Abstract

Camminare è solo una delle molte attività quotidiane eseguite dai pazienti dopo la sostituzione totale del ginocchio (TKR). Lo scopo di questo studio era di esaminare le ipotesi (a) che le caratteristiche di attività del soggetto siano correlate con il range di movimento della flessione del ginocchio (ROM) e (b) che vi sia una differenza significativa tra l’escursione di flessione/estensione del soggetto durante il giorno e l’input specificato ISO per il test di usura del ginocchio., Al fine di caratterizzare l’attività, sono stati raccolti il numero di cicli di camminata e di passo delle scale, il tempo trascorso con attività dinamiche e stazionarie, il numero di sequenze di attività e l’escursione di flessione/estensione del ginocchio di 32 soggetti TKR durante l’attività quotidiana. I profili di flessione/estensione sono stati confrontati con il profilo di ingresso del simulatore ISO 14243 utilizzando un algoritmo di classificazione dei passaggi a livello. I soggetti hanno preso una media di 3102 (range: 343-5857) cicli di camminata di cui 65 (range: 0-319) cicli di passo delle scale., Le ROM attive e passive sono state positivamente correlate con il tempo di percorrenza delle scale, il conteggio dei passi delle scale e le sequenze di camminata delle scale. Il movimento simulato del ginocchio secondo ISO ha mostrato significativamente meno passaggi a livello agli angoli di flessione 20-40° e oltre 50° rispetto a quelli misurati con il monitor. Ciò suggerisce che i protocolli di test di usura dell’impianto dovrebbero contenere più cicli e una varietà di attività che richiedono angoli di flessione del ginocchio più elevati con periodi di riposo/transizione incorporati per tenere conto delle molte sequenze di attività.

1., Introduzione

La chirurgia totale di sostituzione del ginocchio (TKR) è diventata la procedura artroplastica totale più comune negli Stati Uniti con oltre 650.000 interventi chirurgici eseguiti nel 2010 e in aumento fino a un atteso 1,4 milioni di interventi chirurgici annuali entro il 2020 . Inoltre, gli interventi chirurgici TKR vengono sempre più eseguiti su pazienti più giovani e più attivi . In questo gruppo di pazienti, l’usura del polietilene può essere un fattore limitante per la longevità . Per quanto riguarda l’anca, le particelle di usura generate durante lo scorrimento contribuiscono all’osteolisi e al successivo allentamento della protesi ., Poiché questo è uno dei motivi più comuni per la revisione in TKR , il test di usura preclinica è un passo importante prima che qualsiasi nuovo dispositivo TKR venga immesso sul mercato.

I test di usura del ginocchio all’avanguardia sono condotti secondo gli standard ISO 14243-1 e/o 14243-3 . Questi protocolli standardizzati presumibilmente imitano le condizioni cinematiche e cinetiche in vivo della protesi del ginocchio durante la sua vita. L’input per il test di usura TKR è specificato come una sequenza di cicli di andatura che vengono ripetuti continuamente ad Hz fino al raggiungimento di 5 milioni di cicli., Questo, come comunemente assunto, rappresenta la durata della vita protesica di circa cinque anni in vivo. In effetti, diversi studi di attività su pazienti con sostituzione totale dell’anca e / o del ginocchio hanno rilevato che i soggetti camminano in media tra 0,9 e 1,4 milioni di cicli di andatura all’anno .

