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Dissertation: Martina Gotter


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Dissertation: Martina Gotter

Aus dem Institut für Physiologie und Anatomie Abteilung Funktionelle Anatomie der Deutschen Sporthochschule Köln Geschäftsführender Leiter: Prof. Dr. O. Bock

Relationship between Menstrual Cycle and Anterior Cruciate Ligament Laxity as well as Patellar Tendon Reflex Latency in Athletic Females

Von der Deutschen Sporthochschule Köln zur Erlangung des akademischen Grades Doktorin der Sportwissenschaft genehmigte Dissertation

vorgelegt von Martina Gotter M.A., P.T. aus Köln 2006

Zusammenfassung:

Zielsetzung: Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes stellt eine der häufigsten Sportverletzungen dar und hat für Trainer sowie betreuende Ärzte und Therapeuten zunehmend an Bedeutung gewonnen. Für weibliche Athletinnen wird in der Literatur eine etwa 2 bis 8-fach höhere Inzidenz der vorderen Kreuzbandverletzung angegeben. Die Ursache dieser geschlechtsspezifischen Verletzungshäufung bleibt bis heute ungeklärt, jedoch wird ein Einfluss der weiblichen Geschlechtshormone auf die biomechanischen Eigenschaften des vorderen Kreuzbandes vermutet. Die vorliegende Arbeit untersucht die mögliche Abhängigkeit der Kniebandlaxizität sowie des monosynaptischen Patellarsehnenreflexes von den zyklischen Hormonschwankungen während des menstrualen Zyklus. Zum einen wird angenommen, dass sich die anteriore tibiale Translation des weiblichen Kniegelenkes über den Menstruationszyklus zwischen Athletinnen mit und ohne Einnahme von antikonzeptiven Präparaten unterscheidet. Zum anderen wird der Reflexzeit des Patellarsehnenreflexes eine zyklusabhängige Schwankung unterstellt.

Experimentelles Design: Die Daten wurden in Form eines intraindividuellen und interindividuellen Vergleiches erhoben. Die anteriore tibiale Translation sowie die Reflexzeit des Patellarsehnenreflexes wurden an den Tagen 1, 5, 10, 16 und 24 des Menstruationszyklus der Probandinnen untersucht. Die Gruppeneinteilung erfolgte nach Sportlerinnen mit und ohne Einnahme antikonzeptiver Präparate.

Probandengut: Insgesamt nahmen 42 Athletinnen mit einem Durchschnittsalter von 22 Jahren an der Studie teil. 30 Probandinnen konnten der antikonzeptiven Gruppe zugeordnet werden, während 12 Probandinnen keine hormonellen empfängnisverhütenden Präparate einnahmen. Details über die Regelmäßigkeit des Menstruations-zyklus, des allgemeinen Gesundheitszustandes sowie früherer Verletzungen wurden erfragt und dokumentiert. Eine umfassende orthopädische Statuserhebung erfolgte zur Überprüfung der definierten Ein- und Ausschlusskriterien.

Methode: Die Probandinnen wurden an den Tagen 1, 5, 10, 16, und 24 ihres Menstruationszyklus getestet. Die anteriore tibiale Translation des rechten Kniegelenkes wurde mittels des KT-1000â Kniearthrometers in standardisierter Technik gemessen. Die Reflexzeit des monosynaptischen Patellarsehnenreflexes wurde über Oberflächenelektroden am M. rectus femoris abgeleitet. Die Mittelwerte und Standardabweichungen der erhobenen Daten wurden für die Untersuchungsgruppen berechnet. Eine zweifaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) wurde zur Bestimmung der zyklusabhängigen Schwankungen der erhobenen Parameter verwendet. Als Signifikanzniveau wurde eine Irrtumswahrscheinlich-keit von P 0,05 definiert.

Ergebnisse: In beiden Gruppen konnte kein signifikanter Unterschied der Reflexzeit des Patellarsehnenreflexes über den durch den Menstruationszyklus vorgegebenen Untersuchungszeitraum festgestellt werden. In der Gruppe der nicht hormonell verhütenden Athletinnen konnte kein signifikanter Unterschied in der anterioren tibialen Translation zwischen den Untersuchungstagen nachgewiesen werden (P=0,22). In der antikonzeptiven Gruppe konnten hingegen signifikante Unterschiede der Kniebandlaxizität in Abhängigkeit des hormonellen Zyklus registriert werden (Tag 1 = 6,56 mm, Tag 5 = 5,71 mm, Tag 10 = 8,13 mm, Tag 16 = 5,88 mm, Tag 24 = 7,17 mm; P0,01).

