Sensory Aspects of Knee Injuries

Abstract

Proprioceptive ability was estimated in different groups of patients with anterior cruciate ligament (ACL) injury as well as in different groups of healthy uninjured individuals. In study I, patients with poor outcome of the ACL injury – i.e. persistent symptoms of instability – were compared with patients with few symptoms after ACL injury, as well as with a control group. The results showed that the symptomatic patients had significantly poorer proprioception than the asymptomatic patients in some of the measurements. The symptomatic patients also had poorer proprioception than the control group, whereas no difference regarding proprioception was seen between the asymptomatic patient group and the control group. The proprioceptive ability after ACL reconstruction was measured in study II where a patient group was compared with a control group. The patients had significantly poorer proprioception in, not only their injured, reconstructed, knee but also in their uninjured knee, in some of the measurements. In study III, the influence on proprioception of injury pattern – i.e. associated injuries to menisci, collateral ligaments and cartilage – and other factors such as laxity, age and gender was examined. The results showed that cartilage defects, increased laxity and higher age were related to poorer proprioception whereas higher activity level before injury was related to better proprioception after injury. The effect of short-term exercise, ergometer cycling, on proprioception was examined in a group of healthy people in study IV. After cycling, poorer proprioception was found in 2 of 4 measurements. The influence on subjective and objective knee function of the factors a) proprioception b) strength (hamstring:quadriceps ratio) and c) laxity was analysed in study V. All these factors were found to significantly affect subjective or objective knee function. These results, described in Papers I-V, show that proprioception, in groups of individuals, may be affected by ACL injury and ACL reconstruction, may differ according to injury morphology, may be affected by short-term exercise and may be related to knee function. Proprioception must therefore be considered as a factor of importance when discussing treatment and rehabilitation of patients with ACL injuries.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

En främre korsbandsskada i knäet betraktas allmänt som en ganska allvarlig knäskada med risk för kvarstående funktionsnedsättning. Sett över tiden finns även en ökad risk för artros, ”brosknedbrytning”, efter främre korsbandsskada. Traditionellt sett har man inom ortopedin främst diskuterat vikten av främre korsbandets mekaniskt stabiliserande funktion; en skada, ruptur, ger ökad laxitet (”ledspel”) på grund av avsaknad av mekanisk stabilitet och därmed symptom i form av instabilitet och vikningar. Forskning under 1980-talet kartlade tidigare okända sensoriska nervreceptorer, känselceller, i såväl främre korsbandet som andra strukturer i knäet, såsom menisker och sidoligament. Dessa nervceller har visats, i experimentella studier, vara delaktiga i den neuromuskulära styrningen av ledens funktion och stabilitet, tillsammans med bl.a. känselceller i musklerna, muskelspolar. Således skulle främre korsbandet ha en såväl mekanisk som neuromuskulär funktion. Kliniska studier har visat att grupper av korsbandsskadade patienter har sämre proprioception, ”känseluppfattning”, i sitt knä jämfört med friska. Detta tycks också vara fallet i vissa grupper av korsbandsskadade patienter som opererats och fått ett ”nytt” korsband. För att ytterligare undersöka förekomsten och betydelsen av eventuell proprioceptionsstörning i knäet efter en korsbandsskada har vi i ett antal delstudier mätt olika patientgrupper avseende proprioception. I delarbete I visade resultaten av mätningarna att främre korsbandsskadade patienter med frekventa symptom, instabilitet och vikningar, hade signifikant sämre proprioception än patienter med få eller inga symptom. Detta antyder att den uppmätta proprioceptionen kan vara relaterad till knäfunktion. I delarbete II undersöktes patienter som hade opererats för sin korsbandsskada med ett rekonstruerat korsband från en del av knässkålssenan. Dessa patienter företedde sämre proprioception än friska personer i både sitt opererade och sitt oskadade ben. Experimentellt har man kunnat visa att proprioceptiva signaler från kroppens olika delar, hud/muskler/leder/ligament, sammanvävs och påverkar varandra. En skada i t.ex. ett ben kan alltså ge en proprioceptiv påverkan i det andra benet, enligt denna teori. Våra kliniska fynd i denna studie stödjer denna teori och understryker vikten av att även det ”friska” benet involveras i rehabiliteringen efter korsbandsoperation. Således kan patienter efter korsbandsrekonstruktion ha en funktionsnedsättning i båda benen som, åtminstone delvis, kan bero på förändrad proprioceptiv förmåga. I delarbete III var vi intresserade av ursprunget till de proprioceptiva störningar som vissa korsbandsskadade patienter uppvisade, eftersom även andra strukturer i knäet som innehåller känselceller, t.ex. menisker och sidoligament, ofta skadas samtidigt. Vidare analyserades andra faktorer såsom ålder, kön och laxitet för att värdera eventuella samband med proprioception. Vi fann att sämre proprioception var relaterat till förekomst av broskskada, ökad laxitet och högre ålder. Sammantaget antyder resultaten i delarbete V att patienter med främre korsbandsskada kan behöva klassificeras ytterligare, avseende övriga skador i knät, när man undersöker proprioception, men även att laxitet och ålder är av betydelse. I delarbete IV undersöktes hur måttlig ansträngning, cykling, påverkar proprioceptionen hos friska. Detta för att experimentella studier visat att muskelarbete, som producerar ämnen såsom mjölksyra, påverkar känselcellerna i muskulaturen. Detta skulle kunna ge försämrad proprioception vilket i sin tur skulle kunna påverka den neuromuskulära kontrollen, och därmed ledstabiliteten, negativt med ökad skaderisk som följd. Vi fann att friska försökspersoner uppvisade försämrad proprioception i några av mätningarna efter cykling. Tanken att muskelarbete kan påverka proprioceptionen, och därmed även funktionen, i ett ben är förvisso inte helt ny. Dock behövs fler studier för att kartlägga sambandet ytterligare, liksom för att värdera hur riktad träning möjligen kan bidra till att bibehålla proprioceptionen intakt under längre tid vid muskelarbete. I delarbete V ville vi undersöka hur objektiva och subjektiva funktionsparametrar var relaterade till de grundfaktorer som påverkas vid en knäskada med ruptur av främre korsbandet, nämligen proprioception, styrka och laxitet. Rent teoretiskt bör ett samband mellan knäfunktion och dessa faktorer föreligga men tidigare studier har inte på ett klart sätt visat detta. Vi fann att ett ofta använt funktionsmått, enbenshopp, uppvisade ett signifikant samband till proprioception och styrka (hamstring:quadriceps ratio), dvs. ju längre hopplängd som uppmättes desto bättre proprioception och högre hamstring:quadriceps ratio uppvisade patienterna. Det förelåg också en tendens att kortare hopplängd var relaterat till större laxitet. Vad gäller subjektiv funktion, patienternas egen uppfattning om sin knäfunktion, visade resultaten att högre subjektiv skattning av knäfunktionen var relaterat till bättre proprioception och mindre laxitet. Dessutom tycktes kvinnor värdera sin knäfunktion högre än män. Resultaten i denna studie (V) visar att såväl proprioception som laxitet och styrka är relevanta faktorer för knäfunktionen efter främre korsbandsskada och att dessa faktorer kan mätas med kliniska metoder. Sammanfattningsvis kan sägas att studierna i denna avhandling understryker vikten av en diversifierad genomgång av patienter med främre korsbandsskada där hänsyn tages till såväl biomekanik som neuromuskulär funktion. Detta kan bidra till att öka vår förståelse för knäskadan som sådan, varför vissa patienter trots ett ”stabilt knä” fortfarande kan uppleva instabilitet och vikningar, men också för olika behov av rehabilitering. Förhoppningsvis kan denna avhandling väcka intresse och stimulera till vidare forskning i ämnet.

