INTRODUCCIÓN

El ángulo de proyección del plano frontal (FPPA) es una medida clínica bidimensional (2D) que se desarrolló para identificar el valgo de la rodilla durante tareas dinámicas.1,2 Aunque la FPPA ha sido cuestionada en cuanto a su capacidad para predecir lesiones del LCA sin contacto,3,4 se ha demostrado que esta medida distingue entre personas con y sin dolor patelofemoral5–7 y predecir lesiones agudas en las extremidades inferiores (cadera, ingle, muslo, rodilla, parte inferior de la pierna, tobillo o pie).8 Dada la utilidad clínica potencial de la FPPA, ha habido interés en comprender su utilidad biomecánica en relación con las medidas tradicionales de laboratorio de la cinemática de la rodilla en el plano frontal.

Hasta la fecha, varios estudios han comparado las mediciones de FPPA y la cinemática de rodilla 3D durante diversas tareas. A través de los estudios, la asociación (R2) entre el FPPA y el ángulo de valgo de la rodilla 3D se ha informado que varía de 0 % a 64 % en una amplia gama de tareas (es decir, sentadilla con una sola extremidad, salto con caída, salto con una sola pierna, aterrizaje con una sola pierna, salto lateral y corte) .1,5,9–15 Aunque algunos autores han encontrado que la FPPA y el valgo de rodilla 3D están correlacionados, el acuerdo informado entre estas medidas angulares es pobre.dieciséis Más específicamente, se ha demostrado que la FPPA sobreestima el verdadero movimiento de la rodilla en el plano frontal durante una sentadilla con una sola pierna.11 salto de caída,10 y salto con una sola pierna,10 con los límites de concordancia del 95% que van de -30° a 17°.10,11

La poca concordancia entre la FPPA y el valgo de rodilla en el plano frontal 3D puede explicarse por investigaciones anteriores que han demostrado que lo que aparece como valgo de rodilla en un video 2D en realidad es una combinación de movimientos sagitales, frontales y transversales en la cadera y la rodilla.5,17,18 Por ejemplo, los estudios han informado que las personas que exhiben una mala alineación de la rodilla en el plano frontal según la evaluación visual durante un paso hacia abajo o una sentadilla con una sola pierna tienen una mayor aducción de la cadera,17 flexión de cadera,17 rotación externa de rodilla,17 y rotación interna de cadera.18 Además, se ha encontrado que un aumento de la FPPA se correlaciona con un aumento de la aducción de la cadera, la rotación externa de la rodilla y la rotación externa de la cadera durante una sentadilla con una sola pierna.5

Si bien es evidente que los movimientos fuera del plano en la cadera y la rodilla comprometen la capacidad de la FPPA para representar con precisión la cinemática de la rodilla en el plano frontal, estas rotaciones frontales y transversales de los segmentos del muslo y la tibia pueden influir en las variables utilizadas para calcular el frontal. momento de la articulación de la rodilla en el plano utilizando ecuaciones dinámicas inversas (p. ej., ubicación del centro de la articulación, velocidades angulares de la articulación, aceleraciones de segmento, etc.). Hasta la fecha, dos estudios han evaluado la relación entre la FPPA y los momentos de valgo de rodilla con resultados mixtos.12,14 Herrington et al. informaron una fuerte relación entre la FPPA y el momento máximo de valgo de la rodilla durante el paso hacia abajo con una sola pierna (R2 = 42%) pero no el aterrizaje con una sola pierna (R2 = 13%).12 Del mismo modo, Mizner et al. informaron una fuerte asociación entre la FPPA y el momento de valgo de la rodilla en la flexión máxima de la rodilla durante un salto con caída de dos piernas (R2 = 35%).14 Hasta la fecha, se desconoce la capacidad de la FPPA para predecir momentos de rodilla en el plano frontal durante tareas que implican pivotar y/o cambiar de dirección. Esto es importante ya que se ha demostrado que tales movimientos dan como resultado momentos de alto valgo de la rodilla en comparación con tareas que son de naturaleza más lineal.19

El propósito del estudio actual fue evaluar exhaustivamente la capacidad de la FPPA para predecir la cinética de la rodilla en el plano frontal (momento máximo, momento promedio y momento en la flexión máxima de la rodilla) en una amplia gama de tareas (paso, aterrizaje y cambio de posición). dirección). Los autores plantearon la hipótesis de que un FPPA 2D aumentado sería predictivo de momentos de rodilla en el plano frontal (es decir, momentos de valgo de rodilla aumentados o momentos de varo de rodilla disminuidos). La información obtenida de este estudio mejorará el conocimiento sobre la utilidad clínica de la FPPA en la caracterización del comportamiento del movimiento que puede exponer a las personas a lesiones en las extremidades inferiores.

