Auteur(s): F. van de Beld Titel: De validiteit van de m. rectus femoris lengtetest Jaargang: 15 Jaartal: 1997 Nummer: 3 Oorspronkelijke paginanummers: 146-157 Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para-) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet-commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van: www.versus.nl
DE VALIDITEIT VAN DE M. RECTUS FEMORIS LENG- TETEST Frank van de Beld, Fysiotherapeut, Particuliere Praktijk, Zoetermeer F. van de Beld Inleiding en van de onderdelen uit het regulier fysiotherapeutisch onderzoek is het testen van spierlengten. EWijkt de lengte in negatieve zin van de "norm" af, - wat die "norm" ook moge zijn -, dan zou dit (mede) een oorzaak kunnen zijn van het ontstaan van klachten. Reeds meerdere malen is in dit tijdschrift duidelijk gesteld dat de momentane spierlengte afhankelijk is van de grootte van het bewegingstraject waarbinnen de spier het meest functioneert. Het stellen van een norm waaraan de momentane spierlengte moet voldoen is dus in feite hetzelfde als iemand voorschrijven binnen welke bewegingstrajecten hij mag functioneren. Alleen al dáárom is het onjuist om van een normlengte uit te gaan. De van de norm afwijkende spierlengte is niet de oorzaak van een eventuele klacht, hooguit is deze een gevolg ervan. In dit artikel wordt nagegaan of de norm waaraan de lengte van de M. rectus femoris "moet" voldoen juist gesteld is. Kortheidshalve wordt genoemde spier in het vervolg de "rectus" genoemd. Beschrijving lengtetest rectus Stel, dat de lengte van de rechter rectus wordt getest. De patiënt ligt op zijn rug op een behandelbank en wel zodanig, dat de beide tubera ischiadica op de rand van de bank rusten. Het rechter ilium moet in de testpositie ten opzichte van het rechter femur maximaal achterovergekanteld zijn. Daartoe wordt eerst het linker been in knie en heup geflecteerd. Als de flexie in de linker heup maximaal is, kantelt het linker ilium, en via beweging in de si-gewrichten ook sacrum en rechter ilium achterover. Om er zeker van te zijn dat het rechter ilium ten opzichte van het femur maximaal achterovergekanteld is, wordt het linker been en linker ilium "en bloc" ruimtelijk verder achterovergekanteld. Uiteraard kantelt het rechter ilium tijdens deze beweging ook mee achterover. Op het moment dat ook het rechter been mee achteroverkantelt is het rechter ilium ten opzichte van het femur maximaal achterovergekanteld. Aan de norm voor de lengte van de rectus wordt voldaan als in de nu bereikte positie de knie van het rechter been 90 geflecteerd is. Het op bovenbeschreven wijze uitvoeren van de test behoeft enige kanttekening. Het rechter ilium moet ten opzichte van het rechter femur maximaal achterovergekanteld worden, c.q. de rechter heup moet maximaal geëxtendeerd zijn, omdat de rectus dan o- ver het heupgewricht op maximale lengte gebracht is. Bij de beoordeling van de test wordt echter aan de mate waarin de heup geëxtendeerd is volledig voorbij gegaan. "Maximaal geëxtendeerd" is namelijk een rekbaar begrip. We zullen later zien dat