Comparison of the mechanical properties of hand and wrist muscles at rest and during activity in patients with rheumatoid arthritis and their healthy peers

Abstract

Purpose: The aim of this study is to evaluate the mechanical properties of the hand and wrist muscles in patients diagnosed with Rheumatoid Arthritis (RA) both at rest and during contraction. Methods: A total of 83 individuals, including 42 Rheumatoid Arthritis (RA) patients and 41 healthy individuals, were included in the study. Hand and wrist functionality was assessed using the Duru Öz Hand Index, and the mechanical properties of the muscles were evaluated using the MyotonPro® device during both during contraction and rest. Results: The tone and stiffness values of the flexor muscle in the left and right wrists of healthy individuals (except for the right wrist at rest) during both rest and during contraction were higher compared to RA patients (p<0.05), while the scores for the extensor muscle were similar (p>0.05).In RA patients, the tone and stiffness values of the muscle in the right and left thenar region, measured at rest, were higher compared to healthy individuals (p<0.05), whereas the mechanical properties of the muscle in the hypothenar region were similar (p>0.05). The Duru Öz Hand Index scores of RA patients were lower than those of healthy individuals (p<0.05). Conclusion: The mechanical properties (stiffness and tone) of the flexor and thenar muscles in RA primarily affect the wrist and hand regions. Rehabilitation programs for the hands and wrists in these patients should prioritize specific exercises targeting the flexor and thenar muscle groups (e.g., relaxation, stretching, functional exercises) and include approaches aimed at improving overall hand functionality.

Keywords

• Elasticity
• Hand and wrist
• Rheumatoid arthritis
• Stiffness.

Romatoid artritli hastalarda sağlıklı akranlarına göre el ve el bileği kaslarının mekanik özelliklerinin istirahat ve aktivite halinde karşılaştırılması

Abstract

Amaç: Bu çalışmanın amacı, Romatoid Artrit tanısı almış hastalarda el ve el bileği bölgesindeki kasların mekaniksel özelliklerinin istirahat ve aktivite halinde değerlendirmekti. Yöntem: Çalışmaya 42 Romatoid Artrit (RA) hastası, 41 sağlıklı birey olmak üzere toplam 83 birey dahil edildi. El ve el bileği fonksiyonelliği DuruÖz El İndeksi, kasların mekaniksel özellikleri MyotonPro® cihazı ile aktivite ve dinlenme halinde değerlendirildi. Bulgular: Sağlıklı bireylerin sol ve sağ el bileği ölçülen fleksör kasın (sağ istirahat hariç) istirahat ve aktivite halindeki tonus ve sertlik değerleri RA’lı hastalara göre daha yüksek iken (p<0,05), ekstansör kasın skorları benzerdi (p>0,05). RA’lı hastaların sağ ve sol tenar bölge istirahat halinde ölçülen kasın tonus ve sertlik değerleri sağlıklılara göre yüksek iken (p<0,05), hipotenar bölgedeki kasın tüm mekanik özellikleri benzerdi (p>0,05). RA’lı hastaların duru öz el indeksi skorları sağlıklara göre daha düşüktü (p<0,05). Sonuç: RA’de fleksör ve tenar bölge kasların mekanik özellikleri (sertlik ve tonus), bölgesel olarak ta önce el bileği ve el olmak üzere etkilendiği görülmektedir. Bu hastaların el-el bileği rehabilitasyonunda öncelikli olarak fleksör ve tenar kas gruplarına yönelik spesifik egzersizler (gevşeme, germe, fonksiyonel egzersizler, vb.) içermeli ve genel el fonksiyonlarını geliştirmeye yönelik yaklaşımlar belirlenmelidir.

Keywords

• Elastisite
• El ve el bileği
• Romatoid artrit
• Sertlik.

