Comparaison entre l’analyse 2D et 3D du valgus dynamique du genou durant le « vertical jump » : Implication clinique dans l’évaluation des risques de rupture de LCAE.
Introduction
Depuis plusieurs années maintenant la recherche sur la prévention des lésions du LCAE se développe avec comme objectif l’identification des facteurs de risques. Dans un monde où la technologie ne cesse de se développer, l’apparition des systèmes d’analyse vidéo en 3D permet une avancée non négligeable dans l’éthiopathogénie des blessures sportives. Evidemment ces systèmes élaborés restent extrêmement onéreux et non accessibles pour une majorité de thérapeute, mais l’exploration 2D est devenue monnaie courante avec les smartphones ou autres tablettes[1,2].
Avec des tests et des systèmes d’analyse 2D simple [3,4,5,6] nous pourrions peut-être, nous, thérapeutes offrir des solutions plus précises à nos patients. Le choix des tests utilisés diffère selon les auteurs. On retrouve souvent le drop jump, le squat landing, le single leg squat, single leg landing[7,8,9,10].
L’idée reste toujours la même : analyser des tâches se rapprochant au maximum des situations incriminées sur le terrain. Récemment Cesar & al [11] ont montré que les résultats obtenus sur le valgus du genou durant un drop jump et le vertical jump sont très proches. Le vertical jump (photo ci-dessous) est un test régulièrement utilisé dans l’évaluation des qualités athlétiques du sportif et offre une facilité de mise en place[12,14].
C’est ce que proposent les auteurs, dans une étude comparant les résultats obtenus entre l’analyse vidéo 2D et un système caméra 3D durant un vertical jump sur un groupe de sujet sain et sportif. La plus part du temps ces tests sont réalisés sur des sujets présentant un valgus de genou confirmé [15]or dans la présente étude on cible une population présentant une variabilité de genou dans le plan frontal allant du varus [17,18](mettant aussi en contrainte le LCAE) au valgus plus ou moins prononcé. La particularité de cette étude réside aussi dans l’analyse des données. Généralement sont confrontés les moyennes d’angle des deux genoux alors qu’ici on utilise aussi les valeurs individuelles de chaque genou.
Méthode
Un groupe de 5O individus (25 hommes / 25 femmes) ont été sélectionnés selon des critères précis (sujet sain sans antécédent de lésion traumatique du membre inférieur, sujet sportif,…). Chacun des individus a dû réaliser trois vertical jump scrupuleusement expliqués par un examinateur.
L’analyse 3d a nécessité l’enregistrement de la trajectoire de 23 zones précises (malléoles, talon, EIAS …) afin de calculés toutes une série d’angle articulaires.
L’exploration 2D a été réalisée en mesurant la distance nKSD afin d’étalonner en fonction des variabilités inter individuelle dans le plan frontal du genou.
Ce sont donc les mesures des 3 sauts de chacun des 47 individus (3 exclusions) qui ont été confrontées afin d’observer la corrélation entre les données du valgus du genou, récoltées durant un vertical jump avec un système d’analyse 3d d’une part et un système moins sophistiqué en 2D d’autre part.
La relation entre l’angle moyen du plan frontal (degré) et le nKSD a été mesurée montrant un indice de corrélation de Pearson très faible. Mais aussi pour chacune des relations entre le nKSD et l’angle du plan frontal de chaque genou [6,21,22].
En d’autres termes les résultats montrent que l’analyse 2D, c’est-à-dire la distance intercondylienne externe est une mesure permettant de mesurer le valgus dynamique du genou en l’absence de système de caméra 3D calculant les angles articulaires.
Résultat
La relation entre l’angle moyen du plan frontal (degré) et le nKSD a été mesurée montrant un indice de corrélation de Pearson très faible. Mais aussi pour chacune des relations entre le nKSD et l’angle du plan frontal de chaque genou [6,21,22].
En d’autres termes les résultats montrent que l’analyse 2D, c’est-à-dire la distance intercondylienne externe est une mesure permettant de mesurer le valgus dynamique du genou en l’absence de système de caméra 3D calculant les angles articulaires.
Cet étude a été la première à recueillir autant de données dans la plan frontal sur un vertical jump avec comme objectif d’obtenir des éléments fiables quant à la prévention des blessures des membres inférieurs.
Cette étude comporte quelques limites. En effet comme prévue initialement, n’a pu être corrigé la position des pieds pour ne pas influencer le valgus durant la poussée du vertical jump. De plus, comme énoncé auparavant, les lésions du LCAE apparaissent régulièrement sur des sauts, réceptions unipodales or le vertical jump est un test bipodal plus éloigné des taches incriminées.
Mais globalement cette étude a permis de mettre en évidence un indice de corrélation très intéressant ouvrant la possibilité d’évaluer de façon rapide et simple chez nos sujets en absence de système 3D, afin de d’évaluer de potentiels facteurs de risques pour la prévention des lésions du LCAE. L’analyse 2D offre donc des perspectives intéressantes en première intention tout en sachant qu’elle comporte des limites par le manque de données fournies.
