Biomechanical Gait Analysis in Patients with Osteonecrosis of the Femoral Head / Análise biomecánica da marcha de pacientes com osteonecrose da cabeça do fémur

ABSTRACT

Abstract Objectives Although osteonecrosis of the femoral head is a prevalent condition, its effects on gait parameters have not been thoroughly studied and are not well-established in the current literature. The primary aim of the present study is to describe gait in patients with a diagnosis of osteonecrosis. Methods This is a cross-sectional study. Nine patients diagnosed with osteonecrosis of the femoral head who were regularly followed-up at an outpatient clinic were selected for the present study and underwent gait analysis using Vicon Motion Capture Systems. Spatiotemporal data was obtained, and joint angles were calculated using an Euler angle coordinate system. Distal coordinate systems were used to calculate joint momentsand forceplatestoobtaingroundreactionforces. Results Patients with osteonecrosis presented with slower velocity (0.54 m/s ± 0.19) and smaller cadence (83.01 steps/min ± 13.23) than healthy patients. The pelvic obliquity range of motion was of 10.12° ± 3.03 and rotation was of 18.23° ± 9.17. The mean hip flexion was of 9.48° ± 3.40. Ground reaction forces showed reduced braking and propelling forces. Joint moments were reduced for flexion and adduction (0.42 Nm/kg ± 0.2 and 0.30 Nm/kg ± 0.11, respectively) but the abduction moment was increased (0.42 Nm/kg ± 0.18). Conclusions The present study showed that osteonecrosis of the femoral head presents compensatory gait mechanisms, with increased pelvic motion and decreased knee flexion to protect the hip joint. Decreased moments for hip flexion and adduction were also identified and muscle weakness for those groups may be correlated to the disease.

RESUMO

Resumo Objetivos Embora a osteonecrose da cabeça do fêmur seja uma lesão prevalente, seus efeitos sobre os parâmetros da marcha não foram minuciosamente estudados e não estão bem estabelecidos na literatura atual. O objetivo principal do presente estudo é descrever a marcha em pacientes com osteonecrose. Métodos Trata-se de um estudo transversal. Nove pacientes com diagnóstico de osteonecrose da cabeça do fêmur, sob acompanhamento regular em ambulatório, foram selecionados para o presente estudo e submetidos à análise da marcha com Vicon Motion Capture Systems. Os dados espaciais e temporais foram obtidos e os ângulos articulares foram calculados com o sistema de coordenadas angulares de Euler. Sistemas de coordenadas distais e plataformas de força foram utilizados para o cálculo de momentos articulares e de forças de reação ao solo, respectivamente. Resultados Os pacientes com osteonecrose apresentaram menor velocidade (0,54 m/s ± 0,19) e menor cadência (83,01 passos/minuto ± 13,23) do que pacientes saudáveis. As amplitudes de movimento de obliquidade e rotação pélvica foram de 10,12°± 3,03 e 18,23° ± 9,17, respectivamente. A média de flexão do quadril foi de 9,48° ± 3,40. O estudo das forças de reação ao solo revelou redução das forças de frenagem e propulsão. Os momentos articulares de flexão e adução caíram (0,42 Nm/kg ± 0,2 e 0,30 Nm/kg ± 0,11), mas o momento de abdução aumentou (0,42 Nm/kg ± 0,18). Conclusões O presente estudo mostrou que a osteonecrose da cabeça do fêmur é associada a mecanismos compensatórios da marcha, com aumento da movimentação pélvica e diminuição da flexão do joelho para proteção da articulação do quadril. A redução dos momentos de flexão e adução do quadril também foi identificada e a fraqueza destes grupos musculares pode estar correlacionada à doença.