MÉTODOS

Participantes

El presente estudio incluyó una muestra de 39 atletas sanos de estudios previos con diferentes objetivos de estudio, como se describió anteriormente.20–22 Participaron atletas entre 13 y 40 años (15 varones: edad = 23,8 (7,3) años, altura = 1,81 (0,08) m, masa = 78,9 (16,2) kg; 24 mujeres: edad = 17,3 (6,3) años). , altura = 1,65 (0,08) m, masa = 56,1 (11,3) kg). Todos los participantes participaban actualmente en un deporte con altos niveles de saltos, cortes o movimientos laterales (como fútbol, ​​baloncesto, voleibol, lacrosse, fútbol americano, netball o tenis). Se excluyó a los participantes si tenían dolor actual en las extremidades inferiores, antecedentes de reconstrucción del LCA, lesiones/cirugías en las extremidades inferiores en los seis meses anteriores o indicaban cualquier afección médica que pudiera afectar su capacidad para realizar las tareas deportivas.

Se realizó un cálculo del tamaño de la muestra en G*Power (versión 3.1) basado en datos piloto para determinar el número de participantes necesarios para evaluar la relación entre la FPPA y el momento de la rodilla en el plano frontal en seis tareas. Utilizando un nivel de significación del 5 %, potencia del 90 %, R2 valor de 0,30 (basado en datos piloto) y 1 predictor, se consideró necesario un mínimo de 27 participantes.

Instrumentación

Los datos cinemáticos tridimensionales y 2D se recopilaron a 120 Hz utilizando un sistema de análisis de movimiento de 8 cámaras basado en video (Simi Reality Motion Systems GmbH, Unterschleissheim, Alemania). Una de las ocho cámaras se colocó a 80 cm del suelo (perpendicular a la placa de fuerza) y se utilizó para recopilar las imágenes del plano frontal requeridas para el análisis 2D.

Las fuerzas de reacción del suelo se recolectaron a 1200 Hz (Modelo #BP600900-2000, Advanced Mechanical Technology, Inc, Watertown, MA, EE. UU.) y se sincronizaron con el sistema de captura de movimiento. La plataforma de fuerza se incrustó en el piso y se usó para cinco de las seis tareas evaluadas. Para la tarea de descenso que se describe a continuación, se integró una plataforma de fuerza portátil en un escalón de 22 cm (Modelo #O60-7000, Advanced Mechanical Technology, Inc, Watertown, MA, EE. UU.).

Procedimientos

Antes de la recopilación de datos, se informó a los participantes sobre la naturaleza del estudio y se obtuvo el consentimiento por escrito aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Campus de Ciencias de la Salud de la Universidad del Sur de California. Una vez que se obtuvo el consentimiento informado, los participantes calentaron en una bicicleta estática durante 5-10 minutos. Para todos los procedimientos de datos descritos a continuación, los datos se obtuvieron en la extremidad derecha.

Los participantes fueron instrumentados con 17 marcadores reflectantes (10 mm de diámetro) en la extremidad inferior derecha, como se describió anteriormente.21,22 Se recopilaron videos bidimensionales y análisis de movimiento en 3D durante las siguientes tareas: 1) Paso hacia abajo, 2) Salto con caída, 3) Arrastre lateral, 4) Desaceleración, 5) Salto triple y 6) Paso lateral. Los detalles sobre las instrucciones proporcionadas a los participantes para cada una de las tareas se pueden encontrar en tabla 1.20–22 Estas tareas se seleccionaron con base en el conocimiento actual de los movimientos que se cree que están asociados con varias lesiones deportivas. Una prueba se consideró exitosa si todos los marcadores permanecieron visibles y solo el pie de la extremidad probada contactó completamente con la plataforma de fuerza. A los participantes se les permitió practicar hasta que se sintieran cómodos con la realización de cada tarea. Se obtuvieron uno o dos ensayos para cada una de las tareas.

