BIOMECANIQUE DE LA HANCHE DURANT UN SQUAT UNIPODAL : CINQ DIFFERENCES CLES ENTRE INDIVIDUS AVEC ET SANS CONFLIT FEMORO-ACETABULAIRE
INTRODUCTION
La biomécanique de hanche est altérée chez les individus atteints de conflit fémoro-acétabulaire (FAI) durant les activités de marche, squat et montée d’escaliers. Toutefois La plupart des études investiguent la biomécanique de la hanche durant la marche qui ne requière pas d’amplitudes extrêmes en flexion, adduction et rotation interne. L’utilisation du squat pourrait être plus appropriée pour analyser les individus symptomatiques atteints de FAI.
Des différences cinématiques ont été observées chez les individus atteints de FAI lors d’un squat bipodal : diminution des amplitudes du bassin dans le plan sagittal, diminution du pic de rotation interne et une augmentation de la bascule antérieure du bassin (pelvic tilt). De plus les individus avec FAI pourraient avoir une altération du moment de force en extension de hanche. Toutefois le squat unipodal pourrait être plus sollicitant et accentuer les compensations par rapport à un squat bipodal généralement utilisé pour analyser ces compensations au niveau de la hanche et du bassin.
En effet lors d’un squat unipodal, les patients atteints de FAI présentent une inclinaison antérieure du tronc augmentée, une augmentation du moment de force en rotation externe et une augmentation du pelvic tilt.
Comprendre comment les individus atteints de FAI réalisent les différents types de squats pourrait aider à analyser les patterns de mouvements dans le cadre de FAI.
Le but de cette étude était de déterminer les différences biomécaniques de la hanche chez les individus atteints de FAI en comparaison à des individus sains durant des tâches de squat bipodal et unipodal avec l’hypothèse que la biomécanique de hanche est altérée chez les individus atteints de FAI et de façon plus importante lors d’un squat unipodal par rapport à un squat bipodal.
METHODES
Une analyse transversale a été utilisée avec un groupe contrôle et deux variables indépendantes. La première variable indépendante nommée GROUP avec deux niveaux : individus avec conflit fémoro-acétabulaire (FAI) et individus sains. La deuxième variable indépendante nommée TASK regroupant également deux niveaux : squat unipodal versus squat bipodal.
14 individus atteints de FAI ont été inclus et 14 individus sains. Tous les participants avaient entre 14 et 40 ans au moment de l’étude et avaient signés un consentement préalable à l’écrit.
6 critères d’inclusions étaient requis pour le diagnostic de FAI :
Le groupe contrôle sans douleur de hanche a été recruté dans une université. L’âge, le sexe, la taille et le poids dans les deux variables GROUP et TASK ont été recueilli. Les examens cliniques ont été effectués par un kinésithérapeute afin de déterminer la présence ou non de symptôme pouvant justifier l’inclusion ou l’exclusion des participants. Un participant a été exclu secondairement suite à une douleur apparue au test FADIR + FABER (Flexion-Abduction-Rotation Externe).
45 marqueurs ont été utilisés au total pour l’analyse biomécanique : 23 capteurs anatomiques + 22 capteurs localisés sur la cuisse, segment jambier et pied.
La position statique de départ a été mesurée pour définir la position des segments et la position du centre de masse (pied écarté largueur du bassin, 90° abduction d’épaule avec les coudes tendus). Une plateforme AMTI 3D a été utilisée pour mesurer les forces de réactions au sol et les moments de forces.
La vitesse de réalisation des squats était individus-dépendantes (consigne : le plus lentement possible). Les individus ont réalisé 3 essais préalables de chaque squat après démonstration par le staff afin de se familiariser pour l’étude. Ils ont ensuite réalisé successivement 5 squats bipodaux puis unipodaux avec le maximum d’amplitude. 30 secondes de repos entre chaque essai et maximum 6 essais.
Les squats bipodaux (FIGURE 1) ont été réalisés pieds écartés de la largueur d’épaules et regardant légèrement vers l’extérieur. Les squats unipodaux (FIGURE 2) avec le membre inférieur non portant derrière la jambe portante avec le genou fléchi. Chaque essai était comptabilisé si le participant ne touchait pas le sol avec le pied non portant, sans tentative de stabilisation (shifting).
