mechanics one year after surgery / Queen R.M., Appleton J.S., Butler R.J., Newman E.T., Kelley S.S., Attarian D.E. [et al.] // PM&R . — 2014. — Vol. 6, Issue 3. — P. 221-226.
13. Judge A. A clinical tool to identify patients who are most likely to receive long term improvement in physical function after total hip arthroplasty / Judge A., Javaid M.K., Arden N., Cushnaghan J., Reading I., Croft P. [et al.] // Arthritis Care Res (Hoboken). — 2012. — Vol. 64. — P. 881-889.
14. Hurwitz D.E. Hip motion and moments during gait relate directly to proximal femoral bone mineral density in patients with hip osteoarthritis / Hurwitz D.E., Foucher K.C., Sumner D.R., Andriacchi T.P., Rosenberg A.G., Galante J.O. // J. Biomech. — 1998. — Vol. 31. — P. 919-925.
15. Holtzman J. Effect of baseline functional status and pain on outcomes of total hip arthroplasty / Holtzman J., Saleh K., Kane R. // J. Bone Joint Surg. Am. — 2002. — Vol. 84-A. — P. 1942-1948
16. Abraham R. Instability after total hip replacement / Abraham R., Arthur L.M. // Sem. in Arthro. — 2005. — Vol. 16. — P. 132-41.
17. Atwood S. Corrosion-induced fracture of a double-modular hip prosthesis: a case report // Atwood S., Patten E., Bozic K., Pruitt L., Ries M. // J. of Bone and Joint Surg. — 2010. — Vol. 92(6). — P. 1522-25.
18. Grupp T. Modular titanium alloy neck adapter failures in hip replacement — failure mode analysis and influence of implant material / Grupp T., Weik T., Bloemer W., Knaebel H. // BMC Musc Dis. — 2010. — Vol. 11(3). — P. 1-12.
19. Waldstein W. A complication during femoral broaching in total hip arthroplasty: a case report / Waldstein W., Boettner F. // Open Ortho J. — 2013. — Vol. 7. — P. 272-4.
20. Wright G. Fracture of a modular femoral neck after total hip arthroplasty. A case report / Wright G., Sporer S., Urban R., Jacobs J. // J. of Bone and Joint Surg. — 2010. — Vol. 92(6). — P. 1518-21.
21. Charnley J. Low friction arthroplasty of the hip: theory and practice. — Berlin: Springer-Verlag, 1979.
22. Лесгафт П.Ф. Избранные труды по анатомии. — М.: Медицина, 1968.
23. Покатилов А.К. Характер взаимосвязи движений нижних конечностей и таза при ходьбе здоровых людей / Покатилов А.К., Санин В.Г. // Ортопедия, травматология и протезирование. — 1974. — № 8. — С. 1-7.
24. Ваганова И.П. Методика количественной оценки степени хромоты / Ваганова И.П., Мякотина Л.И., Шминке Г.А. // Ортопедия, травматология и протезирование. — 1974. — № 8. — С. 64-66.
25. Ueo Т. Biomechanical aspects of aseptical necrosis development at hip head. / Ueo Т., Tsutsumi S., Yamamuro Т., Okimura H., Shimizi A., Nakamura T. // Arch. Orthop. Trauma Surg. — 1985. — Vol. 104. — P. 145-149.
26. Van Reitbergen В. Trabecular bone tissue strains in the healthy and osteoporotic human femur / Van Reitbergen В., Eckstein F., Koller В., Huiskes R., Baaijens F.P.T., Ruegsegger P. // VI conference of the European Society of Biomecha–nics. — Dublin, 2000. — P. 19.
27. Сотин А.В. Определение нагрузок на бедро при здоровой ходьбе / Сотин А.В., Акулич Ю.В. // Тезисы докладов IV Всероссийской конференции по биомеханике «Биомеханика-98». — Нижний Новгород, 1998. — C. 80.
28. Clark C.R. Leg-length discrepancy after total hip arthroplasty / Clark C.R., Huddleston H.D., Schoch E.P., Tho–mas B.J. // J. Am. Acad. Orthop. Surg. — 2006. — Vol. 14. — P. 38-45.
