Military Medicine International Journal of amsus raising the bar: extremity trauma care guest editors



Yüklə 2,47 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə10/20
tarix14.01.2017
ölçüsü2,47 Mb.
#5396
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   20

Hip Back

5.6 (2.8)

3.6 (3.0)

4.7 (2.8)

Transverse ROM

10.9 (3.2)

8.4 (3.4)

8.6 (2.1)

Temporal (s)

Spatial (m)

Stance Time

0.73 (0.04)

0.71 (0.06)

0.75 (0.04)

Step Length

0.70 (0.05)

0.73 (0.16)

0.65 (0.10)

Swing Time

0.44 (0.03)

0.44 (0.03)

0.41 (0.02)

Step Width

0.12 (0.03)

0.13 (0.03)

0.12 (0.03)

Step Time

0.58 (0.03)

0.61 (0.13)

0.54 (0.08)

Stride Length

1.41 (0.09)

1.38 (0.11)

1.39 (0.09)

BW, body weight; ROM, range of motion; IC, initial contact; LR, loading response; MSt, midstance; TSt, terminal stance, St, stance; PSw, preswing; ISw,

initial swing; MSw, midswing; TSw, terminal swing; Sw, swing. N/A: Trunk motion is tracked as 1 segment; therefore, duplicate measures in the intact limb

are not reported. Kinematic and kinetic measures in bold exhibit a signi

ficant between group differences after Bonferroni–Holm correction with the smallest

p-value cutoff of 0.0009. Temporal spatial measures in bold exhibit a significant between group differences after Bonferroni–Holm correction with the

smallest


p-value cutoff of 0.0083.

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

33

The Prevalence of Gait Deviations in Individuals With Transtibial Amputation



the AB group (

p ≤ 0.001), but showed low deviation preva-

lence in the TTA group.

Hip


The greatest prevalence of deviations at the hip of the

intact limb was with abduction (56.3%). All sagittal plane

hip kinematic measures of the prosthetic limb had low

deviation prevalence (12.5

–18.8%), but unlike the knee of

the prosthetic limb, the measures are skewed in a single

direction relative to the NRR. Moderate deviation prevalence

was observed for intact limb hip extension during preswing

and

flexion during terminal swing, however, only the latter



TABLE III.

Prevalence (%) of Individuals within the TTA Group with Kinematic, Kinetic, or Temporal Spatial Deviations of the

Prosthetic or Intact Limbs as Identi

fied Using an AB NRR for Each Measure. “High” (>50%), Moderate (25–49%), and Low (<25%)

Prevalence is Indicated for Each Measure. Arrows Represent a Signi

ficant Increase (↑) or Decrease (↓) in the TTA Mean Group Measure

Relative to the AB Group and Correspond to Differences Presented in Table II. For Each Peak Kinematic and Kinetic Measure,

the Timing of the Peak in the Gait Cycle is identi

fied

Deviation Prevalence (%)



Prosthetic

Intact


Deviation Prevalence (%)