Tuttavia, camminare è solo una delle tante attività quotidiane svolte dai pazienti che seguono TKR. Altre attività comuni includono standstill con relative manovre di partenza / arresto, salita/discesa delle scale, sedia seduta e in aumento, sdraiati per riposare e una varietà di attività ricreative., Quindi, includendo le caratteristiche cinematiche e cinetiche di queste attività nei test di usura può risultare in una simulazione più realistica dell’usura. In effetti, un migliore accordo tra i modelli di usura sulle protesi testate al simulatore e quelli osservati sui campioni recuperati è stato raggiunto dopo aver incorporato la discesa delle scale nei protocolli di test . Tuttavia, per i soggetti TKR, la durata e la frequenza di queste attività aggiuntive non sono note. Pertanto, lo scopo dello studio era quello di descrivere la frequenza e la durata delle attività fisiche quotidiane dei soggetti TKR durante una giornata di 12 ore utilizzando l’elettrogoniometria., Inoltre, abbiamo scelto di seguire l’escursione di flessione/estensione della protesi del ginocchio per tutto il giorno, perché il movimento di flessione/estensione è una variabile di input per il simulatore del ginocchio, che influisce direttamente sulla distanza di scorrimento e, quindi, sull’usura. L’escursione di flessione/estensione è interessante anche dal punto di vista clinico: la ROM attiva e passiva della flessione del ginocchio sono indicatori dello stato funzionale di un paziente e la ROM del ginocchio è comunemente utilizzata per valutare la chirurgia TKR e i programmi di riabilitazione ., Sebbene la TKR ROM sia stata trovata non correlata alla soddisfazione del paziente e al miglioramento percepito della qualità della vita , non è noto se la TKR ROM sia associata al profilo di attività. Abbiamo ipotizzato che (a) le caratteristiche dell’attività del soggetto siano correlate con il range di movimento della flessione del ginocchio (ROM) e (b) vi sia una differenza significativa tra il movimento dell’escursione di flessione/estensione del soggetto e l’input del simulatore ISO 14243.

2. Soggetti e metodologia

2.1., Popolazione di soggetti

Quaranta soggetti sono stati reclutati da una grande pratica ortopedica (Midwest Orthopaedics, Chicago, IL) specializzata in chirurgia sostitutiva articolare. Lo studio è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale e tutti i soggetti hanno dato il consenso informato. I potenziali soggetti sono stati identificati da un database di tutti i pazienti che avevano ricevuto un TKR presso il Centro medico. Tutti i partecipanti hanno soddisfatto i seguenti criteri di inclusione: aver ricevuto un impianto primario TKR di un singolo progetto (Miller-Galante o MGII, Zimmer Inc.,, Varsavia, IN, USA), avendo il ginocchio in ottime condizioni come determinato dall’ultimo follow-up, essendo in grado di camminare senza dispositivi di assistenza, ed essendo in grado di vivere e funzionare in modo indipendente nella loro casa. I criteri di esclusione erano i seguenti: storia passata o presente di un disturbo neurologico; altre condizioni mediche che influenzano la loro funzione fisica; precedente intervento chirurgico di revisione. Sei soggetti sono stati esclusi dall’analisi a causa di un guasto del cavo o del connettore del dispositivo elettronico di registrazione dei dati e due soggetti sono stati esclusi a causa di altri errori tecnici che hanno troncato i dati di attività., I dati per i restanti 32 soggetti sono stati inclusi nell’analisi (Tabella 1).

2.2. Activity Monitor

Il monitor di attività utilizzato hardware introdotto da Morlock et al. e un data logger portatile che raccoglie dati da tre sensori a 30 Hz. Due sensori di inclinazione hanno registrato le inclinazioni del piano sagittale della coscia e del gambo. Un goniometro che collega i due segmenti del dispositivo ha misurato l’angolo di flessione del ginocchio (Figura 1). Il dispositivo pesava meno di 100 g e non inibiva il movimento. L’abbigliamento normale è stato indossato sopra il dispositivo.,

Figura 1
Posizionamento del monitor di attività. I seguenti punti di riferimento anatomici servivano come orientamento: trocantere maggiore, linea articolare del ginocchio e malleolo laterale. L’elettrogoniometro è stato posizionato sull’aspetto laterale della linea articolare del ginocchio. I due segmenti di monitor sono stati allineati lungo linee che collegano i punti di riferimento.

I dati sono stati trasmessi in streaming su una scheda di memoria incorporata nel data logger. Il codice di post-elaborazione è stato scritto in MATLAB (MathWorks, Inc., Natick, MA, Stati Uniti d’America)., Le attività dinamiche sono state classificate in camminare, fare un passo delle scale (ascendente e discendente combinati) e attività non riconosciute sulla base di un programma di riconoscimento dei pattern precedentemente scritto e adattato per TKR da Hänni et al. . I limiti dell’angolo di flessione inferiore e superiore per il riconoscimento dell’attività sono stati impostati manualmente per ciascun soggetto utilizzando i dati acquisiti durante un’esecuzione di calibrazione (Figura 2). L’attività stazionaria, ad esempio sdraiata, seduta e in piedi, è stata identificata come un periodo in cui i sensori di inclinazione della coscia e del gambo rimangono entro un intervallo di ±4° per almeno 1.,2 secondi ed è stato ulteriormente classificato in base all’inclinazione degli arti (Tabella 2).,>Minimum duration

