KINEMATICA BIJ FEMOROACETABULAIR IMPINGEMENT

Transcriptie

1 FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN Academiejaar KINEMATICA BIJ FEMOROACETABULAIR IMPINGEMENT Jan VAN HOUCKE Promotor: Prof. Dr. C. Pattyn Co-promotor: Dr. E. Audenaert Scriptie voorgedragen in de 2 de Master in het kader van de opleiding MASTER IN DE GENEESKUNDE

2

3 FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN Academiejaar KINEMATICA BIJ FEMOROACETABULAIR IMPINGEMENT Jan VAN HOUCKE Promotor: Prof. Dr. C. Pattyn Co-promotor: Dr. E. Audenaert Scriptie voorgedragen in de 2 de Master in het kader van de opleiding MASTER IN DE GENEESKUNDE

4 Toestemming I

5 Voorwoord Met dank aan mijn promotor Prof Dr. C. Pattyn, mijn co-promotor Dr. E. Audenaert voor de uitmuntende hulp bij het zetten van mijn eerste stappen in de wereld van het wetenschappelijk onderzoek, mijn vrienden voor hun vrijwillige deelname aan deze studie, mijn voorgangers Jan-Willem Maes en Bastiaan Maes voor hun medewerking, mijn vriendin voor de morele steun en mijn ouders voor reeds 23 jaar lang mij te begeleiden en te steunen. Research is to see what everybody else has seen, and to think what nobody else has thought. Albert Szent-Gyorgyi II

6 Inhoudstafel TOESTEMMING... I VOORWOORD... II INHOUDSTAFEL... III FIGURENLIJST... V TABELLENLIJST... VI AFKORTINGENLIJST... VII ABSTRACT INLEIDING Situering en klinisch belang Femoroacetabulair impingement Het heupgewricht Definitie Pathomorfologie Cam type Pincer type Gemengd type Prevalentie Diagnose Kliniek Medische beeldvorming Behandeling Kinematica van het heupgewricht Meetmethodes Normale ROM Voorafgaand onderzoek en eigen bijdrage PROBLEEMSTELLING, DOELSTELLING EN HYPOTHESEN Probleemstelling III

7 2.2 Doelstelling Hypothesen MATERIALEN EN METHODEN Steekproef: definitie subgroepen en poweranalyse Data-acquisitie Kinematische data Meetmethode Dataregistratie Data-analyse Validatie van elektromagnetische huidsensoren bij de evaluatie van heup ROM Demografische data Radiografische data Alfa hoek Laterale center-edge hoek van Wiberg Caput-collum-diafysaire hoek Statistische verwerking RESULTATEN DISCUSSIE CONCLUSIE REFERENTIELIJST BIJLAGEN... I Bijlage 1: Artikel AOB... i Bijlage 2: Informatiebrief en informed consent... xiii Bijlage 3: Protocol medische beeldvorming... xix IV

8 Figurenlijst FIGUUR 1: DIAGNOSE VAN ONDERLIGGENDE HEUPPATHOLOGIE BIJ EERSTE THP 3 FIGUUR 2: EVOLUTIE VAN HET AANTAL PUBLICATIES VAN FAI 5 FIGUUR 3: HEUPGEWRICHT ALS KOGELGEWRICHT 6 FIGUUR 4: NORMAAL HEUPGEWRICHT IN 7 FIGUUR 5: ILLUSTRATIE VAN DE ASSYMMETRISCHE CAM OP DE CAMSHAFT 8 FIGUUR 6: CAM IMPINGEMENT 8 FIGUUR 7: PINCER IMPINGEMENT 9 FIGUUR 8: GEMENGD TYPE IMPINGEMENT 10 FIGUUR 9: IMPINGEMENTTESTEN 12 FIGUUR 10: MEETMETHODES 16 FIGUUR 11: STEEKPROEF BESTAANDE UIT 3 SUBGROEPEN 21 FIGUUR 12: ILLUSTRATIE VAN FASTRAK -OPSTELLING BIJ HET UITMETEN VAN PROEFPERSONEN 23 FIGUUR 13: ILUSTRATIE VAN DE MATLAB GUI "HIP KINEMATICS" 26 FIGUUR 14: DE ALFA HOEK. 28 FIGUUR 15: DE LATERALE CENTER-EDGE HOEK VAN WIBERG. 29 FIGUUR 16: DE CCD HOEK. 29 FIGUUR 17: BOXPLOT VAN DE RANGE VAN ENDOROTATIE IN 90 FLEXIE PER SUBGROEP 32 FIGUUR 18:SCATTERPLOT VAN DE ALFAHOEK EN ENDOROTATIE IN 90 FLEXIE 34 FIGUUR 19: ILLUSTRATIE VAN FAI-GERELATEERDE PREVALENTIES 38 V