Un logiciel Visual3D software a été utilisé pour analyser les angulations au niveau de la hanche (définie par l’angle entre la cuisse et le bassin) afin de déterminer sa position dans les différents plans de l’espace : flexion/extension, adduction/abduction, rotation interne/rotation externe.
La biomécanique de hanche est altérée chez les individus atteints de conflit fémoro-acétabulaire (FAI) durant les activités de marche, squat et montée d’escaliers. Toutefois La plupart des études investiguent la biomécanique de la hanche durant la marche qui ne requière pas d’amplitudes extrêmes en flexion, adduction et rotation interne. L’utilisation du squat pourrait être plus appropriée pour analyser les individus symptomatiques atteints de FAI.
Des différences cinématiques ont été observées chez les individus atteints de FAI lors d’un squat bipodal : diminution des amplitudes du bassin dans le plan sagittal, diminution du pic de rotation interne et une augmentation de la bascule antérieure du bassin (pelvic tilt). De plus les individus avec FAI pourraient avoir une altération du moment de force en extension de hanche. Toutefois le squat unipodal pourrait être plus sollicitant et accentuer les compensations par rapport à un squat bipodal généralement utilisé pour analyser ces compensations au niveau de la hanche et du bassin.
En effet lors d’un squat unipodal, les patients atteints de FAI présentent une inclinaison antérieure du tronc augmentée, une augmentation du moment de force en rotation externe et une augmentation du pelvic tilt.
Comprendre comment les individus atteints de FAI réalisent les différents types de squats pourrait aider à analyser les patterns de mouvements dans le cadre de FAI.
Le but de cette étude était de déterminer les différences biomécaniques de la hanche chez les individus atteints de FAI en comparaison à des individus sains durant des tâches de squat bipodal et unipodal avec l’hypothèse que la biomécanique de hanche est altérée chez les individus atteints de FAI et de façon plus importante lors d’un squat unipodal par rapport à un squat bipodal.
METHODES
Une analyse transversale a été utilisée avec un groupe contrôle et deux variables indépendantes. La première variable indépendante nommée GROUP avec deux niveaux : individus avec conflit fémoro-acétabulaire (FAI) et individus sains. La deuxième variable indépendante nommée TASK regroupant également deux niveaux : squat unipodal versus squat bipodal.
14 individus atteints de FAI ont été inclus et 14 individus sains. Tous les participants avaient entre 14 et 40 ans au moment de l’étude et avaient signés un consentement préalable à l’écrit.
6 critères d’inclusions étaient requis pour le diagnostic de FAI :
- Douleur à la hanche depuis au moins 3 mois
- FADIR (Flexion-Adduction- Rotation interne) Test positif
- Preuve radio de FAI (effet Cam ou effet pince)
- Tönnis inférieur ou égale à 1 sur une radio standard
- Pas de dégénérescence cartilagineuse à l’IRM
- Réponse positive à une injection anesthésiante intra articulaire sur la douleur
Le groupe contrôle sans douleur de hanche a été recruté dans une université. L’âge, le sexe, la taille et le poids dans les deux variables GROUP et TASK ont été recueilli. Les examens cliniques ont été effectués par un kinésithérapeute afin de déterminer la présence ou non de symptôme pouvant justifier l’inclusion ou l’exclusion des participants. Un participant a été exclu secondairement suite à une douleur apparue au test FADIR + FABER (Flexion-Abduction-Rotation Externe).
45 marqueurs ont été utilisés au total pour l’analyse biomécanique : 23 capteurs anatomiques + 22 capteurs localisés sur la cuisse, segment jambier et pied.
La position statique de départ a été mesurée pour définir la position des segments et la position du centre de masse (pied écarté largueur du bassin, 90° abduction d’épaule avec les coudes tendus). Une plateforme AMTI 3D a été utilisée pour mesurer les forces de réactions au sol et les moments de forces.
La vitesse de réalisation des squats était individus-dépendantes (consigne : le plus lentement possible). Les individus ont réalisé 3 essais préalables de chaque squat après démonstration par le staff afin de se familiariser pour l’étude. Ils ont ensuite réalisé successivement 5 squats bipodaux puis unipodaux avec le maximum d’amplitude. 30 secondes de repos entre chaque essai et maximum 6 essais.