References

1. Demirel A, Kırnap M. Romatoid artrit tedavisinde geleneksel ve güncel yaklaşımlar. Sağlık Bilimleri Dergisi. 2010;19:74-84.
2. Göçer Ş, Polat T, Dere T. Masa başı çalışanlarda üst ekstremite fonksiyonel durumun ergonomi farkındalığı, uyku kalitesi ve yaşam kalitesi ile ilişkisinin incelenmesi. Ergonomi. 2023;6:203- 213.
3. Frade-Sosa B, Narváez J, Salman-Monte TC, et al. A comparative study on clinical and serological characteristics between patients with rhupus and those with systemic lupus erythematosus and rheumatoid arthritis. Lupus. 2020;29:1216-1226.
4. Yurdakul OV, Küçükakkaş O. Romatoid artritli kadın hastalarda üst ekstremitede hangi kasların güçleri hastalık aktivitesi, fonksiyonellik ve engellilik ile ilişkilidir? Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi Dergisi. 2019;45:137- 144.
5. Sudoł-Szopińska I, Teh J, Cotten A, editors. Rheumatoid hand and other hand-deforming rheumatic conditions. Seminars in Musculoskeletal Radiology; 2021: Thieme Medical Publishers, Inc.
6. Küçüksaraç S. Romatoid artritli hastalarda karpal tünel sendromunun el fonksiyonları üzerine etkisi. Selçuk Üniversitesi, Meram Tıp Fakültesi, Uzmanlık tezi. 2009.
7. Kuran B. Ön Kol, El-El Bileği Ağrılarında Egzersiz Reçeteleme. Türk Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon Dergisi. 2014;60:43-49.
8. Örgüç Ş. Romatolojik hastalıklarda üst ekstremite tutulumu. Türk Radyoloji Derneği Dergisi. 2014;2:103-117.

