Anterior cruciate ligament reconstruction with hamstring autograft: Evaluation of a brace free rehabilitation protocol and biomechanical
assessment of functional outcome using statistical parametric mapping

Praetorius, Arthur Dietrich Albert

doi:10.17185/duepublico/78286

Dissertation Mo., 24. Apr.. 2023 CC BY-NC-ND 4.0

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Anterior cruciate ligament reconstruction with hamstring autograft : Evaluation of a brace free rehabilitation protocol and biomechanical assessment of functional outcome using statistical parametric mapping

Praetorius, Arthur Dietrich Albert

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Research objective:

This study targets two objectives. Part A) Is functional outcome measured by International Knee Documentation Committee subjective forms (IKDC) of a brace-free rehabilitation not inferior to an orthosis-based rehabilitation after anterior cruciate ligament reconstruction with hamstring graft (ACL-R) and Part B) Do patients show clinically relevant functional deficits measured by biomechanical testing 52-weeks after ACL-R?

Methods:

A total of 114 Patients were examined at 6-, 16-, 26- and 52-weeks post-surgery. Outcome was measured via psychometric scores (IKDC, LYS, TAS) and biomechanical tests (Isokinetic-, gait- & running tasks and jump-testing). A generalized linear mixed model regression analysis was conducted to prove non-inferiority of a brace-free ACL-R rehabilitation and statistical parametric mapping (SPM) was used to assess group differences (Part A: n=56 patients without orthosis (G=); n=58 patients with orthosis) and inter-limb-differences (Part B), respectively.

Results:

(Part A) We found a brace-free ACL-R rehabilitation to be non-inferior to standard care. Furthermore, SPM suggests similar kinematics and kinetics and therefore comparable functional outcome. (Part B) Clinically relevant functional deficits were detected at the final 52-weeks investigation. (Effect sizes (Cohen’s d) Isokinetic torque: Extension/Flexion = -.7/- .52; Gait analysis: Knee-Flexion (KF) = -.3/ .32/ -.28, Ankle-Flexion (AF) = -.22/ -28; Running analysis: KF = -.71, AF = -.45/ .35, Ankle-Inversion (AI) = .44; Counter Movement Jump (CMJ) = Vertical Ground Reaction Force (GRF) = -.8, KF = -.26, Knee-Rotation (KR) = -.4/ .46, AF = -.33/ -.47, AI = .56, Ankle-Abduction (AA) = -.38).

Conclusion:

(Part A) This trial adds to the evidence supporting the opposition to the routinely application of knee braces during the direct post-operative rehabilitation phase following ACLR. Thus, the rationale behind current prescription practice and cost performance of this practice might be worth reconsideration. (Part B) Our analysis showed considerable restrictions in physiological joint motion and a persistent off-loading strategy which could predispose patients to re-injury and early joint degeneration. Objective biomechanical measures should be mandatory assessments to inform patients and clinicians about functional neuromuscular deficits after ACL-R and should be incorporated in rehabilitation algorithms.

Forschungsziel:

Diese Studie verfolgt zwei Ziele. Teil A) Ist das subjective bewertete, funktionelle Ergebnis, (anhand des International Knee Documentation Committee (IKDC)), nach einer vorderen Kreuzbandrekonstruktion mit Hamstring-Transplantat (ACL-R) einer Rehabilitation mit Orthese unterlegen und Teil B) Zeigen die Patienten 52 Wochen nach ACLR klinisch relevante funktionelle Defizite, in biomechanischen Tests?

Methoden:

Insgesamt 114 Patienten wurden 6, 16, 26 und 52 Wochen nach der Operation untersucht. Das Ergebnis wurden durch psychometrische Scores (IKDC, LYS, TAS) und biomechanische Tests (Isokinetik-, Gang- und Laufaufgaben und Sprungtest) ermittelt. Eine verallgemeinerte lineare gemischte Regressionsanalyse wurde durchgeführt, um die Nichtunterlegenheit einer Orthesenfreien Rehabilitation nachzuweisen. Statistic parametric mapping (SPM) wurde verwendet, um Gruppenunterschiede (Teil A: n=56 Patienten ohne Orthese (G=); n=58 Patienten mit Orthese) bzw. Körperseitenunterschiede (Teil B) zu bewerten.

Ergebnisse:

(Teil A) Die Rehabilitation ohne Orthese nach ACL-R ist der Standardversorgung nicht unterlegen. Die SPM zeigt ähnliche Kinematik und Kinetik und damit vergleichbare funktionelle Ergebnisse in beiden Gruppen. (Teil B) Klinisch relevante funktionelle Defizite wurden bei der abschließenden 52-Wochen-Untersuchung festgestellt. (Effektgrößen (Cohen's d) Isokinetik: Extension/Flexion = -.7/-.52; Ganganalyse: Knie-Flexion (KF) = -.3/ .32/ -.28, OSG-Flexion (AF) = -.22/ -28; Laufanalyse: KF = -.71, AF = -.45/ .35, Ankle-Inversion (AI) = .44; Counter Movement Jump (CMJ) = Vertical Ground Reaction Force (GRF) = -.8, KF = - .26, Knie-Rotation (KR) = -.4/ .46, AF = -.33/ -.47, AI = .56, OSG-Abduktion (AA) = -.38).

Schlussfolgerung:

(Teil A) Diese Studie stützt Argumente, die gegen die routinemäßige Anwendung von Orthesen in der unmittelbaren postoperativen Rehabilitations nach ACL-R sprechen. Die Gründe für die derzeitige Verordnungspraxis und die Kostenbilanz dieser Praxis sollten daher möglicherweise überdacht werden. (Teil B) Unsere Analysen zeigen erhebliche Einschränkungen der physiologischer Beweglichkeit und eine anhaltende Entlastungsstrategie, die die Patienten für erneute Verletzungen und frühzeitige Gelenkdegeneration prädisponieren könnte. Objektive biomechanische Messungen sollten obligatorischer Bestandteil der Rehabilitation sein, um Patienten und Kliniker über funktionelle neuromuskuläre Defizite nach ACL-R zu informieren, und Rehabilitationsalgorithmen entsprechend anzupassen.