Background: Well-established clinical scores show that total hip arthroplasty (THA) in primary hip osteoarthritis alleviates pain and markedly improves the performance of activities of daily living (ADLs). However, objective measurements show that THA patients’ movement and electrophysiological patterns do not match those of healthy age- matched individuals. Surgical incision as well as intraoperative soft tissue traction and compression cause iatrogenic damage of the hip muscles, which is associated with their atrophy and fatty degeneration. An unfavorable muscle status may negatively affect joint loads. An improper in vivo hip joint resultant contact force (Fres) may shorten an implant’s lifespan and also determine functional outcome following THA. This retrospective analysis aimed to identify whether kinematics and electrophysiological activity mediate the impact of structural muscle impairment on kinetics. Materials and methods: In order to determine the Fres, instrumented femoral prostheses were implanted via a direct lateral approach. Nine patients (two females, seven males) participated in synchronous recordings of load patterns and surface electromyography along with three-dimensional mapping of motion sequences at a mean of 51 months (period: 35-64 months) postoperatively. The hip movement patterns of five ADLs (level walking, ascending stairs, descending stairs, standing up, sitting down) and the electrophysiological activity of the hip abductors gluteus maximus muscle, gluteus medius muscle, and tensor fasciae latae muscle (TFL) were assessed and correlated with both the hip abductor muscle status (total muscle volume [TMV], fat ratio [FR]) evaluated by postoperative computed tomography images and the in vivo Fres. Findings: Across all ADLs, the results yield high inter-individual variability. Compared to asymptomatic control groups in the literature, this study’s patients produced reduced extension and lower sagittal range of motion (ROM) in level walking, while stair negotiation resulted in higher flexion and greater ROM in the sagittal plane. Particularly TFL activity patterns are shaped by irregularities and hyperactivity. TMV and FR have an effect on both motion patterns in the sagittal and frontal planes and shape and timing of muscle activity. Furthermore, compensatory movement strategies and abnormal muscle activity may lead to not only higher but also lower hip joint loads. Interpretation: The data do not provide conclusive evidence of muscle damage affecting joint loads via atypical movement and electrophysiological patterns. Overall, however, the results support the hypothesis that structural impairment of hip abductors may lead to the development of pathomechanical movement patterns and irregular muscle activity, which in turn may adversely affect hip joint loads.
Fragestellung: Gängige klinische Scores zeigen, dass die Implantation einer Hüfttotalendoprothese bei primärer Coxarthrose die Schmerzen der Patienten bedeutend lindern und die Ausführung von Aktivitäten des täglichen Lebens merklich verbessern kann. Ergebnisse objektivierbarer Messmethoden zeigen jedoch, dass weder die Bewegungsmuster noch die Muskelaktivität dieser Patienten denen gesunder Gleichaltriger entspricht. Die Implantation einer Hüfttotalendoprothese führt entweder über ein Schnitt- oder ein Quetschtrauma zu einer iatrogenen Schädigung der Hüftmuskulatur, was mit deren Atrophie und Verfettung einhergeht. Ein abträglicher Muskelstatus kann sich ungünstig auf die Hüftgelenksbelastung auswirken. Die resultierende Hüftkontaktkraft ist ein bedeutender Faktor für die Haltbarkeit einer Hüfttotalendoprothese, die das funktionelle Ergebnis eines endoprothetischen Ersatzes mitbestimmt. Das Ziel dieser retrospektiven Analyse war es, das Verständnis für die auf die in vivo resultierende Hüftgelenksbelastung wirkenden Zusammenhänge zwischen periartikulärer Muskelschädigung, pathologischen Bewegungsabläufen und irregulärer Muskelaktivität zu erweitern. Material und Methodik: Zwecks in-vivo-Bestimmung der Hüftkontaktkräfte erfolgte per transglutealem Zugang die Implantation von instrumentierten Hüfttotalendoprothesen. Neun Patientinnen und Patienten (zwei weiblich, sieben männlich) nahmen zum durchschnittlichen Zeitpunkt von 51 Monaten (Zeitraum: 35-64 Monate) postoperativ an synchronen Belastungsmessungen, dreidimensionalen Bewegungserfassungen und Oberflächen-Elektromyographie-Messungen teil. Die Bewegungsmuster der Hüfte von fünf Aktivitäten des alltäglichen Lebens (ebenes Gehen, treppauf Gehen, treppab Gehen, Aufstehen, Hinsetzen) sowie die Muskelaktivität der Hüftabduktoren (M. gluteus maximus, M. gluteus medius, M. tensor fasciae latae) wurden erfasst und jeweils mit dem anhand von postoperativen computertomographischen Aufnahmen evaluierten Muskelstatus (Gesamtvolumen, prozentuale Verfettung) und der Hüftkontaktkraft korreliert. Ergebnisse: Über alle Aktivitäten hinweg ergab sich aus den Messergebnissen eine hohe interindividuelle Streuung. Im Vergleich zu symptomlosen Kontrollgruppen aus der Literatur zeigte sich beim Gehen eine reduzierte Extension und ein geringerer Bewegungsumfang in der Sagittalebene. Beim Treppengang hingegen erfolgten eine höhere Flexion und ein größerer Bewegungsumfang in der Sagittalebene. Insbesondere die Aktivitätsmuster des M. tensor fasciae latae waren von Unregelmäßigkeiten und Überaktivität geprägt. Die Daten zeigen auf, dass Muskelvolumen und -verfettung sowohl die Hüftbewegung in der Sagittal- und Frontalebene als auch die elektrophysiologische Form und den Zeitablauf von Muskelaktivität beeinflussen. Die Ergebnisse weisen ferner darauf hin, dass beeinträchtigte Bewegungsabläufe und gestörte Muskelaktivität nicht nur eine Erhöhung, sondern auch eine Verminderung der Hüftkontaktkraft bewirken können. Schlussfolgerung: Die Daten liefern keine stichhaltigen Beweise für einen durchgehenden Effekt einer Muskelschädigung über atypische Bewegungsabläufe und elektrophysiologische Signale auf die Gelenkbelastungen. Jedoch bekräftigen die Ergebnisse insgesamt die Hypothese, dass eine strukturelle Beeinträchtigung der Hüftabduktoren zur Entstehung von pathomechanischen Bewegungsmustern und unregelmäßiger Muskelaktivität führen kann, was sich wiederum ungünstig auf die Hüftkontaktkräfte auswirken kann.
