Confronto del recupero motorio e funzionale perioperatorio in pazienti con artroprotesi simultanea bilaterale e monolaterale d'anca

This thesis project presents the functional analysis on patients with unilateral and bilateral total hip arthroplasty (THA). Arthritis is the first cause of necessity of prosthetic implant. This pathology consists of progressive degeneration of bone and joint components that interact with the bone. The consequences are: the perception of acute pain, the onset of tumefaction and superficial swelling, the onset of joint rigidity and the obstacle to make also the simplest movements of daily life. One of the big peculiarities of this study is that kinetic and kinematic data about the observed subjects have been extracted on the day before the surgical intervention and at 3 and 7 days after it. There are some studies in literature that have the goal to evaluate how THA patients’ motor and functional capabilities vary, using Motion Analysis techniques. These studies have been developed a lot of months after the surgical intervention, without taking into account the most delicate phase of functional recovery in the perioperative time. In addiction they did not develope a complete instrumental analysis that included the overall evaluation of more motor task evaluated from a biomechanical point of view. Instead in this study, the characteristics of the examined subjects are considered during the period of stay in hospital and over multiple functional aspects. The goal is to understand if the bilateral surgical intervention is safe as the unilateral one, what are the differences between the two groups of patients and how their condition varies following the operation. On this way the study wants to get usefull informations not only to doctors, but also to those who take care of rehabilitation and management of patients. The issues considered in this work are: the Postural Analysis, the evaluation of Stand to Sit movement, the Gait Analysis and the Timed Up and Go Test. It was decided to put more attention on the Postural evaluation, because this task plays a central role in determining safe movements in terms of risk of fall. For this reason a specific calculation protocol was created. It elaborates at the same time kinetic, kinematic and electromyographic data and refers them in a specific Clinical Report. In addition, also the results obtained through the scales of clinical evaluation Tampa and Numeric Rating Scale were evaluated. These scales quantifies respectively the level of fear of movement and the level of perceived pain. This work was developed in collaboration between the Bioengineering Department of Politecnico di Milano and the Clinical Institute Humanitas di Rozzano (MI), where patients were operated and analyzed and where the Motion Analysis Laboratory is located. In this laboratory the data acquisition was developed . The study was approved by Ethics Committee. 40 subjects being from 45 to 65 years hold were analyzed. 20 of them have had a simultaneous bilateral THA and the other 20 a unilateral THA. The two groups of patients developed the same tests, in the same day before and after the operation and they were submitted to the same number of rehabilitative sessions. For data acquisition were used: the optoelctronic system (BTS SMART DX, Italy) with six infrared cameras, the system for the detection of forces with two force platforms (P-6000 BTS SpA) and eight electromyographic probes (FREEEMG 1000 BTS, it). Then data were processed with the software SMART-Analyzer (BTS, it). Successively statistic tests were performed in order to highlight the most significant results. The principal results obtained report that for the Posture the operated on bilateral level have a more symmetric trim (the BWDSI has values from 12.8 to 7.8), but they do much more bigger oscillations (the maximum length of the total COP arrives at 1.05 m). Instead the unilaterals are more stable (the maximum length of the total COP is 0.79 m), but they present important asymmetry of load (the maximum value of the BWDSI is 20.6, whereas the minimum value is 11.98). The phenomena for which the bilaterals keep the pelvis perfectly in axis and load equivalently both the limbs is found also in the tests of Stand to Sit. This is different from the other group that has a much more asymmetric trim. In this situation the bilaterals’ maximum BWDSI is 12.7, whereas the unilaterals’ one is 34.6. The Gait Analysis demonstrates that both kinds of patients are highly debilitated in the first days after the surgical intervention. In fact they worsen from the preoperative phase to the postoperative one in space-temporal and kinematic aspects. The speed, the cadence, the length of stride and kinematic angle of hip and knee present values that increase greatly from the preoperative phase to the postoperative one. Despite this, bilateral THA patients present a more homogeneous stride cycle for the two limbs even if they are more disadvantaged and slower because they have had a double replacement technique. The levels of kinesiophobia and perceived pain are comparable between the two groups. For the results obtained, it can be said that none of the two surgical techniques can be absolutely better, both guarantee the same level of security to the patient. The choice on which intervention performing must be taken by the ortophaedists on the basis of the particular situation of the patient. The bilateral simultaneous operation in general presents more advantages, especially for structural and biomechanical results, but it is much more invasive than the unilateral one. Instead the unilateral intervention can take to big problems in the long time, even if it is less complex and less overwhelming. The degeneration of the limb not operated and the consequent necessity to have a new surgical intervention are some of the problems that can arise. The positive news that appears from the analysis of both groups is that patients demonstrate themselves active from the first days after the operation, even if the surgical intervention is very invasive. This feature lays the foundations for the achievement of an excellent and quick functional recovery. The data obtained in this study can be a help in decisions of patients’ physiotherapy programming and in the definition of the aspects about the clinical management. Having patients that interact actively in the rehabilitation program guarantees a reduction of hospitalization time and a decrease of costs about the hospital stay. In addition patients can return to good levels of quality of life. In this way a sort of collaboration with Health care System can be taken.

