אספקטים ביומכנים באוסטיאוארטריטיס

הגישה המסורתית של הטיפול ב- OA של הברך בעזרת אנלגטיקה ופיזיוטרפיה לא הצליחה לשנות את מהלך המחלה, מה שמעלה את הצורך באסטרטגיות טיפוליות חדשות ומקוריות. ההתדרדרות ב- OA של הברך מווסתת דרך ביומכניקה לוקה, שניתן להעריכה באופן אובייקטיבי בעזרת אנליזת GAIT (מעבדת הליכה), ובעזרת מדדי הליכה ספציפיים ידועים, כמו המומנט האדוקטורי והשטח מתחת לעקומת המומנט. ההכרה במרכיבים הביומכניים במחלה הביאה להתפתחות אסטרטגיות טיפול, שמטרתן הראשונית היא להפחית את העומס המכני ועל ידי כך להפחית את הכאב ולהאט את התדרדרות המחלה.

התערבויות דינמיות אקטיביות הראו כי ביכולתן להפחית את העומס הביומכני על הברך בחולים הסובלים מ- OA , וכי הן מעלות את הפוטנציאל לטפל בתסמינים ולהאט את התקדמות המחלה.

OA של הגפה התחתונה מווסתת לפחות בחלקה באמצעות כוחות ביומרניים לוקים שנוצרו על ידי המפרקים. כוחות אלו ייתכן שנוצרו באופן פתאומי כמו באוסטאוארתריטיס לאחר טראומה, אך סביר יותר ששינויים אלו התפתחו לאורך כמה שנים. להלן סקירה של התהליכים הביומכניים של הגפה התחתונה, כולל מידע מעודכן על התערבויות ביומכניות קיימות.

כל המפרקים חשופים לעומסים ביומכניים במהלך תנועה (הפיזיולוגה התפקודית). רוב המחקרים נעשים על הברך מכיוון שזהו האיבר השכיח ביותר בגפה התחתונה שסובל מ- OA , והקינטיקה שלו ניתנת למדידה יחסית פשוטה דרך ניתוח תבנית ההליכה. מבחינה מכנית כל הגפה התחתונה מתפקדת כשרשרת קינטית סגורה ( Closed Kinetic Chain ), ולכן שינויים בחלוקת העומסים באתר מסוים בגפה משפיעים על אתרים נוספים. לדוגמה, מיקום כף הרגל במהלך ה- Stanceמשפיע על מיקום קו מרכז העומס, שהנו בעל השפעה ישירה על חלוקת העומסים בכל הגפה.

OA מתחילה להיתפס כמחלה של כל חלקי המפרק, ולא רק של הסחוס הפרקי. כתוצאה מכך התרומה של השרירים, של הרצועות ושל העצבים לסביבה הביומכנית היא תחום מחקרי רחב כיום. חולשת השריר ה-4 ראשי והכשל הסומטוסנסורי נצפים באופן קבוע ב- OA של הברך, וקרוב לוודאי שגם לחולשה שרירית תרומה בחלוקת העומסים הלוקה של הגפה ב-OA .

מרכיבים משמעותיים בעומס ההתחלתי הבסיסי על הברך נולדים ממנח הגפה התחתונה ומהמשקל העודף. המנח, או בעצם הציר הביומכני, היא הזווית הנוצרת על ידי ציר הפמור וציר הטיביה, והיא שייכת באופן ישיר לגודל (עצמת) העומס המדיאלי על הברך ב- OA .    . זווית זו נמדדת באמצעות צילומי רנטגן יעודיים. מנח לוקה קשור באופן משמעותי להתפתחות ולהתקדמות מראה רנטגני פתולוגי, ולהתדרדרות תפקודית ב- OA (14-12). באופן דומה גם להשמנת יתר קשר, הן להופעת המחלה והן לחומרתה (17-15, כולל העבודה שלנו). השמנת יתר מחמירה את ההשפעה של מנח לוקה של הגפה, אם הוא קיים (18), על אף שיש עבודות המראות כי השמנת יתר מחמירה רק מנח וורוס ולא וולגוס או ציר תקין (16).

לעומס הסטטי השלכות חשובות על הפתופיזיולוגיה של OA , אך עומסים אלו אינם משקפים את העומס הנוצר בפעילות נורמלית (בתנועה). הליכה מעלה את העומס על הברך פי 3 לערך בהשוואה לעמידה (19), דבר המעלה את ההשערה כי תהליך השחיקה
( Wear and Tear ) ב- OA הנו משמעותי יותר בזמן הליכה (20). כתוצאה מכך העומס הדינמי במעגל ההליכה הפך להיות נושא למחקר רב ב- OA .