Schlussfolgerung: In der vorliegenden Untersuchung konnte kein Einfluss der Einnahme antikonzeptiver Präparate auf die Reflexzeit des Patellarsehnenreflexes nachgewiesen werden. In der Gruppe der hormonell verhütenden Athletinnen konnte eine zyklusabhängige Schwankung der Kniebandlaxizität nachgewiesen werden, welche mit einer signifikant vermehrten anterioren Verschieblichkeit der Tibia am 10. Tag des Zyklus einherging. Der Gruppenvergleich zeigte eine vermehrte Kniebandlaxizität der antikonzeptiven Gruppe im Vergleich zu nicht hormonell verhütenden Athletinnen. Die in der vorliegenden Studie nachgewiesene Abhängigkeit der Kniebandlaxizität von der Einnahme antikonzeptiver Präparate lässt einen Einfluss der hormonellen Behandlung auf die biomechanischen Eigenschaften des vorderen Kreuzbandes vermuten. Neben anatomisch-funktionellen und geschlechtsunabhängigen Faktoren könnte folglich die geschlechtsspezifische Häufung der vorderen Kreuzbandverletzung bei weiblichen Athletinnen durch die Einnahme antikonzeptiver Präparate beeinflusst sein.

Abstract:

Objective: Anterior cruciate ligament (ACL) injuries in female athletes have become an epidemic facing women athletes, healthcare providers, coaches, and the sports medicine community. ACL injury rates are reported to be 2-8 times higher in women compared to their male counterparts. Although the mechanisms of those mostly non-contact ACL injuries remain largely an enigma, studies suggest that the cyclic changes of the female sex hormones affect ligamentous tissue properties. The focus of this study was to determine whether ACL laxity is associated with the change of the female sex hormones over the length of the menstrual cycle, and whether the monosynaptic patellar tendon reflex latency changes over time. The hypotheses are that there exists a difference in anterior tibial translation between females who use oral contraceptive pills and those who are non-users, and secondly that the patellar tendon reflex latency changes during the different stages of the menstrual cycle.

Design and Setting: A within-subject comparison was used. Anterior tibial translation and rectus femoris patellar tendon reflex latency were measured on days 1, 5, 10, 16, and 24 of the menstrual cycle in women who were using oral contraceptive pills and non-users. A-P laxity of the right knee was measured with the KT-1000â arthrometer and the reflex latency was evaluated by the use of surface electromyography.

Subjects: A total of 42 female athletes (30 oral contraceptive pill users, and 12 non-users) participated in this study. Menstrual cycle details, use of oral contraceptives, general medical information, and history of previous injury were recorded. Measurements: Subjects were tested at days 1, 5, 10, 16, and 24 of their menstrual cycle. Each subject reported to the research laboratory at the onset of her menses for measurement of anterior tibial translation using a KT-1000 knee arthrometer as well as for evaluation of the patellar tendon reflex latency by measuring surface myographic activity of the rectus femoris muscle. Means and standard deviations were calculated to describe reflex latency as well as ACL laxity throughout the female's menstrual cycle for oral contraceptive users and non-users. A Two-Way Analysis of Variance (ANOVA) was conducted to determine the difference in anterior tibial translation as well as reflex latency over the course of the subjects menstrual cycle. An alpha level of 0.05 was considered statistically significant.

Results: For both groups, no statistically significant changes in patellar tendon reflex latency were found over time (p>0.05). Analysis of the non-oral contraceptive user group revealed no statistically significant difference in anterior tibial displacement throughout the stages of the menstrual cycle (p = 0.22). For the group of oral contraceptive pill users, statistically significant changes in A-P laxity of the knee were found (mean values: day 1 = 6.56mm, day 5 = 5.71, day 10 = 8.13, day 16 = 5.88, and day 24 = 7.17) (P 0.01).

Conclusion: Within the scope of limitations of this study, one can conclude: (1) the menstrual cycle does not have an influence on the patellar tendon reflex latency regardless of oral contraceptive pill use or non-use; (2) significant increases in anterior tibial displacement are shown over the three stages of the menstrual cycle with peak A-P translation at day 10 of the cycle; and (3) oral contraceptive pill users tend to have increased ACL laxity when compared to the females who are not using hormone therapy. The use of birth control yielded a statistically significant increase in anterior tibial displacement over time and may play a role in the high number of non-contact ACL injuries in the female athletic population.

27.06.2017 - 03:17