het al dan niet voldoen aan de normlengte in sterke mate afhangt van het aantal graden heupextensie. Figuur 1. Verklaring in de tekst. Om tekentechnische redenen is afgeweken van de normale verhouding tussen SR en RT. Parameters Teneinde te kunnen berekenen of de rectus bij maximale heupextensie, -hoe groot deze ook mag zijn-, zoveel kan verlengen dat de knie 90 geflecteerd kan worden, moet de grootte van een aantal, deels antropometrische parameters bekend zijn (figuur 1). a. Afstand RT. R is het rotatiecentrum van het heupgewricht. T is de tuberositas tibiae. RT = 47 cm (1). b. Afstand RS. S is de spina iliaca anterior inferior. RS = 5 cm (1) ST is de lengte van de M. rectus femo-
ris (pees + spierbuik + pees). c. De mate van heupextensie. Deze wordt indirect uitgedrukt in hoek α. In figuur 1 is deze hoek 120. Het ilium staat dan in de neutrale positie, dat wil zeggen, niet voorover- en niet achterovergekanteld ten opzichte van het femur. Gemakshalve noemen we deze positie 0 heup"extensie". d. De vezellengte van de rectus. Deze bedraagt bij 0 heupextensie en 0 knieflexie 6,6 cm (4) In het vervolg van dit artikel wordt de combinatie van deze gewrichtsposities de anatomische stand genoemd. De vezels van de rectus vertonen een bipennate struktuur (figuur 2). Door de pennate hoek kan de spier iets minder verlengen en verkorten dan een parallelvezelige spier. Het verschil is echter klein. In het verdere betoog wordt de rectus daarom opgevat als een parallelvezelige spier (1). Figuur 2. Een bipennate spier. De hoek die gevormd wordt door de vezel en de pees wordt de pennate hoek genoemd. Deze bedraagt hier10. e. De sarcomeerlengte bij een vezellengte van 6,6 cm. In de 6,6 cm lange vezel van de rectus liggen 28000 sarcomeren in serie (4). De lengte van één sarcomeer bedraagt in de anatomische stand 6,6 cm : 28000 = 2,35 μm. f. De rustlengte van de sarcomeer. Deze bedraagt 2,7 μm (3). Vanuit de rustlengte kan de sarcomeer maximaal 52% verlengen. Er wordt van uit gegaan dat wanneer de spier tijdens de lengtetest z'n maximale lengte heeft, de sarcomeer vanuit de rustlengte 52% verlengd is. Berekening spierverlenging en bijbehorende knieflexie Met behulp van de cosinusregel kan de spierlengte ST in de anatomische stand berekend worden. ST 2 2 RS RT 2 RS RT cos 120 2 2 ST 5 47 2 5 47 0,5 49, 7 cm Gevraagd: Hoe lang is de sarcomeer als deze vanuit de rustlengte (2,7 μm) 52% verlengd is? Oplossing: 52% van 2,7 μm = 1,4 μm, 2,7 μm + 1,4 μm = 4,1 μm. De sarcomeer had bij de vezellengte van 6,6 cm echter geen lengte van 2,7 μm maar van 2,35 μm. Gevraagd: Hoeveel % kan de sarcomeer van 2,35 μm verlengen om z'n maximale lengte van 4,1 μm te krijgen? Oplossing: (4,1-2,35) : 2,35 = 0,745, 0,745 x 100% = 74,5%. Aangezien we zijn uitgegaan van een parallelvezelige rectus en de sarcomeren daarin in serie liggen, kan nu ook gesteld worden dat de vezel (van 6,6 cm) als geheel 74,5% kan verlengen. Gevraagd: Welke lengte heeft de rectus als de vezel van 6,6 cm 74,5% verlengd is? Oplossing: ((X - 49,7) : 6,6) x 100% = 74,5%, X = 54,6 cm.