Les squats bipodaux (FIGURE 1) ont été réalisés pieds écartés de la largueur d’épaules et regardant légèrement vers l’extérieur. Les squats unipodaux (FIGURE 2) avec le membre inférieur non portant derrière la jambe portante avec le genou fléchi. Chaque essai était comptabilisé si le participant ne touchait pas le sol avec le pied non portant, sans tentative de stabilisation (shifting).
Un logiciel Visual3D software a été utilisé pour analyser les angulations au niveau de la hanche (définie par l’angle entre la cuisse et le bassin) afin de déterminer sa position dans les différents plans de l’espace : flexion/extension, adduction/abduction, rotation interne/rotation externe.
Les données récoltées ont été la moyenne des 5 essais comptabilisés pour chaque variable. Les données recueillis sur un membre inférieur dans le groupe FAI ont été mis en regard des données de la même jambe dans le groupe contrôle.
La durée et les variables de performance d’un squat ont été calculées en utilisant la variation de position du centre de masse (COM). La position de départ étant la position debout avec le centre de masse le plus haut, la position d’arrivée étant la position avec le centre de masse le plus bas possible. Chaque squat a été divisé en plusieurs phases : une phase descendante de la position de départ à la position d’arrivée, et une phase ascendante du retour du COM le plus bas possible à la position de départ. La variation de position du COM étant calculée pour évaluer la vitesse de déplacement de COM pour chaque phase.
Les participants du groupe FAI ont préalablement complété les questionnaires Hip Outcome Score Activity of Daily Living Subscale (HOS-ADL) et International Hip Outcome Tool 33 (iHot-33) pour évaluer la répercussion du conflit sur la douleur et la qualité de vie.
RESULTATS
Cinématique de hanche
Cinétique de hanche
Squat performance
DISCUSSION
Les différences de pattern de mouvement durant un squat unipodal sont augmentées chez les individus atteints de FAI en comparaison aux individus sans douleur et par rapport à un squat bipodal.
De plus, la vitesse de réalisation d’un squat unipodal est diminuée tout comme l’adduction de hanche chez les individus atteints de FAI.
Le moment de force en abduction et extension de hanche est également réduit chez les individus atteints de FAI.
Une réalisation plus lente du squat unipodal pourrait être observée par le clinicien chez les patients atteints de FAI afin d’empêcher la chute en adduction de hanche dans les amplitudes extrêmes de flexion de hanche. Cela pourrait être une stratégie protectrice afin d’empêcher le pincement au niveau de la hanche, ainsi de reproduire les douleurs et de limiter la charge sur l’articulation. Le thérapeute pourrait également mettre en place une routine afin d’aider à la réalisation d’un squat unipodal chez les patients atteints de FAI.
Différences biomécaniques clefs dans la réalisation d’un squat unipodal :
Limites :
Conclusion
La réalisation d’un squat unipodal augmente les adaptations biomécaniques chez les individus atteints de conflit fémoro-acétabulaire et non atteints par rapport à un squat bipodal.
Les individus avec FAI réalisent les squats plus lentement que les individus sains.
La durée et les variables de performance d’un squat ont été calculées en utilisant la variation de position du centre de masse (COM). La position de départ étant la position debout avec le centre de masse le plus haut, la position d’arrivée étant la position avec le centre de masse le plus bas possible. Chaque squat a été divisé en plusieurs phases : une phase descendante de la position de départ à la position d’arrivée, et une phase ascendante du retour du COM le plus bas possible à la position de départ. La variation de position du COM étant calculée pour évaluer la vitesse de déplacement de COM pour chaque phase.
Les participants du groupe FAI ont préalablement complété les questionnaires Hip Outcome Score Activity of Daily Living Subscale (HOS-ADL) et International Hip Outcome Tool 33 (iHot-33) pour évaluer la répercussion du conflit sur la douleur et la qualité de vie.
RESULTATS
Cinématique de hanche
- Il n’y avait pas de différence en taille (p=0,87) ou en poids (p=0,44) entre le groupe FAI et contrôle. Les participants avec FAI étaient plus jeunes que les participants du groupe contrôle.
- Les individus avec FAI ont une limitation fonctionnelle modérée aux HOS-ADL (70,4 en moyenne) et iHot33 (45,0 en moyenne).
- Il y avait une différence significative entre groupe FAI et non FAI concernant le peak d’angle en adduction de hanche (p=0,014) avec une diminution de 6° d’adduction (p=0,03) lors d’un squat unipodal. En revanche les pics d’adductions étaient similaires lors d’un squat bipodal.
