ARTICOLE ȘTIINȚIFICE
Mișcările gleznei în timpul mersului normal evaluate cu ajutorul unui electrogoniometru flexibil
Mișcările gleznei în timpul mersului normal evaluate cu ajutorul unui electrogoniometru flexibil
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
OBIECTIV: Evaluarea mișcărilor gleznei la indivizi sănătoși care merg pe o bandă de alergare, cu ajutorul unui electrogoniometru flexibil.
METOD: Mișcările de dorsiflexie și flexie plantară și de eversie/inversie au fost înregistrate timp de 90 de secunde la o viteză de 5,0 km/h. Zece bărbați tineri sănătoși cu vârsta medie de 21,4 ± 2,99 ani și înălțimea medie de 1,62 ± 0,22 metri au participat la acest studiu. Datele au fost analizate descriptiv (medie, deviație standard, maxim și minim). În planul sagital, ciclul de mers a fost analizat în trei momente, luând vârfurile de mișcare: picior plat (FF), mijloc (M) și deget de la picior (TO). Au fost identificate unghiurile de inversie și eversie corespunzătoare acestor faze, precum și vârfurile de mișcare în timpul ciclurilor de mers. Au fost calculați coeficienții de variabilitate (CV) inter și intrasubiect.
REZULTATE: Valorile medii pentru planul sagital, pentru gleznele stânga și dreapta au fost, respectiv: 7º și 4º la FF, 2º și 7º la M, și 24º și 19º la TO. Pentru planul frontal, rezultatele au fost inversiuni de 5º și 3º la FF, 4º și 5º la M, și 15º și 16º la TO. Valorile maxime au fost o inversie de 17º și 18º și o eversie de 1º. CV-ul maxim intra-subiect a fost de 0,39, iar CV-ul maxim inter-subiect a fost de 0,44.
CONCLUZIE: Rezultatele obținute cu ajutorul electrogoniometrului au fost relativ similare cu datele raportate în literatura de specialitate pentru planul sagital, dar nu și pentru planul frontal. Discrepanțele dintre studiile care măsoară mișcările gleznei sugerează nevoia de standardizare a procedurilor de înregistrare.
Cuvinte cheie: mers; gleznă; cinematică; electrogoniometru.
RESUMAT
OBIECTIV: Evaluarea mișcărilor gleznei la persoane sănătoase în timpul mersului pe bandă rulantă prin electrogoniometrie flexibilă.
METODE: Mișcările de dorsiflexie/flexie plantară și de inversie/eversie au fost înregistrate timp de 90 de secunde la o viteză de 5,0 km/h. La studiu au participat zece tineri sănătoși de sex masculin, cu vârsta medie de 21,4 ± 2,99 ani și înălțimea medie de 1,62 ± 0,22 metri. Datele au fost analizate descriptiv (medie, deviație standard, valori minime și maxime). În planul sagital, ciclul de mers a fost analizat în trei momente, luând în considerare vârfurile de mișcare: picior plat (PP), sprijin mediu (MA) și retragerea degetelor (RD). Au fost identificate unghiurile de inversie/eversie corespunzătoare acestor faze, precum și vârfurile de mișcare din timpul ciclurilor de mers. S-a calculat coeficientul de variație (CV) inter și intra-subiect.
REZULTATE: Valorile medii în plan sagital pentru glezna stângă și, respectiv, glezna dreaptă au fost: 7º și 4º în PP, 2º și 7º în MA, 24º și 19º în RD. În planul frontal, rezultatele au fost următoarele: a 5-a și a 3-a inversiune în PP, a 4-a și a 5-a inversiune în MA, a 15-a și a 16-a inversiune în RD, valorile maxime au fost a 17-a și a 18-a inversiune și prima eversiune. CV-ul maxim intra-subiect a fost de 0,39, iar CV-ul inter-subiect a fost de 0,44.
CONCLUZIE: Rezultatele obținute cu ajutorul electrogoniometrului sunt relativ similare cu datele raportate de literatura de specialitate pentru planul sagital, dar nu și pentru planul frontal. Discrepanțele dintre studiile de evaluare a mișcărilor gleznei sugerează nevoia de standardizare a procedurilor de înregistrare.
Cuvintele cheie: mers; gleznă; cinematică; electrogoniometru.
INTRODUCERE
Termenul „complex articular al gleznei” se referă la structura compusă din articulația gleznei și articulația subtalară1. Mișcările gleznei sunt importante pentru mersul normal coordonat și pentru oscilația sinusoidală lină a centrului de greutate2. Articulația subtalară este responsabilă de cea mai mare proporție a inversiunii/eversiunii piciorului. Ea permite piciorului să se adapteze la terenul neregulat, asigură absorbția șocurilor și acționează, de asemenea, ca un segment rigid pentru propulsarea corpului în timpul fazei de decolare a piciorului din mers3.
Măsurătorile mișcărilor funcționale umane permit caracterizarea modelelor de mișcare pentru populații specifice și identificarea modelelor „normale sau așteptate”. Aceste date sunt esențiale pentru identificarea modelelor anormale și pentru caracterizarea deficiențelor, dizabilităților și handicapurilor. Prin descrierea valorilor medii și a variației așteptate pentru subiecții normali, este posibil să se stabilească linii directoare pentru luarea deciziilor clinice și determinarea eficacității programelor de tratament.
Pentru a evalua activitățile dinamice, cum ar fi mersul, înregistrările mișcării unghiulare trebuie să fie continue și să fie obținute cu echipamente precise. Pentru evaluarea mersului au fost utilizate sisteme optoelectronice tridimensionale, fluoroscopie, accelerometre/gyroscoape, sisteme de urmărire electromagnetică și cu ultrasunete, electrogoniometre potențiometrice și platforme de forță. Deși sistemele optoelectronice au fost considerate precise, procedurile lor de calibrare și analiza datelor sunt, de asemenea, considerate consumatoare de timp. Pe de altă parte, precizia electrogoniometrelor potențiometrice pare să fie compromisă din cauza incapacității acestora de a urmări modificările axei de rotație a articulației care au loc în timpul mișcărilor.
Electrogoniometrele flexibile au fost, de asemenea, utilizate pentru evaluarea funcțională a diferitelor articulații, cum ar fi încheietura mâinii, genunchiul și coloana lombară. Avantajele lor sunt că sunt ușoare, portabile, ușor de aplicat, nu interferează în activitățile efectuate, nu restricționează mișcările și se adaptează bine la segmentele corpului4,5. În plus, astfel de echipamente prezintă o reproductibilitate ridicată atunci când sunt utilizate împreună cu un protocol de măsurare adecvat, cu standardizarea poziției subiectului și a senzorilor6,7. Conform lui Shiratsu și Coury8 , aceste electrogoniometre pot fi considerate precise, cu o eroare mai mică de 5º pentru mișcări mari și o eroare minimă în cazul mișcărilor între 0º și 10º. Deși acest echipament a fost utilizat în măsurătorile pasive ale complexului articular al gleznei6,7, în literatura de specialitate nu au fost găsite studii privind înregistrarea dinamică și funcțională a mișcărilor gleznei. Prin urmare, este nevoie de o bază de date cu înregistrări ale mersului de la subiecți sănătoși, pentru a fi utilizată în mediul clinic și în cercetare.
Astfel, obiectivul prezentului studiu a fost de a evalua mișcările de dorsiflexie și flexie plantară și inversie/eversie ale complexului articular al gleznei la indivizi tineri sănătoși care merg pe o bandă de alergare la o viteză controlată (5,0 km/h), folosind un electrogoniometru biaxial flexibil.
METODE
Subiecți
Au participat la acest studiu zece indivizi sănătoși de sex masculin cu vârsta medie de 21,4 ± 2,99 ani, masa medie de 64,7 ± 5,37 kilograme și înălțimea medie de 1,62 ± 0,22 metri. Cu toate acestea, datele de la doar șapte subiecți au fost analizate integral, deoarece datele de la trei picioare drepte au prezentat probleme tehnice în timpul analizei datelor. Niciunul dintre indivizi nu a prezentat raportări de dureri la nivelul genunchilor, gleznelor sau articulațiilor subtalare în ultimul an. Aceștia nu aveau antecedente de leziuni ale picioarelor sau tulburări de echilibru, nu aveau discrepanțe reale sau aparente în ceea ce privește lungimea picioarelor și nu prezentau modificări posturale ale genunchiului sau ale piciorului. Pentru a obține acest eșantion omogen, un grup mult mai mare de persoane (N= 70) a trecut printr-un proces de screening.
Persoanele selectate au fost informate despre obiectivele studiului și au semnat un formular prin care își dădeau consimțământul în cunoștință de cauză cu privire la proceduri. Proiectul a fost aprobat de către Comitetul de Etică a Cercetării al Universității Federale din São Carlos (număr de protocol 035/04).
Materiale și echipamente
Un senzor electrogoniometru specific pentru gleznă (model SG110/A, data logger DL1001, versiune software 3.2; Biometrics, Gwent, Marea Britanie), o bandă de alergare ergometrică și un cronometru digital au fost utilizate.
Proceduri
Pentru colectarea datelor, o porțiune laterală a piciorului aproape de gleznă a fost rasă și curățată. La articulația gleznei au fost atașate blocuri terminale telescopice și fixe de electrogoniometru, așa cum se arată în figura 1. Blocul terminal fix a fost poziționat paralel cu axa principală a piciorului, sub maleola laterală, iar blocul terminal telescopic a fost aliniat cu axa principală a piciorului.
Cu senzorul atașat, înregistratorul de date (unitatea de achiziție a datelor) a fost calibrat cu subiecții într-o poziție neutră: stând în picioare într-o postură relaxată, cu greutatea corpului distribuită în mod egal între cele două picioare, în echilibru staționar. Dorsiflexia și inversiunea au fost considerate pozitive, iar rata de eșantionare adoptată a fost de 1000 Hz. După o perioadă de familiarizare de două minute, au fost înregistrate 90 de secunde de date pe banda de alergare la o viteză de 5,0 km/h.
În timpul studiilor pilot, s-a observat că arcul electrogoniometrului a fost distins în planul frontal de prezența maleolei laterale în timpul mișcărilor gleznei. Din acest motiv, s-a efectuat un test cu ajutorul unui dispozitiv de calibrare pentru a verifica dacă distensia arcului ar putea interfera în înregistrări (figura 2). A fost construită o matriță constând într-o atelă acoperită cu ghips pentru a reproduce maleola. Aceasta a fost plasată în dispozitivul de calibrare, care a efectuat mișcări pure de flexie plantară și de dorsiflexie.
Acest test a arătat că valorile medii ale mișcărilor în plan frontal înregistrate în timpul efectuării mișcărilor pure de dorsiflexie și flexie plantară au fost apropiate de zero (eroare medie de 0,3º), iar eroarea maximă constatată a fost de 1,5º. Aceste rezultate au arătat că maleola laterală părea să nu modifice înregistrările electrogoniometrului de inversie/eversie.
Analiza datelor
În plan sagital, fiecare ciclu a fost analizat prin intermediul a trei vârfuri: picior plat (FF), mijloc (M) și deget de la picior (TO). Au fost identificate unghiurile de inversie/eversie corespunzătoare pentru aceste faze. Au fost evaluate, de asemenea, vârfurile de inversiune și eversiune. Curbele și vârfurile analizate sunt prezentate în figura 3. Au fost calculate valorile medii, deviația standard (SD) și vârfurile maxime și minime atinse de indivizi în timpul mersului.
Un studiu pilot a fost realizat folosind aceeași procedură descrisă mai sus, folosind comutatoare de picior la călcâi și la al doilea cap metatarsian, pentru a determina lovirea călcâiului (HS) și îndepărtarea vârfului (TO), evenimentele de mers consecutive și ciclul de mers. Compararea vârfurilor în planurile sagital și frontal, cu și fără comutatoare de picior, nu a evidențiat nicio diferență.
Coeficientul de variație (CV) descris de Winter9 a fost, de asemenea, calculat pentru a măsura variabilitatea pentru un singur individ (între pași), precum și între diferiți indivizi. Acesta a fost obținut prin aplicarea următoarei formule:
unde N = numărul de puncte de pe curbă
si = abaterea standard la fiecare instant i
Mi = media la fiecare instant i
REZULTATE
Anghiurile obținute din diferite faze ale ciclului de mers pentru planul sagital și frontal, pentru un subiect tipic, sunt prezentate în figura 4.
Tabelul 1 prezintă mediile, deviațiile standard și valorile maxime și minime înregistrate pentru planurile sagital și frontal, pentru partea dreaptă și partea stângă. În planul sagital, valorile sunt prezentate pentru fiecare vârf în timpul ciclului de mers și pentru amplitudinea de mișcare (ROM) între două evenimente de mers consecutive (FF la M și M la TO). În planul frontal, sunt prezentate mișcările de inversiune și eversiune corespunzătoare la aceste evenimente de mers și valorile maxime și minime în timpul ciclului de mers.
Diferența dintre partea stângă și cea dreaptă în planul sagital a variat de la 3º la 5º; prin compararea amplitudinilor, diferența s-a redus la 1,5º și 0,5º. În planul frontal, piciorul a fost inversat în timpul aproape întregului ciclu de mers, iar valoarea medie pentru inversiune a fost mult mai mare decât pentru eversiune.
Variabilitatea intrasubiect a fost mai mică decât variabilitatea intersubiect pentru mișcările care au avut loc în ambele planuri pentru aproape toți subiecții. Doar un singur subiect a prezentat o CV intra-subiect care a fost mai mare decât CV inter-subiect (a se vedea tabelul 2). CV-ul intra-subiect a fost mai mic pentru planul frontal decât pentru planul sagital, în timp ce CV-ul inter-subiect a fost similar pentru cele două planuri.
DISCUȚII
Rezultatele au furnizat parametrii unghiulari pentru mersul bărbaților tineri sănătoși pe o bandă de alergare la o viteză de 5,0 km/h, cu ajutorul unui electrogoniometru flexibil. Deoarece în literatura de specialitate disponibilă nu au fost identificate alte studii care să utilizeze un electrogoniometru flexibil în timpul mersului, aceste rezultate pot fi utile pentru subiecți similari, ca bază de date privind o populație sănătoasă.
Electrogoniometrele flexibile sunt portabile, ceea ce înseamnă că pot fi utilizate în spații restrânse în medii clinice și profesionale. De asemenea, sunt ușor de aplicat și prezintă o reproductibilitate și o acuratețe ridicate4-8. Aceste caracteristici permit evaluări clinice precise, răspunzând astfel nevoii prezentate de lipsa unor astfel de surse, având în vedere că evaluarea mersului în fizioterapie se realizează, de obicei, prin estimare vizuală, care are o reproductibilitate și o acuratețe scăzute în mediile clinice. Un alt avantaj este posibilitatea de a analiza o cantitate mare de date, bilateral, ceea ce nu este ușor de realizat de majoritatea echipamentelor precise disponibile.
Pentru a facilita comparațiile între rezultatele prezente și alte studii deja publicate, se prezintă tabelul 3. Variabilitatea dintre rezultatele studiilor raportate sugerează că există o lipsă de proceduri standardizate pentru evaluarea acestor articulații.
Valorile găsite în planul sagital au fost apropiate de intervalele raportate în literatura de specialitate. Doar în raport cu vârful M nu s-a întâmplat acest lucru. Această din urmă constatare poate fi explicată de procedurile de colectare a datelor, în special de înregistrările mersului pe bandă rulantă. Potrivit lui Nymark et al.16, dorsiflexia este redusă la M atunci când se compară mersul pe sol și mersul pe banda de alergare. Acești autori au constatat o amplitudine de mișcare a gleznei de 30,9º ± 5,7º la viteză naturală pe o bandă de alergare, care a fost apropiată de valoarea pentru glezna dreaptă din studiul de față. Pe de altă parte, pentru mișcările din planul frontal, rezultatele raportate în literatura de specialitate au fost diferite de cele obținute în studiul de față. Valorile medii pentru inversiune au atins 19º în studiul de față, în timp ce alte rapoarte descriu valori mai mici (maxim 9,1º). În general, în cazul mișcărilor de eversie din prezentul studiu, s-a întâmplat contrariul.
Erorile de măsurare sau de încrucișare trebuie să fie întotdeauna luate în considerare atunci când se identifică măsurători diferite. În plus, determinarea planurilor exacte în jurul cărora are loc mișcarea este importantă pentru a evita diafonia electrogoniometrului17. O altă posibilă sursă de eroare ar putea fi prezența maleolei sub arc. Cu toate acestea, studiul pilot efectuat pe prototip a arătat că alunecarea arcului electrogoniometrului peste maleolă nu a interferat cu măsurătorile de inversie și eversie a gleznei în timpul testelor.
Determinarea localizării axei în jurul căreia au loc mișcările de inversie și eversie subtalară este o chestiune controversată. Locația acestei axe pare să varieze foarte mult de la un individ la altul. Conform unor autori, această axă prezintă o orientare oblică fixă (42º față de direcția orizontală a piciorului și 23º față de direcția medială)2. Conform altor autori, articulația subtalară prezintă mai multe axe de mișcare instantanee, mai degrabă decât una singură fixă18,19, fiind acceptată chiar și existența a până la 12 axe20. În prezent, niciun echipament nu este capabil să gestioneze această complexitate. Trebuie dezvoltat un echipament cu o sensibilitate mai mare pentru urmărirea diferitelor axe instantanee și trebuie efectuate mai multe studii pentru a rafina datele disponibile.
Identificarea poziției neutre a gleznei este o altă problemă importantă pentru standardizarea procedurilor de măsurare a mersului6,12. Ball și Johnson6 au utilizat o metodă care implică palparea manuală pentru a identifica poziția neutră a articulației subtalare. Conform lui Moseley et al.12, această poziție trebuie identificată atunci când subiecții sunt așezați și nu suportă nicio greutate corporală. În studiul de față, poziția neutră a fost stabilită atunci când individul stătea relaxat în picioare, cu greutatea sa susținută în mod egal de cele două picioare. Aceeași procedură a fost descrisă de Nester et al.21. Această procedură a fost adoptată pentru a asigura reproductibilitatea între indivizi și pentru că aceasta era mai apropiată de situația funcțională măsurată decât celelalte proceduri descrise.
În studiul de față, au fost analizate aproximativ 80 de cicluri de mers de la fiecare individ. Kaufman et al.22 au afirmat că sunt necesare cel puțin 22 de cicluri pentru a obține date precise. Prin urmare, numărul de cicluri analizate poate fi considerat ca fiind reprezentativ pentru modelul de mișcare al fiecărui subiect.
În ceea ce privește variabilitatea intra și inter-subiect, variabilitatea intra-subiect între cicluri a fost mai mică decât a fost variabilitatea între diferiți indivizi. Acest lucru s-a întâmplat în ciuda faptului că subiecții analizați au fost similari din punct de vedere antropometric. În plus, această variabilă a fost controlată în mod sistematic în prezentul studiu. Acest lucru sugerează că, pentru indivizii normali care sunt relativ omogeni, tiparul mișcărilor luate ca fiind „normale” sau așteptate poate prezenta o gamă relativ largă în studiile de acest tip. Prin urmare, acest lucru sugerează prudență în analiza modelului de mișcare a acestor articulații și întărește necesitatea unor echipamente și proceduri mai precise.
În literatura de specialitate a fost descrisă, de asemenea, o variabilitate interindividuală mai mare decât cea intraindividuală a mișcărilor de dorsiflexie și flexie plantară11,15. Acest lucru sugerează că mersul unui singur individ prezintă un model regulat de mișcări, cu o variație mică între cicluri atunci când viteza este constantă, dar că indivizii diferă unii de alții. Aceste rezultate au implicații clinice clare și ar trebui să fie luate în considerare în analiza clinică a mersului.
CONCLUZII
Variațiile mari între rezultatele obținute de diferiți autori sugerează că este nevoie de o mai mare standardizare a procedurilor de măsurare, în special în ceea ce privește determinarea poziției neutre a articulației gleznei.