Lying down >85 >85 6 Sitting >85 30–120 3 Standing −20–20 −10–45 3
Table 2
Classification of stationary activities into lying down, sitting, and standing was based on shank and thigh inclination.,

Figura 2
Angoli di inclinazione della coscia e del gambo, nonché angolo di flessione del ginocchio per varie attività di un soggetto rappresentativo durante la procedura di calibrazione. La flessione a zero gradi e l’inclinazione a zero gradi indicano un ginocchio dritto e arti verticali (ad esempio, durante la posizione eretta). LB = limite inferiore, UP = limite superiore e AV = media.,

L’output del software di analisi includeva il numero di sequenze per ogni attività, il tempo di ciascuna sequenza, il tempo complessivo per ogni attività e il numero di cicli per il livello e la camminata delle scale. Una sequenza è stata definita come un’attività continua all’interno delle rispettive condizioni al contorno. Tutti i dati sono stati normalizzati a 12 ore per consentire il confronto tra i soggetti.

2.3., Convalida del monitor

Venti soggetti su 32 sono stati filmati per circa due minuti ( minuti) mentre eseguivano sequenze di seduti, in piedi, sdraiati, a piedi e scale ascendenti e discendenti (simultanee alla registrazione del monitor dell’attività). Quattro soggetti sono stati filmati per 53-95 minuti durante l’esecuzione di attività quotidiane di routine. Due osservatori accecati, che non hanno altrimenti partecipato allo studio, hanno guardato in modo indipendente i video., È stato contato il numero di cicli percorsi o scalati; sono stati misurati i tempi trascorsi con sdraiati, seduti, in piedi, camminando e facendo un passo delle scale; sono stati calcolati i tempi di attività stazionari, dinamici e totali. Poiché il coefficiente di correlazione intraclass (intrac) tra i due osservatori variava da 0,86 per il tempo di riposo a valori superiori a 0,99 per il passo delle scale, sia per i video brevi che lunghi, le misurazioni degli osservatori sono state successivamente calcolate in media. I dati medi dell’osservatore sono stati quindi utilizzati per il confronto con i dati derivati dal monitor.,

Non è stato rilevato alcun offset sistematico tra le misurazioni del video e del monitor di attività. Per i brevi video, l’Css per tutti i parametri, ad eccezione del tempo di seduta (IC = 0,60), ha superato 0,8 (intervallo: da 0,80 a 0,98). Per i video lunghi, ICs ha superato 0.9 per tutti i parametri (Tabella 3). L’alto IC per il tempo di seduta misurato dai video più lunghi (IC = 0.98) ha confermato l’utilità del monitor per monitorare questa attività sul campo.,

Parameter Activity Monitor results Observer results ICC
Time Lying down 4 ± 1 4 ± 2 0.99
Sitting 18 ± 4 18 ± 4 0.98
Stair walking 0.73 ± 0.56 0.64 ± 0.38 0.93
Level walking 21 ± 11 25 ± 11 0.,99
Standing 21 ± 11 24 ± 13 0.90
Total stationary 44 ± 10 46 ± 12 0.91
Total dynamic 22 ± 12 26 ± 11 0.92
Overall total 66 ± 15 72 ± 19 0.91
Steps Level walking 1121 ± 607 1148 ± 594 0.99
Stair walking 34 ± 22 32 ± 20 0.,99
Tabella 3
Convalida dati per attività di monitoraggio dei risultati e delle osservazioni di video lunghi per quattro soggetti. I valori del tempo sono stati arrotondati al minuto più vicino (ad eccezione del tempo di percorrenza delle scale). Tutti i coefficienti di correlazione intraclasse erano statisticamente significativi ().
2.4., Procedura di test