29. Mcwilliams A. Leg length inequality following total hip replacement / A. Mcwilliams, T.D. Stewart, A.J. Grainger, P.J. O’Connor, D. White, A. Redmond, M.H. Stone // J. Orthop. Trauma. — 2011. — Vol. 25. — P. 37-42.
30. Надеев A.A. Рациональное эндопротезирование тазобедренного сустава / A.A. Надев и др. — М.: Бином, 2004. — 240 с.
31. Буйлова Т.В. Использование биомеханических данных для коррекции походки у больных с коксартрозом / Т.В. Буйлова, Д.Е. Сиднев // Человек и его здоровье: Материалы VII Российского национального конгресса. — СПб., 2002. — С. 34-35.
32. Ohneda Y. Quantitative analysis of the limp in coxarthrosis / Y. Ohneda, R. Kawate, S. Tamai // Hip biomecha–nics. — Tokyo, 1993. — P. 49-59.
33. Эпштейн Г.Г. Изменение статико-динамической функции при артрозе тазобедренного сустава / Г.Г. Эпштейн, Е.Я. Гринштейн, А.З. Некачалова // Повреждения и заболевания тазобедренного сустава. — СПб., 1983. — С. 91-100.
34. Бадхен В.В. Физиологической обоснование «стоимости» ходьбы у больных после эндопротезирования тазобедренных суставов с различной степенью выраженности нарушения статико-динамической функции / В.В. Бадхен // Актуальные вопросы ортопедии. — Л., 1987. — С. 110-114.
35. Ries M. Cardiovascular fitness and health in patients with end-stage osteoarthritis / M. Ries, G. Groff, E. Philbin // Arthritis Rheum. — 1995. — Vol. 38. — P. 799-805.
36. Long W. Functional recovery of noncemented total hip arthroplasty / W. Long, L. Dorr, B. Healy, J. Perry // Clin. Orthop. — 1993. — № 288. — P. 73-77.
37. Смирнов Г.В. Комплексная биомеханическая оценка эффективности эндопротезирования тазобедренного сустава / Г.В. Смирнов, В.С. Молочный, Ю.И. Ежов // Материалы VI съезда травматологов-ортопедов СНГ. — Ярославль, 1993. — С. 200.
38. Гринштейн Е.Я. Трудоспособность больных и инвалидов после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава / Е.Я. Гринштейн // Актуальные вопросы ВТЭ и реабилитации инвалидов. — Л., 1989. — С. 5-12.
39. Городний И.П. Значение биомеханического исследования в прогнозировании результатов тотального эндопротезирования тазобедренного сустава / И.П. Городний и др. // Человек и его здоровье: Материалы Российского национального конгресса. — СПб., 1999. — С. 218.
40. Kurtz W.B. Factors affecting bony impingement in hip arthroplasty / Kurtz W.B., Ecker T.M., Reichmann W.M., Murphy S.B. // J. Arthroplast. — 2010. — Vol. 25. — P. 624-634.
41. Maruyama M. The Frank Stinchfield Award: morphologic features of the acetabulum and femur: anteversion angle and implant positioning / Maruyama M., Feinberg J.R., Capello W.N., D’Antonio J.A. // Clin. Orthop. Relat. Res. — 2001. — Vol. 393. — P. 52-65.
42. Bonnin M.P. Do we medialise the hip centre of rotation in total hip arthroplasty? Influence of acetabular offset and surgical technique / Bonnin M.P., Archbold P.H., Basiglini L., Fessy M.H., Beverland D.E. // Hip Int. — 2012. — Vol. 22(4). — P. 371-378.
43. Asayama I. Reconstructed hip joint position and abductor muscle strength after total hip arthroplasty / Asayama I., Chamnongkich S., Simpson K.J., Kinsey T.L., Mahoney O.M. // J. Arthroplast. — 2005. — Vol. 20. — P. 414-420.
44. Bjørdal F. The role of femoral offset and abductor lever arm in total hip arthroplasty / Filip Bjørdal, Kristian Bjørgul // J. Orthop. Traumatol. — 2015. — Vol. 16(4). — P. 325-330.
45. McGrory B.J. Effect of femoral offset on range of motion and abductor muscle strength after total hip arthroplasty / McGrory B.J., Morrey B.F., Cahalan T.D., An K.N., Cabanela M.E. // J. Bone Joint Surg. Br. — 1995. — Vol. 77. — P. 865-869.