Prosthetic

Intact

Ankle Angle



Ankle Moment

Plantar


flexion: LR

18.8%


6.3%

Dorsiflexion: LR

12.5%


12.5%


Dorsi

flexion: TSt

6.3%

0.0%


Plantarflexion: TSt

6.3%


0.0%

Plantar


flexion: ISw

100.0%



12.5%

Ankle Powers

Sagittal ROM

81.3%



6.3%

Absorption: LR

6.3%



43.8%



Absorption: TSt

12.5%


12.5%

Generation: TSt

50.0%


12.5%

Knee Angle

Knee Moment

Flexion: IC

18.8%

6.3%


Flexion: LR

6.3%



6.3%


Flexion: LR

25.0%


6.3%

Extension: MSt

0.0%


0.0%

Extension: TSt

18.8%

0.0%


Flexion: TSt

12.5%


0.0%

Flexion: MSw

31.3%



12.5%



Extension: TSt

6.3%


0.0%

Sagittal ROM

68.8%


18.8%


Varus: LR

18.8%



6.3%

Valgus: LR

12.5%

12.5%


Knee Powers

Generation: MSt

87.5%


12.5%

Absorption: LR

0.0%


0.0%

Generation: TSt

0.0%


0.0%

Absorption: TSt

0.0%

6.3%


Hip Angle

Hip Moment

Flexion: LR

12.5%


18.8%

Extension: LR

0.0%


6.3%


Extension: PSw

18.8%


31.3%

Flexion: TSt

6.3%



6.3%



Flexion: TSw

12.5%


31.3%


Extension: Sw

31.3%


18.8%


Sagittal ROM

18.8%


0.0%

Abductor


6.3%

31.3%


Adduction

12.5%


0.0%

Adductor


12.5%


0.0%

Abduction

31.3%



56.3%



Hip Powers

Generation: MSt

0.0%


6.3%

Absorption: TSt

12.5%

12.5%


Generation: TSt

6.3%


6.3%

Pelvic Angle

Trunk-Pelvic Angle

Anterior Tilt

31.3%


31.3%


Sagittal ROM

37.5%


N/A

Posterior Tilt

31.3%

31.3%


Frontal ROM

6.3%



N/A

Sagittal ROM

25.0%


25.0%


Transverse ROM

6.3%


N/A

Contralateral Drop

37.5%


0.0%

Trunk-Lab Angle

Contralateral Elevation

0.0%


12.5%


Sagittal ROM

0.0%


N/A

Frontal ROM

0.0%


0.0%


Frontal ROM

25.0%


N/A

Hip Forward

6.3%

0.0%


Transverse ROM

12.5%


N/A

Hip Back


0.0%

12.5%


Transverse ROM

6.3%


0.0%

Temporal


Spatial

Stance Time

18.8%

6.3%


Step Length

31.3%


43.8%

Swing Time

6.3%



25.0%



Step Width

0.0%


0.0%

Step Time

31.3%

37.5%


Stride Length

18.8%


12.5%

Signi


ficant between group differences of kinematic and kinetic measures are after Bonferroni–Holm correction with the smallest p-value cutoff of 0.0009.

Signi


ficant between group differences of temporal spatial measures are after Bonferroni–Holm correction with the smallest p-value cutoff of 0.0083.

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

34

The Prevalence of Gait Deviations in Individuals With Transtibial Amputation



was found to be signi

ficantly different from the AB group

(

p ≤ 0.001).



Pelvis/Trunk

Deviation prevalence was low to moderate for all pelvic and

trunk measures of the TTA group. Five individuals (31.3%)

with TTA accounted for all deviations of anterior and poste-

rior tilt. Overall, the TTA group ambulated with less anterior

pelvic tilt and had a signi

ficantly larger sagittal ROM than

the AB group (

p ≤ 0.001). In the AB group, the frontal

plane motion was symmetrical, with 3.1 (SD 1.5) degrees

of contralateral drop and 3.7(SD 2.1) degrees of contralat-

eral elevation relative to the stance limb. However, the

TTA group demonstrated asymmetric pelvic motion with

signi


ficantly reduced contralateral pelvic drop on the pros-

thetic limb and intact limb elevation (

p ≤ 0.001). The

frontal pelvic ROM of the TTA group was signi

ficantly

decreased (



p ≤ 0.001), although there were no values out-

side the NRR.

DISCUSSION

The current study is the

first, to our knowledge, to identify

and characterize deviations in individuals with a TTA using

both group mean comparisons and NRRs. The use of NRR

and prevalence is presented as an additional method for

identifying and quantifying deviations in individuals with a

TTA likely to be encountered in a treatment environment.

This approach allows direct comparisons of each individual

to the NRR. This is in contrast to the group mean approach

which, as evident in (Fig. 1), requires a high proportion of

values be consistently greater or less than the AB group

mean, or a few individuals with a TTA with large devia-

tions in the same direction. When using the NRR approach,

a relatively large sample of AB individuals is needed to

provide an accurate estimate of NRRs. In this study, data

from 40 AB males were the largest sample available at the

time of analysis and presented in Table II for use by others.