Dimensional Versus 2-Dimensional : Comparison of Knee Valgus Collapse during Vertical Jump: Clinical Implications for ACL Risk of Injury Assessment ; Guilherme M. Cesar, Chase M. Pfeifer, and Judith M.
Références :
1. Chmielewski TL, Hodges MJ, Horodyski M, Bishop MD, Conrad BP, et al. Investigation of clinician agreement in evaluating movement quality during unilateral lower extremity functional tasks: a comparison of 2 rating methods. J Orthop Sports Phys Ther. 2007; 37: 122-129. Ref.: https://goo.gl/ZQcuQ5
2. Ekegren CL, Miller WC, Celebrini RG, Eng JJ, Macintyre DL. Reliability and validity of observational risk screening in evaluating dynamic knee valgus. J Orthop Sports Phys Ther. 2009; 39: 665-674. Ref.: https://goo.gl/MWVea5
3. Noyes FR, Barber-Westin SD, Fleckenstein C, Walsh C, West J. The drop-jump screening test: difference in lower limb control by gender and effect of neuromuscular training in female athletes. Am J Sports Med. 2005; 33: 197-207. Ref.: https://goo.gl/ADHyC7
4. Barber-Westin SD, Noyes FR, Galloway M. Jump-land characteristics and muscle strength development in young athletes: a gender comparison of 11405. McLean SG, Walker K, Ford KR, Myer GD, Hewett TE, et al. Evaluation of a two dimensional analysis method as a screening and evaluation tool for anterior cruciate ligament injury. Br J Sports Med. 2005; 39: 355-362. Ref.: https://goo.gl/Tzuzpz
6. Sigward SM, Havens KL, Powers CM. Knee separation distance and lower extremity kinematics during a drop land: implications for clinical screening. J Athl Train. 2011; 46: 471-475. Ref.: https://goo.gl/aFS7TZ
7. Sigward SM, Cesar GM, Havens KL. Predictors of Frontal Plane Knee Moments during Side-Step Cutting to 45 and 110 Degrees in Men and Women: Implications for Anterior Cruciate Ligament Injury. Clin J Sport Med. 2015; 25: 529-534. Ref.: https://goo.gl/YoYW4C
8. Stearns KM, Powers CM. Improvements in hip muscle performance result in increased use of the hip extensors and abductors during a landing task. Am J Sports Med. 2014; 42: 602-609. Ref.: https://goo.gl/UoGzgB
9. Pollard CD, Sigward SM, Powers CM. Limited hip and knee fl exion during landing is associated with increased frontal plane knee motion and moments. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2010; 25: 142-146. Ref.: https://goo.gl/aM3HUU
10. Cesar GM, Pereira VS, Santiago PR, Benze BG, da Costa PH, et al. Variations in dynamic knee valgus and gluteus medius onset timing in non-athletic females related to hormonal changes during the menstrual cycle. Knee. 2011; 18: 224-230. Ref.: https://goo.gl/s7seq6
11. Cesar GM, Tomasevicz CL, Burnfi eld JM. Frontal plane comparison between drop jump and vertical jump: implications for the assessment of ACL risk of injury. Sports Biomech. 2016; 15: 440-449. Ref.: https://goo.gl/Cf8ARl
12. Nesser TW, WL Lee. The relationship between core strength and performance in division I female soccer players. Journal of Exercise Physiology Online. 2009; 12: 21-28. Ref.: https://goo.gl/1sDxha
13. Robbins DW, Goodale TL, Kuzmits FE, Adams AJ. Changes in the athletic profi le of elite college American football players. J Strength Cond Res. 2013; 27: 861-874. Ref.: https://goo.gl/Nazo4K
14. Keller RA, Mehran N, Austin W, Marshall NE, Bastin K, et al. Athletic Performance at the NFL Scouting Combine After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. Am J Sports Med. 2015; 43: 3022-3026. Ref.: https://goo.gl/NAlTnh
15. Bell DR, Oates DC, Clark MA, Padua DA. Two- and 3-dimensional knee valgus are reduced after an exercise intervention in young adults with demonstrable valgus during squatting. J Athl Train. 2013; 48: 442-449. Ref.: https://goo.gl/UmlJDq
16. Chappell JD, Yu B, Kirkendall DT, Garrett WE. A comparison of knee kinetics between male and female recreational athletes in stop-jump tasks. Am J Sports Med. 2002; 30: 261-267. Ref.: https://goo.gl/8qt2um
17. Bendjaballah MZ, Shirazi-Adl A, Zukor DJ. Finite element analysis of human knee joint in varusvalgus. Clin Biomech. 1997; 12: 139-148. Ref.: https://goo.gl/R5Z6Ws
18. Markolf KL, Burchfi eld DM, Shapiro MM, Shepard MF, Finerman GA, et al. Combined knee loading states that generate high anterior cruciate ligament forces. J Orthop Res. 1995; 13: 930-935. Ref.: https://goo.gl/dXAEwU
19. Ford KR, GD Myer, TE Hewett. Valgus knee motion during landing in high school female and male basketball players. Med Sci Sports Exerc. 2003; 35: 1745-1750. Ref.: https://goo.gl/WYqg5Y
20. Grood ES, WJ Suntay. A joint coordinate system for the clinical description of three-dimensional motions: Application to the knee. Journal of Biomechanical Engineering. 1983; 105: 136–144. Ref.: https://goo.gl/f7Pe1f
21. Evans JD. Straightforward statistics for the behavioral sciences. Pacifi c Grove, CA, Brooks/Cole Publishing.1996; Ref.: https://goo.gl/a6j39l
22. Mizner RL, Chmielewski TL, Toepke JJ, Tofte KB. Comparison of 2-dimensional measurement techniques for predicting knee angle and moment during a drop vertical jump. Clin J Sport Med. 2012; 22: 221-227. Ref.: https://goo.gl/9sOsJh
Cette étude comporte quelques limites. En effet comme prévue initialement, n’a pu être corrigé la position des pieds pour ne pas influencer le valgus durant la poussée du vertical jump. De plus, comme énoncé auparavant, les lésions du LCAE apparaissent régulièrement sur des sauts, réceptions unipodales or le vertical jump est un test bipodal plus éloigné des taches incriminées.
