Articles scientifiques
Mouvements de la cheville pendant la marche normale évalués par électrogoniomètre flexible
Mouvements de la cheville pendant la marche normale évalués par électrogoniomètre flexible
Moriguchi CS ; Sato TO ; Gil Coury HJC
Departamento de Fisioterapia, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP – Brasil
Correspondência para
ABSTRACT
OBJECTIF : Évaluer les mouvements de la cheville d’individus sains marchant sur un tapis roulant, au moyen d’un électrogoniomètre flexible.
Méthode : Les mouvements de dorsiflexion et de flexion plantaire et d’éversion/inversion ont été enregistrés pendant 90 secondes à une vitesse de 5,0 km/h. Dix jeunes hommes en bonne santé d’un âge moyen de 21,4 ± 2,99 ans et d’une taille moyenne de 1,62 ± 0,22 mètres ont participé à cette étude. Les données ont été analysées de manière descriptive (moyenne, écart-type, maximum et minimum). Dans le plan sagittal, le cycle de marche a été analysé à trois moments, en prenant les pics de mouvement : pied à plat (FF), midstance (M) et toe off (TO). Les angles d’inversion et d’éversion correspondant à ces phases ont été identifiés, ainsi que les pics de mouvement pendant les cycles de marche. Les coefficients de variabilité (CV) inter et intra-sujet ont été calculés.
RESULTATS : Les valeurs moyennes pour le plan sagittal, pour les chevilles gauche et droite étaient, respectivement : 7º et 4º à FF, 2º et 7º à M, et 24º et 19º à TO. Pour le plan frontal, les résultats étaient une inversion de 5º et 3º à FF, 4º et 5º à M, et 15º et 16º à TO. Les valeurs maximales étaient une inversion de 17º et 18º et une éversion de 1º. Le CV maximal intra-sujet était de 0,39, et le CV maximal inter-sujet était de 0,44.
CONCLUSION : Les résultats obtenus avec l’électrogoniomètre étaient relativement similaires aux données rapportées dans la littérature pour le plan sagittal, mais pas pour le plan frontal. Les divergences entre les études mesurant les mouvements de la cheville suggèrent la nécessité de standardiser les procédures d’enregistrement.
Mots clés : marche ; cheville ; cinématique ; électrogoniomètre.
RESUMO
OBJECTIF : évaluer les mouvements de la cheville d’individus sains pendant la marche sur tapis roulant par électrogoniométrie flexible.
Méthodes : Les mouvements de dorsiflexion/flexion plantaire et d’inversion/éversion ont été enregistrés pendant 90 secondes à une vitesse de 5,0 km/h. Dix jeunes hommes en bonne santé, d’un âge moyen de 21,4 ± 2,99 ans et d’une taille moyenne de 1,62 ± 0,22 mètre ont participé à l’étude. Les données ont été analysées de manière descriptive (moyenne, écart-type, valeurs minimales et maximales). Dans le plan sagittal, le cycle de marche a été analysé en trois moments, en considérant les pics de mouvement : pied plat (PP), appui moyen (MA) et retrait des orteils (RD). Les angles d’inversion/éversion correspondant à ces phases ont été identifiés, ainsi que les pics de mouvement pendant les cycles de marche. Le coefficient de variation (CV) inter- et intra-sujet a été calculé.
RESULTATS : Les valeurs moyennes du plan sagittal pour la cheville gauche et droite étaient respectivement : 7º et 4º en PP, 2º et 7º en MA, 24º et 19º en RD. Dans le plan frontal, les résultats sont les suivants : 5e et 3e inversion en PP, 4e et 5e inversion en MA, 15e et 16e inversion en RD, les valeurs maximales étant la 17e et 18e inversion et la 1re éversion. Le CV intra-sujet maximal était de 0,39 et le CV inter-sujet de 0,44.
CONCLUSION : Les résultats obtenus à l’aide de l’électrogoniomètre sont relativement similaires aux données rapportées par la littérature pour le plan sagittal, mais pas pour le plan frontal. Les divergences entre les études évaluant les mouvements de la cheville suggèrent la nécessité de standardiser les procédures d’enregistrement.
Mots clés : démarche ; cheville ; cinématique ; électrogoniomètre.
D’INTRODUCTION
Le terme « complexe articulaire de la cheville » désigne la structure composée par les articulations de la cheville et de la sous-talienne1. Les mouvements de la cheville sont importants pour une démarche coordonnée normale et une oscillation sinusoïdale régulière du centre de gravité2. L’articulation sous-talienne est responsable de la plus grande partie de l’inversion/éversion du pied. Elle permet au pied de s’adapter à un terrain irrégulier, assure l’absorption des chocs et agit également comme un segment rigide pour la propulsion du corps pendant la phase de décollage des orteils de la marche3.
Les mesures des mouvements fonctionnels humains permettent de caractériser les schémas de mouvement de populations spécifiques et d’identifier les schémas » normaux ou attendus « . Ces données sont essentielles pour identifier les schémas anormaux et caractériser les déficiences, les incapacités et les handicaps. Grâce à la description des valeurs moyennes et de la variation attendue pour les sujets normaux, il est possible d’établir des lignes directrices pour prendre des décisions cliniques et déterminer l’efficacité des programmes de traitement.
Pour évaluer les activités dynamiques telles que la marche, les enregistrements des mouvements angulaires doivent être continus et être obtenus par des équipements précis. Les systèmes optoélectroniques tridimensionnels, la fluoroscopie, les accéléromètres/gyroscopes, les systèmes de suivi électromagnétique et à ultrasons, les électrogoniomètres potentiométriques et les plateformes de force ont été utilisés pour évaluer la marche. Bien que les systèmes optoélectroniques aient été considérés comme précis, leurs procédures d’étalonnage et l’analyse des données sont également considérées comme longues. D’autre part, la précision des électrogoniomètres potentiométriques semble être compromise en raison de leur incapacité à suivre les changements de l’axe de rotation de l’articulation qui ont lieu pendant les mouvements.
Les électrogoniomètres flexibles ont également été utilisés pour l’évaluation fonctionnelle de différentes articulations, comme le poignet, le genou et la colonne lombaire. Leurs avantages sont qu’ils sont légers, portables, facilement applicables, qu’ils n’interfèrent pas dans les activités réalisées, qu’ils ne limitent pas les mouvements et qu’ils s’adaptent bien aux segments du corps4,5. En outre, ces équipements présentent une reproductibilité élevée lorsqu’ils sont utilisés avec un protocole de mesure approprié, avec une standardisation de la position du sujet et des capteurs6,7. Selon Shiratsu et Coury8, ces électrogoniomètres peuvent être considérés comme précis, avec une erreur inférieure à 5º pour les grands mouvements, et une erreur minimale pour les mouvements compris entre 0º et 10º. Bien que cet équipement ait été utilisé pour des mesures passives du complexe articulaire de la cheville6,7, aucune étude sur l’enregistrement dynamique et fonctionnel des mouvements de la cheville n’a été trouvée dans la littérature pertinente. Par conséquent, il existe un besoin pour une base de données d’enregistrements de la marche de sujets sains, pour une utilisation dans les milieux cliniques et la recherche.
Donc, l’objectif de la présente étude était d’évaluer les mouvements de dorsiflexion et de flexion plantaire et d’inversion/éversion du complexe articulaire de la cheville chez de jeunes individus sains marchant sur un tapis roulant à une vitesse contrôlée (5,0 km/h), en utilisant un électrogoniomètre biaxial flexible.
Méthodes
Sujets
Dix individus masculins en bonne santé d’âge moyen 21,4 ± 2,99 ans, de masse moyenne 64,7 ± 5,37 kilogrammes et de taille moyenne 1,62 ± 0,22 mètres ont participé à cette étude. Cependant, les données de seulement sept sujets ont été entièrement analysées, car les données de trois jambes droites ont présenté des problèmes techniques pendant l’analyse des données. Aucun des individus n’avait présenté de rapports de douleurs aux genoux, aux chevilles ou aux articulations subtalaires au cours de l’année écoulée. Ils n’avaient pas d’antécédents de blessures aux jambes ou de troubles de l’équilibre, aucune différence réelle ou apparente dans la longueur des jambes, et aucune altération posturale des genoux ou des pieds. Pour obtenir cet échantillon homogène, un groupe beaucoup plus important d’individus (N= 70) a été soumis à un processus de sélection.
Les individus sélectionnés ont été informés des objectifs de l’étude, et ont signé un formulaire donnant leur consentement éclairé aux procédures. Le projet avait été approuvé par le comité d’éthique de la recherche de l’université fédérale de São Carlos (numéro de protocole 035/04).
Matériel et équipement
Un capteur électrogoniomètre spécifique de la cheville (modèle SG110/A, enregistreur de données DL1001, logiciel version 3.2 ; Biometrics, Gwent, UK), un tapis roulant ergométrique et un chronomètre numérique ont été utilisés.
Procédures
Pour le recueil des données, une partie latérale de la jambe proche de la cheville a été rasée et nettoyée. Des endblocks électrogoniométriques télescopiques et fixes ont été fixés à l’articulation de la cheville comme indiqué sur la figure 1. Le bloc d’extrémité fixe était positionné parallèlement au grand axe du pied, sous la malléole latérale, et le bloc d’extrémité télescopique était aligné avec le grand axe de la jambe.
Avec le capteur fixé, l’enregistreur de données (unité d’acquisition de données) a été calibré avec les sujets dans une position neutre : debout dans une posture détendue, avec le poids du corps réparti également entre les deux pieds, en équilibre stationnaire. La dorsiflexion et l’inversion ont été considérées comme positives et le taux d’échantillonnage adopté était de 1000 Hz. Après une période de familiarisation de deux minutes, 90 secondes de données ont été enregistrées sur le tapis roulant à une vitesse de 5,0 km/h.
Lors des études pilotes, il avait été observé que le ressort de l’électrogoniomètre était distendu dans le plan frontal par la présence de la malléole latérale lors des mouvements de la cheville. Pour cette raison, un test a été effectué à l’aide d’un dispositif de calibrage pour vérifier si la distension du ressort pouvait interférer dans les enregistrements (Figure 2). Un moule constitué d’une attelle recouverte de plâtre a été construit pour reproduire la malléole. Celle-ci a été placée dans le dispositif de jaugeage, qui a effectué des mouvements purs de flexion plantaire et de dorsiflexion.
Ce test a montré que les valeurs moyennes des mouvements du plan frontal enregistrés lors de l’exécution des mouvements purs de dorsiflexion et de flexion plantaire étaient proches de zéro (erreur moyenne de 0,3º), et l’erreur maximale constatée était de 1,5º. Ces résultats montrent que la malléole latérale ne semble pas modifier les enregistrements d’inversion/éversion de l’électrogoniomètre.
Analyse des données
Au niveau du plan sagittal, chaque cycle a été analysé au moyen de trois pics : pied à plat (FF), midstance (M) et toe off (TO). Les angles d’inversion/éversion correspondants à ces phases ont été identifiés. Les pics d’inversion et d’éversion ont également été évalués. Les courbes et les pics analysés sont présentés dans la figure 3. Les valeurs moyennes, l’écart-type (SD) et les pics maximum et minimum atteints par les individus pendant la marche ont été calculés.
Une étude pilote a été réalisée en utilisant la même procédure décrite ci-dessus, en utilisant des interrupteurs de pied au niveau du talon et de la deuxième tête métatarsienne, afin de déterminer la frappe du talon (HS) et le décollement des orteils (TO), les événements de marche consécutifs et le cycle de marche. La comparaison des pics dans les plans sagittal et frontal, avec et sans commutateurs de pied, n’a pas révélé de différence.
Le coefficient de variation (CV) décrit par Winter9 a également été calculé afin de mesurer la variabilité pour un seul individu (entre les foulées), et entre différents individus. Il a été obtenu en appliquant la formule suivante :
où N = nombre de points sur la courbe
si = écart-type à chaque instant i
Mi = moyenne à chaque instant i
RÉSULTATS
Les angles obtenus à partir de différentes phases du cycle de marche pour le plan sagittal et frontal, pour un sujet type, sont présentés sur la figure 4.
Le tableau 1 présente les moyennes, les écarts types et les valeurs maximales et minimales enregistrées pour les plans sagittal et frontal, pour les côtés droit et gauche. Dans le plan sagittal, les valeurs sont présentées pour chaque pic pendant le cycle de marche et pour l’amplitude du mouvement (ROM) entre deux événements de marche consécutifs (FF à M et M à TO). Dans le plan frontal, les mouvements d’inversion et d’éversion correspondants à ces événements de marche et les valeurs maximales et minimales pendant le cycle de marche sont présentés.
La différence entre les côtés gauche et droit dans le plan sagittal allait de 3º à 5º ; en comparant les amplitudes, la différence se réduisait à 1,5º et 0,5º. Dans le plan frontal, le pied était inversé pendant presque tout le cycle de marche et la valeur moyenne de l’inversion était beaucoup plus grande que celle de l’éversion.
La variabilité intra-sujet était plus petite que la variabilité inter-sujet pour les mouvements se produisant dans les deux plans pour presque tous les sujets. Un seul sujet présentait une CV intra-sujet supérieure à la CV inter-sujet (voir tableau 2). Le CV intra-sujet était plus petit pour le plan frontal que pour le plan sagittal, tandis que le CV inter-sujet était similaire pour les deux plans.
DISCUSSION
Les résultats ont fourni des paramètres angulaires pour la démarche de jeunes hommes en bonne santé sur un tapis roulant à une vitesse de 5,0 km/h, au moyen d’un électrogoniomètre flexible. Comme aucune autre étude utilisant un électrogoniomètre flexible pendant la marche n’a été identifiée dans la littérature disponible, ces résultats peuvent être utiles pour des sujets similaires, comme base de données sur une population saine.
Les électrogoniomètres flexibles sont portables, ce qui signifie qu’ils peuvent être utilisés dans des espaces confinés en milieu clinique et professionnel. Ils sont également facilement applicables et présentent une reproductibilité et une précision élevées4-8. Ces caractéristiques permettent des évaluations cliniques précises, répondant ainsi au besoin présenté par le manque de telles sources, étant donné que l’évaluation de la marche en kinésithérapie est généralement effectuée par estimation visuelle, qui a une faible reproductibilité et précision dans les milieux cliniques. Un autre avantage est la possibilité d’analyser une grande quantité de données, de manière bilatérale, ce qui n’est pas facilement réalisable par la plupart des équipements précis disponibles.
Pour faciliter les comparaisons entre les présents résultats et les autres études déjà publiées, le tableau 3 est présenté. La variabilité entre les résultats des études rapportées suggère qu’il y a un manque de procédures standardisées pour l’évaluation de ces articulations.
Les valeurs trouvées dans le plan sagittal étaient proches des plages rapportées dans la littérature. Ce n’est que par rapport au pic M que cela n’a pas été le cas. Ce dernier résultat peut être expliqué par les procédures de collecte de données, en particulier par les enregistrements de la marche sur tapis roulant. Selon Nymark et al.16, la dorsiflexion est réduite à M lorsque l’on compare la marche sur sol et sur tapis roulant. Ces auteurs ont trouvé une amplitude de mouvement de la cheville de 30,9º ± 5,7º à vitesse naturelle sur un tapis roulant, ce qui est proche de la valeur pour la cheville droite dans la présente étude. En revanche, pour les mouvements dans le plan frontal, les résultats rapportés dans la littérature diffèrent de ceux obtenus dans la présente étude. Les valeurs moyennes pour l’inversion ont atteint 19º dans la présente étude, alors que d’autres rapports décrivent des valeurs plus faibles (maximum de 9,1º). En général, le contraire s’est produit pour les mouvements d’éversion dans la présente étude.
Les erreurs de mesure ou de diaphonie doivent toujours être prises en compte lorsque des mesures différentes sont identifiées. De plus, la détermination des plans exacts autour desquels le mouvement a lieu est importante pour éviter la diaphonie de l’électrogoniomètre17. Une autre source possible d’erreur pourrait être la présence de la malléole sous le ressort. Cependant, l’étude pilote réalisée sur le prototype a montré que le glissement du ressort de l’électrogoniomètre sur la malléole n’interférait pas avec les mesures d’inversion et d’éversion de la cheville pendant les tests.