Tabla 1.Descripción de las Tareas Evaluadas.
Tareas Descripción
Reducir Se instruyó a los participantes para que descendieran desde un escalón de 0,22 m, golpeasen el suelo con el talón opuesto y luego volvieran a la posición inicial. Este movimiento se repitió cinco veces sin parar.
Caída Saltar Los participantes se pararon en una caja de 0,46 m y recibieron instrucciones de dejarse caer de la caja, aterrizar con solo la extremidad probada en la plataforma de fuerza y ​​luego saltar lo más alto posible.
Mezcla lateral Se instruyó a los participantes para que se movieran hacia un lado lo más rápido posible (pista de 4,6 m), plantaran solo la extremidad probada en la plataforma de fuerza, luego cambiaran de dirección y se arrastraran de regreso al inicio. Este movimiento se repitió dos veces sin parar.
Desaceleración Los participantes recibieron instrucciones de correr hacia adelante lo más rápido posible (pista de 4,6 m), plantar solo la extremidad probada en la plataforma de fuerza y ​​luego retroceder hasta la posición inicial. Este movimiento se repitió dos veces sin parar.
Salto triple Se instruyó a los participantes para que realizaran tres saltos hacia adelante máximos consecutivos en la extremidad probada y pegaran el aterrizaje en la plataforma de fuerza. La distancia inicial fue el 90 % de la longitud máxima del salto, medida desde el centro de la placa de fuerza. La longitud máxima de salto se estableció antes de las pruebas biomecánicas.
Corte de paso lateral Se instruyó a los participantes para que corrieran hacia adelante lo más rápido posible (pista de 4,6 m), colocaran solo la extremidad probada en la placa de fuerza y ​​luego giraran 90°.

Análisis de los datos

Se seleccionó la primera prueba exitosa para cada tarea y se utilizó para el análisis de datos. Los datos de posición del marcador se etiquetaron en Simi Motion y luego se exportaron con los datos de fuerza al software Visual3D (C-Motion, Inc, Germantown, MD, EE. UU.). La trayectoria del marcador y los datos de la placa de fuerza analógica se filtraron en paso bajo a 12 Hz, utilizando un filtro Butterworth de cuarto orden.23 Los ángulos articulares se calcularon usando una secuencia Cardan XYZ (sagital-frontal-transversal).

Se utilizaron ecuaciones de dinámica inversa para calcular los momentos articulares netos (externos) en la rodilla. Los datos de momento se normalizaron a la masa corporal y la altura. Se extrajeron tres variables del momento de la rodilla en el plano frontal (momento máximo, momento promedio y momento en la flexión máxima de la rodilla). Los momentos máximo y promedio de la rodilla en el plano frontal se calcularon durante la fase de desaceleración de todas las tareas (contacto inicial con la flexión máxima de la rodilla). Además, se identificó el momento de la rodilla en el plano frontal en la flexión máxima de la rodilla. Para el step down, se calcularon los momentos pico y medio de rodilla en el plano frontal durante la fase de descenso (desde el inicio del movimiento hasta el momento en que el talón toca el suelo). Para el cálculo del momento máximo para las pruebas en las que no estaba presente un momento en valgo, se identificó el momento en varo mínimo y se usó para el análisis estadístico.

Para el análisis de video 2D, se identificó la imagen que contenía la flexión máxima de la rodilla. Para el paso hacia abajo, se utilizó para el análisis la imagen en la que el talón contralateral tocó el suelo. Las imágenes se cargaron en el software ImageJ (Versión 1.50i, Instituto Nacional de Salud, EE. UU.) para evaluaciones de ángulo 2D. El FPPA se midió como el ángulo formado por tres puntos (ASIS, centro de la articulación de la rodilla, centro de la articulación del tobillo). Este valor se restó de 180 para representar la alineación del plano frontal anatómico de la rodilla.10 Un valor positivo representaba el valgo de la rodilla (centro de la articulación de la rodilla medial a una línea formada por el tobillo y ASIS) y un valor negativo representaba el varo de rodilla (marcador de la articulación de la rodilla lateral a una línea formada por el tobillo y ASIS) (Figura 1). Todas las mediciones 2D fueron obtenidas por un solo investigador que demostró una excelente confiabilidad intraevaluador para todas las tareas antes del inicio del estudio (ICC que van desde 0,91 a 1,0).

Figura 1

Figura 1.Medición de la FPPA obtenida en la flexión máxima de rodilla a partir de video 2D. Los valores positivos indican valgo de rodilla.

Análisis estadístico

Se utilizó un análisis de regresión lineal para evaluar la capacidad del ángulo 2D FPPA (variable independiente) para predecir el momento de la rodilla en el plano frontal (variable dependiente). Este análisis se repitió para cada tarea y se ejecutó por separado para cada variable dependiente (momento máximo de la rodilla en el plano frontal, momento promedio de la rodilla en el plano frontal y momento de la rodilla en el plano frontal en la flexión máxima de la rodilla). R2 los valores se interpretaron como fuerte (>= 0,50), moderado (0,25-0,49), débil (0,10-0,24) e insignificante (0,0-0,09).24 Todos los análisis estadísticos se realizaron con SPSS versión 27 (Chicago, Illinois, EE. UU.) y un script personalizado de MATLAB (The Mathworks, Inc., Natick, MA) con alfa establecido en 0,05.

RESULTADOS

Debido a problemas técnicos con la placa de fuerza, los datos de la fuerza de reacción del suelo no estaban disponibles para un sujeto durante el salto con caída y ocho participantes durante…