Prosthetic Limb

Similar to previous reports, individuals with a TTA in this

study exhibited signi

ficant kinematic

16

and kinetic



10,19

devi-


ations at the prosthetic ankle. Kinematic deviations such

as decreased peak plantar

flexion during initial swing and

decreased sagittal ROM were highly prevalent. The decrease

in peak plantar

flexion was due to an inability of the pros-

thetic devices to actively plantar

flex. When unloaded, these

passive devices return to their aligned position of approxi-

mately 5 degrees of dorsi

flexion. The use of passive pros-

thetic devices and associated decrease in plantar

flexion

contributed to the signi



ficant decrease in prosthetic ankle

power generation at terminal stance. Similar to earlier

works,

10,19


individuals with a TTA on average exhibited

an approximate 50% reduction in prosthetic ankle power

generation at terminal stance compared to the intact ankle

and AB group. However, this deviation was only prevalent

in 50% of our TTA group. This suggests that, although pros-

thetic ankle ROM was limited, 50% of the TTA group were

capable of achieving push-off powers within the NRR. This

demonstrates that performance within normative ranges is

possible, and interventions which allow individuals with a

TTA to more effectively load and store energy in the foot

are warranted.

Individuals with a TTA in the present study walked

with a signi

ficant decrease in prosthetic limb sagittal knee

ROM, which was highly prevalent and may be related to

an extended knee posture observed in the prosthetic limb

throughout gait. In agreement with previous reports, the

effects of the extended knee posture were greatest at initial

contact when individuals with a TTA displayed a signi

fi-

cantly decreased knee



flexor moment

15,16


and a signi

ficant


and highly prevalent reduction in knee power genera-

tion.


15

Signi


ficant decreases in sagittal knee moments and

powers measured later in stance were consistent with ear-

lier works,

11,15,16,19,27

however, demonstrated 0% devia-

tion prevalence meaning all values were within the NRR.

These kinetic differences may be related to a compensatory

extended knee posture, which prevents the knee from col-

lapsing

16

during stance.



Similar to previous literature,

12,16


individuals with a TTA

demonstrated a trend toward greater hip extension during

prosthetic limb stance. This was associated with a signi

fi-

cant increase in hip power generation during stance



10,12,19

and used to control knee

flexion in the prosthetic limb and

aid forward progression.

19

Despite signi



ficant kinetic group

mean differences, the TTA group exhibited little to no prev-

alence of hip deviations. Longitudinal analysis of our partici-

pants would provide insight into when and if compensations

at the hip develop.

Intact Limb

Individuals with a TTA in the present study exhibited no

signi


ficant differences in intact ankle kinematics compared

to the AB group. However, a signi

ficant increase in intact

ankle power absorption at initial contact was observed with

43.8% prevalence. We speculate this was in response to an

abrupt transition off the prosthetic ankle at terminal stance

and onto the intact limb at initial contact.

28

Individuals with



a TTA must transition off the prosthetic foot more quickly

due to a shortened roll-over arc of the prosthetic foot

28

and


lack of active plantar

flexion. This is consistent with the sig-

ni

ficant reduction in intact limb swing times observed in the



TTA group. The increase in intact ankle power absorption

during loading response may be associated with reports of

increased intact limb loading

1,3,5,29


thought to contribute to

secondary musculoskeletal disorders.

The results from the intact limb knee are in contrast to

previous works, which reported increases in swing knee

flexion,

11

maximum extension moments,



11,16

and stance knee

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

35

The Prevalence of Gait Deviations in Individuals With Transtibial Amputation



power generation.

11,14


The few signi

ficant kinematic and

kinetic differences observed demonstrated prevalence less

than 18.8%. Thus, it appears that knee deviations of the

intact limb noted in older populations with a TTA

11,14,16


may not frequently occur in our young population with a

TTA this early following independent ambulation.

In contrast to Bateni et al

10

who reported an increase in



hip

flexion of the intact limb during stance, we observed a

trend toward increased extension throughout the gait cycle

compared to the AB group. During swing, individuals with

a TTA demonstrated signi

ficant decreases in hip flexion and

abduction of the intact limb not previously reported in the

literature. These deviations were 31.3% and 56.3% preva-

lent, respectively, and may be associated with the signi

ficant


decrease in swing time and a rapid transition onto the intact

limb. Consistent with these results, individuals with a TTA

demonstrated a signi

ficant increase in swing hip extension

moments at the intact limb, likely in preparation for initial

contact with a shortened step length. However, most intact

limb hip kinetic values were within the NRR with less than

32% prevalence. Similar to the intact limb ankle and knee,

individuals with a TTA in this study did not frequently

exhibit hip deviations reported in populations with a longer

history of prosthetic ambulation.

10,12,14


Pelvis/Trunk

To the best of our knowledge, no study has reported pelvis

and trunk biomechanical data for individuals with a TTA

in all three planes of motion. Consistent with a previous

report of asymmetry in pelvic obliquity,

13

our participants



exhibited a signi

ficant decrease in pelvic drop on the intact

side with 37.5% prevalence. Although we found signi

fi-

cantly decreased frontal plane pelvic ROM using group



comparisons, all individual values were within the NRR.

The 0% deviation prevalence is consistent with the work

of Rueda et al

30

suggesting no difference between TTA and



AB groups. In addition to the frontal plane deviations, indi-

viduals with a TTA exhibited a signi

ficant decrease in ante-

rior pelvic tilt compared to the AB group with 31.5%

prevalence. The presence of pelvic and trunk deviations

early following independent ambulation and their potential

links to the development of low back pain

13,31


suggest lon-

gitudinal study of pelvic and trunk deviations and their rela-

tionship to low back pain may be warranted.

CONCLUSION

Prosthetic limb deviations identi

fied and characterized using

group mean and prevalence approaches are in general agree-

ment with, and add to, those reported in the literature. Spe-

ci

fically, knee and hip deviations observed in the prosthetic



limb are indicative of known compensations used to control

the knee during stance. Decreased prosthetic ankle power

generation during push off did not, however, appear to elicit

compensations in the intact limb, knee, and hip. Further,

individuals with a TTA in this study exhibited few of the

intact limb deviations that have been previously reported.

Inconsistencies between our data and previous literature may

be associated with differences in age, activity level, or pros-

thetic gait experience. Prior data demonstrating recovery of

normative metabolic cost of walking and greater function in

the injured service member as compared to civilian cohorts

are consistent with the reduced deviations observed here.

32

Finally, pelvic and trunk deviations in all three planes of



motion are reported here for the

first time. The use the NRR

method allows clinicians and researchers to identify gait

deviations in a single individual matching clinical practice.

Further study is needed to determine the exact etiology of

these deviations, and their association with the development

of secondary musculoskeletal conditions.

ACKNOWLEDGMENTS

We thank our colleague, Kelly M. Rodriguez, for her efforts in data collec-

tion analysis and insight on this manuscript. We also thank Dr. Benjamin

J. Darter, Linda Waetjen, and Melissa Brawner for contribution to

data collection.

REFERENCES

1. Gailey R, Allen K, Castles J, Kucharik J, Roeder M: Review of

secondary physical conditions associated with lower-limb amputa-

tion and long-term prosthesis use. J Rehabil Res Dev 2008; 45(1):

15

–29.


2. Hungerford D, Cockin J: Fate of the retained lower limb joints in

Second World War amputees. Proceedings and reports of universi-

ties, colleges, councils, and associations. J Bone Joint Surg Am 1975;

57(B1): 111.

3. Lemaire ED, Fisher FR: Osteoarthritis and elderly amputee gait. Arch

Phys Med Rehabil 1994; 75(10): 1094

–9.

4. Burke MJ, Roman V, Wright V: Bone and joint changes in lower limb



amputees. Ann Rheum Dis 1978; 37(3): 252

–4.


