Advanced

Altered movement patterns and deviating muscular activity in individuals with anterior cruciate ligament injury

Trulsson, Anna LU (2015) In Lund University, Faculty of Medicine, Doctoral Dissertation Series 2015:23.
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Skador i knäleden är vanligt förekommande och främre korsbandsskada drabbar i Sverige årligen mer än 8 per 10 000 personer i åldern 10-64 år. Följderna av skadan kan bli bestående funktionsnedsättning med bl.a. instabilitet, plötsliga och smärtsamma knäledsvikningar och ökad risk för nya skador. Cirka hälften av patienterna utvecklar ledsvikt (artros) 10-15 år efter den ursprungliga skadan. Vid främre korsbandsskada minskar stabiliteten i knäleden eftersom det trasiga ligamentet inte längre stabiliserar leden, samtidigt som nervsystemets kontroll av benet via musklerna försämras. Dessa patienter kan även ha avvikande belastningsmönster såväl kring fot- och knäled som i bålen. Trots att dessa... (More)
Popular Abstract in Swedish

Skador i knäleden är vanligt förekommande och främre korsbandsskada drabbar i Sverige årligen mer än 8 per 10 000 personer i åldern 10-64 år. Följderna av skadan kan bli bestående funktionsnedsättning med bl.a. instabilitet, plötsliga och smärtsamma knäledsvikningar och ökad risk för nya skador. Cirka hälften av patienterna utvecklar ledsvikt (artros) 10-15 år efter den ursprungliga skadan. Vid främre korsbandsskada minskar stabiliteten i knäleden eftersom det trasiga ligamentet inte längre stabiliserar leden, samtidigt som nervsystemets kontroll av benet via musklerna försämras. Dessa patienter kan även ha avvikande belastningsmönster såväl kring fot- och knäled som i bålen. Trots att dessa avvikande belastningsmönster har visats vara en faktor i skadeögonblicket och även misstänks ge allvarliga komplikationer på sikt förstår man fortfarande väldigt lite om hur dessa mönster uppkommer, vad som ligger bakom och hur de kan påverkas. Ytterligare forskning för att uppnå ökad kunskap om avvikande belastningsmönster är därför nödvändig.

Vid rehabilitering av patienter med främre korsbandsskada används ofta utvärderingsinstrument som mäter t.ex. muskelstyrka, knäledsstabilitet, hoppförmåga och självrapporterad funktion. Däremot görs idag sällan någon regelmässig utvärdering av hur rörelser och utförs, och hur dessa skiljer mellan frisk och skadad sida. Ett enkelt, billigt och lättillgängligt funktionstest med känslighet för att upptäcka avvikande belastningsmönster relaterade till nedsatt funktion har saknats.

Syftet med avhandlingen var därför att öka förståelsen för bakomliggande faktorer till avvikande belastningsmönster hos patienter med främre korsbandsskada i knäleden, med målet att förbättra rehabiliteringen för dessa patienter. För att möjliggöra undersökningarna utvecklades ett observationsinstrument avsett att upptäcka avvikande belastningsmönster som följd av brister i ledstabiliseringsförmågan. Testet kallas Test for Substitution Patterns (TSP; ung. test av avvikande belastningsmönster) och möjliggör för första gången standardiserad, kvantifierbar och tillförlitlig mätning av avvikande belastningsmönster i ben och bål hos patienter med främre korsbandsskada.

Totalt undersöktes 142 deltagare i fyra studier, varav 93 deltagare hade främre korsbandsskada och 49 var oskadade. Utvärdering av själva TSP gjordes genom att deltagarna utförde rörelserna i TSP medan deras rörelseutförande skattades av två undersökare som var blindade för om deltagarna var skadade eller inte. Detta gjordes vid två olika tillfällen. TSP utvärderades även genom att klargöra samband mellan TSP resultat och test av hoppförmåga, styrkemätning och svar på frågor om knäfunktion. För att studera möjliga bakomliggande orsaker till avvikande belastningsmönster undersöktes sambandet mellan dessa mönster och muskelaktivitet. Detta gjordes genom att 16 personer med främre korsbandsskada fick utföra rörelserna i TSP samt en tyngförflyttningsrörelse från tvåbensstående till enbensstående blundade medan muskelaktivitet med ytelektromyografi och knävinkel-rörelseutslag mättes synkroniserat med videofilmning.

Resultaten i avhandlingen visar att avvikande belastningsmönster förekommer oftare hos personer med främre korbandsskada och att den nya testmetoden, TSP, pålitligt kan mäta aspekter av funktion som inte kommer fram vid mätning med andra regelmässigt använda testmetoder. Dessutom pekar resultaten på att nervsystemets styrning av musklerna efter skadan inte till fullo klarar av att kompensera för den instabilitet som avsaknaden av ett fungerande främre korsband utgör och detta bör undersökas ytterligare. Vidare rekommenderas att avvikande belastningsmönster uppmärksammas under rehabiliteringen för att dessa personer inte ska riskera att få kvarstående avvikande mönster, något som i förlängningen kan ge ytterligare besvär. (Less)
Abstract
The purpose of this thesis was to increase the understanding of altered movement patterns in individuals with anterior cruciate ligament (ACL) injury in order to improve ACL rehabilitation, and to develop an observational instrument termed Test for Substitution Patterns (TSP) for standardized, quantifiable scoring of altered movement patterns in legs and trunk.