Durante un breve esame clinico dei soggetti (a casa loro) da parte di un fisioterapista autorizzato, sono stati misurati altezza e peso, nonché gamma di movimento di flessione del ginocchio attiva e passiva (ROM). Nastro biadesivo in Velcro (Velcro Inc., Manchester, NH, USA) e Elastikon athletic tape (Johnson & Johnson Inc., New Brunswick, NJ, USA) sono stati utilizzati per collegare il monitor di attività alla pelle dei soggetti., Una calza tubo elastico è stato tirato sopra la gamba interessata per evitare sfregamenti del dispositivo contro panni e per proteggere i cavi da entanglement. Prima della raccolta dei dati, ogni soggetto ha eseguito un protocollo di calibrazione dell’attività costituito da seduto, in piedi, a piedi e a piedi, durante il quale il soggetto è stato filmato e sono stati registrati i dati del sensore. Successivamente, il monitor attività è stato riavviato per iniziare la raccolta dati effettiva., La procedura di calibrazione è stata ripetuta prima che il monitor fosse staccato al termine della raccolta dei dati per rilevare potenziali spostamenti del sensore o altre modifiche. Ai soggetti è stato chiesto di tenere un diario delle loro attività e di seguire i loro consueti schemi di attività per tutto il giorno. La raccolta dei dati è stata inizializzata già 30 minuti del tempo di veglia del soggetto e si è conclusa fino al momento del letto per acquisire i dati per circa 12 ore.

2.5., Confronto delle escursioni di flessione / estensione TKR con il profilo del simulatore ISO

Le curve di flessione/estensione TKR dei soggetti sono state confrontate con la curva di flessione/estensione specificata nello standard ISO standard utilizzando il concetto di “passaggi a livello.”Riferendosi a un grafico della flessione del ginocchio (asse) rispetto al ciclo di andatura percentuale (asse), un passaggio a livello è un punto in cui la curva di flessione/estensione attraversa la linea orizzontale che denota un livello di angolo del ginocchio specificato (Figura 3). Come la curva di flessione / estensione va su e giù, ci può essere da zero a più tali incroci per ogni livello di angolo., Il numero di passaggi a livello per la curva di flessione/estensione ISO e per la curva di flessione/estensione di ciascun soggetto è stato conteggiato ai livelli angolari. Sono stati contati solo incroci verso l’alto (Figura 3). Supponendo un numero identico di cicli di camminata al giorno, i passaggi a livello di flessione/estensione del ginocchio simulati ISO sono stati ora confrontati con quelli dei soggetti TKR.

Figura 3
Classificazione a livello dell’angolo di flessione durante un tipico ciclo di camminata (durata: circa 1 s)., Il conteggio di ogni livello è riassunto a destra.
2.6. Analisi statistica

Tutti i test statistici sono stati eseguiti in SPSS Versione 16.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, Stati Uniti d’America). Dopo la normalizzazione a 12 ore, le deviazioni medie e standard sono state calcolate per la quantità relativa di tempo trascorso con ogni attività, le sequenze che si verificano per ogni attività, e il numero di passi per il livello a piedi e scale a piedi., I modelli di regressione lineare sono stati utilizzati per identificare le associazioni tra questi valori derivati dal monitor e le caratteristiche del soggetto, tra cui la chirurgia passata, il BMI, l’altezza, la massa, l’età e la ROM attiva e passiva. Sono stati utilizzati test a campione per rilevare differenze significative nel numero di passaggi a livello tra i dati di attività in vivo e il valore per lo standard ISO a ciascun livello angolare. Il livello di significatività per tutti i test statistici è stato impostato su 0,05. La correzione Bonferroni è stata applicata per test con confronti multipli.

3., Risultati

La durata media totale del test è stata di ore (intervallo: 8,1–13,0 ore) di cui le ore sono state identificate come attività stazionarie e le ore consistevano in attività dinamiche. Il resto delle ore non può essere assegnato dal software di analisi ed è stato contrassegnato come “non riconosciuto.”L’attività più frequentemente eseguita, in base ai conteggi delle sequenze, era in piedi, seguita da camminare a livello, sedersi, camminare sulle scale e sdraiarsi (Tabella 4). I soggetti hanno eseguito una media di cicli di deambulazione per 12 ore di attività giornaliera, di cui cicli di scale (2,1%) (Tabella 4)., Il numero di cicli di deambulazione correlato con il numero di sequenze di deambulazione (;). In media, i soggetti hanno preso cicli di camminata per sequenza di camminata. I soggetti trascorrevano molto più tempo seduti rispetto a qualsiasi altra attività (Tabella 4; ). I soggetti hanno trascorso molto meno tempo a camminare che in piedi (Tabella 4; ).