5. Kulkarni J, Gaine WJ, Buckley JG, Rankine JJ, Adams J: Chronic low

back pain in traumatic lower limb amputees. Clin Rehabil 2005; 19(1):

81

–6.


6. Isakov E, Mizrahi J, Ring H, Susak Z, Hakim N: Standing sway and

weight-bearing distribution in people with below-knee amputations.

Arch Phys Med Rehabil 1992; 73(2): 174

–8.


7. Pruziner AL, Werner KM, Copple TJ, Hendershot BD, Wolf EJ: Does

intact limb loading differ in servicemembers with traumatic lower limb

loss? Clin Orthop 2014; 472(10): 3068

–75.


8. Hendershot BD, Wolf EJ: Three-dimensional joint reaction forces and

moments at the low back during over-ground walking in persons with

unilateral lower-extremity amputation. Clin Biomech 2014; 29(3):

235


–42.

9. Gailey R, McFarland LV, Cooper RA, et al: Unilateral lower-limb loss:

prosthetic device use and functional outcomes in servicemembers from

Vietnam war and OIF/OEF con

flicts. J Rehabil Res Dev 2010; 47(4):

317


–31.

10. Bateni H, Olney SJ: Kinematic and kinetic variations of below-knee

amputee gait. J Prosthetics Orthotics 2002; 14(1): 2

–12.


11. Beyaert C, Grumillier C, Martinet N, Paysant J, Andre JM: Compen-

satory mechanism involving the knee joint of the intact limb during

gait in unilateral below-knee amputees. Gait Posture 2008; 28(2):

278


–84.

12. Grumillier C, Martinet N, Paysant J, Andre JM, Beyaert C: Compen-

satory mechanism involving the hip joint of the intact limb during

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

36

The Prevalence of Gait Deviations in Individuals With Transtibial Amputation



gait in unilateral trans-tibial amputees. J Biomech 2008; 41(14):

2926


–31.

13. Michaud SB, Gard SA, Childress DS: A preliminary investigation of

pelvic obliquity patterns during gait in persons with transtibial and

transfemoral amputation. J Rehabil Res Dev 2000; 37(1): 1

–10.

14. Nolan L, Lees A: The functional demands on the intact limb during



walking for active trans-femoral and trans-tibial amputees. Prosthet

Orthot Int 2000; 24(2): 117

–25.

15. Powers CM, Rao S, Perry J: Knee kinetics in trans-tibial amputee gait.



Gait Posture 1998; 8(1): 1

–7.


16. Sanderson DJ, Martin PE: Lower extremity kinematic and kinetic adap-

tations in unilateral below-knee amputees during walking. Gait Posture

1997; 6(2): 126

–36.


17. Winter DA, Sienko SE: Biomechanics of below-knee amputee gait.

J Biomech 1988; 21(5): 361

–7.

18. Kline RB: Beyond Signi



ficance Testing: Reforming Data Analysis

Methods in Behavioral Research. Washington, DC, American Psycho-

logical Association, 2004.

19. Gitter A, Czerniecki JM, DeGroot DM: Biomechanical analysis of the

in

fluence of prosthetic feet on below-knee amputee walking. Am J Phys



Med Rehabil 1991; 70(3): 142

–8.


20. O

’Sullivan R, Walsh M, Jenkinson A, O’Brien T: Factors associated

with pelvic retraction during gait in cerebral palsy. Gait Posture 2007;

25(3): 425

–31.

21. Bennett DA, Beckett LA, Murray AM, et al: Prevalence of



Parkinsonian signs and associated mortality in a community popula-

tion of older people. N Engl J Med 1996; 334(2): 71

–6.

22. Verghese J, LeValley A, Hall CB, Katz MJ, Ambrose AF, Lipton RB:



Epidemiology of gait disorders in community-residing older adults.

J Am Geriatr Soc 2006; 54(2): 255


Yüklə 2,47 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   20




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

gir | qeydiyyatdan keç
    Ana səhifə


yükləyin