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. 2019 Aug 20;54(4):422–427. doi: 10.1055/s-0039-1694019

Is Femoral Version Associated with Changes in Hip Muscle Strength in Females with Symptomatic Femoroacetabular Impingement? *

Adriano David Marostica 1, André Luiz Almeida Pizzolatti 2,, Guilherme Pradi Adam 3, Daniel Codonho 4, Richard Prazeres Canella 4, Gerson Gandhi Ganev 5
PMCID: PMC6701972  PMID: 31435109

Abstract

Objective  The aim of the present study was to evaluate the association between femoral anteversion and hip muscle strength in subjects with femoroacetabular impingement syndrome.

Method  The femoral version angles described in the arthro-magnetic resonance images and isokinetic tests were retrospectively evaluated from July 2016 to December 2017. The inclusion criteria were: a) femoral version evaluated by the same radiologist; b) α angle ≥ 55°; and c) no limiting pain during the isokinetic test. Flexion/extension, abduction/adduction, and internal/external rotation peak torques were evaluated at 30° per second in 5 repetitions. The correlation between femoral version and muscle strength was evaluated by simple linear regression at a 5% significance level.

Results  A total of 37 females filled the inclusion criteria, and 51 symptomatic hips were evaluated. There was no correlation of the femoral anteversion in the flexion, extension, abduction, adduction, external rotation and internal rotation peak torques.

Conclusion  Femoral anteversion did not show a correlation with hip muscle strength in females with symptomatic femoroacetabular impingement.

Keywords: femoroacetabular impingement, muscle strength, hip joint

Introduction

Abnormal hip morphologies have been related to several pathologies of the inferior limbs. The prominence of the femur at the head-neck junction (CAM-type) and an excessive coverage of the femoral head by the acetabulum (PINCER-type) are abnormalities that alone or in combination induce the impingement of the femur against the acetabulum (femoroacetabular impingement, FAI) during extreme movements. This impingement may cause labral tears and premature development of osteoarthritis. 1 2

Another important abnormality of the femur is a low or excessive torsion of the neck. In the first case, the angle between the neck and longitudinal axis of the diaphysis is increased, or the angle between the neck and femoral condyle is decreased (< 10°), 3 which induces the external rotation (ER) of the femur. However, in order to maintain the foot pointing forward, the femur is internally rotated, reducing the offset between the anterior rim of the acetabulum and the femoral neck. This morphology decreases the internal rotation (IR) range of motion (RoM), potentiates the impingement, 4 and increases the contact stress of the joint. 5 On the other hand when there is excessive anteversion of the femur, the angle between the neck and longitudinal axis of the femoral diaphysis is decreased, or the angle between the neck and femoral condyle is increased (> 22°), 3 which has a direct effect on the knee. The distal femur is positioned in IR, and the patella is turned medially. 4 This position increases the contact pressure and results in patellofemoral syndrome (PFS). 6

Interestingly, both PFS and FAI pathologies have been related to an imbalance in muscle strength. Subjects with PFS have shown weakness in hip abduction and ER, 7 8 while subjects with FAI have shown weakness in hip abduction, adduction, and ER when compared with asymptomatic controls. 9 Furthermore, a suggestive weakness was observed in the IR, and no difference was observed in extension between symptomatic and asymptomatic subjects. 9 Diamond et al 10 observed an isometric weakness in the abductors and an imbalance in the rotators in subjects with FAI. Comparing symptomatic and asymptomatic contralateral hips, Nepple et al 11 showed deficits in the isometric strength of the abductors and flexors.

The generalized weakness in hip muscles reported in subjects with symptomatic hips 9 and the recovery of strength after the reduction of pain 12 induced the authors to conclude that the weakness was related to the pain caused by osteoarthritis. Nevertheless, the comparison based in symptoms without an evaluation of hip morphology cannot suggest whether the abnormal morphology responsible for FAI is associated to weakness. The resection of the CAM-type deformity and the reduction of pain were associated to the recovery of strength. 12

The CAM-type deformity reduces the range of IR, and the increase in motion could be associated to the recovery of internal rotator strength.

However, our hypothesis is that femoral version abnormalities might also be associated to weakness in subjects with CAM-type impingement and symptomatic hips. A simplified model of the anterior fibers of the gluteus medius and minimus to explain the theory of the femoral version-related weakness of the IR is shown in Fig. 1 . The backward-shifted position of the greater trochanter relative to the head with the foot pointed forward in the excessive anteversion of the femur decreases the angle between the muscle vector and the axis of the femoral neck. This position may increase the magnitude of the vector responsible to press the head inside the acetabulum and decrease the vector responsible for the internal torque. Furthermore, the anteversion may be responsible for the disadvantageous length-tension relationship between the internal rotators and the psoas. 13 The backward position of the lesser trochanter may elongate the fibers, decreasing the number of actin-myosin cross-bridge formations and the ability to produce the maximal force. On the other hand, when the greater trochanter is shifted into a forward position, the angle between the muscle vector and the axis of the femoral neck is increased. Thus, the magnitude of the vector responsible for the internal torque is increased, and the vector responsible to press the head against the acetabulum decreases.

Fig. 1.

Fig. 1

The posterior view of hip in 90° flexion, and vectors of anterior fibers of gluteus medius and minimus in normal (10–22°), low (< 10°), and high (> 22°) femoral anteversion, respectively. The dot vectors are the responsible for internal rotation movement. The closed angle between femoral axis and muscle vector showed in high anteversion may results in decreased vector responsible for rotation compared to low anteversion. The opposed effect can be shown in low anteversion case.

Therefore, the sum of the vector changes and disadvantageous length-tension relationship may be enough to alter hip muscle strength when subjects with excessive and low femoral anteversion are compared. Taking this into account, the present study evaluated the correlation of the femoral version with isokinetic muscle strength in females with symptomatic CAM-type impingement.

Methods

Subjects

The sample of the present study was composed of subjects that were evaluated in our institute between July 2016 and December 2017. The inclusion criteria were having had the arthro-magnetic resonance image evaluated by the same radiologist, having pathological CAM-type FAI, and being able to execute the movements required in the isokinetic protocol without excessive pain (visual analog scale [VAS] < 4). All subjects provided their consent for the use of the data. Previous approval for the conduction of the study was obtained from the Ethics in Research Committee of our institution.

Assessment of Hip Morphology

All of the hip morphology evaluations were performed through arthro-magnetic resonance imaging (GE Infinity, GE, Boston, MA, US). After anesthesia with 5 mL of lidocaine 2%, an 18-mL physiologic buffer solution and 0.4 mL of gadoteric acid were injected into the hip. The scans were performed using T1 sequences with 0.3 cm of thickness and saturation of the axial fat at the axes of the femoral neck, and at the sagittal and coronal planes. Coronal short tau inversion recovery (STIR) images with fat saturation, 0.5 cm of thickness and axial proton density were also acquired. The femoral version was measured drawing a line crossing the center of the femoral neck and another line crossing both posterior condyles. The presence of CAM-type impingement was evaluated through the α angle. The α angle was measured drawing a line crossing the axis of neck and another line crossing the head-neck junction and the center of the femoral head. An angle ≥ 55° was considered positive for CAM-type impingement. 14 15

Assessment of Muscle Strength

The concentric peak torque was evaluated using a System 4 pro isokinetic dynamometer (Biodex Medical System, Shirley, NY, US). The manufacturer's protocols were followed for the flexion/extension and abduction/adduction movements. The supine position was adopted to evaluate the flexor and extensor muscle strength. The RoM was set as near as possible to 5° of flexion in order to avoid contact of the thigh with the chair. The upper limit was set at between 60° and 70°. The abduction and adduction movements were performed in lateral decubitus. The lower position was set at 0° of adduction, and the RoM was set between 45° and 55°. Gravity correction was performed at the lower limit of the RoM for the flexion/extension and abduction/adduction movements. The IR and ER were evaluated in a seated position with the hip and knee fixed at a flexion of 90°. The dynamometer axis was adjusted to the longitudinal axis of the femur and attached to the leg above the medial malleoli. To avoid any adduction and abduction movements during the test, the hip and the distal thigh were immobilized. The subjects themselves defined the RoM in order to avoid any feeling of pain. The minimum RoM accepted was of 20°. Gravity correction was not necessary. A warm-up session of five repetitions was performed for all movements. The peak torque was recorded over 5 repetitions with 30° per second of velocity, which were performed 2 minutes after the warm-up.

Statistical Analysis

The peak torque data was normalized by body mass. The correlation between the femoral version and the peak torque was evaluated adjusting a simple linear regression curve, and the analysis of variance was used to evaluate the significance of the regression. The significance level was set at 0.05.

Results

A total of 37 females fulfilled the inclusion criteria. A total of 23 females had unilateral symptoms, and 14 subjects had bilateral symptoms. Thus, 51 hips were evaluated. The data of the femoral anteversion angles and the characteristics of the subjects are summarized in Table 1 . There was no correlation between the femoral version angle and the flexion ( p  = 0.59), extension ( p  = 0.22), abduction ( p  = 0.75), adduction ( p  = 0.61), and ER ( p  = 0.17) peak torques. A weak correlation between the femoral version and the IR ( p  = 0.013; r adjusted  = 0.10) peak torque was observed ( Fig. 2 ).

Table 1. Sample description.

Description Mean Standard deviation Minimum Maximum
Femoral version angle (degree) 17 7.8 0 31
Alpha angle (degree) 60 6.39 55 86
Age 36 8.23 24 52
Height (m) 1.63 0.06 1.5 1.78
Body mass (kg) 63 8.32 51 98

Fig. 2.

Fig. 2

Dispersion of flexion, extension, abduction, adduction, internal rotation, and external rotation peak torque (N.m/Kg) versus femoral version angle.

Discussion

The aim of the present study was to evaluate the correlation between the femoral version and the concentric isokinetic strength of the hip muscles. The results showed no effect of the version on flexion, extension, abduction, adduction, and ER strength; they also showed a weak correlation with IR strength in females with pathological CAM-type FAI.

The action of the rotator muscles depends on the relative position between the femoral and the pelvic insertions, which determines the vector of the muscles related to the rotational axis of the femur. The muscles with their vector in front of the rotational axis of the femur on the horizontal plane are responsible for the IR when the hip is at 0° of flexion. The main internal rotator muscles are the anterior fibers of the gluteus medius and minimus, 16 pectineus, and tensor fasciae latae. The adductor longus and brevis are secondary internal rotators. 17 With a 90° hip flexion, the posterior fibers of the gluteus medius and the anterior fibers of the gluteus maximus also become internal rotators, increasing the internal moment compared with 0° of hip flexion. 17 18

Cibulka et al 19 evaluated the effect of the asymmetric RoM on the IR of the hip rotator muscles. Asymptomatic subjects with a greater ER RoM when compared with the IR RoM (ER > IR), and subjects with the opposite characteristics (ER < IR) were evaluated. Although the authors did not evaluate hip morphology, the first pattern is similar to the pattern of RoM observed in subjects with low femoral anteversion, in whom the offset between the femoral neck and the anterior acetabular rim is short, resulting in low IR RoM, and the offset related to the posterior rim is large, resulting in high ER RoM, 3 20 as shown in Fig. 1 . The second pattern is similar to the pattern observed in subjects with excessive anteversion, in whom the offset between the femoral neck and anterior acetabular rim is large, and the offset related to posterior acetabular rim is short, resulting in a greater IR RoM when compared with the ER RoM. 3 20 Subjects with ER > IR showed a higher isometric force of IR when compared with subjects with ER < IR when the angle of ER RoM used to measure the force was similar between them. 19 The explanation used by the authors was that the muscle fibers were more elongated in the ER < IR pattern than the fibers in the ER > IR pattern for this RoM. The authors also observed that when the force of the IR was measured with the foot pointing forward (see Fig. 1 for clarity), the subjects with ER > IR had more strength than the ER < IR subjects.

Previous studies had suggested that excessive anteversion may affect the abduction strength. The electromyography of the hip muscles showed that asymptomatic athletes with excessive anteversion have reduced isometric electromyography activity of the gluteus medius during abduction associated to the ER test in the lateral decubitus position. 21 Another study performed a finite-element analysis of a hip prosthesis wrongly positioned in excessive anteversion, and it showed a slight decrease in the moment arm and force generation abilities of the abductors, and an increase in the force of the flexors. 22

Although we did not evaluate the existence of PFS in our sample, a relationship between excessive anteversion and weakness in the hip muscles has been suggested as a cause of PFS, due to the resultant internal rotation of the distal femur when the foot is pointing forward. 4 Subjects with PFS have shown this femoral positioning during dynamic activities such as running 23 and squatting. 24 This biomechanics has been associated to the inability of the gluteus maximus to counterbalance the IR, since subjects with PFS have shown a weakness in the abductors and external rotators. 7 8

Our results did not show any effect of the different version angles on the isokinetic torque of the external rotators, abductors, and flexors. We hypothesized that the lateral decubitus position in the open chain used to evaluate the isokinetic strength of abduction may enable the adjustment of a more favorable orientation of muscle fibers to develop the maximal force. A possible deficit of the abductor related to femoral version may become evident when the muscles act eccentrically to stabilize the drop of the pelvis in the frontal plane and control the IR moment, such as observed in subjects with PFS. 6 25

These findings show that femoral version is not a determinant factor for muscle weakness. Moreover, they are in line with studies that have shown that abnormal femoral anteversion does not change the outcomes after arthroscopy for FAI. 4 26 However, in order to better understand the effect of femoral version, further studies should consider evaluating asymptomatic hips to avoid the bias of pain in the maximal development of the torque. Although no limiting pain was reported (VAS < 4), the IR movement with 90° of flexion may impinge the femur against the acetabulum, triggering pain. Therefore, it is not possible to guarantee that pain did not influence the maximal peak torque development. The lack of a control group is the major limitation of the present study.

Conclusion

Femoral version did not show a correlation with the strength of flexion, extension, abduction, adduction, ER and IR in symptomatic females with FAI.

Conflitos de Interesse Os autores declaram não haver conflitos de interesse.

*

Trabalho feito na Clínica Reab, Florianópolis, SC, Brasil .

*

Work conducted at Clinica Reab, Florianopolis, SC, Brazil .

Referências

  • 1.Chegini S, Beck M, Ferguson S J. The effects of impingement and dysplasia on stress distributions in the hip joint during sitting and walking: a finite element analysis. J Orthop Res. 2009;27(02):195–201. doi: 10.1002/jor.20747. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 2.Beck M, Kalhor M, Leunig M, Ganz R. Hip morphology influences the pattern of damage to the acetabular cartilage: femoroacetabular impingement as a cause of early osteoarthritis of the hip. J Bone Joint Surg Br. 2005;87(07):1012–1018. doi: 10.1302/0301-620X.87B7.15203. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 3.Botser I B, Ozoude G C, Martin D E, Siddiqi A J, Kuppuswami S, Domb B G. Femoral anteversion in the hip: comparison of measurement by computed tomography, magnetic resonance imaging, and physical examination. Arthroscopy. 2012;28(05):619–627. doi: 10.1016/j.arthro.2011.10.021. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 4.Jackson T J, Lindner D, El-Bitar Y F, Domb B G. Effect of femoral anteversion on clinical outcomes after hip arthroscopy. Arthroscopy. 2015;31(01):35–41. doi: 10.1016/j.arthro.2014.07.009. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 5.Satpathy J, Kannan A, Owen J R, Wayne J S, Hull J R, Jiranek W A. Hip contact stress and femoral neck retroversion: a biomechanical study to evaluate implication of femoroacetabular impingement. J Hip Preserv Surg. 2015;2(03):287–294. doi: 10.1093/jhps/hnv040. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 6.Baldon RdeM, Nakagawa T H, Muniz T B, Amorim C F, Maciel C D, Serrão F V. Eccentric hip muscle function in females with and without patellofemoral pain syndrome. J Athl Train. 2009;44(05):490–496. doi: 10.4085/1062-6050-44.5.490. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 7.Ireland M L, Willson J D, Ballantyne B T, Davis I M. Hip strength in females with and without patellofemoral pain. J Orthop Sports Phys Ther. 2003;33(11):671–676. doi: 10.2519/jospt.2003.33.11.671. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 8.Bolgla L A, Malone T R, Umberger B R, Uhl T L. Hip strength and hip and knee kinematics during stair descent in females with and without patellofemoral pain syndrome. J Orthop Sports Phys Ther. 2008;38(01):12–18. doi: 10.2519/jospt.2008.2462. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 9.Casartelli N C, Maffiuletti N A, Item-Glatthorn J F et al. Hip muscle weakness in patients with symptomatic femoroacetabular impingement. Osteoarthritis Cartilage. 2011;19(07):816–821. doi: 10.1016/j.joca.2011.04.001. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 10.Diamond L E, Wrigley T V, Hinman R S et al. Isometric and isokinetic hip strength and agonist/antagonist ratios in symptomatic femoroacetabular impingement. J Sci Med Sport. 2016;19(09):696–701. doi: 10.1016/j.jsams.2015.10.002. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 11.Nepple J J, Goljan P, Briggs K K, Garvey S E, Ryan M, Philippon M J. Hip Strength Deficits in Patients With Symptomatic Femoroacetabular Impingement and Labral Tears. Arthroscopy. 2015;31(11):2106–2111. doi: 10.1016/j.arthro.2015.04.095. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 12.Casartelli N C, Maffiuletti N A, Item-Glatthorn J F, Impellizzeri F M, Leunig M. Hip muscle strength recovery after hip arthroscopy in a series of patients with symptomatic femoroacetabular impingement. Hip Int. 2014;24(04):387–393. doi: 10.5301/hipint.5000131. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 13.Schutte L M, Hayden S W, Gage J R. Lengths of hamstrings and psoas muscles during crouch gait: effects of femoral anteversion. J Orthop Res. 1997;15(04):615–621. doi: 10.1002/jor.1100150419. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 14.Barrientos C, Barahona M, Diaz J, Brañes J, Chaparro F, Hinzpeter J. Is there a pathological alpha angle for hip impingement? A diagnostic test study. J Hip Preserv Surg. 2016;3(03):223–228. doi: 10.1093/jhps/hnw014. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 15.de Sa D, Urquhart N, Philippon M, Ye J E, Simunovic N, Ayeni O R. Alpha angle correction in femoroacetabular impingement. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22(04):812–821. doi: 10.1007/s00167-013-2678-6. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 16.Beck M, Sledge J B, Gautier E, Dora C F, Ganz R. The anatomy and function of the gluteus minimus muscle. J Bone Joint Surg Br. 2000;82(03):358–363. doi: 10.1302/0301-620x.82b3.10356. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 17.Delp S L, Hess W E, Hungerford D S, Jones L C. Variation of rotation moment arms with hip flexion. J Biomech. 1999;32(05):493–501. doi: 10.1016/s0021-9290(99)00032-9. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 18.Neumann D A. Kinesiology of the hip: a focus on muscular actions. J Orthop Sports Phys Ther. 2010;40(02):82–94. doi: 10.2519/jospt.2010.3025. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 19.Cibulka M T, Strube M J, Meier D et al. Symmetrical and asymmetrical hip rotation and its relationship to hip rotator muscle strength. Clin Biomech (Bristol, Avon) 2010;25(01):56–62. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2009.09.006. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 20.Philippon M J, Ejnisman L, Pennock A T et al. Does Femoral Anteversion Play a Role in the Pathomechanics and Subsequent Surgical Treatment of Femoroacetabular Impingement? (SS-44) Arthrosc J Arthrosc Relat Surg. 2011;27(05):e53. [Google Scholar]
  • 21.Nyland J, Kuzemchek S, Parks M, Caborn D NM. Femoral anteversion influences vastus medialis and gluteus medius EMG amplitude: composite hip abductor EMG amplitude ratios during isometric combined hip abduction-external rotation. J Electromyogr Kinesiol. 2004;14(02):255–261. doi: 10.1016/S1050-6411(03)00078-6. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 22.Delp S L, Komattu A V, Wixson R L. Superior displacement of the hip in total joint replacement: effects of prosthetic neck length, neck-stem angle, and anteversion angle on the moment-generating capacity of the muscles. J Orthop Res. 1994;12(06):860–870. doi: 10.1002/jor.1100120614. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 23.Souza R B, Powers C M. Predictors of hip internal rotation during running: an evaluation of hip strength and femoral structure in women with and without patellofemoral pain. Am J Sports Med. 2009;37(03):579–587. doi: 10.1177/0363546508326711. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 24.Powers C M. The influence of abnormal hip mechanics on knee injury: a biomechanical perspective. J Orthop Sports Phys Ther. 2010;40(02):42–51. doi: 10.2519/jospt.2010.3337. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 25.Baldon RdeM, Lobato D F M, Carvalho L P, Wun P Y L, Presotti C V, Serrão F V. Relationships between eccentric hip isokinetic torque and functional performance. J Sport Rehabil. 2012;21(01):26–33. doi: 10.1123/jsr.21.1.26. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 26.Ferro F P, Ho C P, Briggs K K, Philippon M J. Patient-centered outcomes after hip arthroscopy for femoroacetabular impingement and labral tears are not different in patients with normal, high, or low femoral version. Arthroscopy. 2015;31(03):454–459. doi: 10.1016/j.arthro.2014.10.008. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
Rev Bras Ortop (Sao Paulo). 2019 Aug 20;54(4):422–427. [Article in Portuguese]

A versão femoral está associada a alterações na força dos músculos do quadril em mulheres com impacto femoroacetabular sintomático? *

Resumo

Objetivo  O objetivo deste estudo foi avaliar a associação da anteversão femoral e da força dos músculos do quadril em indivíduos com síndrome do impacto femoroacetabular.

Método  Os ângulos de versão femoral descritos nas imagens de ressonância magnética articular e os testes isocinéticos foram avaliados retrospectivamente entre julho de 2016 e dezembro de 2017. Os critérios de inclusão foram: a) versão femoral avaliada pelo mesmo radiologista; b) ângulo α ≥ 55°; e c) ausência de dor limitante durante o teste isocinético. Os picos de torque em flexão/extensão, abdução/adução e rotação interna/externa foram avaliados a 30°/s em 5 repetições. A correlação entre a versão femoral e a força muscular foi avaliada por meio de regressão linear simples, com nível de significância estatística de 5%.

Resultados  Um total de 37 mulheres atenderam aos critérios de inclusão. Foram avaliados 51 quadris sintomáticos. Não houve correlação da anteversão femoral nos picos de torque em flexão, extensão, abdução, adução, rotação externa e rotação interna.

Conclusão  A anteversão femoral não foi correlacionada à força dos músculos do quadril em mulheres com impacto femoroacetabular sintomático.

Palavras-chave: impacto femoroacetabular, força muscular, articulação coxofemoral

Introdução

Morfologias coxofemorais anormais têm sido relacionadas a diversas patologias de membros inferiores. A proeminência do fêmur na junção cabeça-colo (tipo CAM) e a cobertura excessiva da cabeça do fêmur pelo acetábulo (tipo PINCER) são anomalias que, sozinhas ou combinadas, induzem o impacto do fêmur contra o acetábulo (impacto femoroacetabular, IFA) durante movimentos extremos. Esse impacto pode causar laceração labral e levar ao desenvolvimento prematuro de osteoartrite. 1 2

Outra anomalia femoral importante é a torção baixa ou excessiva do colo. No primeiro caso, o ângulo entre o colo e o eixo longitudinal da diáfise é maior, ou o ângulo entre o colo e o côndilo femoral é diminuído (< 10°), 3 o que induz a rotação externa (RE) do fêmur. No entanto, para manter o pé apontado para frente, o fêmur gira em sentido interno, reduzindo o deslocamento entre a borda anterior do acetábulo e o colo do osso. Essa morfologia diminui a amplitude de movimento (AM) em rotação interna (RI), e aumenta o impacto 4 e o estresse de contato articular. 5 Por outro lado, em caso de anteversão excessiva do fêmur, o ângulo entre o colo e o eixo longitudinal da diáfise diminui, ou o ângulo entre o colo e o côndilo femoral aumenta (> 22°), 3 o que afeta diretamente o joelho. O fêmur distal é posicionado em RI, e a patela gira em sentido medial. 4 Essa posição aumenta a pressão de contato, levando ao desenvolvimento de síndrome patelofemoral (SPF). 6

Curiosamente, tanto a SPF quanto o IFA foram relacionados a um desequilíbrio da força muscular. Indivíduos com SPF apresentaram fraqueza na abdução e RE do quadril, 7 8 enquanto pacientes com IFA demonstraram fraqueza na abdução, adução e RE do quadril em comparação a controles assintomáticos. 9 Além disso, uma fraqueza sugestiva foi observada na RI, e não houve diferença na extensão entre indivíduos sintomáticos e assintomáticos. 9 Diamond et al 10 observaram fraqueza isométrica de abdutores e desequilíbrio de rotadores em indivíduos com IFA. Na comparação de quadris contralaterais sintomáticos e assintomáticos, Nepple et al 11 detectaram déficits de força isométrica em abdutores e flexores.

A fraqueza generalizada dos músculos do quadril relatada por indivíduos com quadris sintomáticos 9 e a recuperação da força após a redução da dor 12 levou os autores a concluir que a fraqueza estava relacionada à dor causada pela osteoartrite. No entanto, a comparação baseada em sintomas sem avaliação morfológica do quadril não pode sugerir se a morfologia anormal responsável pelo IFA está associada à fraqueza. A ressecção da deformidade de tipo CAM e a redução da dor foram associadas à recuperação da força. 12

A deformidade do tipo CAM reduz a amplitude de RI, e o aumento do movimento pode estar associado à recuperação da força dos rotadores internos.

No entanto, nossa hipótese é a de que anomalias na versão femoral também podem estar associadas à fraqueza em indivíduos com impacto do tipo CAM e quadris sintomáticos. Um modelo simplificado das fibras anteriores do glúteo médio e mínimo é mostrado na Fig. 1 para explicar a teoria da fraqueza da rotação interna relacionada à versão femoral. A retroposição do trocânter maior em relação à cabeça com o pé apontado para a frente na anteversão excessiva do fêmur diminui o ângulo entre o vetor do músculo e o eixo do colo femoral. Esta posição pode aumentar a magnitude do vetor responsável pela pressão da cabeça dentro do acetábulo, e diminuir o vetor de torque interno. Além disso, a anteversão pode ser responsável pela relação tensão-comprimento desvantajosa dos rotadores internos e do psoas. 13 A retroposição do trocânter menor pode alongar as fibras, diminuindo o número de pontes cruzadas de actina-miosina e a capacidade de produção de força máxima. Por outro lado, o deslocamento do trocânter maior para uma posição avançada aumenta o ângulo entre o vetor do músculo e o eixo do colo femoral. Assim, a magnitude do vetor responsável pelo torque interno aumenta, e o vetor responsável pela pressão da cabeça contra o acetábulo diminui.

Fig. 1.

Fig. 1

A visão posterior do quadril em 90 ° de flexão e vetores de fibras anteriores do glúteo médio e mínimo em anteversão femoral normal (10–22 °), baixa (< 10 °) e alta (>  22 °), respectivamente. Os vetores pontuais são os responsáveis pelo movimento de rotação interna. O ângulo fechado entre o eixo femoral e o vetor muscular, apresentado em alta anteversão, pode resultar em diminuição do vetor responsável pela rotação em relação à baixa anteversão. O efeito oposto pode ser mostrado no caso de anteversão baixa.

Portanto, a soma de alterações de vetores e a relação comprimento-tensão desvantajosa pode ser suficiente para alterar a força dos músculos do quadril durante a comparação de indivíduos com anteversão femoral excessiva e baixa. Considerando isso, o presente estudo avaliou a correlação da versão femoral com a força muscular isocinética em mulheres com impacto do tipo CAM sintomático.

Métodos

Pacientes

A amostra deste estudo foi composta por pacientes avaliados em nosso instituto entre julho de 2016 e dezembro de 2017. Os critérios de inclusão foram a avaliação da imagem de ressonância magnética articular pelo mesmo radiologista, ter IFA do tipo CAM patológico, e ser capaz de executar os movimentos necessários do protocolo isocinético sem dor excessiva (escala analógica visual [EAV] < 4). Todos os pacientes deram seu consentimento para o uso dos dados. O estudo foi previamente aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do nosso instituto.

Avaliação da morfologia do quadril

Todas as avaliações de morfologia do quadril foram realizadas por meio de ressonância magnética articular (GE Infinity, GE, Boston, MA, EUA). Após a anestesia com 5 mL de lidocaína a 2%, 18 mL de solução tampão fisiológica, e 0,4 mL de ácido gadotérico foram injetados no quadril. As varreduras foram realizadas com sequências ponderadas T1 com espessura de 0,3 cm e saturação de gordura axial nos eixos do colo do fêmur e nos planos sagital e coronal. Imagens coronais em short tau inversion recovery (STIR) com saturação de gordura, 0,5 cm de espessura e densidade axial de prótons também foram adquiridas. A versão femoral foi medida por uma linha que cruza o centro do colo femoral e outra linha que cruza os dois côndilos posteriores. A presença do impacto do tipo CAM foi avaliada pelo ângulo α. O ângulo α foi medido traçando uma linha que cruza o eixo do colo e outra que cruza a junção cabeça-colo e o centro da cabeça do fêmur. O ângulo igual ou superior a 55° foi considerado positivo para o impacto do tipo CAM. 14 15

Avaliação da força muscular

O pico de torque concêntrico foi avaliado com um dinamômetro pró-isocinético System 4 (Biodex Medical System, Shirley, NY, EUA). Os protocolos do fabricante foram seguidos para avaliação dos movimentos de flexão/extensão e abdução/adução. A posição supina foi adotada para análise das forças dos músculos flexores e extensores. A AM foi ajustada o mais próximo possível de 5° de flexão para evitar o contato da coxa com a cadeira. O limite superior foi estabelecido entre 60° e 70°. Os movimentos de abdução e adução foram realizados em decúbito lateral. A posição inferior foi fixada em 0° de adução, e a AM, entre 45° e 55°. A correção da gravidade foi realizada no limite inferior da AM para os movimentos de flexão/extensão e abdução/adução. A RI e a RE foram avaliadas em posição sentada, com o quadril e o joelho fixos em flexão de 90°. O eixo do dinamômetro foi ajustado ao eixo longitudinal do fêmur e fixado na perna, acima do maléolo medial. Para evitar movimentos de adução e abdução durante o teste, o quadril e a porção distal da coxa foram imobilizados. A AM foi definida pelo paciente a fim de evitar qualquer sensação de dor, sendo que a AM mínima aceita foi de 20°. A correção da gravidade não foi necessária. Uma sessão de aquecimento de cinco repetições foi realizada em todos os movimentos. O pico de torque foi registrado em cinco repetições com velocidade de 30°/s, que foram realizadas 2 minutos após o aquecimento.

Análise Estatística

Os dados do pico de torque foram normalizados pela massa corpórea. A correlação entre a versão femoral e o pico de torque foi avaliada por meio do ajuste de uma curva de regressão linear simples, e a análise de variância avaliou a significância da regressão. O nível de significância foi estabelecido em 0,05.

Resultados

Um total de 37 mulheres atenderam aos critérios de inclusão; 23 mulheres apresentaram sintomas unilaterais, e 14 tinham sintomas bilaterais. Assim, 51 quadris foram avaliados. Os dados dos ângulos de versão femoral e as características dos pacientes estão resumidos na Tabela 1 . Não houve correlação entre ângulo de versão femoral e o pico de torque em flexão ( p  = 0,59), extensão ( p  = 0,22), abdução ( p  = 0,75), adução ( p  = 0,61) e rotação externa ( p  = 0,17). Houve uma correlação fraca da versão femoral com o pico de torque em rotação interna ( p  = 0,013; r ajustado  = 0,10) ( Fig. 2 ).

Tabela 1. Descrição da amostra.

Descrição Média Desvio padrão Mínimo Máximo
Ângulo de versão femoral (graus) 17 7,8 0 31
Ângulo alfa (graus) 60 6,39 55 86
Idade 36 8,23 24 52
Altura (m) 1,63 0,06 1,5 1,78
Massa corpórea (kg) 63 8,32 51 98

Fig. 2.

Fig. 2

Dispersão de torque de flexão, extensão, abdução, adução, rotação interna e rotação externa (N.m/Kg) versus ângulo da versão femoral.

Discussão

O objetivo deste estudo foi avaliar a correlação entre a versão femoral e a força isocinética concêntrica dos músculos do quadril. Os resultados mostraram que a versão não influenciou a força de flexão, extensão, abdução, adução e RE; eles mostraram também a existência de uma correlação fraca com a força de RI em mulheres com IFA do tipo CAM patológico.

A ação dos músculos rotadores depende da posição relativa entre as inserções femoral e pélvica, que determina o vetor dos músculos relacionados ao eixo de rotação do fêmur. Os músculos com vetor em frente ao eixo de rotação do fêmur no plano horizontal são responsáveis pela RI quando o quadril está em 0° de flexão. Os principais músculos rotadores internos são as fibras anteriores do glúteo médio e mínimo, 16 o pectíneo e o tensor da fáscia lata. Os adutores longo e curto são rotadores internos secundários. 17 Com o quadril em flexão de 90°, as fibras posteriores do glúteo médio e as fibras anteriores do glúteo máximo também se tornam rotadores internos, aumentando o momento interno em comparação à flexão do quadril em 0°. 17 18

Cibulka et al 19 avaliaram o efeito da AM assimétrica na RI dos músculos rotadores do quadril. Indivíduos assintomáticos com maior AM de RE em comparação à AM de RI (RE > RI) e indivíduos com as características opostas (RE < RI) foram avaliados. Embora os autores não tenham analisado a morfologia do quadril, o primeiro padrão é semelhante ao padrão de AM observado em indivíduos com anteversão femoral baixa, em que o deslocamento entre o colo femoral e o rebordo acetabular anterior é curto, levando à baixa AM de RI, e o deslocamento em relação à borda posterior é grande, o que causa alta AM de RE, 3 20 como mostrado na Fig. 1 . O segundo padrão é semelhante àquele observado em indivíduos com anteversão excessiva, em que o deslocamento entre o colo femoral e a borda acetabular anterior é grande, e o deslocamento em relação à borda acetabular posterior é curto, o que gera maior AM de RI em comparação à AM de RE. 3 20 Os indivíduos com RE > RI apresentaram maior força isométrica de RI em comparação aos indivíduos com RE < RI quando o ângulo da AM de RE utilizado para medir a força foi semelhante. 19 Segundo os autores, as fibras musculares eram mais alongadas no padrão RE < RI do que no padrão RE > RI para esta AM. Os autores também observaram que quando a força de rotação interna era medida com o pé apontando para a frente (como mostra a Fig. 1 ), os indivíduos com RE > RI tinham mais força do que aqueles com RE < RI.

Estudos anteriores sugeriram que a anteversão excessiva pode afetar a força de abdução. A eletromiografia dos músculos do quadril mostrou que atletas assintomáticos com anteversão excessiva apresentaram menor atividade eletromiográfica isométrica do glúteo médio durante a abdução associada ao teste de RE em decúbito lateral. 21 Outro estudo realizou uma análise de elementos finitos de uma prótese de quadril mal posicionada em anteversão excessiva, e mostrou uma pequena diminuição no braço de momento e habilidades de geração de força dos abdutores e aumento na força dos flexores. 22

Embora não tenhamos avaliado a existência de SPF em nossa amostra, uma relação entre a anteversão excessiva e a fraqueza dos músculos do quadril tem sido sugerida como causa dessa doença, devido à RI resultante do fêmur distal quando o pé está apontando para a frente. 4 Indivíduos com SPF mostraram esse posicionamento femoral durante atividades dinâmicas como corrida 23 e agachamento. 24 Essa biomecânica foi associada à incapacidade do glúteo máximo de equilibrar a RI, uma vez que indivíduos com SPF apresentaram fraqueza de abdutores e rotadores externos. 7 8

Nossos resultados não mostraram nenhum efeito dos diferentes ângulos de versão no torque isocinético de rotadores, abdutores e flexores externos. Nossa hipótese é a de que a posição em decúbito lateral na cadeia aberta usada para avaliação da força de abdução isocinética pode permitir o ajuste de uma orientação mais favorável das fibras musculares para desenvolvimento de força máxima. Um possível déficit de abdutor relacionado à versão femoral pode se tornar evidente durante a ação excêntrica dos músculos para estabilizar a queda da pelve no plano frontal e controlar o momento de RI, como observado em pacientes com SFP. 6 25

Esses achados relatam que a versão femoral não é um fator determinante para a fraqueza muscular. Além disso, concordam com estudos que mostraram que a anteversão femoral anormal não altera os resultados após a artroscopia para tratamento de IFA. 4 26 No entanto, para entender melhor o efeito da versão femoral, outros estudos devem considerar a avaliação do quadril assintomático para evitar o viés da dor no desenvolvimento máximo de torque. Embora dor limitante (EAV < 4) não tenha sido relatada, o movimento de RI com flexão de 90° pode empurrar o fêmur contra o acetábulo, desencadeando dor. Portanto, não é possível assegurar que a dor não tenha influenciado o desenvolvimento do pico máximo de torque. A ausência de um grupo controle é a principal limitação deste estudo.

Conclusão

A versão femoral não foi correlacionada à força de flexão, extensão, abdução, adução, RE e RI em mulheres sintomáticas com IFA.


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