9 Tabellenlijst TABEL 1: PREVALENTIE VAN CAM/PINCER GERELATEERDE AFWIJKINGEN OP MEDISCHE BEELDVORMING 11 TABEL 2: PARAMETERS DIE WORDEN GEËVALUEERD OP KLASSIEKE RÖNTGENOPNAMES 13 TABEL 3: NORMALE ROM WAARDEN 17 TABEL 4: ONDERDELEN VAN HET FASTRAK -SYSTEEM 22 TABEL 5: ISB AANBEVELINGEN VOOR DE DEFINITIE VAN GCS VAN DE HEUP 25 TABEL 6: DEMOGRAFISCHE EN RADIOGRAFISCHE DATA VAN DE STUDIEPOPULATIE 31 TABEL 7: EVALUATIE VAN DE NOODZAKELIJKE VOORWAARDEN VAN DE ONE-WAY ANOVA 32 TABEL 8: KINEMATISCHE DATA VAN DE STUDIEPOPULATIE 33 TABEL 9: DE SPEARMAN RANG CORRELATIECOËFFICIËNT 33 TABEL 10: RANGE VAN FLEXIE EN ENDOROTATIE IN 90 FLEXIE BIJ FAI PATIËNTEN EN CONTROLES 37 VI

10 Afkortingenlijst ANOVA AP BMI CCD CT FAI GCS HGC ISB MRI RMS ROM SIAS SIPS THP ANalysis Of VAriance AnteroPosterieur Body Mass Index Caput-Collum-Diafysair Computed Tomography FemoroAcetabulair Impingement GewrichtsCoördinatenStelsel HeupGewrichtsCentrum International Society of Biomechanics Magnetic Resonance Imaging Root Mean Square Range Of Motion Spina Iliaca Anterior Superior Spina Iliaca Posterior Superior Totale HeupProthese VII

11 Abstract Inleiding: Radiografische kenmerken geassocieerd met femoroacetabulair impingement (FAI) hebben een veel hogere prevalentie in de algemene bevolking dan aanvankelijk gedacht. Het blijft tot op heden onduidelijk hoe deze toevallige radiografische vondsten geïnterpreteerd moeten worden. Verschillende onderzoekers hebben intussen gesuggereerd dat een afname van de range of motion (ROM) deel uitmaakt van de klinische presentatie van FAI. Het doel van de huidige studie was om de afname in ROM bij FAI patiënten te beschrijven en met behulp van een subgroep van asymptomatische cases de invloed van een toevallige radiografisch vastgestelde cam op de ROM te bepalen. Materialen en Methoden: Een steekproef met drie subgroepen werd samengesteld bestaande uit 18 cam patiënten (24 heupen), 12 asymptomatische cases (24 heupen) en 12 gezonde controles (24 heupen). De asymptomatische cases werden geselecteerd uit de algemene bevolking en vertoonden geen heupklachten maar beschikten wel over een alfa hoek > 55, indicatief voor een cam ter hoogte van de femorale hoofd-nek junctie. Alle proefpersonen behoorden tot het mannelijk geslacht. De passieve ROM van abductie, adductie in 90 flexie, neutrale endo- en exorotatie, flexie en endorotatie in 90 flexie werd geëvalueerd gebruikmakend van een gevalideerd elektromagnetisch tracking systeem (Fastrak ). Resultaten: De range van flexie en endorotatie in 90 flexie, die samen de impingement test voorstellen, zijn duidelijk afgenomen bij FAI patiënten in vergelijking met de gezonde controles. De endo- en exorotatie in neutrale positie (0 graden flexie) van de femur was eveneens afgenomen bij de patiëntengroep. Er werd een negatieve, matige correlatie aangetoond tussen de alfa hoek die de grootte van de cam definieert en de endorotatie in 90, de meest klinisch relevante beweging bij FAI. De asymptomatische cases groep, die ter hoogte van de femorale hoofd-nek junctie wel over een duidelijke radiografische cam beschikt maar (nog) geen symptomen vertoont, verschilde daarentegen voor geen enkele beweging significant met de controlegroep. Conclusie: Deze kinematische studie toont aan dat de range van flexie en endorotatie in 90 flexie duidelijk afgenomen zijn bij FAI, wat hun belangrijke rol als impingementtest bevestigt. De aanwezigheid van een cam gaat niet vanzelfsprekend gepaard met een afname van ROM. Dit is geruststellend gezien de hoge radiografische prevalentie ervan. Neutrale endo- en exorotatie lijkt afgenomen te zijn bij FAI patiënten, deze bevinding vereist nog verdere bevestiging. 1

12 1 Inleiding Femoroacetabulair impingement (FAI) is een recente bijdrage aan het differentiaal diagnostisch landschap van heupklachten. Het wordt omschreven als een pathomechanisch proces waarbij repetitieve en/of vroegtijdige botsingen optreden tussen proximale femur en acetabulum. 1 Deze botsingen vinden plaats door de afwijkende morfologie van laatstgenoemde structuren gecombineerd met overdadige en extreme heupbewegingen. 2, 3 Hierdoor ontstaan mechanische pijnklachten met sluipend begin. Deze pijnklachten, typisch bij de sportieve jongeman, uiten zich meestal ter hoogte van de lies, de bips of laterale zijde van de dij. Naast de pijnklachten wordt ook een afname van de range of motion (ROM) of bewegingsbereik ter hoogte van het heupgewricht vastgesteld, vooral bij flexie en endorotatie in 90 flexie (impingementtest). 4, Situering en klinisch belang Osteoartrose van de heup is een onmiskenbaar frequente aandoening. Het lifetime risico op de ontwikkeling van coxartrose loopt op tot 25% en 1 op 10 personen zal uiteindelijk een heupprothese nodig hebben. 6, 7 Bovendien neemt dit grote aantal dramatisch toe door demografische veranderingen van de bevolking in Europa. De Wereldgezondheidsorganisatie voorspelt dat tegen 2020 osteoartrose wereldwijd de 4 de belangrijkste oorzaak van invaliditeit zal zijn. 8 Daartegenover vindt een zorgwekkende afname plaats van het aantal orthopedische chirurgen per inwoner in Europa. De toenemende vraag naar behandeling zal binnenkort het aanbod overschrijden De progressieve degeneratie van het heupgewricht heeft ingrijpende gevolgen op de levenskwaliteit van de patiënt en brengt substantiële kosten met zich mee in een maatschappij waarin vergrijzing aan een opmars bezig is. 12 Het is dus van belang de etiologische factoren te achterhalen en waar mogelijk tijdig te behandelen voordat een totale heupprothese zich opdringt. Artrose wordt opgedeeld in een primaire en een secundaire vorm. De secundaire vorm kan ontstaan ten gevolge van inflammatoire, traumatische, metabole, infectieuze of congenitale pathologie. 13 Bij primaire of idiopathische coxartrose kan daarentegen geen gekende oorzaak aangetoond worden. Recente data van het ORTHOpride register in België (zie figuur 1) tonen aan dat bij 80% van alle heupen behandeld met een eerste totale heupprothese (THP), primaire osteoartrose als diagnose werd gesteld. 14 Wanneer gecorrigeerd wordt voor het aandeel van acute heupfracturen, dan stijgt het percentage van het aantal uitgevoerde THP omwille van primaire coxartrose tot 89%. Deze Belgische data stemmen overeen met Havelin et al. 15 die aantonen dat bij uitgevoerde THP in Denemarken, Noorwegen en Zweden, 85-90% van de artrosegevallen primair was (eveneens met correctie voor de 11% heupfracturen die directe behandeling met THP vereisen). In 2009 hebben 2

13 Dagenais et al. 16 een systematische review uitgevoerd van de medische literatuur over de radiografische prevalentie van primaire coxartrose. De gerapporteerde prevalentiecijfers van primaire coxartrose lagen tussen 0,9% en 27% met een gemiddelde van 8%. Figuur 1: Diagnose van onderliggende heuppathologie bij het uitvoeren van een eerste THP ingreep. Bij 80% van de geplaatste prothesen ligt primaire artrose aan de basis. Figuur ontleend aan het ORTHOpride register. 14 Coxartrose is dus een invaliderende aandoening met belangrijke socio-economische impact. Hoewel de aandoening frequent voorkomt, blijft nog steeds het merendeel van de coxartrosegevallen onverklaard. Murray 17 probeerde hier verandering in te brengen en kwam in 1965 als eerste met een gewaagde hypothese op de proppen waarbij hij stelde dat bij het merendeel van de idiopathische coxartrosegevallen wel degelijk minimale anatomische variaties te herkennen waren. Hij benoemde deze anatomische variant als de tilt deformity, die vandaag de dag wordt geassocieerd met FAI. Onderzoek naar FAI en zijn mogelijke rol in het proces van primaire coxartrose is in het afgelopen decennium in een stroomversnelling terecht gekomen. Intussen hebben meerdere auteurs bewijzen aangebracht die deze hypothese kracht bijzetten. 5, 13, 18, 19 De relatie tussen ontwikkelingsafwijkingen van de heup en het secundair ontstaan van coxartrose is niet nieuw. Het verschil met het oude concept is dat de nieuwe hypothese nu ook meer subtiele afwijkingen, die in het verleden niet herkend ofwel als onbelangrijk werden beschouwd, verantwoordelijk acht voor coxartrose. Aangezien radiografische kenmerken van FAI bij bijna alle gevallen van idiopathische coxartrose aanwezig zijn, zou het nog resterende aandeel van echte primaire coxartrose zelfs als verwaarloosbaar beschouwd kunnen worden