עומס מכני יכול להימדד באמצעות השתלת משדר תוך-פרקי, אולם דרך זו איננה מעשית כרוטינה. הדרך למדידת עומסים אלו על הברך הנה באמצעות מדידה עקיפה, המחושבת בעזרת אנליזת תנועה
( Gait Analysis ) (21). במהלך ההליכה תבנית ההליכה מצולמת ומוקלטת באמצעות מצלמות המתעדות את התנועה, ומנתחות תנועה רב-ממדית. המידע מתורגם למומנטים חיצוניים ולכוחות סיבוביים המשויכים לכוחות פנימיים הנוצרים במפרק (23,22). מומנטים אלו מחושבים תוך התחשבות בגובה הנבדק ובמשקלו, ומאפשרים להשוות בין הנבדקים.
ה- AddM ( Peak External Adduction Moment ) של הברך משמש להערכת העומס בתא המדיאלי של המפרק, ומחושב מתמטית (23,22) על ידי מבחני הליכה (27-24). המומנט האדוקטורי מייצג את הכוחות לווארוס על מפרק הברך, ומחושב כ- GRF
( Ground Reaction Force ) כפול זרוע המומנט (המרחק של GFR ממרכז הברך). כל שינוי בכל אחד מהפרמטרים האלו משפיע על גודל המומנט האדוקטורי (שינוי מנח כף הרגל, מידת הוורוס). המומנט האדוקטורי הפך להיות המדד לעומס על הברך, מאחר שרוב העומס על המפרק עובר במדור הפנימי, והוא זה שמעורב ב-80%-60%  של ה- OA במפרק הטיביופמורלי. ב- OA של הברך המומנט האדוקטורי נמצא בקורולציה לחומרה הרדיוגרפית (24), לכאב (29,28), לתוצאה הניתוחית (25) ולמידת התקדמות המחלה (30). כמו כן המומנט האדוקטורי נמצא בשימוש במדד (פרמטר) ראשוני במחקרים ביומכניים סביב הברך ב- OA . אף שהמומנט האדוקטורי נמצא בשימוש נרחב כמדד לעומס על הברך, מדד זה מוגבל, מאחר שמדובר רק בפיק באותו רגע מאורע במעגל ההליכה שבו כל כף הרגל על הקרקע ( Stance Phase ), וקיימת נשיאת משקל הגוף על הברך. שלב זה חשוב במיוחד בחולים הסובלים מ- OA , המורידים את מהירות ההליכה, ושלב הדריכה ונשיאת המשקל על הגפה כואב במיוחד. המומנט האדוקטורי על פני כל משך ה- Stance נותן מדד טוב יותר לחומרת האוסטאוארתריטיס. מדד זה קרוי האדוקטור אימפלס
AddImp ( Adductor Angular Impulse ). לדוגמה, הפיק אדוקטור מומנט מבדיל בין חולים הסובלים מאוסטאוארתריטיס לאנשים בריאים, אך אינו רגיש למידת חומרת המחלה. לעומתו, האדדקטור אימפלס מבחין בין תבנית עומס נורמלית לבין אוסטאוארתריטיס קל, בינוני וקשה (31).