46. Matsushita A. Effects of the femoral offset and the head size on the safe range of motion in total hip arthroplasty / Matsushita A., Nakashima Y., Jingushi S., Yamamoto T., Kuraoka A., Iwamoto Y. // J. Arthroplast. — 2009. — Vol. 24. — P. 646-651.
47. Sakalkale D.P. Effect of femoral component offset on polyethylene wear in total hip arthroplasty / Sakalkale D.P., Sharkey P.F., Eng K., Hozack W.J., Rothman R.H. // Clin. Orthop. Relat. Res. — 2001. — Vol. 388. — P. 125-134.
48. Little N.J. Acetabular polyethylene wear and acetabular inclination and femoral offset / Little N.J., Busch C.A., Gallagher J.A., Rorabeck C.H., Bourne R.B. // Clin. Orthop. Relat. Res. — 2009. — Vol. 467. — P. 2895-2900.
49. Delp S.L. How superior placement of the joint center in hip arthroplasty affects the abductor muscles / Delp S.L., Wixson R.L., Komattu A.V., Kocmond J.H. // Clin. Orthop. Relat. Res. — 1996. — Vol. 328. — P. 137-146.
50. Sariali E. The effect of femoral offset modification on gait after total hip arthroplasty / Elhadi Sariali, Shahnaz Klouche, Alexandre Mouttet, Hugues Pascal-Moussellard // Acta Orthopaedica. — 2014. — Vol. 85, Issue 2. — P. 123-127.
51. Rüdiger H.A. Effect of changes of femoral offset on abductor and joint reaction forces in total hip arthroplasty / H.A. Rüdiger, M. Guillemin, A. Latypova, A. Terrier // Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. — 2017. — Vol. 137, Issue 11. — P. 1579-1585.
52. Amirouche F. Absence d’influence de l’offset fémoral sur la micromobilité à l’interface os-prothèse dans un modèle experimental / Amirouche F., Solitro G., Walia A. // Revue de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique. — 2016. — Vol. 102, Issue 3. — P. 279.
53. Якимова Е.А. Реабилитационная эффективность эндопротезирования и сохранных операций на тазобедренном суставе / Е.А. Якимова и др. // Вестник Всероссийской гильдии протезистов-ортопедов. — 2001. — № 4. — С. 60-61.
54. Ajemian S. Cane-assisted gait biomechanics and electromyography after total hip arthroplasty / S. Ajemian, D. Thon, P. Clare, L. Kaul, R.F. Zernicke, B. Loitz-Ramage // Physical Medicine and reabilitation. — 2004. — Vol. 85 (Issue 12). — P. 1966-1971.
55. Бойко І.В. Ефективність медичної, соціальної та професійної реабілітації інвалідів, хворих на коксартроз / Бойко І.В., Дорогань С.Д., Бойко О.М., Ліфаренко Є.Л. // Вісн. ортопед., травматол. та ендопротезув. — 2004. — № 1. — С. 81-84.

Similar articles

Walking simulation with reduced hip abductor moment arm
Authors: Страфун С.С.(1), Фіщенко О.В.(2), Карпінська О.Д.(3)
1 - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна
2 - Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова МОЗ України, м. Вінниця, Україна
3 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №3, 2018
Date: 2018.07.18
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Biomechanical walking features in patients with coxarthrosis by the GAITRite system data  Part 1. The geometric parameters of walking
Authors: Страфун С.С.(1), Фіщенко О.В.(2), Карпінська О.Д.(3)
(1) — ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна
(2) — Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова МОЗ України, м. Вінниця, Україна
(3) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №1, 2018
Date: 2018.04.16
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Hip Dislocation After Total Hip Arthroplasty
Authors: Kanziuba A.I. - SHEE «Uzhgorod National University», Medical Faculty, Department of General Surgery with Courses in Traumatology, Operative Surgery and Forensic Medicine, Uzhgorod, Ukraine
"Тrauma" Том 17, №1, 2016
Date: 2016.04.29
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Clinical study of walking parameters in patients with coxarthrosis according to GAITRite system
Authors: Страфун С.С.(1), Фіщенко О.В.(2), Московко Г.С.(2), Карпінська О.Д.(3)
1 - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна
2 - Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова, м. Вінниця, Україна
3 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №6, 2018
Date: 2019.01.15
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue