Femoropelvilumbální komplex – funkční vztahy a klinika

Souhrn

Spojení pánve se sousedními oblastmi pohybového systému, tedy s kostmi stehenními a bederní páteří, je klíčovou oblastí pro postavení dolních končetin a nastavení trupu ve stoji a při chůzi. S tím je spojeno typické řetězení poruch funkce, a to jak ve směru proximodistálním či distoproximálním, tak i kaudokraniálním či kraniokaudálním. Toto řetězení poruch funkce pak má odraz v konkrétních klinických jednotkách.

Klíčová slova:

funkce – páteř – Hip – pánev

Úvod

Femoropelvilumbální komplex (FPLC) hraje zásadní roli v nastavení postury a funkci pohybového systému jak v bipedním stoji, tak i při chůzi a dalších pohybech. To nám ostatně zdůrazňovali před mnoha lety naši předchůdci a učitelé, které tímto chceme vzpomenout. A my jim to tenkrát vše odkývali jako banální samozřejmost, se kterou není třeba ztrácet čas. A postupně jsme ji, jako každou samozřejmost, téměř zapomněli, či spíše upozadili, abychom se k ní po mnoha letech opět vrátili, paradoxně a mylně jako k téměř převratnému vlastnímu objevu, tentokrát již s plným uvědoměním si významu a souvislostí. To, co o této problematice víme, se tímto textem snažíme připomenout kolegům a předat našim studentům, o kterých samozřejmě tušíme, že naše sdělení přijímají v lepším případě shovívavě. A že většinu toho, co se snažíme sdělit, překryjí informacemi, které nyní považují za opravdu důležité. Ale současně jsme si jisti, že toto naše sdělení zcela nezmizí a jednou se z jejich paměti opět vynoří, až přijde jeho čas. Tedy alespoň u některých.

Vzájemným vztahům součástí FPLC se věnovala řada autorů a v poslední době je jim věnována zvýšená pozornost především v souvislosti s výskytem bolestivých syndromů, např. typu femoroacetabulárního impingementu (FAI). Zvláště významné jsou tyto vztahy v případě kombinace operační stabilizace  bederních obratlů a následné totální náhrady kyčelního kloubu (THA – total hip arthroplasty) [1–8].

Základní anatomie, stejně jako hlavní radiologické parametry, již byly popsány v předcházejícím textu, na který odkazujeme [9]. I zde se pro lepší srozumitelnost budeme snažit rozlišovat mezi pojmy orientace vzhledem k tělním rovinám či osám a postavení vzhledem k jiným tělním segmentům.

Funkční vztahy femoropelvilumbálního komplexu

Pojem FPLC je novotvar, v anglických textech lze nalézt termíny lumbo-pelvic-hip complex [10], lumbopelvic complex (LPC) [11,12], lumbopelvic kinematics [13], spinopelvic biomechanics, resp. mobility, alignment, balance, organization etc. [2,3,5,7,14–17], případně spine--hip relations (SHR) [11,13,18]. Rivière harakterizuje SHR koncept jako vztah mezi LPC a kyčlí, přičemž pánev hraje úlohu spojujícího článku [1,11].

 

Z dříve uvedených parametrů [9,19] jsou za hlavní považovány pelvic tilt (PT), sacral slope (SS) a Cobbův úhel bederní lordózy (LL), které Rivière označuje jako funkční, protože se jejich míra mění v závislosti na aktuálním držení těla, a tedy orientaci pánve [11]. Za nejvýznamnější je ale obvykle považován parametr pelvic incidence (PI) [1,6,20], který Rivière označuje jako morfologický, protože po dokončené kostní zralosti je fixní v tom smyslu, že se jeho hodnota nemění v závislosti na posturálním nastavení (stoj, sed, leh) a je tak charakteristický pro daného jedince [1,11]. Jiní autoři ale tento názor zpochybňují a poukazují na možné změny PI při posturální změně u dospělých s vyšší pohyblivostí v sakroiliakálních kloubech (SI), která může vzniknout v rámci degenerace přímo SI nebo jako kompenzace degenerativních změn páteře a po operacích páteře. Hodnota PI pak roste s hodnotou LL a s vyšším zakřivením SI spolu s jeho vyšší mobilitou [6]. Pro zdravé jedince platí vztah LL = 0,54 PI + 27,6 [11] a také pozitivní korelace mezi LL a PI (0,75) či SS (0,71) [21]. Obecně platí vztah PI = PT + SS [11,22].

Intervaly hodnot parametrů PI a SS charakterizují typy postavení pánve a zakřivení páteře dle Roussoulyho [14,19]. Rivière dle hodnoty PI rozlišuje tři základní typy LPC [13,18], které charakterizuje tab. 1. Na základě hodnoty PI jsou do tabulky zahrnuty i typy zakřivení [14,19].

Klinické souvislosti jsou uvedeny níže v příslušné kapitole.

Phan stanovuje čtyři typy páteře dle hodnoty PT a rozdílu (PI – LL) ve stoji a změny orientace pánve při sedu [1]. Tyto typy, které charakterizuje tab. 2, mají vztah k výskytu FAI, jak bude popsáno později, a také k volbě vhodného uložení acetabulární náhrady. V případě typu rigidní nevybalancované páteře se od původního zdroje poněkud odchylujeme. Jsme toho názoru, že při sedu již pánev není schopna výraznější další retroverze.

Obecné principy funkčního řetězení

Obecné principy řetězení poruch funkce, ať již z příčin strukturálních, či funkčních, byly opakovaně diskutovány [23–30]. Termín řetězení je poněkud zavádějící, svádí k mechanistickému chápání jeho podstaty a opomíjení vlivu zevních sil a dalších významných faktorů, především zásadního vlivu řízení z centrálního nervového systému. V anglicky psaných textech je používán spíše výraz pattern, tedy vzor. Zde se z důvodu tradice přidržíme pojmu řetězení a doporučujeme, aby se i nadále používal, když už se jednou zavedl, ale s naším vysvětlujícím komentářem [31].

Hlavní faktory, které ovlivňují řetězení, jsou na jedné straně principy řízení motoriky a na druhé straně principy anatomie spolu s biomechanikou. Při statickém (či spíše semistatickém) stoji, stejně jako při pohybu, typicky při chůzi, řídící systém s ohledem na účel volí a na konkrétní vnitřní a zevní podmínky adjustuje vhodný motorický program. Ten se realizuje jako konkrétní motorický vzor koordinace svalové aktivity. Výsledný pohyb je pak dán možnostmi a omezeními dané morfologie a určují jej biomechanické principy a faktory, kdy zásadní význam mají zevní síly a vlivy. Volba vhodného programu vychází z předchozí zkušenosti (motorické učení) a mimo zevní vlivy zohledňuje také strukturální či funkční patologii pohybového systému [32]. Významně se přitom uplatňuje nocicepce a ještě výrazněji vědomě vnímaná bolest. Za běžných okolností, tedy pokud nejde např. o stresovou reakci typu„bojuj nebo uteč“, se systém snaží o energetickou efektivitu, resp. minimalizaci energetických nároků pro danou činnost. 

Řetězení může být také ovlivněno případnou neurologickou poruchou, stejně jako poruchu kardiovaskulárního anebo dýchacího systému a dalších.

Bipedie a FPLC

Zásadní adaptací na vzpřímené držení trupu a bipedie je lordotizace bederní páteře, která umožňuje udržet těžiště ve vzpřímeném stoji nad opornou bází, čímž snižuje energetickou náročnost stoje i chůze [33]. K dalším adaptacím patří klínovitý tvar obratlových těl a široce otevřený prezygapofyzeální úhel kloubních ploch bederní páteře. Všechny tyto znaky jsou výraznější u žen. Bederní lordóza se navíc dále prohlubuje během těhotenství, čímž se zaklání horní část trupu a ventrálně posunuté těžiště se tak dostává zpět nad kyčelní klouby [34]. Při koordinaci chůze volí systém program, který zcela automaticky a podvědomě ovlivňuje řada cílů a výše uvedených faktorů. Jedním z nich je princip omezení energetické náročnosti, což je umožněno volbou optimální rychlosti chůze a omezení výchylek těžiště, především těch vertikálních. V oblasti FPLC proto dochází k rotaci pánve, která sníží potřebu flexe a extenze v kyčelním kloubu při udržení délky kroku, a dále k poklesu kontralaterální poloviny pánve v období střední opory [35]. To vše je spojeno s odpovídající reakcí páteře [36]. K plynulému pohybu pánve a celého FPLC, a tím i snížení energetických nároků při chůzi, významně přispívá odklon osy femuru od vertikály směrem mediálně. Při zachovaném vertikálním postavení tibie je výsledkem lehká fyziologická valgozita kolene. Noha se tak oproti kyčelnímu kloubu nachází více mediálně a je zúžena báze chůze [37,38]. Šířka báze chůze je také ovlivněna tzv. úhlem chůze, tedy mírou zevní či vnitřní rotace špiček nohou, která je dána postavením v kyčelním kloubu u chůze. Zvýšená anteverze krčku, stejně jako retroverze, snižují míru krytí hlavice kosti stehenní acetabulem, což je kompenzováno rotací femuru a celé dolní končetiny. Při zvýšené anteverzi krčku proto dochází ke vtáčení špiček, při jeho retroverzi naopak ke zvýšené zevní rotaci. Velikost anteverze se během vývoje kyčle v dětství snižuje [39]. Je zřejmé, že určitý vliv na úhel chůze bude zřejmě mít i míra anteverze/retroverze acetabula, resp. jeho dysplazie. Míra anteverze krčku femuru, stejně jako acetabula, bývá stranově rozdílná [40–42]. Příkladem biomechanického propojení nohy a FPLC je také hyperpronační syndrom. Pronace zatížené nohy v subtalárním kloubu je spojena s vnitřní rotací bérce, kterou následuje vnitřní rotace femuru, což vede ke zvýšení anteverze pánve a prohloubení lordózy bederní páteře. Naopak supinace nohy v subtalárním kloubu je spojena se zevní rotací bérce a s inverzí výše popsaného vzorce distoproximálního řetězení. Toto řetězení může samozřejmě probíhat také proximodistálně, kdy nastavení ve FPLC může být příčinou vývoje tzv. funkčních typů nohy [43].

Při nestejné délce dolních končetin, která je spíše standardem než výjimkou, můžeme pozorovat stranový rozdíl v míře supinace a pronace nohy, což s sebou nese i související stranové rozdíly v orientaci a postavení proximálních segmentů dolních končetin. S tím je spojena asymetrická orientace pánve v hlavních anatomických rovinách a na ni navazující změny zakřivení a rotace páteře jak v její bederní části, tak i kraniálně. Kineziologické principy tohoto řetězení, včetně tzv. Lovettova pravidla, jsou dobře známé [44–46]. Záleží ale na příčině a etáži, kde asymetrie vzniká, obvykle se s výraznější asymetrií délky dolních končetiny setkáváme po úrazech dolních končetin anebo náhradách velkých kloubů.

 

Také strukturální skoliotické zakřivení páteře změní orientaci a postavení pánve, což se dále zřetězí do segmentů dolních končetin a do rozsahu jejich pohybů [47]. To platí nejen i pro jiné strukturální změny a odchylky páteře, ale i pro její funkční poruchy typu blokád apod.

Také Roussoulyho typy zakřivení páteře, resp. příslušné typy orientace a postavení pánve [14,19], mají vliv na provedení chůze. Zatímco u typu 2 je zvětšená retroverze pánve během chůze spojena se zvýšením maximální extenze kyčle v oporné fázi, tak u typů 3 a 4 je snížená retroverze pánve spojena s omezením maximální extenze v kyčelním kloubu v oporné fázi. U typu 2 je navíc zvýšený rozsah plantiflexe a dorziflexe v hlezenním kloubu, který je naopak snížený u typu 4 [48].

Změny FPLC při sedu

Při sedání ze stoje přechází femur z vertikály do horizontály, což vyžaduje nejen flexi v kyčelním kloubu, ale také částečnou retroverzi pánve a s tím související změnu orientace acetabula. Retroverze pánve je spojena s (relativní) kyfotizací bederní páteře, resp. snížením hloubky lordózy [3]. Uvedené změny mohou být omezeny např. předchozí stabilizační operací či jinou patologií bederní páteře [1]. Stejně tak může být z různých příčin omezen rozsah pohybu v kyčelním kloubu. V důsledku toho buďto nedojde k plnému přechodu femuru do horizontály, nebo dotyčný v sedu výrazněji zaklání trup a vlastně tak napůl leží. Organizmus má přirozenou tendenci kompenzovat a substituovat omezený rozsah pohybu jedné oblasti v oblastech sousedních i vzdálených a záleží na tom, kde je větší možnost kompenzace a substituce. V tomto případě jde především o to, zda je více zachována pohyblivost v kyčelním kloubu nebo v bederní páteři. Kompenzace a substituce s sebou ale vždy nesou možné komplikace v podobě již zmíněného řetězení poruch funkce.

Výše uvedený popis sedu platí pro sed s koleny přibližně u sebe. Zvláště muži mají tendenci k sedu s přirozenou abdukcí a zevní rotací v kyčelních kloubech, který je u žen potlačen společenskými konvencemi, nicméně jde o úlevovou pozici optimálního krytí hlavice femuru acetabulem. Ke snížení tlaku v kloubu přispívá odvinutí stabilizujících pelvifemorálních vazů při flexi [49]. Úlevu přináší také sed s jednostrannou flexí, výraznou abdukcí a zevní rotací v kyčli, kdy je distální bérec dotyčné končetiny položen na distálním femuru druhé dolní končetiny. U pacientů s omezenou flexí v kyčelních kloubech se můžeme setkat jak s kompenzačním pololehem (viz výše), tak i se sedem jen na jedné hýždi, resp. sedacím hrbolu. Pánev na straně postiženého kyčelního kloubu se nachází na okraji sedáku či mimo něj a končetina je částečně svěšena. To je spojeno s rotací a zešikmením pánve spolu s úklonem a rotací páteře.

Hip-spine syndrom

Termín hip-spine syndrom (HSS) použili poprvé Offierski a Macnab ve své práci publikované v roce 1983 [50]. Definovali tak obecně známou skutečnost, že degenerativní změny kyčelního kloubu a bederní páteře se navzájem ovlivňují, přičemž změna v jedné oblasti vyvolá degeneraci či zhorší klinické projevy již existujících degenerativních změn v oblasti druhé [6,13,50–52] (tab. 3). Související pojem spine-hip syndrom (SHS) důrazňuje původ obtíží v bederní páteři [11–13,53]. V rámci řetězení poruch se můžeme setkat také s pojmem knee-hip-spine syndrom [54]. V dalším textu se ale omezíme na použití zastřešujícího termínu HSS.

 

V principu se jedná o modelový příklad výše uvedeného řetězení poruch funkce, takže tento pojem můžeme použít i v případě jiných strukturálních či funkčních změn. HSS je spíše konkrétním příkladem řetězení než klinickou jednotkou, i když společným klinickým projevem HSS je obvykle bolest. Mechanizmus HSS se může uplatnit při výskytu FAI [1,6] či selhání THA [1,3,55].

Klinika femoropelvilumbálního komplexu

V této části stručně zmíníme pouze některé klinické důsledky dříve popsaných funkčních vztahů FPLC.

Spinální patologie

U osob s vysokou hodnotou PI, typicky LPC typ 3, tzv. spine users (tab. 1), vede vyšší mechanické zatížení bederní páteře ke vzniku jejích patologií, jako je např. spondylóza, spondylolistéza, spinální stenóza či degenerace disku nebo artróza intervertebrálních kloubů v dolní části bederní páteře. U osob s nízkou hodnotou PI, typicky LPC typ 1, tzv. hip users (tab. 1), je vyšší výskyt degenerativního onemocnění plotének [6].

Hodnota PI obvykle pozitivně koreluje s hodnotou SS [56], a tedy s mírou anteverze pánve, což je zřejmé i z Roussoulyho klasifikace typů pánve a zakřivení páteře [14]. Pokud s touto klasifikací srovnáme klasifikaci typů pánve dle Lewita [19,27], pak lze odvodit, že tzv. hip users odpovídají asimilačnímu typu pánve se statickým typem páteře, jež má sklon k hypermobilitě, degeneraci či herniaci ploténky L5 a ligamentové bolesti [27]. Naopak tzv. spine users odpovídají normálnímu či přetěžovanému typu pánve spojenému s dynamickým typem páteře, jež má sklon k blokádám a artrózám v oblasti lumbosakrální a sakroiliakální a také v kyčlích [27].

Idiopatická či senilní degenerativní skolióza může být příčinou změn orientace či postavení pánve a dalšího proximodistálního řetězení do dolních končetin, jak již bylo uvedeno výše.

V rámci řetězení poruch FPLC může docházet k rozvoji vertebrogenního algického syndromu bederní páteře, resp. poruch typu low back pain, a to jak z příčin nespecifických, resp. funkčních, tak i příčin specifických, tedy strukturálních, typu kořenového lumboischiadického syndromu. K problematice nespecifických a specifických bolestí bederní páteře viz přehledový článek [57], jinak též např. Lewit [27] nebo Kolář [58].

Koxartróza a femoroacetabulární impingement

S výskytem koxartrózy je spojena vyšší hodnota PI, se kterou je pozitivně spojena hodnota LL. Pokud s věkem dojde k typické redukci LL spojené s retroverzí pánve [19,22], sníží se krytí hlavice femuru a zvýší se zatížení plochy kontaktu [6], což může být podkladem vzniku koxartrózy.

V ortopedických publikacích je FAI charakterizován jako preartróza s degenerací acetabulárního labra a přilehlé části chrupavky, s prevalencí 10–15 %. Tato problematika byla přehledně a podrobně popsána jinými autory [59]. FAI ale můžeme chápat i v širším smyslu jako nefyziologický kontakt krčku femuru s okrajem acetabula bez výše uvedených strukturálních změn, které se mohou objevit až později. Typickými důsledky jsou nocicepce či přímo bolest, případně omezení rozsahu pohybu v kloubu, ať již ochranné, či později strukturální, které má dopady v rámci řetězení poruchy.

Predispozicí ke vzniku FAI je nižší hodnota PI [6,60], která mimo jiné charakterizuje LPC typ 1, tedy tzv. hip users (tab. 1). Také sklon pánve (PT) a rozdíl hodnot parametrů PI a LL (tab. 2) mají vztah k výskytu FAI. U typu RBS nedochází k dostatečné retroverzi pánve při sedu a při přechodu femuru do horizontálního postavení se tak může vyskytnout přední FAI. Typ FUS je charakteristický retroverzí pánve ve stoji, takže vertikálně stojící femur je relativně hyperextendován v kyčelním kloubu a může dojít k zadnímu FAI. Stejně tak typ RUS může být ve stoji spojen se zadním FAI, a to ze stejného důvodu jako u typu FUS [1]. FAI může být též projevem selhání THA, jak bude uvedeno dále.

Selhání totální náhrady kyčelního kloubu

Řešením těžkých forem koxartrózy je THA, která může mít řadu komplikací. Gallo rozděluje příčiny selhání THA na septické, aseptické a syndrom bolestivé kyčle [61]. V tomto textu se celé složité problematiky dotkneme jen okrajově, a to v souvislosti s funkčními vztahy FPLC. Opakovaně bylo prokázáno, že předchozí stabilizační operace bederní páteře může způsobit selhání následně provedené THA ve smyslu dislokace kyčelní komponenty [1,55]. Lazennec uvádí četnost těchto dislokací v rozmezí 0,5–11 % a současně upozorňuje na paradox, že k dislokacím obvykle dochází ve stoji či v sedu, ale orientace acetabula bývá odečítána ze snímku ležícího pacienta [62]. Riziko dislokace lze omezit volbou vhodného uložení acetabulární náhrady [8,12]. Uložení do tzv. functional safe zone (Lewinnek) je považováno za překonané [63].

Phan doporučuje před THA stanovit již dříve popsaný typ bederní páteře dle orientace pánve ve stoji a v sedu (tab. 2) a podle výsledku zvolit hodnoty uložení acetabulární komponenty [1]. Rivière při snaze minimalizovat riziko nevhodného uložení acetabulární náhrady rozlišuje tzv. funkční techniku THA, která zohledňuje orientaci pánve pomocí odklonu přední pánevní roviny od frontální roviny, a kinematickou techniku THA, která bere v úvahu rozdíly v orientaci pánve ve stoji a při sedu. Výsledkem použití kinematické techniky THA je poněkud vyšší míra anteverze a inklinace cetabula v porovnání s technikou funkční. Obdobně přistupuje ke kinematické technice nastavení anteverze femorální komponenty [13]. Při plánování THA doporučuje Rivière zohlednit typ SHR dle tzv. Bordeaux klasifikace SHR [18], případně dle její zjednodušené verze [13].

THA může selhávat také v důsledku nevhodné femorální komponenty, resp. nevhodného offsetu. Příliš krátký offset může být příčinou a) Trendelenburgovy chůze z důvodu sníženého momentu síly abduktorů [64–66], b) FAI [66] a c) instability kloubní náhrady při sníženém napětí měkkých tkání [67]. Naopak příliš dlouhý offset může mít za následek a) bolesti z přetížení abduktorů a jejich šlach při větším momentu síly abduktorů [68], b) větší sílu působící na dřík a cement z důvodu uvedeného výše, c) lepší stabilitu kloubu vyšším napětím měkkých tkání [69], ale současně možné přetížení těchto tkání [66], d) prodloužení dolní končetiny [70]. Delší offset je také příčinou většího rozsahu pohybu do abdukce [66,70]. Významným faktorem selhávání THA v delším časovém odstupu mohou být změny sklonu pánve, a tedy i orientace acetabula, při degenerativní kyfotizaci bederní páteře [19,22].

I z tohoto velmi stručného náhledu do problematiky THA je zřejmé, že vzájemné vztahy součástí FPLC mají zásadní vliv na plánování operace a naopak způsob provedení THA významně ovlivňuje funkci FPLC.

Závěr

FPLC má klíčové postavení v lidské postuře, s čímž je spojeno typické řetězení poruch funkce, a to jak ve směru proximodistálním či distoproximálním, tak i kaudokraniálním či kraniokaudálním. To pak má odraz v konkrétních klinických jednotkách. Znalost těchto vztahů může zlepšit diagnostiku i terapii.

Tento text nemá ambici popsat celou rozsáhlou a složitou problematiku funkčních vztahů FPLC a není tedy ani zdaleka vyčerpávající, i když stav čtenáře, který ho dočetl až sem, se vyčerpání může blížit. Rozhodně má náš hluboký obdiv a dík, že to vydržel. Pokud na téma FPLC přesto nezanevře a tento text pojme jako inspiraci k dalšímu studiu a vlastnímu přemýšlení ve spojení s každodenní praxí, bude nám ctí a potěšením.

 

Konflikt zájmů: Autoři deklarují, že text článku odpovídá etickým standardům, byla dodržena anonymita pacientů a prohlašují, že v souvislosti s předmětem článku nemají finanční, poradenské ani jiné komerční zájmy.

Publikační etika: Příspěvek nebyl dosud publikován ani není v současnosti zaslán do jiného časopisu pro posouzení. Autoři souhlasí s uveřejněním svého jména a e-mailového kontaktu v publikovaném textu.

Dedikace: Článek není podpořen grantem ani nevznikl za podpory žádné společnosti.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

Conflict of Interest: The authors declare that the article/manuscript complies with ethical standards, patient anonymity has been respected, and they state that they have no financial, advisory or other commercial interests in relation to the subject matter.

Publication Ethics: This article/manuscript has not been published or is currently being submitted for another review. The authors agree to publish their names and e-mails in the published article/manuscript.

Dedication: The article/manuscript is not supported by a grant nor has it been created with the support of any company. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers.