Avaliação fotogramétrica do alinhamento sagital do joelho : validade e reprodutibilidade

Abstract

Justificativa: A presente tese visa contribuir com o desenvolvimento e o aprimoramento do protocolo e software Digital Image-based Postural Assessment (DIPA©), que consiste em um protocolo de avaliação postural global por fotogrametria, e está em constante desenvolvimento pelo Grupo de Investigação da Mecânica do Movimento® (BIOMEC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). O DIPA© fornece informações quantitativas da postura, além de um diagnóstico clínico postural, segundo critérios existentes na literatura. Objetivos: Identificar se as alterações ocorridas no plano transversal (rotações da coxa e da perna) têm efeitos no cálculo do alinhamento do joelho no plano sagital, testado a partir de três métodos de avaliação pela fotogrametria; testar a validade e as reprodutibilidades intra e interavaliador de três métodos de avaliação da postura do joelho no plano sagital, compatíveis com a fotogrametria. Métodos: Foram realizadas pesquisas bibliográficas (para identificar os principais métodos de avaliação do alinhamento do joelho no plano sagital por fotogrametria) e experimentais. Foi primeiramente testado, em um modelo construídos por caibros, se as rotações (interna e externa) da coxa e da perna influenciam na mensuração do alinhamento do alinhamento do joelho no plano sagital. Posteriormente, 33 participantes foram submetidos a avaliações fotogramétricas para testar as reprodutibilidades intra avaliador e interavaliador. Para testar a reprodutibilidade intra-avaliador, os participantes foram submetidos a duas avaliações, realizadas pela mesma avaliadora, com intervalo mínimo de 1 dia e máximo de 7 dias. Para testar a reprodutibilidade interavaliador, os participantes foram avaliados por duas avaliadoras independentes, de forma sucessiva. Por fim, 21 participantes foram submetidos a uma avaliação por meio de radiografia panorâmica dos membros inferiores (MMII) e, sucessivamente, à avaliação fotogramétrica, para testar a validade concorrente dos métodos fotogramétricos. Os três métodos de avaliação do alinhamento do joelho no plano sagital por fotogrametria foram: (a) ângulo posterior das linhas que unem o trocânter maior do fêmur (TMF), côndilo lateral do fêmur (CLF) e maléolo lateral (ML), denominado “Ângulo Côndilo (AC)”; (b) ângulo posterior das linhas que unem o TMF, cabeça da fíbula (CF) e ML, denominado “Ângulo Cabeça da Fíbula (ACF)”; e (c) ângulo posterior da intersecção de duas linhas, uma que une o TCM e o CLF e outra que une a CF e o ML, denominado “Ângulo 4 Pontos (A4P)”. As reprodutibilidades foram testadas por meio do índice de correlação intraclasse (ICC). A validade concorrente foi testada por meio da correlação e concordância entre a fotogrametria e a radiografia e pelo erro RMS, testando tanto os métodos fotogramétricos com seus valores brutos (AC, ACF e A4P) quanto corrigidos (ACcorr, ACFcorr e A4Pcorr) pelos valores encontrados no estudo simulando as rotações de coxa e perna com os caibros. Resultados: Identificou-se, a partir do estudo com o modelo de caibros, simulando as rotações de coxa e de perna, que as rotações de coxa e de perna influenciam na mensuração do alinhamento do joelho no plano sagital, aumentando o ângulo do joelho na presença de rotações internas e diminuindo nas rotações externas. No estudo de reprodutibilidade, os três métodos testados apresentaram excelentes reprodutibilidades intra e interavaliador (ICCs acima de 0,8). No estudo de validade, os métodos corrigidos pela presença de rotações da coxa e da perna (ACcorr) e (A4Pcorr) foram os que apresentaram melhores índices de validade (ACcorr: r=0,746; r² ajustado=0,533; erro RMS=2,9°; A4Pcorr: r=0,733; r² ajustado=0,513; erro RMS=3°). Conclusão: Identificou-se que as rotações de coxa e de perna influenciam a mensuração do alinhamento do joelho no plano sagital por meio da fotogrametria, e que essa informação deve ser levada em consideração ao se escolher um método fotogramétrico. Dentre os métodos testados, os que apresentaram melhores índices de validade concorrente com a radiografia panorâmica dos MMII foram os métodos ACcorr e A4Pcorr, métodos que utilizam a correção de seus valores pelas rotações de coxa e de perna. Esses métodos também apresentaram excelentes índices de reprodutibilidade intra e interavaliador, sendo os mais indicados para avaliar o alinhamento do joelho no plano sagital por fotogrametria.