La ROM attiva della flessione del ginocchio (misurata durante l’esame clinico) è correlata al tempo di percorrenza delle scale (, ), ai conteggi delle scale (,) e alle sequenze di percorrenza delle scale (,)., Allo stesso modo, la flessione passiva del ginocchio è correlata al tempo di camminata delle scale (,), ai conteggi delle scale (,) e alle sequenze di camminata delle scale (, ). Il tempo tra l’intervento chirurgico e l’analisi dell’attività non è correlato con nessuna delle variabili funzionali. Non è stata trovata alcuna differenza statisticamente significativa tra soggetti femminili e maschili per nessuna delle variabili, ad eccezione dell’altezza ().

La classificazione dei passaggi a livello indicava che la popolazione nel suo complesso attraversava livelli di flessione compresi tra 0° e 140°, approssimando una distribuzione log-normale (Figura 4)., Il livello di flessione di 20° è stato attraversato più frequentemente con una media di incroci. Il livello di 140° è stato superato il minimo, con una media di soli passaggi a livello nel corso della giornata. Tuttavia, non tutti i soggetti TKR hanno attraversato tutti i livelli durante l’attività quotidiana. Il livello 0 ° è stato attraversato da 20 soggetti (anche se solo da sei a un numero rilevante di >100), e il livello 140° è stato attraversato da solo tre soggetti. Tutti i soggetti TKR hanno attraversato livelli compresi tra 10° e 70°. C’era una correlazione significativa tra il livello massimo dei soggetti attraversato e la ROM attiva o passiva misurata ().,

Figura 4
Numero medio (1 SD) di passaggi a livello per livelli di angolo di flessione da 0 a 140°. Le deviazioni standard sono indicate per i conteggi medi della popolazione di pazienti con analisi di attività. Il conteggio del profilo ISO è stato estrapolato dalla curva di flessione-estensione fornita dalla ISO 14243 (ISO-14243-1, 2002) e dal numero medio di passi compiuti dai soggetti durante un periodo di 12 ore.,

L’intervallo di livelli incrociati per ISO era molto più piccolo (da 0° a 50°) a seguito di una distribuzione non normale. Confrontandolo con i dati del soggetto, lo schema del passaggio a livello è stato spostato a sinistra (cioè verso angoli di flessione inferiori; vedi Figura 4). La maggior parte dei passaggi a livello sono stati trovati per l’angolo di 10° (invece dell’angolo di 20°). Oltre l’angolo di 50° non c’erano incroci. Il numero medio di incroci era più alto per la popolazione soggetta a tutti gli angoli di flessione oltre i 10°. Questo risultato è stato significativo (), ad eccezione dell’angolo di 50° (Figura 4).

4., Discussione

Questo studio fornisce informazioni sulla frequenza e la durata delle attività fisiche quotidiane svolte dai pazienti con TKR durante una giornata di 12 ore. I soggetti passavano la maggior parte del tempo seduti, seguiti da stare in piedi e camminare. L’elevato numero di sequenze di attività (numero totale medio di sequenze: 2489) indica che le attività quotidiane comuni come la posizione in piedi sono intervallate da frequenti transizioni tra le attività con conseguente modifica continua dei profili di carico in vivo per l’impianto. Sono state registrate sequenze più distinte di standing rispetto a qualsiasi altra attività., I risultati suggeriscono che stare in piedi è uno stato di riposo comune tra varie attività dinamiche. Negli esperimenti di simulazione delle articolazioni dell’anca totali, i periodi di riposo hanno aumentato l’attrito iniziale, indicando la fame di lubrificante, potenzialmente portando ad una maggiore usura . I risultati di questo studio suggeriscono che un periodo di riposo dovrebbe teoricamente essere incluso sul simulatore ogni 8,2 cicli per riflettere correttamente il profilo di attività dinamica del camminare., I soggetti che hanno preso più cicli di deambulazione lo hanno fatto durante un numero maggiore di sequenze e il numero di cicli di deambulazione per sequenza ha mostrato una variabilità relativamente piccola. Questi risultati suggeriscono che i profili di usura di pazienti più attivi potrebbero essere simulati da tempi di test più lunghi.

