Knee gait kinematics : describing a normal cohort

Abstract

Introduction: Le cycle de la marche a été étudié par plusieurs disciplines. Malgré plusieurs études, notre compréhension actuelle du cycle de la marche ne nous permet pas de modeler la cinématique fémoro-tibiale d'une manière qui est utile en clinique. L'objectif primaire de notre étude est de caractériser la cinématique fémoro-tibiale lors de la marche chez des sujets sains en utilisant l'appareil KneeKGMD.

Matériels et méthodes: Quatre-vingt-quinze patients, cinquante-deux femmes et quarante-trois hommes, sans pathologie connue de l'appareil locomoteur ni des membres inférfieurs, ont été recrutés pour participer à cette étude. Chaque patient a eu un examen à la marche de sa cinématique fémoro-tibiale avec l'appareil KneeKGMD. Tous ont complété les questionnaires knee injury and osteoarthritis outcome score (KOOS) et 12-item Short Form Health Survey (SF-12) et ont eu une radiographie des membres inférieurs sur long films. Les résultats du cycle de marche ont été analysés dans le plan sagital, transverse et frontal. Des comparaisons entres les genoux droit et gauches des patients ainsi qu'entre les deux sexes ont été faites. Les résultats obtenus ont été corrélés avec les différentes variations anatomiques estimées par des angles mesurés sur les examens radiologiques.

Résultats: En comparant les hommes et les femmes, des différences significatives ont été trouvées dans les plans sagital, transverse et frontal. Dans le plan sagital, les femmes ont une plus grande amplitude de flexion que les hommes durant l'oscillation intermédiare et finale (0.002 ≤ p ≤ 0.05). Dans le plan transverse, plus de rotation interne du genou à été observée chez les femmes que chez les hommes durant la totalité de la phase d'oscillation (0.005 ≤ p ≤ 0.05). Dans le plan frontal, les femmes sont plus en abduction que les hommes durant tout le cycle de la marche (0.001 ≤ p ≤ 0.002). En comparant les genoux droit et gauche, des différences significatives ont été trouvé seulement dans le plan frontal dans lequel les genoux sont plus en adduction que les genoux droits durant toute la phase d'oscillation du cycle de la marche (0.005 ≤ p ≤ 0.04). Aucune corrélation significative n'a pu être établie entre les hip-knee-ankle (HKA) angles et les angles d'abduction et d'adduction durant la marche (-0.40 ≤ r ≤ -0.42, p<0.001).

Discussion-conclusion: Les résultats de notre étude contribuent à avancer notre compréhension du cycle de la marche et introduisent le concept que les hommes et les femmes peuvent présenter des différences dans la cinématique lors du cycle de la marche notamment dans le plan frontal. De plus, l'alignement statique ne semble pas corréler avec l'alignement dynamique.

Introduction: The gait cycle has been studied by many disciplines. Despite multiple studies, our current understanding of the gait cycle does not allow us to model femoro-tibial kinematics in a clinically relevant manner. The primary objective of our study was to characterize femoro-tibial kinematics in healthy subjects using the KneeKGTM apparatus.

Materials and methods: Ninety-five patients, fifty-two females and forty-three males, without any known musculoskeletal or lower limb pathology, were recruited to participate in our study. Each patient underwent a KneeKGTM examination. All patients completed the knee injury and osteoarthritis outcome score (KOOS) and the 12-item Short Form Health Survey (SF-12) questionnaires and had full-length weight bearing (FLWB) x-rays. Gait cycle kinematics were generated in the sagittal motion, transverse rotation, and the frontal plane and were compared between men and women and between the right and left knees of the same patient. The results obtained were also correlated with the anatomic variations found in patients, which were estimated by angles measured on the FLWB x-rays.

Results: When comparing men and women, significant differences were found in the sagittal motion and transverse rotation planes and in the entirety of the gait cycle in the frontal plane. In the sagittal plane, women have greater amplitude of flexion than men during the mid-swing and terminal swing phase (0.002 ≤ p ≤ 0.05). In the transverse plabe, more internal rotation of the knee is observed in women than in men during the entire swing phase (0.005 ≤ p ≤ 0.05). In the frontal plane, more abduction occured in women compared to men throughout the entire gait cycle (0.001 ≤ p ≤ 0.002). When comparing the right and left knees, significant differences were only found in the frontal plane during which the right knees were more in adduction than the left knees during the entire swing phase (0.005 ≤ p ≤ 0.04). No meaningful correlations could be made between radiographic hip-knee-ankle (HKA) ankle and abduction-adduction angles during the gait cycle (-0.40 ≤ r ≤ -0.42, p<0.001).

Discussion-conclusion: The results of our study contribute to better understanding the kinematics of the gait cycle and foster the notion that cohorts should be divided for gender to account for gait differences in the frontal plane. Furthermore, static alignment does not appear to correlate with dynamic alignment.