מידע תיאורי רב תומך בחשיבות העומס על התקדמות ה- OA בגפה התחתונה. נוסף על הקשר בין פיק המומנט האדוקטורי לחומרה הרנטגנית, להתדרדרות המבנית ולכאב באוסטאוארתריטיס (30-28,24). גם לפעילות גופנית ולסוג העבודה קשר ל- OA אפידמיולוגית (33,32). מידע זה נסמך על מחקרים פרוספקטיביים ממושכים, נוכח התמשכות התפתחות המחלה על פני כמה עשורים לעתים. לגבי עומס מכני ואוסטיאוארטריטיס, ישנן עבודות המצביעות על הקשר. למשל, מחקר המצביע על ליקוי ביומכני והקשר שלו להחלפת מפרק (34). לאחר החלפה חד-צדדית של פרק הירך, חלק מהחולים מפתח ארתריטיס בברך הנגדית. ההתדרדרות ל- OA מתקדם מתרחשת בברך הנגדית באחוז גבוה יותר (71%) מהברך האיפסי-לטרלית לפי הביומכניקה. לעומת זאת בחולי RA שעברו THR והסיבה לא הייתה מנח ביומכני לוקה, הסיכוי לפתחOA מתקדם בברך היה די דומה בין שתי הברכיים. הרנדומליות הקיימת ב- RA לא קיימת כאבר. יש ביומכניקה לוקה ב-OA , דבר המלמד על החשיבות של הגורם הביומכני בהתפתחות OA עתידי. חלוקת העומס הגבוה יותר בגפה הנגדית לאחר THR נמשך שנים, ומסביר את התפתחות השינויים הניווניים בגפה זו (35). מחקר פרוספקטיבי אחר בדק את השפעת ההבדל באורך הגפיים על התפתחות OA . נמצא כי במטופלים שבהם נמצא הבדל של יותר מ-10 מ”מ בין הגפיים הסיכוי למצוא שינויים ניווניים בצילום היה גבוה יותר בגפה הקצרה, ואילו היה סיכוי ל- OA תסמיני שווה בין הגפיים. לחולים ללא היצרות בצילום ראשוני, אך עם הבדל באורך גפיים, היה פי 1.5 סיכוי לפתח OA תסמיני של הברך לאחר מעקב של 30 חודש. מחקרים אלו מלמדים כי ביומכניקה לוקה במפרק אחד בגפיים התחתונות עשויה להשפיע על התפתחות OAבמפרקים אחרים בכל אחת מהגפיים. מחקרים אלו הביאו מטפלים ליישם כמה אסטרטגיות טיפוליות: האחת התערבות ביומכנית, שמטרתה להפחית עומסים הנוצרים במדור המדיאלי של הברך, וכך להשפיע על התקדמות המחלה ועל הפחתת הכאב; אסטרטגיה טיפולית אחרת איננה ממוקדת במפרק החולה אלא היא בעלת השפעה על תבנית ההליכה ועל שינוי העומסים על מפרקים נמוכים יותר, כך שאסטרטגיות שמטרמן להפחית עומס על הברך ישפיעו על שינוי העומסים במפרקים שכנים.

הגישות המסורתיות כוללות טיפול תרופתי לשם שליטה בכאב, ושימור התפקוד על ידי טיפול פיזיקלי. נמצא כי טיפול פליאטיבי תרופתי אינו משפר את מהלך המחלה ואף גורר עומס גדול יותר על המפרק נוכח איבוד מנגנון הכאב (41,40,39). בשל כך שליטה בכאב ללא תמיכה מכנית עשויה להחמיר את חומרת המחלה לאורך זמן, ולכן טיפול המבוסס על שיטות ביומכניות שיפחיתו את העומס מהגפה הכואבת הנן חיוניות.

השרירים מסביב למפרק מספקים יציבות ופיזור העומסים הנוצרים על ידי העומס המכני. עומס זה נוצר על המפרק כתוצאה מנשיאת המשקל. הגישה המסורתית לאימון שריר ב- OA של הברך מתרכזת בשריר ה-4 ראשי ובשרירי ההמסטרינג, וקיימות עדויות לכך שגישה זו מספקת הפחתה משמעותית בכאב (70-69). למרות ההפחתה בכאב ישנן עדויות מועטות התומכות בכך שחיזוק קבוצות שרירים אלו אכן משפיע על העומס העובר במפרק. לכאורה, מודלים קינטיים מצביעים על כך שהשרירים סביב פרק הירך חשובים יותר לפיזור העומסים על הברך מאשר שרירי הירך. הרעיון הוא שהשרירים האבדוקטורים מטרתם למנוע קריסה של האגן בזמן שלב Swing במעגל ההליכה, קרי, כאשר הרגל הנגדית מורמת באוויר, על ידי ביטול קריסת האגן. האבדוקטורים של פרק הירך יכולים למנוע עומס יתר איפסילטרלי על המדור המדיאלי של הברך. במצב של חולשת האבדוקטורים מקבלים קריסת אגן המזיז את ה- Ground Reaction Force מדיאלית בשלב נשיאת המשקל על הרגל Stance Phase , ועל ידי כך מעלים את העומס על התא המדיאלי של הברך. עיקרון זה הועלה על ידי מחקר ביומכני שהראה עלייה של המומנט האבדוקטורי בהליכה בחולים הסובלים מ- OA של הברך (71). בעקבות כך הציעו כמה עבודות כי חיזוק של שרירים אלו עשוי להפחית את העומסים על המדור הפנימי של הברך (73,72). האפקט הביומכני הודגם במחקר לא קליני (74), אך מחקר רנדומלי מבוקר הראה שיפור בתפקוד ובכוח, אולם לא הדגים הפחתה בעומס על התא הפנימי.

עבודות רבות תומכות בחשיבות העומס הלוקה על הברך הקיים ב- OA של הברך. התערבויות ביומכניות שונות הן בחזית המחקר כיום, ומטרתן להפחית את הכאב ולנסות להאט את התקדמות המחלה.