Il numero totale di cicli di deambulazione effettuati al giorno in questa popolazione di soggetti rientra negli intervalli riportati in letteratura., Una recente meta-analisi di Naal e Impellizzeri, che ha incluso 2460 pazienti con sostituzione totale dell’articolazione (riassumendo i dati di 26 studi pedometro/accelerometro), ha trovato una media ponderata di 3360 (95% CI: 2872-3849) cicli di camminata al giorno. Ciò si confronta bene con la nostra media di 3102 cicli di camminata al giorno, in particolare se si tiene conto dell’età un po ‘ più avanzata della nostra popolazione di soggetti. Il numero concorda anche con un’altra meta-analisi di individui sani: Bohannon ha trovato 3250 cicli di camminata in individui di età superiore a 65 anni., Dal momento che i nostri pazienti TKR sono tenuti a prendere milioni di cicli di deambulazione all’anno, tra cui circa 23.700 cicli di scale stepping, sono comunque più attivi di quanto normalmente si presume nelle simulazioni di usura. In generale, è stata osservata una grande variabilità nell’attività e nei modelli di passo tra i soggetti. Si stima che il paziente più attivo assuma 2,33 milioni di cicli di camminata all’anno, inclusi 116.000 cicli di scale. Risultati simili sono stati riportati per i pazienti sottoposti ad artroplastica totale dell’anca ., La grande variabilità nel numero di cicli di veglia al giorno suggerisce che i risultati dei test di usura sono rappresentativi solo per alcuni soggetti e che un numero totale maggiore di cicli per test di usura è necessario per simulare i modelli di usura per i pazienti più attivi.

Flexion ROM è un’importante variabile di risultato in TKR poiché molte attività quotidiane dipendono da esso. Come è stato recentemente riassunto da Fu et al. , una ROM più alta che camminare è necessaria per le manovre della sedia o della scala (90°-120°), inginocchiarsi o accovacciarsi (110°-165°), uso della vasca da bagno (135°) e giardinaggio (>150°)., Non sorprendentemente, in questo studio, c’era un’alta correlazione tra l’angolo di flessione massimo misurato durante l’attività quotidiana e la ROM misurata durante l’esame clinico. È interessante notare che i soggetti con una maggiore flessione del ginocchio attiva e passiva hanno anche trascorso più tempo a camminare e fare un passo delle scale. Tuttavia, non è chiaro se i pazienti più attivi avessero una maggiore ROM di flessione del ginocchio perché erano più attivi o se una maggiore ROM di flessione del ginocchio facilitasse un maggiore livello di attività., Tuttavia, l’associazione tra la flessione del ginocchio ROM e il livello di attività deve essere presa in considerazione durante i programmi di riabilitazione dopo l’intervento chirurgico TKR. I risultati sono anche interessanti nel contesto del dibattito in corso sull’utilità degli impianti di ginocchio ad alta flessione . Sulla base di questi dati, i pazienti attivi potrebbero benissimo trarne beneficio. Gli studi futuri che confrontano l’alta flessione e il TKR standard dovrebbero quindi stratificare il livello di attività per rompere lo stallo.,

L’analisi del passaggio a livello per le attività durante un periodo di 12 ore ha rivelato una vasta gamma di flessioni del ginocchio durante le attività quotidiane. L’angolo più frequentemente attraversato era 20° di flessione del ginocchio nella nostra popolazione di soggetti e alcuni soggetti hanno flesso il ginocchio protesico fino a 140°. Al contrario, l’angolo più frequentemente attraversato come specificato nello standard ISO 14143 era di 10° di flessione del ginocchio con un angolo massimo di flessione del ginocchio a 50°., Mentre è noto che lo standard ISO è rappresentativo per le attività a piedi, i risultati di questo studio mostrano chiaramente che le gamme di flessione del ginocchio sperimentate in vivo non sono pienamente rappresentate dal profilo ISO. Quindi, il comitato ASTM F04 è diventato attivo nello sviluppo di una guida standard, che includerà profili di carico diversi dal camminare (comunicazione personale). Poiché i raggi femorali mediale e laterale del TKR tipicamente diminuiscono con un angolo di flessione più elevato, le sollecitazioni sul plateau di polietilene possono aumentare portando a più danni superficiali., Queste differenze possono spiegare le discrepanze tra i modelli di usura sulle protesi di recupero e quelli sulle protesi testate al simulatore . Per simulare in vivo il carico e l’usura dell’impianto è quindi necessario un profilo di ingresso del simulatore modificato che comprenda il profilo di flessione di attività diverse dalla deambulazione.