- Il y avait une différence significative concernant le peak d’adduction de cuisse (p=0,009), avec une réduction de 4° (p=0,02) entre le groupe FAI et contrôle.
- Il y avait également une différence significative pour le peak d’abduction de cuisse durant un squat bipodal (-9,2 dans le groupe FAI vs -14,4 dans le groupe contrôle)
Cinétique de hanche
- Il y avait une différence significative sur le moment de force en abduction de hanche (p=0,002) durant un squat unipodal avec une réduction moyenne de 30% du poids du corps sur le côté symptomatique dans le groupe FAI par rapport au groupe contrôle.
- Il y avait également une différence significative du moment de force en extension de hanche (p=0,016), avec une diminution de 70% du poids du corps durant un squat unipodal (p=0,04) et 20% durant un squat bipodal (0,03)
Squat performance
- Les participants avec FAI ont une durée de squat plus longue (p=0,031), une vitesse de descente diminuée durant la phase ascendante (p=0,008) et descendante (p=0,009) par rapport au groupe contrôle
DISCUSSION
Les différences de pattern de mouvement durant un squat unipodal sont augmentées chez les individus atteints de FAI en comparaison aux individus sans douleur et par rapport à un squat bipodal.
De plus, la vitesse de réalisation d’un squat unipodal est diminuée tout comme l’adduction de hanche chez les individus atteints de FAI.
Le moment de force en abduction et extension de hanche est également réduit chez les individus atteints de FAI.
Une réalisation plus lente du squat unipodal pourrait être observée par le clinicien chez les patients atteints de FAI afin d’empêcher la chute en adduction de hanche dans les amplitudes extrêmes de flexion de hanche. Cela pourrait être une stratégie protectrice afin d’empêcher le pincement au niveau de la hanche, ainsi de reproduire les douleurs et de limiter la charge sur l’articulation. Le thérapeute pourrait également mettre en place une routine afin d’aider à la réalisation d’un squat unipodal chez les patients atteints de FAI.
Différences biomécaniques clefs dans la réalisation d’un squat unipodal :
- L’angle d’adduction de hanche et de cuisse est diminué chez les individus atteints de FAI lors d’un squat unipodal par rapport à un squat bipodal
- Le moment de force en abduction de hanche est diminué chez les personnes atteintes de FAI durant un squat unipodal. Cela pourrait également être une stratégie protectrice afin de limiter l’activité des abducteurs de hanches qui pourrait augmenter les contacts sur l’articulation
- Le moment de force en extension est également diminué, dans l’hypothèse de limiter l’activité des extenseurs de hanche et les contraintes articulaires
- La réalisation d’un squat est plus lente chez les patients atteints de FAI. Cela pourrait expliquer la diminution du moment de force en abduction et extension de hanche et refléter une adaptation globale dans la réalisation d’un squat.
Limites :
- Pas d’imagerie des hanches dans le groupe contrôle donc nous n’avons pas de certitudes de l’absence d’effet Cam ou Pince
- Pas de prise en compte de l’âge qui peut avoir un impact sur la vitesse de réalisation d’un squat
- Pas de prise en compte du sexe
- La prise en compte de la position du tronc pourrait modifier les moments de force de la hanche mais cela pourrait également forcer les participants à adopter une stratégie de mouvements non naturels
- L’utilisation des données d’angulation et de moment de force dans une direction préférentielle pourrait ne pas correspondre à la position maximale de flexion-adduction-rotation interne
Conclusion
La réalisation d’un squat unipodal augmente les adaptations biomécaniques chez les individus atteints de conflit fémoro-acétabulaire et non atteints par rapport à un squat bipodal.
Les individus avec FAI réalisent les squats plus lentement que les individus sains.
Article original: HIP BIOMECHANICS DURING A SINGLE-LEG SQUAT: FIVE KEY DIFFERENCES BETWEEN PEOPLE WITH FEMOROACETABULAR IMPINGEMENT SYNDROME AND THOSE WITHOUT HIP PAIN
Philip Malloy, P.T., Ph.D., Donald A. Neumann, P.T., Ph.D., Kristof Kiff, Ph.D.
Philip Malloy, P.T., Ph.D., Donald A. Neumann, P.T., Ph.D., Kristof Kiff, Ph.D.