În planul sagital, valorile identificate au fost relativ similare cu cele găsite în alte studii care au utilizat sisteme de analiză video a mișcării sau electrogoniometre potențiometrice. Pe de altă parte, în planul frontal, în studiul de față au fost identificate valori mai mari ale inversiunii.
A fost identificată o variabilitate intra-individuală relativ scăzută. Cu toate acestea, variabilitatea interindividuală mai mare constatată sugerează că modelul de mișcare a gleznei poate varia foarte mult, chiar și între indivizi similari din punct de vedere antropometric.
Recunoștințe: CNPq Processo 114328/03-0, FAPESP – Processos N. 2004/07207-0 e 04/15579-5.
1. Wu G, Segler S, Allard P, Kirtley C, Leardini A, Rosenbaum D. Recomandare ISB privind definițiile sistemului de coordonate articulare ale diferitelor articulații pentru raportarea mișcării articulațiilor umane. J Biomech. 2002;35:543-8.
3. Tiberio D. Evaluation of functional ankle dorsiflexion using subtalar neutral position: a clinical report. Phys Ther. 1987;67: 955-7.
4. Tesio L, Monzani M, Gatti R, Franghignoni F. Electrogoniometre flexibile: avantaje kinesiologice în raport cu goniometrele potențiometrice. Clin Biomech. 1995;10:275-7.
5. Rowe PJ, Myles CM, Hillmann SJ, Hazlewood ME. Validarea electrogoniometriei flexibile ca măsură a cinematicii articulare. Fizioterapie. 2001;87:479-88.
6. Ball P, Johnson GR. Fiabilitatea goniometriei piciorului posterior atunci când se utilizează un electrogoniometru flexibil. Clin Biomech. 1993;8:13-9.
7. Ball P, Johnson GR. Tehnica de măsurare a inversiunii și eversiunii piciorului posterior și utilizarea acesteia pentru a studia o populație normală. Clin Biomech. 1996;8:165-9.
8. Shiratsu A, Coury HJCG. Fiabilitatea și acuratețea diferiților senzori ai unui electrogoniometru flexibil. Clin Biomech. 2003;18:682-4.
9. Winter DA. Modele cinematice și kinetice în mersul uman: variabilitate și efecte compensatorii. Hum Mov Sci. 1984;3: 51-76.
12. Moseley L, Smith R, Smith R, Hunt A, Gant R. Cinematica tridimensională a piciorului posterior în timpul fazei de sprijin a mersului la bărbați adulți tineri normali. Clin Biomech. 1996;11:39-45.
15. Leardini A, Benedetti MG, Catani F, Simoncini L, Giannini S. An anatomically based protocol for the description of foot segment kinematics during gait. Clin Biomech. 1999;14:528-36.
16. Nymark JR, Balmer SJ, Melis EH, Lemaire ED, Millar S. Electromyographic and kinematic nondisabled gait differences at extremely slow overgroung and treadmill walking speeds. J Rehab Res Dev. 2005;42:523-34.
17. Hansson G-Å, Balogh I, Ohlsson K, Skerfving S. Măsurarea pozițiilor și mișcărilor încheieturii mâinii și antebrațului: efectul și compensarea diafoniei goniometrului. J Electromyogr Kinesiol. 2004;14:355-67.
18. Zografos S, Chaminade B, Hobatho MC, Utheza G. Experimental study of the subtalar joint axis preliminary investigation. Surg Radiol Anat. 2000;22:271-6.
20. Asociația medicală americană. Evaluarea amplitudinii de mișcare – ghidul practic de evaluare a amplitudinii de mișcare. Chicago: American Medical Association; 2002.
21. Nester CJ, van der Linden ML, Bowker P. Efectul ortezelor pentru picioare asupra cinematicii și cineticii mersului normal. Gait Posture 2003; 17: 180-7.
22. Kaufman KR, Chambers HG, Sutherland DH. Variabilitatea măsurătorilor distanței temporale în studiile de mers patologic. Gait Posture. 1996;4:167-208.