La détermination de la localisation de l’axe autour duquel s’effectuent les mouvements d’inversion et d’éversion sous-talienne est un sujet de controverse. La localisation de cet axe semble varier fortement entre les individus. Selon certains auteurs, cet axe présente une orientation oblique fixe (42º par rapport à la direction horizontale du pied, et 23º par rapport à la direction médiale)2. Selon d’autres auteurs, l’articulation sous-talienne présente plusieurs axes de mouvement instantanés, plutôt qu’un seul axe fixe18,19, et l’existence de 12 axes a même été acceptée20. Actuellement, aucun équipement n’est capable de gérer cette complexité. Des équipements d’une plus grande sensibilité pour suivre les différents axes instantanés doivent être développés et d’autres études doivent être menées afin d’affiner les données disponibles.
L’identification de la position neutre de la cheville est une autre question importante pour la standardisation des procédures de mesure de la marche6,12. Ball et Johnson6 ont utilisé une méthode impliquant une palpation manuelle pour identifier la position neutre de l’articulation sous-talienne. Selon Moseley et al.12, cette position doit être identifiée lorsque les sujets sont assis et ne supportent aucun poids corporel. Dans la présente étude, la position neutre a été établie lorsque l’individu se tenait debout, détendu, avec son poids supporté de manière égale par les deux jambes. La même procédure a été décrite par Nester et al.21. Cette procédure a été adoptée afin d’assurer la reproductibilité entre les individus, et parce qu’elle était plus proche de la situation fonctionnelle mesurée que ne l’étaient les autres procédures décrites.
Dans la présente étude, environ 80 cycles de marche de chaque individu ont été analysés. Kaufman et al.22 ont déclaré qu’au moins 22 cycles sont nécessaires pour obtenir des données précises. Par conséquent, le nombre de cycles analysés peut être considéré comme représentatif du schéma de mouvement de chaque sujet.
En ce qui concerne la variabilité intra et inter-sujet, la variabilité intra-sujet entre les cycles était plus faible que la variabilité entre les différents individus. Ceci s’est produit malgré le fait que les sujets analysés étaient anthropométriquement similaires. De plus, cette variable a été systématiquement contrôlée dans la présente étude. Ceci suggère que, pour les individus normaux qui sont relativement homogènes, le modèle de mouvements pris comme « normal » ou attendu peut présenter une gamme relativement large dans les études de ce type. Par conséquent, cela suggère la prudence dans l’analyse du modèle de mouvement de ces articulations et renforce la nécessité d’un équipement et de procédures plus précis.
Une plus grande variabilité inter-individuelle qu’intra-individuelle des mouvements de dorsiflexion et de flexion plantaire a également été décrite dans la littérature11,15. Cela suggère que la démarche d’un même individu présente un schéma régulier de mouvements, avec peu de variation entre les cycles lorsque la vitesse est constante, mais que les individus diffèrent les uns des autres. Ces résultats ont des implications cliniques claires et devraient être pris en compte dans l’analyse clinique de la marche.
CONCLUSION
Les grandes variations entre les résultats obtenus par différents auteurs suggèrent qu’il est nécessaire de standardiser davantage les procédures de mesure, en particulier en ce qui concerne la détermination de la position neutre de l’articulation de la cheville.
Dans le plan sagittal, les valeurs identifiées étaient relativement similaires à celles trouvées dans d’autres études qui utilisaient des systèmes d’analyse du mouvement vidéo ou des électrogoniomètres potentiométriques. En revanche, dans le plan frontal, des valeurs d’inversion plus élevées ont été identifiées dans la présente étude.
Une variabilité intra-individuelle relativement faible a été identifiée. Cependant, la variabilité interindividuelle plus élevée trouvée suggère que le modèle de mouvement de la cheville peut varier considérablement, même chez des individus anthropométriquement similaires.
Remerciements : CNPq Processo 114328/03-0, FAPESP – Processos N. 2004/07207-0 e 04/15579-5.
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