• author: Roberts, David
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Ass. prof. Adolfsson, Lars, Linköping
• organization: Orthopaedics (Lund)
• publishing date: 2003
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Orthopedics
• keywords: traumatologi, traumatology, Kirurgi, ortopedi, orthopaedics, Surgery, knee injuries, knee joint, threshold, anterior cruciate ligament, proprioception
• pages: 104 pages
• defense location: N/A
• defense date: 2003-12-18 10:15:00
• ISBN: 91-628-5902-1
• language: Swedish
• LU publication?: yes
• additional info: Article: I. Roberts D, Fridén T, Zätterström R, Lindstrand A and Moritz, U: Proprioception in People With Anterior Cruciate Ligament-Deficient Knees: Comparison of Symptomatic and Asymptomatic patients. J Orthop Sports Phys Ther. 1999 Oct;29(10):587-94. Article: II. Roberts D, Fridén T, Stomberg A, Lindstrand A and Moritz, U: Bilateral Proprioceptive Defects in Patients with a Unilateral Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: A Comparison between Patients and Healthy Individuals. J Orthop Res. 2000 Jul;18(4):565-71. Article: III. Roberts D, Andersson G and Fridén T: Proprioception in ACL-Deficient Knees Is Related to Cartilage Injury, Laxity and Age. Acta Orthop Scand. Accepted for publication. Article: IV. Roberts D, Ageberg E, Andersson G and Fridén T: Effects of Short-Term Cycling on Knee Joint Proprioception in Healthy Young Persons.Am J Sports Med. 2003 Nov-Dec; 31(6):990-994. Article: V. Roberts D, Ageberg E, Andersson G and Fridén T: Objective and Subjective Knee Function in ACL Deficiency in Relation to Proprioception, Laxity and Strength. Manuscript submitted.
• id: b7da0cb9-a03b-48e9-b236-508a54965a5d (old id 466532)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:40:55
• date last changed: 2018-11-21 21:06:28