Recentemente, i dati dettagliati di caricamento in vivo per le attività quotidiane in pazienti che seguono TKR sono diventati disponibili ., Mentre questi studi hanno specificato la grandezza del carico in vivo e gli angoli di flessione del ginocchio per le diverse attività della vita quotidiana, i dati in questi studi sono stati acquisiti da un pool di pazienti relativamente piccolo con protesi al ginocchio strumentate e di solito raccolti in un ambiente di laboratorio, ad eccezione di D’Lima et al. che ha condotto alcune misurazioni sul campo per attività specifiche., Tuttavia, la combinazione delle informazioni sulla forza di contatto riportate in letteratura con i profili di attività ottenuti in questo studio migliora notevolmente la comprensione dei profili di carico in vivo durante le attività quotidiane nei pazienti che seguono TKR. Sulla base dei risultati del presente studio, un rapporto di 47 : 1 tra il numero di cicli di camminata e il numero di cicli di passo delle scale sarebbe appropriato per rappresentare i modelli di carico durante la locomozione della vita quotidiana.

Lo studio ha diverse limitazioni. Tutti i soggetti in questo studio avevano ricevuto un impianto Miller-Galante o MGII., È possibile che i profili di attività differiscano tra il tipo e il modello di impianto, che cambino nel tempo e che questi cambiamenti possano influenzare i modelli di usura dell’impianto. Inoltre, l’età avanzata della popolazione interessata (media: 77,8 anni) potrebbe aver influenzato il modello di attività; tuttavia, come discusso sopra, il numero osservato di cicli di deambulazione era ben all’interno dell’intervallo riportato in letteratura. Pertanto, riteniamo che questo dovrebbe essere altrettanto vero per altre variabili di risultato di questo studio.

La quantità di attività non riconosciuta (11,7% del tempo totale di misurazione) era inaspettatamente elevata., Un’analisi dettagliata delle forme d’onda registrate di diversi soggetti ha rivelato che questo set di dati non riconosciuti consisteva principalmente di transizioni da un’attività all’altra. Definizioni esplicite per le transizioni tra le attività migliorerebbero la corretta allocazione del tempo. Inoltre, alcuni pazienti camminavano con due tipi distinguibili di schemi di passo: normali passi a piedi con un alto angolo di flessione e i cosiddetti “passi fini” caratterizzati da un angolo di flessione del ginocchio inferiore. I passi fini con un angolo di flessione del picco al di sotto del limite inferiore del livello di camminata non sono stati riconosciuti e classificati come “non riconosciuti.,”Queste belle misure sono state spesso prese in spazi ristretti come la cucina, come indicato dai diari dei pazienti. I futuri perfezionamenti dell’algoritmo di riconoscimento dovrebbero incorporare queste ulteriori distinzioni di attività dinamiche. Infine, il monitoraggio dell’attività e della flessione / estensione del ginocchio si è verificato senza la registrazione simultanea della forza di contatto del ginocchio, che comprende un’altra importante variabile di input per i test di usura del ginocchio. Sono necessari studi futuri per determinare il profilo di carico specifico che si verifica agli angoli di flessione > 60°.

5., Conclusione

In conclusione, camminare e fare un passo delle scale rappresentavano circa il 10% del tempo di monitoraggio, con un rapporto di 47 : 1. I soggetti con una ROM ginocchio più alto salito più scale. Mentre la camminata livellata è l’attività dinamica che l’impianto artificiale dovrà sopportare di più, i periodi di transizione tra le attività sono abbastanza comuni. Le sequenze di camminata spesso includono periodi di piedi. L’escursione di flessione del ginocchio durante 12 ore di attività quotidiana nei pazienti che seguono TKR include angoli di flessione del ginocchio che vanno da 60° a 130°, che non è rappresentato dagli attuali standard ISO., Nel loro insieme, i test di usura degli impianti simulati dovrebbero contenere periodi di riposo o di transizione tra le attività e una gamma più ampia di attività come la camminata su scale e le manovre sulle sedie e includere più cicli di carico di quelli specificati nello standard attuale.

Conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che non vi è alcun conflitto di interessi per quanto riguarda la pubblicazione di questo documento.,

Ringraziamenti

Gli autori desiderano ringraziare il professor Michael Morlock per le utili discussioni sugli aspetti tecnici del monitor di attività, Robert Trombley e Anand Joshi per l’esecuzione di analisi su videocassette, e i dott. Kharma Foucher e Annegret Mündermann per la loro assistenza nell’interpretazione dei dati e nell’editing cartaceo. Questo studio è stato finanziato in parte da NIH (R03 AR052039 e R01 AR059843).