14 Meer en meer wordt duidelijk dat FAI wellicht de belangrijkste precursor is van vroege coxartrose. Een vroegtijdige diagnose en wanneer nodig een adequate behandeling lijken op hun plaats. Het stellen van deze diagnose wordt echter bemoeilijkt door het feit dat FAI een recent en nog niet globaal aanvaard concept is in de medische wereld. Het radiografische beeld is ook vaak banaal op het eerste gezicht en detectie van de discrete afwijkingen vereist voorkennis van het concept. Daarnaast is het adequate tijdstip van behandeling een discussiepunt Femoroacetabulair impingement Het ontstaan van het begrip FAI is langzaamaan gegroeid uit bevindingen die dateren van de vorige eeuw. De bron van inspiratie bij het identificeren van deze aandoening was en is tot op heden het onverklaard hoge aantal van primaire coxartrosegevallen. Murray 17 suggereerde als eerste in 1965 dat er een verband zou zijn tussen een subtiele afwijking van de proximale femur, die hij beschreef als de tilt deformity, en de ontwikkeling van coxartrose. Hij maakte hiervoor gebruik van een steekproef van 200 primaire coxartrose gevallen die hij radiografisch bestudeerde aan de hand van anteroposterieure (AP) opnames. Het vernieuwende aan Murray zijn concept was dat het zich richtte tot idiopathische gevallen van coxartrose, waarbij de femurafwijking beperkt of zelfs onopgemerkt was. Hij identificeerde in deze primaire coxartrose groep bij 79% van de gevallen subtiele anatomische afwijkingen en stelde ze verantwoordelijk voor het ontstaan van coxartrose. 17 Verder bouwend op deze publicatie kwamen achtereenvolgens Solomon en Schnitzler 21 in 1983 en Harris 18 in 1986 met gelijkaardige bevindingen op de proppen. Deze 3 gelijkaardige observaties lieten toe dat een controversiële hypothese over het ontstaan van coxartrose het daglicht zag: het merendeel van de voorheen primair beschouwde gevallen van coxartrose zou eigenlijk secundair zijn aan mineure anatomische afwijkingen. 13 De eerste vermelding in de literatuur van de term FAI vond plaats in 1991 toen Ganz et al. 6 bijzondere gevallen rapporteerden van femoral neck-acetabular impingement na fractuur van de femurhals. Ter hoogte van de breuklijn had zich een beenderige prominentie gevormd die daardoor tegen de acetabulumrand botste met pijn en beperkte ROM tot gevolg jaar later creëerden Myers et al. uiteindelijk de definitieve benaming onder de vorm van anterieure FAI die hij in zijn publicatie vast gesteld had na peri-acetabulaire osteotomie. 23 Voorgaande auteurs hadden hiermee de interesse gewekt van een breed researchpubliek en sindsdien is het aantal publicaties jaar na jaar gestegen (zie figuur 2). Een belangrijke doorbraak in het onderzoek naar FAI en zijn rol als mechanische oorzaak van coxartrose was de ontwikkeling van een veilige open chirurgische dislocatietechniek van de heup. 24 Deze procedure laat toe in vivo rechtstreekse observaties uit te voeren. 1 4

15 Figuur 2: Evolutie van het aantal publicaties die de MeSH term "femoroacetabular impingement" bevatten. Er is een duidelijk stijgende trend waarneembaar die een exponentiële groeicurve benadert. Het artikel van Ganz et al. in 1991 gepubliceerd 22, maakte nog geen gebruik van de exacte MeSH term FAI en is daarom niet in de grafiek opgenomen. De etiologie van de meeste FAI veroorzakende abnormaliteiten is tot op heden nog niet gevonden. 13 Murray en tijdgenoten veronderstelden dat de subtiele femurafwijkingen hoofdzakelijk veroorzaakt werden door subklinische vormen van pediatrische heupaandoeningen. Echter de meerderheid van de FAI patiënten vertonen geen abnormale oriëntatie van de groeischijf wat erop wijst dat een andere 25, 26 etiologie verantwoordelijk is. Daarnaast worden ook stress (overdreven sportbelasting), erfelijkheid, posttraumatische en iatrogene afwijkingen naar voor geschoven als mogelijke causale mechanismen. Harde bewijzen in het voordeel van deze theorieën blijven uit Het heupgewricht Het heupgewricht is een synoviaal kogelgewricht dat het os coxae en de femur met mekaar verbindt en vrije beweging tussen deze 2 structuren toelaat. In tegenstelling tot het schoudergewricht is de beweeglijkheid van dit kogelgewricht beperkter en is de totale heupgordel niet beweeglijk ten opzichte van romp. Het heupgewricht is wel steviger door de diepe gewrichtspan, stevige ligamenten en spieren. Dit is noodzakelijk om de grotere krachten als gevolg van het lichaamsgewicht te kunnen torsen. 27 Het os coxae ontstaat vanuit 3 ossificatiecentra: het os ilium, het os ischium en het os pubis. Deze 3 beenderen bepalen samen de vorm van het acetabulum. Het verbeningsproces van het acetabulum is voltooid tegen het einde van de puberteit. 28 Het acetabulum benadert de vorm van een kom waarvan 5