Vanuit de anatomische stand kan de rectus via knieflexie maximaal 54,6 cm - 49,7 cm = 4,9 cm verlengen. Aangezien pezen niet kunnen verlengen, kan via een nog onbekend aantal graden knieflexie de spierbuik 4,9 cm langer worden. De verlenging is gelijk aan de afstand die het contactpunt tussen tibia en femur tijdens flexie over de condylen aflegt (figuur 3). Figuur 3. Het principe van verlenging van de rectus door knieflexie. In figuur 3a bedraagt de knieflexie 0. In figuur 3b is de knie 45 geflecteerd. Punt B op de tibia heeft een afstand afgelegd van A naar A. De spierbuik van de rectus is dan verlengd met afstand A A. De femurcondylen zijn niet cirkelrond. Als gevolg daarvan ligt het rotatiecentrum bij toenemende flexie steeds op een andere plaats. De momentsarm, -hier gedefinieerd als de afstand tussen het rotatiecentrum en het contactpunt tussen tibia en femur-, wijzigt daarom steeds van lengte. Hoe groter de momentsarm, hoe geringer de knieflexie bij eenzelfde spierverlenging. Het gaat er nu om hoeveel graden knieflexie vanuit de anatomische stand overeenkomt met een spierverlenging van 4,9 cm. Daartoe moet de momentsarm die bij een bepaalde knieflexiehoek behoort, bekend zijn. In tabel 1 zijn de diverse momentsarmen en bijbehorende knieflexiehoeken vermeld (2). Tabel 1. Knieflexie Momentsarm (mm) 10 20 20 35 30 43 40 38 50 33 60 34 70 28 80 24 90 25 100 26 Met behulp van onderstaande formule is de spierverlenging SV, behorende bij opeenvolgende flexie over hoeken van steeds 10 berekend. In tabel 2 staan de uitkomsten vermeld. SV r 180 waarin SV= spierverlenging, 3, 14 cm, r= momentsarm en α= aantal graden knieflexie. In de uitgevoerde berekening kon de spier vanuit de anatomische stand via knieflexie 4,9 cm langer worden. Uit tabel 2 blijkt dat deze verlenging plaatsvindt over 91 knieflexie. Om deze flexiehoek te bepalen zijn de afzonderlijke verlengingen die bij opeenvolgende 10 flexie plaatsvinden bij elkaar opgeteld en vermeld in kolom 3 van tabel 2.
Tabel 2. α Spierverlenging SV (in cm per 10 ) Cumulatief 10 0,34 0,34 20 0,60 0,94 30 0,75 1,69 40 0,66 2,35 50 0,57 2,92 60 0,59 3,51 70 0,48 3,99 80 0,42 4,41 90 0,43 4,84 100 0,44 5,28 In tabel 3 zijn de verlengingen van de rectus en de daarbij behorende knieflexies bij heupextensies van 0, 5, 10, 15 en 20 vermeld. Tabel 3. RS = 5 cm. Vezel is 6,6 cm in de anatomische stand. 0 4,9 91 5 4,5 82 10 4,2 75 15 3,9 68 20 3,6 62 Afstand RS is 5 cm en de vezellengte van de rectus in de anatomische stand is 6,6 cm. De berekeningen behorend bij heupextensies van 5, 10, 15 en 20 zijn omwille van de leesbaarheid weggelaten. Ze vinden in principe op dezelfde wijze plaats als die bij 0 extensie, met dien verstande dat nu hoek α groter wordt en dienovereenkomstig ook de spierlengte, de sarcomeerlengte en de vezellengte bij aanvang van de test. In tabel 4 zijn de verlengingen en bijbehorende knieflexies weergegeven als afstand RS groter is dan 5 cm. Voor deze afstand is 8 cm gekozen. Tabel 4. RS = 8 cm. Vezel is 6,6 cm in de anatomische stand. 0 4,9 91 5 4,4 80 10 3,9 68 15 3,4 58 20 3,0 52 De vezellengte blijft in de anatomische stand 6,6 cm. Als RS kleiner dan 5 cm is zullen de verlengingen en bijbehorende knieflexies bij de diverse heupextensies toenemen. Dergelijke korte afstanden voor RS zijn voor (jong)volwassenen niet reëel. In tabel 5 staan de resultaten vermeld als de vezel in de anatomische stand ± 10% langer is, dus 7,2 cm in plaats van 6,6 cm. Afstand RS blijft 5 cm. Tabel 5. RS = 8 cm. Vezel is 7,2 cm in de anatomische stand. 0 5,3 100 5 5,0 93 10 4,6 85 15 4,3 78 20 4,0 72