Questo lavoro di tesi presenta l’analisi funzionale di pazienti di protesi totale d’anca (PTA) sia a livello monolaterale sia a livello bilaterale. La causa principale della necessità di un impianto protesico di questo tipo è l’artrite. Tale patologia consiste nella degenerazione progressiva dell’osso e delle componenti articolari che interagiscono con esso. Le conseguenze sono: la percezione di dolore acuto, l’insorgenza di tumefazioni, di gonfiore e di rigidità articolare e l’impedimento nell’effettuare anche i più semplici movimenti della vita quotidiana. Una delle grosse peculiarità di questo studio è il fatto di aver estratto i dati cinetici e cinematici dei soggetti osservati il giorno prima dell’intervento e a 3 e 7 giorni dopo lo stesso. In letteratura sono presenti alcuni studi che hanno l’obiettivo di valutare come variano le capacità motorie e funzionali dei protesizzati d’anca, servendosi di tecniche di Analisi del Movimento. Questi però sono stati svolti dopo parecchi mesi dall’intervento, senza tenere conto della fase più delicata del recupero funzionale nel perioperatorio e inoltre non hanno svolto un’analisi strumentale completa che includesse la valutazione complessiva di più task motori, valutati da un punto di vista biomeccanico. In questo studio invece vengono messe in evidenza le caratteristiche dei soggetti esaminati durante il periodo di degenza ospedaliera e sotto molteplici aspetti funzionali. L’obiettivo è capire se l’intervento bilaterale è sicuro quanto il monolaterale, quali sono le differenze tra i due gruppi di pazienti e come varia la loro condizione a seguito dell’intervento. In questo modo si vogliono ricavare informazioni utili non soltanto ai medici, ma anche a chi si occupa della riabilitazione e della gestione dei pazienti. Le tematiche considerate in questo lavoro sono: l’Analisi della Postura, la valutazione del movimento di Stand to Sit, la Gait Analysis e il test Timed Up and Go. Si è deciso di porre maggiore attenzione alla valutazione della Postura, in quanto questo task è cardine nella determinazione di movimenti sicuri in termini di rischio di caduta. Per questo motivo è stato creato uno specifico protocollo di calcolo che elabora allo stesso tempo dati cinetici, cinematici e di elettromiografia e li riporta in un apposito Report clinico. In aggiunta sono stati considerati anche i risultati ottenuti attraverso le scale di valutazione clinica Tampa e Numeric Rating Scale, che quantificano rispettivamente il livello di paura del movimento e il livello di dolore percepito. Questo lavoro è stato svolto in collaborazione tra il Dipartimento di Bioingegneria del Politecnico di Milano e l’Istituto Clinico Humanitas di Rozzano (MI), nel quale sono stati operati i pazienti analizzati e dove si trova il Laboratorio di Analisi del Movimento in cui si è svolta la fase di acquisizione dei dati. Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico. Sono stati analizzati 40 soggetti di età compresa tra i 45 e 65 anni, 20 di questi hanno subito un intervento di PTA bilaterale simultaneo e gli altri 20 un intervento di PTA monolaterale. I due gruppi di pazienti hanno svolto gli stessi test, nelle stesse giornate pre e post-operatorie, e sono stati sottoposti allo stesso numero di sedute riabilitative. Per l’acquisizione dei dati sono stati utilizzati: il sistema optoelettronico (BTS SMART DX, Italy) a sei telecamere a infrarossi, il sistema per il