Military Medicine International Journal of amsus raising the bar: extremity trauma care guest editors

the importance of the intact limb for preservation of mobil-

ity and functional independence in individuals with unilat-

eral lower limb amputation, risk factor identi

fication, and

early disease detection appear to be of high importance for

effective prevention and rehabilitation of knee OA in this

patient population.

KNEE OA PATHOMECHANICS AND RISK FACTORS

The knee is one of the joints most commonly affected by OA

with a 50% lifetime risk of developing symptomatic disease

in the general population.

5

As there is no cure, conservative

management of knee OA has traditionally focused on pain

management and improving overall mobility. However, due

to the degenerative nature of the disease, knee OA commonly

progresses to a stage where joint replacement surgery may

be the only viable option for alleviating symptoms and

improving function and QOL. However, joint replacement

surgery may not be a feasible option for some patients such

as those with lower limb amputation or other concomitant

comorbidities. Therefore, attempts are currently underway to

identify potentially modi

fiable risk factors and implement

joint protective strategies that can result in favorable long-

term outcomes.

Although knee OA has long been viewed as a non-

in

flammatory “wear and tear” of the articular cartilage in

older adults, this disease paradigm is rapidly changing. There

is now mounting evidence that although OA is a mechani-

cally driven condition, the disease process is chemically

mediated through a complex interplay between systemic and

nonsystemic factors.

6,7

Normal articular cartilage has a unique

load-bearing mechanism capable of tolerating customary daily

loads without sustaining injury that is determined through

contributions from genetics,

8

as well as mechanical

9

and age-

related factors.

10

However, long-term exposure to excessive

loads and other changes in joint mechanics, similar to those

observed after lower limb amputation,

11

–14

can lead to adap-

tive cellular responses and altered gene expressions that facili-

tate the onset and progression of the disease.

7,15

Although systemic risk factors such as genetic predisposi-

tion

16

may increase the risk of knee OA development after

traumatic limb amputation through gene-speci

fic and time-

dependent alterations in gene expression, e.g., these factors

are permanent and nonmodi

fiable, which makes them unlikely

as direct preventative or therapeutic targets. Conversely, pre-

viously identi

fied nonsystemic and potentially modifiable risk

factors such as chronic knee pain,

17,18

obesity,

19,20

abnormal

knee joint mechanics,

6,7

lower limb muscle weakness,

6,21

pre-

vious joint trauma,

22

and altered physical activity levels

23,24

are all modi

fiable through preventative and rehabilitative strat-

egies that could be applied to individuals with lower limb

amputation. Therefore, the purpose of this narrative review is

to organize the pertinent literature in an effort to identify

nonsystemic, potentially modi

fiable risk factors related to the

development and progression of knee OA in the sound limbs

of Service Members with traumatic amputations and identify

possible prevention and treatment solutions.

REVIEW CRITERIA

Electronic searches of PubMed and EMBASE databases were

performed in July 2015. MeSH terms for the initial search

included

“knee,” “OA,” “amputation,” and “trauma.” A com-

prehensive search was performed for each nonsystemic,

OA-related risk factor by combining the initial search strat-

egy with the combination of the following keyword search

terms:

“pain,” “obesity or body mass index or BMI,” “bio-

mechanics or load or force or moment or rate,

” “muscle and

(weakness or strength or symmetry),

” “acute joint injury or

trauma,

” and “physical activity or sports participation.” All

titles and abstracts were screened for content and pertinence

to the purpose of the review. In cases where direct evidence

was lacking, additional supplemental manual searches were

performed for relevant articles based on reference lists of the

retrieved articles or relevant published literature related to

knee OA and its risk factors in the general population.

CHRONIC KNEE PAIN

Presence of chronic knee pain has been deemed as an early

indicator of degenerative joint changes that may appear

before evidence of radiographic knee OA in nonamputees.

17

The commonly used conventional radiographs are known to

be insensitive to detecting early OA structural changes and

are often only useful in measuring late-stage disease.

25

More

recently it has been suggested that symptoms often precede

the appearance of radiographic abnormalities, implying the

existence of a potentially detectable

“prodromal phase” in

the transition from preradiographic to radiographic stages

of OA.

18

As such, knee pain with activities associated with

higher dynamic knee loading such as climbing stairs has been

suggested to help identify individuals with preclinical knee

OA suitable for early intervention strategies.

17,18

Furthermore,

presence of chronic knee pain has been identi

fied as an early

sign of future OA-related risk of functional decline.

26

After lower limb amputation, high knee pain prevalence

rates of 50 to 55% and 36 to 38% have been reported in

the intact limbs of individuals with unilateral transfemoral

and transtibial amputations, respectively, compared to only a

20% prevalence rate among nonamputees.

3,27,28

Conversely,

the residual knee on the side of a transtibial amputation

has been reported to be

five times less likely to be painful

compared to matched knees in nonamputees.

3

Furthermore,

Burke et al

29

reported a knee pain prevalence rate of 52% in

the intact limbs of individuals with unilateral transtibial

amputations as compared to no reports of pain in the resid-

ual side knee. The higher prevalence of knee pain on the

side of the intact lower limb in individuals with unilateral

amputation is consistent with the patterns of knee OA

reported in this patient population and may be a sign of

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

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Development of Knee Osteoarthritis After Unilateral Lower Limb Amputation

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