Funzionalità neuromuscolare del ginocchio dopo un infortuno: torna mai alla normalità?

Gli infortuni al ginocchio sono un fattore di rischio indipendente per lo sviluppo dell’artrosi di ginocchio (OA) nei giovani adulti e la prevalenza di OA post-traumatica (PTOA) può raggiungere fino all’80% a distanza di più di dieci anni dall’infortunio iniziale, con probabilità dalle quattro alle sei volte maggiori rispetto a un ginocchio non infortunato. PTOA colpisce principalmente una popolazione più giovane e più attiva rispetto a OA non traumatica, con conseguente aumento degli anni vissuti con disabilità e interventi chirurgici dai sette ai nove anni prima, quindi le strategie di prevenzione per lo sviluppo di PTOA richiedono particolare attenzione.

A partire dall’assorbimento di energia al momento del trauma, il danno alle strutture articolari, compresi legamenti, menischi, cartilagine e osso subcondrale, da soli o in combinazione, crea un ciclo infiammatorio con attivazione degli enzimi che degradano la cartilagine e apoptosi dei condrociti, instabilità articolare e alterazioni biomeccaniche che possono contribuire ulteriormente al processo degenerativo. In tutto questo processo, a partire dalla lesione iniziale fino all’inizio della PTOA, è importante identificare i fattori di rischio modificabili in modo da poter applicare strategie preventive di riabilitazione mirate (a questo riguardo, puoi leggere https://www.fisiobrain.com/un-approccio-pragmatico-alla-prevenzione-dellartrosi-post-traumatica-dopo-lesioni-articolari-correlate-allo-sport-o-allesercizio-fisico/).

La muscolatura perarticolare del ginocchio svolge un ruolo importante nelle alterazioni biomeccaniche e nell’instabilità articolare dopo un infortunio al ginocchio, infatti la debolezza del quadricipite è un fattore di rischio modificabile per OA non traumatica e PTOA, inoltre i deficit di forza del quadricipite, comuni in seguito a lesioni ed evidenti anche alla fine del periodo di riabilitazione, possono persistere per più di 20 anni. La debolezza del quadricipite conseguente a un infortunio al ginocchio è associata anche ad alterazioni del cammino, comuni nel lungo termine, che potrebbero contribuire a PTOA attraverso un carico anomalo della cartilagine del ginocchio. Queste alterazioni biomeccaniche e l’instabilità articolare possono contribuire ulteriormente al ciclo degenerativo dell’articolazione del ginocchio, quindi l’esercizio terapeutico è al centro delle strategie di prevenzione di PTOA per ritardarne o prevenirne l’insorgenza, attraverso l’aumento della forza muscolare e il miglioramento della funzionalità neuromuscolare.

Mentre sono disponibili dati longitudinali per la forza del quadricipite, meno spesso è stata considerata la funzionalità neuromuscolare complessiva dell’articolazione del ginocchio. Le alterazioni neuromuscolari dopo una lesione al ginocchio sono state riportate in studi caso-controllo riguardo forza, attivazione volontaria, vie neurali corticali e spinali, struttura muscolare e modelli di attivazione muscolare in muscoli quali quadricipite, hamstring e gastrocnemio.

La piena comprensione delle alterazioni neuromuscolari in tutti i muscoli che controllano l’articolazione del ginocchio è molto importante per facilitare ulteriormente il miglioramento dei programmi di riabilitazione mirati a queste alterazioni e ai processi degenerativi che possono determinare. Le precedenti revisioni sistematiche di questo tipo di ricerca hanno considerato muscoli isolati, lesioni particolari, specifici periodi di tempo o outcome neuromuscolari limitati, quindi l’obiettivo di questa revisione è stato cercare di comprendere appieno le conseguenze delle lesioni su tutta la muscolatura periarticolare del ginocchio e i possibili collegamenti con PTOA, oltre che identificare le principali lacune nella letteratura.

Secondo studi precedentemente pubblicati, le lesioni ai legamenti del ginocchio, ai menischi o alla cartilagine sono significativamente associate a un rischio maggiore di PTOA rispetto a lesioni non specificate, quindi è questo tipo di popolazione da considerare per capire l’associazione con lo sviluppo di PTOA. Inoltre, sono disponibili evidenze di cambiamenti neuromuscolari bilaterali in seguito a lesioni unilaterali di ginocchio, suggerendo la necessità di gruppi di controllo con soggetti sani invece di usare la “gamba sana” controlaterale per una valutazione imparziale delle alterazioni neuromuscolari post-traumatiche. Quindi gli autori di questa revisione sistematica con meta-analisi hanno cercato di determinare come la funzionalità neuromuscolare dell’articolazione del ginocchio cambi nel tempo in seguito a lesioni del ginocchio che coinvolgono legamenti, menischi o cartilagine rispetto ai controlli sani.