9. Tore NG, Zorlular A, Yıldırım D, et al. Investigation of sensory and motor functions of wrist in patients with rheumatoid arthritis. Musculoskelet Sci Pract. 2024:72:103122.
10. Demir A. Romatoid el ve semptomatik el osteoartritinin sağlıkla ilgili yaşam kalitesi ve el fonksiyonu üzerine etkisi. Gazi Üniversitesi , Tıp Fakültesi, Uzmanlık tezi. 2012
11. Farrow M, Biglands J, Tanner S, et al. Muscle deterioration due to rheumatoid arthritis: assessment by quantitative MRI and strength testing. Rheumatology. 2021;60:1216-1225.
12. Grassi W, De Angelis R, Lamanna G, et al. The clinical features of rheumatoid arthritis. European journal of radiology. 1998;27:S18-S24.
13. Lyngberg K, Danneskiold-Samsøe B, Halskov O. The effect of physical training on patients with rheumatoid arthritis: changes in disease activity, muscle strength and aerobic capacity. A clinically controlled minimized cross-over study. Clin Exp Rheumatol. 1988;6:253-260.
14. Mense S, Gerwin RD. Muscle pain: understanding the mechanisms: Springer Science & Business Media; 2010.
15. Uysal SA, Ekinci Y, Çoban F, et al. Edinburgh el tercihi anketi Türkçe güvenirliğinin araştırılması. J Exerc Ther Rehabil. 2019;6:112- 118.
16. Aşık FD. İki farkli kas grubunda kisa ve uzun süreli germe egzersizlerinin kas elastikiyetine etkisinin araştirilmasi: Marmara Üniversitesi. Sağlık Bilimleri Enstitüsü Bilim Uzmanlığı Tezi; 2021.
17. Saldıran TÇ, Kara İ, Yıkılmaz SK. Quantification of the forearm muscles mechanical properties using Myotonometer: Intra-and Inter-Examiner reliability and its relation with hand grip strength. J Electromyogr Kinesiol. 2022;67:102718.
18. Davidson MJ, Bryant AL, Bower WF, et al. Myotonometry reliably measures muscle stiffness in the thenar and perineal muscles. Physiother Can. 2017;69:104-112.
19. Yun DE, Kim MK. Effects of mirror therapy on muscle activity, muscle tone, pain, and function in patients with mutilating injuries: A randomized controlled trial. Medicine (Baltimore). 2019;98:e15157.
20. Bizzini M, Mannion AF. Reliability of a new, hand-held device for assessing skeletal muscle stiffness. Clin Biomech (Bristol). 2003;18:459- 461.
21. Pasquella JA, Levine P. Anatomy and function of the hypothenar muscles. Hand Clin. 2012;28:19- 25.
22. Luxenburg D, Rizzo MG. Anatomy, Shoulder and Upper Limb, Hand Thenar Eminence. StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing Copyright © 2024, StatPearls Publishing LLC.; 2024.
23. Uzun O. Mobilya ve dekorasyon programı öğrencilerinin izometrik kavrama kuvvetlerinin belirlenmesi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi. 2018;6:242-247.
24. Andrews AW, Thomas MW, Bohannon RW. Normative values for isometric muscle force measurements obtained with hand-held dynamometers. Phy Ther. 1996;76:248-259.
25. Narin S, Demirbüken İ, Özyürek S, et al. Dominant el kavrama ve parmak kavrama kuvvetinin önkol antropometrik ölçümlerle ilişkisi. Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dergisi. 2009;23:81-85.
26. Duruöz MT, Poiraudeau S, Fermanian J, et al. Development and validation of a rheumatoid hand functional disability scale that assesses functional handicap. J Rheumatol.1993;23:1167- 1172.
27. Andonian BJ, Masi AT, Aldag JC, et al. Greater resting lumbar extensor myofascial stiffness in younger ankylosing spondylitis patients than age-comparable healthy volunteers quantified by myotonometry. Arc Phys Med Rehabil. 2015;96:2041-2047.
28. Alfuraih AM, Tan AL, O'Connor P, et al. Muscle stiffness in rheumatoid arthritis is not altered or associated with muscle weakness: A shear wave elastography study. Mod Rheumatol. 2020;30:617-625. Stamm T, Van der Giesen F, Thorstensson C, et al. Patient perspective of hand osteoarthritis in relation to concepts covered by instruments measuring functioning: a qualitative European multicentre study. Ann Rheum Dis. 2009;68:1453-1460.
29. Ramazanoğlu E. Farklı yanık türlerinde kas tonusu ve elastisitesi ile ağrının incelenmesi: Hasan Kalyoncu Üniversitesi; Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Bilim Uzmanlığı Tezi 2019.
30. Agyapong-Badu S, Warner M, Samuel D, et al. Practical considerations for standardized recording of muscle mechanical properties using a myometric device: Recording site, muscle length, state of contraction and prior activity. J Musculoskelet Res. 2018;21:1850010.
31. Higashimori H, Whetzel TP, Mahmood T, et al. Peripheral axon caliber and conduction velocity are decreased after burn injury in mice. Muscle Nerve. 2005;31:610-620.
32. Köprülüoğlu M, Naz İ, Solmaz D, et al. Hand functions and joint position sense in patients with psoriatic arthritis-a comparison with rheumatoid arthritis and healthy controls. Clin Biomech. 2022;95:105640.
33. Chung KC. Contemporary Concepts in Treating the Rheumatoid Hand, An Issue of Hand Clinics: Contemporary Concepts in Treating the Rheumatoid Hand, An Issue of Hand Clinics, E- Book: Elsevier Health Sciences; 2024.
34. Huber L, Distler O, Tarner I, et al. Synovial fibroblasts: key players in rheumatoid arthritis. Rheumatology. 2006;45:669-675.
35. Brorsson S, Nilsdotter A, Pedersen E, et al. Relationship between finger flexion and extension force in healthy women and women with rheumatoid arthritis. J Rehabil Med. 2012;44:605-608.
36. Izod A. What is the impact of early adult rheumatoid arthritis on the biomechanical and functional characteristics of the foot and lower limb? : University of East London; 2019.