16 het centraal en caudaal gelegen deel opgevuld is met vetweefsel. Deze niet articulerende holte, genaamd fossa acetabuli, biedt ruimte voor het ligamentum capitis femoris. De overblijvende oppervlakte is bedekt met gewrichtskraakbeen in de vorm van een halvemaan. De facies lunata vormt het eigenlijke gewrichtsoppervlak en is het breedst en dikst ter hoogte van het craniale deel waar het meeste gewicht op steunt. De kraakbeendikte van facies lunata en caput femoris varieert van 27, mm. De femur articuleert met het os coxae ter hoogte van het caput femoris. De femurkop is bolvormig, vormt 2/3 van een sfeer en past in de kom van het acetabulum. Het ligamentum capitis femoris dat ontspringt aan het ligamentum transversum acetabuli en in de fossa acetabuli loopt, insereert op de femurkop ter hoogte van de fovea capitis femoris. Deze insertieplaats is, in tegenstelling tot de rest van de femurkop, niet bedekt met kraakbeen. De diepte van het acetabulum wordt verder vergroot door een ringvormig labrum acetabuli bestaande uit fibreus kraakbeen. Aan de onderkant van de fossa acetabuli wordt het labrum verdergezet door het ligamentum transversum acetabuli. Uiteindelijk wordt hierdoor de kop tot over zijn evenaar door de kom omvat. 27 Figuur 3: Illustratie van het heupgewricht als kogelgewricht met congruente gewrichtsoppervlakken. 30 Het kraakbeen met zeer lage wrijvingscoëfficient zorgt voor optimale congruentie van de gewrichtsoppervlakken die in ideale omstandigheden de bolvorm benaderen. Het lijkt dus vanzelfsprekend dat elke afwijking van deze vorm een verhoogde kans op vroegtijdige botsingen en dus slijtage kan geven Definitie FAI is een pathomechanisch proces waarbij repetitieve en/of vroegtijdige botsingen optreden tussen proximale femur en acetabulum, wat mogelijks resulteert in schade aan het gewrichtskraakbeen en labrum van de heup. De herhaalde botsingen vinden plaats door de afwijkende morfologie van 6

17 acetabulumrand en/of proximale femur gecombineerd met overdadige en extreme heupbewegingen. 2, 3 Hierdoor ontstaan mechanische pijnklachten, afname van de ROM ter hoogte van het heupgewricht tot uiteindelijk falen van de heup. 1, 4, 5 Sinds 2011 is femoroacetabular impingement opgenomen als erkende gewrichtsaandoening in de Medical Subject Headings (MeSH) thesaurus van de US National Library of Medicine Pathomorfologie Zoals reeds aangehaald speelt de congruentie van de gewrichtsoppervlakken van enerzijds acetabulum en anderzijds caput femoris een grote rol. In ideale omstandigheden benadert de femurkop de vorm van een sfeer die met minimale wrijvingsweerstand beweging in het acetabulum toelaat (zie figuur 4). Het acetabulum vormt een daarbij passende kom die de femurkop enerzijds voldoende omgeeft om stabiliteit te garanderen, maar anderzijds ook niet te veel bedekt zodat de fysiologische ROM in het heupgewricht behouden blijft. In de literatuur worden meestal 3 types beschreven: cam, pincer en gemengd type. Daarnaast kan impingement ook optreden in gevallen van femorale retroversie of coxa vara. 31, 32 Het onderscheid tussen de 3 grote categorieën wordt gemaakt op basis van beeldvorming. Deze radiografische parameters worden verder toegelicht in Figuur 4: Normaal heupgewricht in (A) rusttoestand en (B) bij eindbeweging. Er is voldoende gewrichtsspeling wat een volledige ROM toelaat. Figuur is overgenomen en bewerkt uit Lavigne et al. (2005) Cam type Cam is afgeleid van het Engelse woord camshaft, wat in het Nederlands nokkenas betekent. Een nokkenas is een motoronderdeel dat een draaiende beweging omzet in een op en neer gaande met behulp van de nokken. De nok of cam is een asymmetrische schijf, gemonteerd op de ronddraaiende as, die een uitstulping aan een zijde bevat waardoor de energie in een verticale beweging kan omgezet worden (zie figuur 5). 7

18 Figuur 5: Illustratie van de assymmetrische cam op de camshaft. 34 Bij cam impingement (zie figuur 6) is dus een benige uitstulping terug te vinden, typisch ter hoogte van de anterolaterale overgangszone van caput naar collum femoris. Normaliter heeft de femorale hoofd-nek junctie een concave configuratie, wat vlotte beweging van de femurkop in het acetabulum toelaat. Wanneer deze junctie vlak tot zelfs convex is, heeft men te maken met een cam (bult) die voornamelijk tijdens flexie onder de acetabulumrand wordt gewrongen en bij herhaalde terminale bewegingen schade aan het gewrichtskraakbeen kan veroorzaken. Het abnormale contact resulteert in eerste instantie in schade aan het acetabulumkraakbeen langsheen de anterosuperieure rand. Naarmate de kraakbeenschade toeneemt, verhoogt de kans op een scheur of loslating van het labrum acetabuli op dezelfde plaats. Cam impingement wordt vooral gezien bij jonge, atletische mannen. Cam impingement wordt dus veroorzaakt door een afwijkende morfologie van de femur tegenover een 4, 13, 33, normaal acetabulum. Figuur 6: Cam impingement in (A) rusttoestand en (B) bij eindbeweging. Het gearceerde deel van de femurkop stelt de cam voor die van de normaal gezien concave hoofd-nek junctie een convex oppervlak maakt. De anterolateraal gelegen cam wordt in het acetabulum gewrongen met delaminatie en schade van het gewrichtskraakbeen tot gevolg. Ook het labrum kan beschadigd worden, maar meestal vindt dit pas later in het ziekteproces plaats. Figuur is overgenomen en bewerkt uit Lavigne et al. (2005). 33 8

19 Pincer type Pincer impingement treedt op bij een toegenomen acetabulaire overdekking van de femurkop (zie figuur 7). Het acetabulum dat een groter deel van de femurkop overdekt, heeft nu de vorm van een nijptang in het Frans pince genoemd. Hierdoor ontstaat een lineair contact tussen de acetabulumrand en de femorale hoofd-nek junctie. De botsingen geven aanleiding tot een meer cirkelvormig gelokaliseerd schadepatroon. De acetabulaire overdekking kan algemeen zijn of focaal. De algemene vorm wordt vastgesteld bij coxa profunda en protrusio acetabuli. Focale overdekking kan het gevolg zijn van retroversie van het acetabulum. Het labrum is de eerste structuur die zal falen, waarbij fissuren en ganglion cysten ontstaan. Langzaamaan vindt ossificatie van de acetabulumrand plaats waardoor het aangetaste labrum nog meer naar voren wordt geduwd en verder degenereert. Het kraakbeen van de femurkop blijft lange tijd gespaard. Slechts laat in het proces zal kraakbeenabrasie in de posteroinferieure regio van het gewricht plaatsgrijpen. Deze kraakbeenschade die de contrecoup lesie wordt genoemd is het gevolg van het hefboomeffect dat de femurkop ondergaat bij het botsen tegen de anterieure acetabulumzijde. Dit type impingement wordt vooral gezien bij actieve vrouwen van middelbare leeftijd. Pincer impingement is dus een aandoening waarbij het acetabulum een 4, 13, 33, afwijkende vorm of oriëntatie vertoont tegenover een normale femurkop. Figuur 7: Pincer impingement in (A) rusttoestand en (B) bij eindbeweging. Het gearceerde deel van het acetabulum toont de toegenomen acetabulaire overdekking. Bij terminale beweging treedt vroegtijdige botsing op van femur tegen het acetabulum. In eerste instantie leidt dit tot schade aan het labrum voornamelijk anterieur. De herhaalde botsingen kunnen in een later stadium aanleiding geven tot een contrecoup lesie ter hoogte van het posteroinferieure acetabulum door het hefboomeffect. Figuur is overgenomen en bewerkt uit Lavigne et al. (2005) Gemengd type Cam en pincer impingement zijn twee basismechanismen die in beperkte mate als afzonderlijke entiteit voorkomen. Beck et al. toonden in een studie met 149 FAI heupen aan dat slechts 26 enkel een asferische femurkop hadden en 16 enkel een coxa profunda configuratie. 38 Het merendeel van de FAI 9

20 patiënten heeft dus te maken met een combinatie van deze 2 mechanismen en behoort tot het gemengd type. Het schadepatroon zal afhangen van de afwijkingsgraad van acetabulum en femurkop en overeenkomen met het patroon dat cam en pincer afzonderlijk typeert. 3, 36, 39 Figuur 8: Gemengd type impingement in (A) rusttoestand en (B) bij terminale beweging. Figuur is overgenomen en bewerkt uit Lavigne et al. (2005) Prevalentie Cijfers over de eigenlijke prevalentie van FAI in de algemene bevolking zijn tot op heden niet gekend. De prevalentiegegevens die wel al beschikbaar zijn, beschrijven het voorkomen van FAI gerelateerde radiografische parameters. De radiografische prevalentie van cam en/of pincer malformaties ter hoogte van de heup varieert van 15% tot 52% bij mannen en van 4% tot 33% bij vrouwen afhankelijk van de gehanteerde inclusiecriteria Gosvig et al. 40 rapporteerden in 2008 als eerste een cam prevalentie van 17% bij mannen en 4% bij vrouwen binnen een studiegroep van personen. De meest recente studie van Laborie et al. 44 die de radiografieën van personen analyseerden, spreekt over een cam prevalentie van 35% bij mannen en 10% bij vrouwen. De prevalentie van pincer morfologie werd in 2 studies beschreven en zou 15-34% bij mannen en 17-19% bij vrouwen bedragen. 41, 44 Interessanter voor het totaalconcept van FAI dat zowel cam- als pincervormen omvat, is de studie van Kang et al. 43 die aantoont dat 33% van de vrouwelijke en 52% van de mannelijke asymptomatische individuen minstens over 1 voorbeschikkende factor voor FAI in 1 of beide heupgewrichten beschikt. Tabel 1 geeft een summier overzicht van de reeds uitgevoerde studies. Vooral de prevalentie van cam morfologie is beschreven, wat overeenkomt met het impingementtype dat in deze thesis verder werd onderzocht. 10

21 Studie Jaar Aantal Type Prevalentie (M) Gosvig et al Cam 17 % 4 % Kang et al Cam of 52 % 33 % pincer Hack et al Cam 25 % 5 % Gosvig et al Cam 20 % 5 % (V) Pincer 15 % 19 % Laborie et al Cam 35 % 10 % Pincer 34 % 17 % Tabel 1: Beschrijving van prevalentie van cam en/of pincer gerelateerde afwijkingen op medische beeldvorming Diagnose Het stellen van de diagnose van FAI berust op 2 pijlers: de klinische presentatie en de medische beeldvorming. Beide dienen positief te zijn om een diagnose te kunnen stellen. 45 Het dient opgemerkt te worden dat er momenteel nog geen gestandaardiseerde diagnosecriteria zijn vastgelegd en dat de diagnose dus berust op een door de clinicus ingeschatte waarschijnlijkheidsberekening. In de meeste artikels wordt ook geen duidelijke vermelding gemaakt van de gehanteerde criteria bij diagnosestelling van hun FAI populatie. Clohisy et al. 46 beschrijven in hun onderzoek naar de klinische presentatie van FAI patiënten wel hun diagnosecriteria. Zij vereisen voor de diagnose van FAI de aanwezigheid van: (1) heuppijn, (2) bewezen irritatie van heupgewricht (heuppijn uitgelokt door terminale bewegingen, impingementtest, logroll manoeuvre of straight leg raise tegen weerstand), (3) beperking van ROM bij klinisch onderzoek en (4) radiografische FAI morfologie Kliniek Patiënten met klachten ten gevolge van FAI zullen zich in typische gevallen presenteren met heuppijn en een afname van de ROM. De persisterende pijn die ervaren wordt kent meestal een sluipend verloop en situeert zich ter hoogte van de lies, de bips of de laterale zijde van de dij. Wanneer de patiënt de pijnlijke zones aangeeft door met de hand de laterale heupzijde vast te nemen met duim op de achterzijde van de trochanter major en de vingertoppen ter hoogte van de lies, dan is het C-teken positief. Dit teken is een aanwijzing voor pathologie van het dieper gelegen heupgewricht en kan bij FAI patiënten positief zijn. FAI treft voornamelijk actieve jongvolwassenen en personen van middelbare leeftijd. In het beginstadium van de ziekte is de pijn nog intermittent en kan deze verergeren bij het uitvoeren van sportactiviteiten. Vooral de bewegingen die heupflexie vereisen, zoals 4, 5, 32 langdurig zitten, lokken pijn uit. 11