Tabel 6 geeft de verlengingen en bijbehorende knieflexies weer als de vezel in de anatomische stand ± 10% korter is, dus 6 cm in plaats van 6,6 cm. Afstand RS blijft weer 5 cm. Tabel 6. RS = 5 cm. Vezel is 6,0 cm in de anatomische stand. 0 4,5 82 5 4,1 72 10 3,8 66 15 3,5 60 20 3,2 55 Tenslotte zijn de verlenging en knieflexie berekend door de parameters die gevariëerd kunnen worden zo gunstig of zo ongunstig mogelijk te kiezen. Als RS 5 cm, de vezellengte 7,2 cm en de heupextensie 5 bedragen, kan de knie 96 geflecteerd worden. Als RS 8 cm, de vezellengte 6 cm en de heupextensie 20 bedraagt is slechts 43 knieflexie mogelijk. In de berekeningen is de lengte van de spierbuik van de M.r.f. niet betrokken. De lengte van de spierbuik heeft geen invloed op de grootte van de verlenging en bijbehorende knieflexiehoek. Slechts de vezellengte is van belang. In het bovenstaande zijn afstand RS, de grootte van de heupextensie en de vezellengte van de rectus (respectievelijk parameter b, c en d) gevariëerd. De sarcomeerlengte bij een vezellengte van 6,6 cm en de rustlengte van de sarcomeer (respectievelijk parameter e en f) zijn niet variabel. Het berekenen van de spierverlenging door variatie van parameter a, namelijk afstand RT, dus praktisch gesproken de femurlengte, is niet zinvol. Weliswaar neemt de aanvangslengte van de M.r.f. dan bij een bepaalde heupextensie respectievelijk toe of af, maar zolang de vezellengte in de anatomische stand niet verandert, vindt de verlenging onafhankelijk van de femurlengte plaats. Discussie Uit tabel 3, 4, 5 en 6 blijkt dat wanneer tijdens de spierlengtetest de heup meer geëxtendeerd is, de mogelijke verlenging van de rectus en de daarbij behorende knieflexie afnemen. Op zich is dit natuurlijk heel logisch. Op het oog is echter niet vast te stellen hoeveel de heup van de patient tijdens de test geëxtendeerd is. Alleen al op basis daarvan kan niet zonder meer gesteld worden dat de knie 90 geflecteerd moet kunnen worden om aan de normlengte te voldoen. Daar komt nog eens bij, dat de maximale heupextensie, -evenals maximale bewegingsuitslagen in andere gewrichten-, interindividueel verschilt. Hiermee wordt in de beoordeling van de spierlengtetest van de rectus geen rekening gehouden. Stel, U test de lengte van de rectus van twee patienten die beiden een identieke bouw hebben, maar slechts verschillen in maximale heupextensie. Patiënt A heeft een maximale heupextensie van 5, patiënt B van 20. Bij patiënt A kan de knie dan tijdens de test maximaal 82 flecteren, bij patiënt B 62 (tabel 3). Als U bij de laatste patiënt de rectus probeert te verlengen totdat de knie 90 geflecteerd is, bent U bezig met martelpraktijken! Is het meten van de grootte van de heupextensie en van afstand RS al een uiterst moeilijke aangelegenheid, het meten van de vezellengte in vivo is uiteraard geheel onmogelijk. Op grond van het feit dat het niet mogelijk is de grootte van een aantal parameters betrouwbaar vast te stellen, is het onjuist om te stellen dat de spier pas lang genoeg is als de knie tijdens de test 90 geflecteerd kan worden. LITERATUUR 1. Riezebos et al. De M.rectus femoris: Lenigheid en kracht. Versus, tijdschrift voor fysiotherapie, vol.9, no 2: 73-110 (1991). 2. Spoor C.W., van Leeuwen J.L. Knee muscle moment arms from MRI and from tendon travel. J.Biomechanics, Vol.25, no 2: 201-206 (1992).
3. Walker S., Schrodt G. I segment lengths and thin filament periods in skeletal muscle fibers of the rhesus monkey and the human. Anatomical record. Vol.178: 63-82 (1973). 4. Wickiewicz T. et al. Muscle architecture of the human lower limb. Clinical Orthopaedics and Related Research, no 179 (1983).