Gli studi che avevano confrontato la funzionalità neuromuscolare dell’articolazione del ginocchio in partecipanti con una precedente lesione del ginocchio e/o un intervento chirurgico al ginocchio (tutte le lesioni legamentose, meniscali o osteocondrali) con un gruppo di controllo di pari età e sesso erano ammissibili per l’inclusione, mentre sono stati esclusi gli studi senza un gruppo di controllo, che confrontavano l’arto coinvolto con l’arto non coinvolto dei partecipanti. Sono stati inclusi studi osservazionali sia con disegni trasversali o prospettici che studi interventistici.

Gli studi dovevano riportare almeno una delle seguenti misure di outcome neuromuscolare come outcome principale per essere inclusi: forza muscolare normalizzata alla massa corporea misurata da un dinamometro isocinetico o da un trasduttore di forza fisso, outcome relativi alla coppia come tasso di sviluppo della coppia, variabilità della coppia o ritardo elettromeccanico, dimensioni o volume del muscolo, deficit di attivazione volontaria misurati dal rapporto di attivazione centrale o dalla tecnica di interpolazione delle contrazioni, eccitabilità del riflesso spinale o eccitabilità corticomotoria misurata dalla soglia motoria attiva. Gli autori hanno definito come neuromuscolare dimensione o volume dei muscoli, eccitabilità riflessa spinale ed eccitabilità corticomotoria, anche se erano consapevoli che altri potrebbero definirli come outcome specificamente legati alla capacità dei muscoli di generare forza.

Sono stati inclusi nella revisione 13 studi di elevata qualità e 38 di moderata qualità. I risultati hanno mostrato un consistente deficit di forza di quadricipite e hamstring a breve e a lungo termine dopo lesione/intervento chirurgico di LCA, indipendentemente dal tipo di contrazione (isometrica, concentrica o eccentrica) con evidenze moderate e forti. Questi deficit erano in parallelo ai deficit di attivazione volontaria nel breve (evidenza limitata) e lungo termine (evidenza moderata). L’eccitabilità corticale e spinale non erano interessate nel breve termine (evidenza moderata), tuttavia erano alterate nel lungo termine in modo diverso. L’eccitabilità corticale era diminuita a lungo termine (evidenza moderata), mentre l’eccitabilità spinale era aumentata (evidenza forte). Le dimensioni del muscolo sono state riportate in un solo studio, fornendo evidenze molto limitate riguardo nessun cambiamento a lungo termine. Altri risultati per il quadricipite di pazienti con lesioni/interventi chirurgici a LCA includono una diminuzione della velocità di sviluppo della coppia (evidenze da limitate a molto limitate), diminuzione (< 6 mesi) e poi aumento (6-12 mesi) del tempo per raggiungere il picco di coppia (evidenze molto limitate), maggiore variabilità della coppia (evidenze da molto limitate a moderate) e ritardo elettromeccanico non influenzato (evidenze molto limitate). Inoltre, il tasso di sviluppo della coppia degli hamstring non era influenzato (evidenza molto limitata), tuttavia il ritardo elettromeccanico era aumentato a lungo termine (evidenza da limitata a moderata). Nessun cambiamento è stato riscontrato nei rapporti di forza tra hamstring e quadricipite (evidenza da molto limitata a moderata).

Gli studi sul menisco hanno riportato deficit di forza di quadricipite e hamstring a breve termine (cioè nei primi 6 mesi dopo infortunio/intervento chirurgico), con una forza del quadricipite superiore ai soggetti di controllo nel secondo anno dopo infortunio/intervento chirurgico e simile ai controlli a lungo termine (cioè più di 24 mesi dopo infortunio/intervento chirurgico), anche se con evidenze limitate o molto limitate. Inoltre, nessun cambiamento è stato riportato per il tasso di sviluppo della coppia del quadricipite nel lungo termine (evidenze limitate). Altri risultati neuromuscolari per le lesioni dei menischi non sono stati studiati, lasciando un enorme vuoto di evidenze riguardo questa voluminosa popolazione di pazienti.

Nonostante l’ampio numero di pubblicazioni, la maggior parte di esse si concentrano su principalmente sulla forza muscolare, mentre mancano evidenze sugli outcome neuromuscolari a breve e lungo termine, trascurando i meccanismi neurali o i cambiamenti morfologici dei muscoli. La ricerca futura, confrontando queste alterazioni nei soggetti infortunati con i soggetti sani, potrebbe comprenderne l’impatto su pattern di movimento e carico dell’articolazione, con le potenziali implicazioni per lo sviluppo di PTOA. Inoltre questo potrebbe contribuire allo sviluppo di approcci differenti in base ai deficit riscontrati e permettere migliori strategie di gestione e trattamento degli impairment persistenti in modo da migliorare gli outcome a breve e lungo termine.