rilevamento delle forze a due piattaforme di forza (P-6000 BTS SpA) e otto sonde elettromiografiche (FREEEMG 1000 BTS, it). I dati sono stati poi processati con il software SMART-Analyzer (BTS, it). Successivamente sono stati svolti confronti con test statistici, in modo da evidenziare i risultati più significativi. I principali risultati ottenuti riportano che per quanto riguarda la Postura gli operati a livello bilaterale hanno un assetto più simmetrico (il BWDSI assume valori da 12.8 a 7.8), ma compiono oscillazioni molto più grandi (la lunghezza massima del COP totale arriva a 1.05 m). I monolaterali invece risultano più stabili (la lunghezza massima del COP totale è di 0.79 m), ma presentano importanti asimmetrie di carico (il valore massimo del BWDSI è 20.6, mentre quello minimo è 11.98) . Il fenomeno per il quale i bilaterali mantengono il bacino perfettamente in asse e caricano entrambi gli arti in egual modo, a differenza degli altri che hanno un assetto molto più asimmetrico, è riscontrato anche nelle prove di Stand to Sit. In questa situazione il BWDSI massimo dei bilaterali è 12.7, mentre quello dei monolaterali è 34.6. La Gait Analysis dimostra che entrambi i tipi di pazienti sono fortemente debilitati nei primi giorni a seguito dell’intervento. Infatti essi peggiorano tra la fase pre-operatoria e quella post-operatoria negli aspetti spazio-temporali e cinematici. La velocità, la cadenza, la lunghezza del passo e gli angoli relativi alla cinematica di anca e ginocchio presentano valori che crescono notevolmente dalla fase pre-operatoria a quella post-operatoria. Nonostante ciò i bilaterali presentano un ciclo del passo più omogeneo per i due arti anche se, avendo subito una doppia protesizzazione, sono più svantaggiati e più lenti. I livelli di kinesiophobia e di dolore percepito risultano comparabili tra i due gruppi. Alla luce dei risultati ottenuti, si può dire che nessuna delle due tecniche chirurgiche può essere migliore in modo assoluto rispetto all’altra, entrambe garantiscono al paziente lo stesso livello di sicurezza. La scelta su quale intervento effettuare deve essere presa dagli ortopedici in base alla particolare situazione del paziente. L’operazione bilaterale simultanea nel complesso presenta più vantaggi, soprattutto per i risultati strutturali e biomeccanici, ma è molto più invasiva rispetto a quella monolaterale. Quest’ultima invece, pur essendo meno complessa e stravolgente, può portare a grosse problematiche nel lungo periodo, come la degenerazione dell’arto non operato e la conseguente necessità di un nuovo intervento. La notizia positiva che emerge dall’analisi di entrambi i gruppi è che, nonostante l’intervento di protesizzazione sia molto invasivo, i pazienti si dimostrano attivi fin dai primi giorni post-operatori. Questa caratteristica pone le basi per il conseguimento di un ottimo e rapido recupero funzionale. I dati ottenuti in questo studio potranno essere di aiuto nelle decisioni di programmazione della fisioterapia dei pazienti e nella definizione degli aspetti di gestione clinica. Avere a che fare con pazienti che interagiscono attivamente nel programma riabilitativo, oltre a garantire ai soggetti stessi il ritorno ad un buon livello di qualità della vita, permette di ridurre il tempo di ricovero e i costi legati a tutti gli aspetti della degenza ospedaliera. In questo modo si può portare anche una situazione di collaborazione al Sistema Sanitario.