In all, 142 participants, 93 with ACL-rupture (37 women) and 49 uninjured participants were investigated. The TSP was evaluated in a blinded setup and correlated to self-reported outcome instruments, hop tests, and strength tests. Surface electromyography was synchronised with electrogoniometers and video-recordings and recorded bilaterally in hip, thigh, and shank muscles... (More)
The purpose of this thesis was to increase the understanding of altered movement patterns in individuals with anterior cruciate ligament (ACL) injury in order to improve ACL rehabilitation, and to develop an observational instrument termed Test for Substitution Patterns (TSP) for standardized, quantifiable scoring of altered movement patterns in legs and trunk.

In all, 142 participants, 93 with ACL-rupture (37 women) and 49 uninjured participants were investigated. The TSP was evaluated in a blinded setup and correlated to self-reported outcome instruments, hop tests, and strength tests. Surface electromyography was synchronised with electrogoniometers and video-recordings and recorded bilaterally in hip, thigh, and shank muscles while the individuals performed TSP movements and a transfer movement from double- to single-leg stances with their eyes closed.

Altered movement patterns were more frequent (higher TSP score) on the injured side compared to uninjured side and compared to uninjured participants. Inter-rater and intra-rater reproducibility of the TSP were good at group level, and TSP scores correlated to self-reported outcome instruments and hop tests, but not to muscle strength. Lower muscular activity in specific muscles and changes in antagonistic activity in quadriceps/hamstrings within injured side were observed during single- and double-leg squats (SLS, DLS, included in the TSP). On injured side, the activity at movement onset in shank muscles during the transfer movement and muscle peak amplitude in antigravity muscles deviated from uninjured side. Specific altered movement patterns correlated with specific deviations in muscular activity during SLS, and low muscle activity in specific muscles at movement onset during the transfer movement correlated to high TSP score.

Based on these findings, it is concluded that altered movement patterns are more frequent in individuals with ACL injury and can be quantitatively and reproducibly scored with the TSP. Deviations found in muscle activity patterns indicate altered strategies in sensorimotor control that might contribute to altered movement patterns. It is recommended that altered movement patterns and associated deviating muscular activity be considered during ACL rehabilitation. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • professor Häger, Charlotte, Institutionen för samhällsmedicin och rehabilitering, Umeå Universitet, Umeå, Sweden
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Movement pattern, Physiotherapy, Motor control, Sensorimotor control, Neuromuscular control, Anterior cruciate ligament, Muscular activity, Motor skills, Single leg squat, Electromyography (EMG), Postural orientation, Assessment, Task performance, Reproducibility of findings, Performance test, Hop test, knee, dynamic joint stability
in
Lund University, Faculty of Medicine, Doctoral Dissertation Series
volume
2015:23
pages
100 pages
publisher
Department of Health Sciences, Lund University
defense location
Belfragesalen, D15, BMC, Klinikgatan 32, Lund
defense date
2015-03-27 09:15
ISSN
1652-8220
ISBN
978-91-7619-120-6
language
English
LU publication?
yes
id
1fab88a8-4f04-476e-a18b-d0186dc523fc (old id 5142047)
date added to LUP
2015-03-04 09:50:06
date last changed
2016-10-27 13:25:36
@phdthesis{1fab88a8-4f04-476e-a18b-d0186dc523fc,
  abstract     = {The purpose of this thesis was to increase the understanding of altered movement patterns in individuals with anterior cruciate ligament (ACL) injury in order to improve ACL rehabilitation, and to develop an observational instrument termed Test for Substitution Patterns (TSP) for standardized, quantifiable scoring of altered movement patterns in legs and trunk. <br/><br>
In all, 142 participants, 93 with ACL-rupture (37 women) and 49 uninjured participants were investigated. The TSP was evaluated in a blinded setup and correlated to self-reported outcome instruments, hop tests, and strength tests. Surface electromyography was synchronised with electrogoniometers and video-recordings and recorded bilaterally in hip, thigh, and shank muscles while the individuals performed TSP movements and a transfer movement from double- to single-leg stances with their eyes closed.<br/><br>
Altered movement patterns were more frequent (higher TSP score) on the injured side compared to uninjured side and compared to uninjured participants. Inter-rater and intra-rater reproducibility of the TSP were good at group level, and TSP scores correlated to self-reported outcome instruments and hop tests, but not to muscle strength. Lower muscular activity in specific muscles and changes in antagonistic activity in quadriceps/hamstrings within injured side were observed during single- and double-leg squats (SLS, DLS, included in the TSP). On injured side, the activity at movement onset in shank muscles during the transfer movement and muscle peak amplitude in antigravity muscles deviated from uninjured side. Specific altered movement patterns correlated with specific deviations in muscular activity during SLS, and low muscle activity in specific muscles at movement onset during the transfer movement correlated to high TSP score.<br/><br>
Based on these findings, it is concluded that altered movement patterns are more frequent in individuals with ACL injury and can be quantitatively and reproducibly scored with the TSP. Deviations found in muscle activity patterns indicate altered strategies in sensorimotor control that might contribute to altered movement patterns. It is recommended that altered movement patterns and associated deviating muscular activity be considered during ACL rehabilitation.},
  author       = {Trulsson, Anna},
  isbn         = {978-91-7619-120-6},
  issn         = {1652-8220},
  keyword      = {Movement pattern,Physiotherapy,Motor control,Sensorimotor control,Neuromuscular control,Anterior cruciate ligament,Muscular activity,Motor skills,Single leg squat,Electromyography (EMG),Postural orientation,Assessment,Task performance,Reproducibility of findings,Performance test,Hop test,knee,dynamic joint stability},
  language     = {eng},
  pages        = {100},
  publisher    = {Department of Health Sciences, Lund University},
  school       = {Lund University},
  series       = {Lund University, Faculty of Medicine, Doctoral Dissertation Series},
  title        = {Altered movement patterns and deviating muscular activity in individuals with anterior cruciate ligament injury},
  volume       = {2015:23},
  year         = {2015},
}