Implicazioni cliniche

I deficit persistenti riscontrati in questo studio possono evidenziare possibili fallimenti nelle attuali strategie di trattamento post-infortunio: sono influenzati forza del quadricipite, attivazione volontaria, controllo e velocità di generazione della forza muscolare e forza degli hamstring, quindi indirizzarsi su questi deficit può migliorare i risultati funzionali della riabilitazione del ginocchio dopo un infortunio. Secondo gli autori è chiaro che misurare la maggior parte degli outcome neuromuscolari riportati in questo studio potrebbe non essere fattibile nella pratica clinica (vale a dire eccitabilità corticale, riflessi spinali, risultati legati alla coppia, ecc), tuttavia la ricerca mostra che strategie di riabilitazione clinicamente applicabili possono migliorare questi risultati. Per esempio, il solo allenamento della forza potrebbe non essere sufficiente per migliorare la funzionalità neuromuscolare dell’articolazione del ginocchio, se la qualità del movimento e la velocità di produzione della forza sono trascurate. È stato suggerito che un protocollo di allenamento che includa contrazioni muscolari controllate con bassi carichi può migliorare il controllo della forza muscolare e l’allenamento della resistenza di forza o di tipo esplosivo o l’allenamento sensomotorio incentrato sulla stabilizzazione posturale possono migliorare la velocità di sviluppo della coppia. Per il recupero della forza, la crioterapia combinata con l’esercizio fisico ha dimostrato di essere efficace nel ridurre l’inibizione muscolare a breve termine dopo la lesione, mentre l’allenamento progressivo della forza mostra risultati promettenti a lungo termine.

L’implementazione di questi diversi tipi di esercizio può migliorare la funzionalità neuromuscolare dell’articolazione del ginocchio, migliorando così il risultato funzionale dopo l’infortunio, con misure ripetute della funzionalità neuromuscolare potenzialmente utili per determinare i meccanismi di intervento insieme all’efficacia clinica. Tali informazioni potrebbero costituire regole più dettagliate per i criteri di ritorno all’attività fisica/sportiva, come il controllo motorio e la qualità del movimento, nonché la capacità di forza massima dei muscoli, e il conseguente effetto sullo sviluppo di PTOA o i tassi di re-infortunio sarebbero marcatori chiave di impatto. Questi risultati si basano però principalmente su popolazioni con lesione del LCA, quindi futuri studi potrebbero produrre risultati diversi per diversi tipi di lesioni (ad esempio lesioni agli altri legamenti dell’articolazione del ginocchio, al menisco o alla cartilagine).

In conclusione, secondo gli autori questo studio migliora la comprensione della funzionalità neuromuscolare dell’articolazione del ginocchio dopo lesioni e mostra che le alterazioni neurali e muscolari sono comuni e persistenti a breve e lungo termine sia dopo lesione che dopo intervento chirurgico. I deficit di forza e di attivazione volontaria sono accompagnati da cambiamenti nell’eccitabilità corticale e spinale per i pazienti con lesione del LCA sia a breve che a lungo termine (evidenza da moderata a forte), così come i deficit nel controllo della forza e nella produzione rapida della forza (evidenza da molto limitata a moderata). Solo la forza è stata studiata in pazienti con lesioni al menisco e sono stati dimostrati deficit a breve termine. Questo studio facilita il riconoscimento clinico di questi deficit e promuove la futura ricerca per far progredire le strategie di riabilitazione per indirizzare queste alterazioni, contribuendo a ottimizzare i risultati clinici dopo lesioni al ginocchio e/o intervento chirurgico e ridurre al minimo lo sviluppo di PTOA o il rischio di re-infortunio.

Punti chiave

Dopo lesioni al ginocchio, le alterazioni neuromuscolari sono evidenti sia a breve che a lungo termine nella forza, nell’attivazione volontaria, nell’eccitabilità corticale e spinale e nei tempi e nel controllo della produzione della forza muscolare.
Queste alterazioni possono essere specifiche di lesioni del LCA, dato che non è stato possibile identificare alterazioni a lungo termine per lesioni dei menischi e non è stato possibile trovare studi per altre lesioni legamentose o della cartilagine del ginocchio, indicando un enorme divario di evidenze.

Tayfur B, Charuphongsa C, Morrissey D, Miller SC. Neuromuscular Function of the Knee Joint Following Knee Injuries: Does It Ever Get Back to Normal? A Systematic Review with Meta-Analyses. Sports Med. 2021 Feb;51(2):321-338.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33247378/