Mais globalement cette étude a permis de mettre en évidence un indice de corrélation très intéressant ouvrant la possibilité d’évaluer de façon rapide et simple chez nos sujets en absence de système 3D, afin de d’évaluer de potentiels facteurs de risques pour la prévention des lésions du LCAE. L’analyse 2D offre donc des perspectives intéressantes en première intention tout en sachant qu’elle comporte des limites par le manque de données fournies.
Article original
Dimensional Versus 2-Dimensional : Comparison of Knee Valgus Collapse during Vertical Jump: Clinical Implications for ACL Risk of Injury Assessment ; Guilherme M. Cesar, Chase M. Pfeifer, and Judith M.
Références :
1. Chmielewski TL, Hodges MJ, Horodyski M, Bishop MD, Conrad BP, et al. Investigation of clinician agreement in evaluating movement quality during unilateral lower extremity functional tasks: a comparison of 2 rating methods. J Orthop Sports Phys Ther. 2007; 37: 122-129. Ref.: https://goo.gl/ZQcuQ5
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3. Noyes FR, Barber-Westin SD, Fleckenstein C, Walsh C, West J. The drop-jump screening test: difference in lower limb control by gender and effect of neuromuscular training in female athletes. Am J Sports Med. 2005; 33: 197-207. Ref.: https://goo.gl/ADHyC7
4. Barber-Westin SD, Noyes FR, Galloway M. Jump-land characteristics and muscle strength development in young athletes: a gender comparison of 11405. McLean SG, Walker K, Ford KR, Myer GD, Hewett TE, et al. Evaluation of a two dimensional analysis method as a screening and evaluation tool for anterior cruciate ligament injury. Br J Sports Med. 2005; 39: 355-362. Ref.: https://goo.gl/Tzuzpz
6. Sigward SM, Havens KL, Powers CM. Knee separation distance and lower extremity kinematics during a drop land: implications for clinical screening. J Athl Train. 2011; 46: 471-475. Ref.: https://goo.gl/aFS7TZ
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14. Keller RA, Mehran N, Austin W, Marshall NE, Bastin K, et al. Athletic Performance at the NFL Scouting Combine After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. Am J Sports Med. 2015; 43: 3022-3026. Ref.: https://goo.gl/NAlTnh
15. Bell DR, Oates DC, Clark MA, Padua DA. Two- and 3-dimensional knee valgus are reduced after an exercise intervention in young adults with demonstrable valgus during squatting. J Athl Train. 2013; 48: 442-449. Ref.: https://goo.gl/UmlJDq
16. Chappell JD, Yu B, Kirkendall DT, Garrett WE. A comparison of knee kinetics between male and female recreational athletes in stop-jump tasks. Am J Sports Med. 2002; 30: 261-267. Ref.: https://goo.gl/8qt2um
17. Bendjaballah MZ, Shirazi-Adl A, Zukor DJ. Finite element analysis of human knee joint in varusvalgus. Clin Biomech. 1997; 12: 139-148. Ref.: https://goo.gl/R5Z6Ws
18. Markolf KL, Burchfi eld DM, Shapiro MM, Shepard MF, Finerman GA, et al. Combined knee loading states that generate high anterior cruciate ligament forces. J Orthop Res. 1995; 13: 930-935. Ref.: https://goo.gl/dXAEwU
19. Ford KR, GD Myer, TE Hewett. Valgus knee motion during landing in high school female and male basketball players. Med Sci Sports Exerc. 2003; 35: 1745-1750. Ref.: https://goo.gl/WYqg5Y
20. Grood ES, WJ Suntay. A joint coordinate system for the clinical description of three-dimensional motions: Application to the knee. Journal of Biomechanical Engineering. 1983; 105: 136–144. Ref.: https://goo.gl/f7Pe1f
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22. Mizner RL, Chmielewski TL, Toepke JJ, Tofte KB. Comparison of 2-dimensional measurement techniques for predicting knee angle and moment during a drop vertical jump. Clin J Sport Med. 2012; 22: 221-227. Ref.: https://goo.gl/9sOsJh