1. Biomechanical characteristics of the trunk and lower limb during functional tasks, and hip and knee muscles function in individuals with patellofemoral osteoarthritis
- Author
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Carvalho, Cristiano, Serrão, Paula Regina Mendes da Silva, and Serrão, Fábio Viadanna
- Subjects
Kinematics ,Força muscular ,Muscle strength ,Joelho ,FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL [CIENCIAS DA SAUDE] ,Cinemática ,Knee ,Physical therapy ,Fisioterapia - Abstract
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) The main objective of this PhD dissertation was to compare the biomechanical characteristics of the trunk, pelvis and lower limb during functional tasks, and muscle function of the hip and knee between individuals with patellofemoral osteoarthritis (PFOA) and controls. This research consisted of four studies. Study I was a systematic review conducted to synthesize evidence on differences in kinematic and kinetic variables during functional tasks, and muscle function in individuals with PFOA compared to controls. Eleven studies were included. The level of evidence was very low for knee flexion angle during the walking task and for isometric strength of the hip abductor and external hip rotator muscles. The focus of Study II was to compare hip and knee muscle capacity between individuals with and without isolated PFOA and evaluate the impact of PFOA on pain, stiffness and physical functioning. Muscle capacity of the hip and knee was evaluated using an isokinetic dynamometer. The isokinetic variables used in the statistical analysis were peak torque, total work and average power. Pain, stiffness and physical functioning were assessed using questionnaires. Twenty-six individuals participated in the study (13 with PFOA and 13 controls). The PFOA group had impairment of the muscular capacity of the knee extension and flexion in the concentric and eccentric mode, and of the muscular capacity of extension, abduction, adduction and internal rotation of the hip in the eccentric mode. The PFOA group had higher levels of pain, stiffness and self-reported compromised physical functioning compared to controls. In Studies III and I, the analysis of trunk, pelvis, hip and knee kinematics during the single-leg squat was performed using a three-dimensional (3D) motion analysis system and isometric hip torque was determined using a handheld dynamometer. Trunk, pelvis and lower limb kinematics were evaluated only on the frontal plane in Study III, whereas kinematics was evaluated on all three planes in Study IV. Moreover, only isometric hip abductor torque was evaluated in Study III, whereas isometric hip extensor and external rotator torques were also evaluated in Study IV. In both studies, individuals with isolated PFOA had greater hip adduction at 45° and 60° of knee flexion in the descending and ascending phases of the single-leg squat. In Study IV, individuals with isolated PFOA also exhibited greater hip adduction at 30° of knee flexion in the descending phase of the single leg-squat. No significant differences were found between groups for trunk flexion and inclination, pelvic elevation, hip flexion and internal rotation or knee abduction at angles of 30°, 45° and 60° of knee flexion in the both phases of the single-leg squat. The PFOA group had lower isometric hip abductor torque in both studies and lower isometric hip extensor and external rotator torque in Study IV. The results of this PhD dissertation show that individuals with PFOA may have altered kinematics during functional tasks as well as lower hip and knee muscle capacity and report higher levels of pain, stiffness and impairment of physical functioning compared to controls. O objetivo principal desta tese foi comparar as características biomecânicas do tronco, pelve e do membro inferior durante tarefas funcionais, e da função muscular do quadril e joelho entre indivíduos com osteoartrite patelofemoral (OAPF) e controles. Essa investigação foi baseada em quatro estudos. O Estudo I consistiu em uma revisão sistemática que teve como objetivo sintetizar evidências sobre as variáveis cinemáticas e cinéticas em tarefas funcionais, e da função muscular em indivíduos com OAPF comparados à indivíduos saudáveis. Onze estudos foram incluídos. O nível de evidência sintetizado para o ângulo de flexão de joelho durante a caminhada foi muito baixo. Em relação a força isométrica dos músculos abdutores e rotadores externos de quadril, o nível de evidência sintetizado também foi muito baixo. O foco do Estudo II foi comparar a capacidade muscular do quadril e joelho entre indivíduos com e sem OAPF isolada. Além disso, avaliar o impacto do OAPF na dor, rigidez e função física. A capacidade muscular foi avaliada usando um dinamômetro isocinético. Dor, rigidez e função física foram avaliadas por meio de questionários. Vinte e seis indivíduos participaram do estudo (13 com OAPF e 13 controles). O grupo OAPF apresentou comprometimento da capacidade muscular de extensão e flexão de joelho no modo concêntrico e excêntrico, e da capacidade muscular excêntrica de extensão, abdução, adução e rotação interna do quadril. Comparado ao grupo controle, o grupo OAPF relatou maior nível de dor, rigidez e comprometimento da função física. Nos Estudos III e IV, foi realizada a análise da cinemática do tronco, pelve, quadril e joelho durante o agachamento unipodal por meio um sistema de análise de movimento tridimensional e o torque isométrico do quadril foi determinado usando um dinamômetro manual. A cinemática do tronco, pelve e membro inferior foi avaliada apenas no plano frontal no Estudo III, enquanto que a cinemática foi avaliada nos três planos no Estudo IV. Além disso, no Estudo III apenas foi avaliado o torque isométrico abdutor do quadril. Já no Estudo IV, também foi avaliado o torque isométrico extensor e rotador externo do quadril. Em ambos os estudos, indivíduos com OAPF isolada tiveram maior adução do quadril a 45° e 60º de flexão do joelho nas fases descendente e ascendente do agachamento unipodal. No Estudo IV, indivíduos com OAPF isolada também exibiram maior adução do quadril a 30° de flexão de joelho na fase descendente do agachamento unipodal. Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para as variáveis cinemáticas do tronco, pelve, joelho, flexão ou rotação interna de quadril nos ângulos de 30°, 45° e 60° de flexão de joelho em ambas as fases do agachamento unipodal. O grupo OAPF apresentou menor torque isométrico abdutor do quadril em ambos estudos, e menor torque isométrico extensor e rotador externo do quadril no Estudo IV. Os resultados desta tese evidenciam que indivíduos com OAPF podem apresentar alterações na cinemática durante tarefas funcionais, menor capacidade muscular de quadril e joelho, e relatar maior nível de dor, rigidez e comprometimento da função física. CAPES: Código de Financiamento 001 2017/20057-8 2018/10329-3
- Published
- 2022