Background: This thesis aims to contribute with the development and with the upgrading of protocol and software Digital Image-based Postural Assessment (DIPA©), which consists in a photogrammetry protocol of postural assessment, and it is in constantly development by BIOMEC group from Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). The DIPA© provides quantitative information about the posture and a postural clinical diagnostic, following the literature criteria. Aims: To identify if the alterations occurred on transversal plane (thigh and/or leg rotation) have effects on the knee sagittal alignment calculation, tested using three photogrammetry methods; to test the validity and the intra-rater and interrater reliabilities of three methods to assess the knee posture on sagittal plane, compatible with photogrammetry. Methods: Bibliographic research was performed (to identify the most used methods to assess the sagittal knee alignment using the photogrammetry) followed by experimental research. First, using a model built using rafters, was tested if the thigh and leg rotation (internal and external) affects the measurement of knee alignment on sagittal plane. Then, 33 participants were assessed, using the photogrammetry, to test the intrarater and the interrater reliability of three photogrammetric methods. To test the intra-rater reliability, the participants were assessed twice, by the same rater, with a minimum interval of 1 day and a maximum of 7 days. To test the interrater reliability, the participants were assessed by two independent raters, successively. Lastly, 21 participants were assessed by a panoramic radiography of the lower limbs and, successively, by photogrammetry to test the concurrent validity of three photogrammetric methods. The three photogrammetric methods tested were: (a) posterior angle of lines joining the greater trochanter of the femur (GTF), lateral femoral condyle (LFC) and lateral malleolus (LM), named “Condyle Angle (CA)”; (b) posterior angle of lines joining the GTF, fibula head (FH) and LM, named “Fibula Head Angle (FHA)”; and (c) posterior angle of intersection of two lines, one joining the GTF and the LFC, and another joining the HF and LM, named “4 Points Angle (4PA)”. The reliabilities were tested using the intraclass correlation coefficient (ICC). The concurrent validity was assessed throughout the correlation and the agreement between the radiography and the photogrammetry, and with the RMS error, testing the photogrammetric methods using both their gross values (CA, FHA and 4PA), as well as their corrected values (CAcorr, FHAcorr and 4PAcorr) by the values found in the study simulating the thigh and leg rotation. Results: From the study with the model with rafters, we identified that the thigh and leg rotation affect the measurement of knee alignment on sagittal plane, increasing the knee angle in the presence of internal rotation and decreasing in the presence of external rotation. In reliability study, all three methods tested presented excellent intra-rater and interrater reliabilities (ICC above 0.8). In validity study, the methods corrected by the presence of thigh and/or leg rotation (CAcorr and 4PAcorr) presented the best validity indexes (CAcorr: r=0.746; r²=0.533; RMS error=2.9°; 4PAcorr: r=0.733; r²=0.513; RMS error=3°). Conclusion: The thigh and leg rotation affect the measurement of knee alignment on sagittal plane using the photogrammetry, and this information should be considered when choosing a photogrammetric method. Among the tested methods, the methods corrected by the thigh and leg rotation values CAcorr and 4PAcorr presented the best concurrent validity indexes, compared to the panoramic radiography of the lower limbs. These methods also presented excellent reliability indexes and are the most recommended to assess the knee alignment on sagittal plane using the photogrammetry