22 Bij het klinisch onderzoek valt de afgenomen ROM ter hoogte van het heupgewricht op. Vooral de flexie en endorotatie in 90 femorale flexie zijn verminderd door vroegtijdig contact van de anterieure femurnek met de anterosuperieure acetabulumrand. De anterieure impingementtest is op deze bevinding geïnspireerd en dankzij zijn hoge gevoeligheid ook de belangrijkste test. Deze test wordt bij de patiënt in ruglig uitgevoerd door middel van een endorotatiebeweging met de heup in adductie en 90 flexie. Een positieve test lokt pijn uit en is geassocieerd met kraakbeen- en/of labrumschade. Naast de impingementtest worden nog 2 andere provocatietesten gebruikt bij het klinisch onderzoek: de posteroinferieure impingementtest en de FABER test. De posteroinferieure impingementtest gaat na of pijn wordt uitgelokt bij exorotatie in extensie. Hierbij ligt de patiënt in ruglig op de rand van de onderzoekstafel zodat de benen los naar beneden hangen en ondertussen wordt een passieve exorotatie uitgevoerd. De FABER test staat voor Flexie ABductie Externe Rotatie en brengt de anterosuperieure zijde van het collum femoris in contact met de superieure acetabulumrand. Bij het uitvoeren van de test wordt de voet aan de kant van de symptomatische heup op de knie van het andere been geplaatst en duwt de onderzoeker vervolgens de knie aan de symptomatische zijde met de ene hand naar beneden terwijl hij met de andere een stabiliserende druk op het contralaterale bekken uitoefent. Wanneer dit manoeuvre een herkenbare pijn uitlokt in de lies of de afstand tussen laterale knie en de onderzoekstafel verschilt tussen de symptomatische en de contralaterale heup, dan wordt de test positief bevonden. 5, 32, 47 Figuur 9: Bij het klinisch onderzoek kunnen de volgende drie testen uitgevoerd worden: (A) anterieure impingementtest, (B) posteroinferieure impingementtest en FABER test die normaal is bij (C) en bij (D) een duidelijk vergrote afstand tussen laterale knie en de onderzoekstafel toont. Retrospectief onderzoek naar de klinische presentatie bij patiënten gediagnosticeerd met FAI leverde gelijkaardige bevindingen op bij Philippon et al. 47 (52 heupen) en Clohisy et al. 46 (301 heupen). De 12

23 afzonderlijke auteurs stelden vast dat van de FAI patiënten respectievelijk 50% en 65% een sluipend begin van klachten hebben gekend, 81% en 83% pijn voornamelijk in de lies lokaliseerden en 99% en 88% positief op de anterieure impingementtest scoorden Medische beeldvorming De initiële evaluatie van een patiënt met vermoeden van FAI bestaat meestal uit 2 radiografische opnames: een anteroposterieure (AP) opname van het bekken en een axiale cross-table laterale opname of een 45 Dunn opname. 35 De AP opname wordt genomen met de patiënt in ruglig en de benen in 15 endorotatie. Volgende radiografische parameters worden op deze opname bekeken en zijn geassocieerd met pincer impingement: cross-over teken, spina ischiadica projectie en center edge hoek. De caput-collum-diafysaire (CCD) hoek wordt bepaald op de AP opname en kan coxa vara identificeren aan de hand van een CCD hoek die kleiner is dan 125. Coxa vara is erkend als mogelijke oorzaak van cam impingement. 35 Deze opname laat ook toe de superieure en inferieure hoofd-nek junctie te evalueren op de aanwezigheid van een cam. De meest frequente lokalisatie van deze benige uitstulping is echter ter hoogte van de anterosuperieure overgang van caput naar collum femoris. De 45 Dunn en cross-table laterale opname brengen wel deze anterieure femorale hoofd-nek junctie in beeld. Op deze opname kan dan preferentieel de alfa hoek en de anterior offset ratio bepaald worden. Daarnaast kan de heupmorfologie verder onderzocht worden met behulp van een rechtstaande AP opname, een frog-leg lateral opname, een 90 Dunn opname en/of een faux profile opname 4, 35, 48, 49 afhankelijk van welk deel van de heup men in beeld wil brengen. Parameter Definitie Auteur Morfologie Impingement type CCD hoek Hoek gevormd door de as van het collum femoris en de as van de proximale femurdiafyse Tönnis en Heinecke (1999) 50 <125 = coxa vara Cam Center edge hoek Cross-over teken Spina ischiadica projectie Alfa hoek Anterior offset ratio Hoek gevormd door een lijn parallel met de longitudinale as van het bekken en een lijn die het centrum van de femurkop met de laterale rand van het acetabulum verbindt Positief als de anterieure rand meer lateraal loopt in meest proximale deel van het acetabulum en de posterieure rand distaal kruist De projectie van de spina ischiadica in de bekken caviteit op een AP opname van het bekken Hoek gevormd door de as van de femurnek en een lijn die het centrum van femurkop verbindt met het beginpunt van de asfericiteit Ratio van de anterior offset en de maximale diameter van de femurkop. De anterior offset is het verschil in straal tussen de anterieure femurkop en de anterieure femurnek op een cross-table laterale opname Wiberg (1939) 51 >39 = coxa profunda - protrusio acetabuli Reynolds et al. Positief = (1999) 52 acetabulaire retroversie Kalberer et al. Positief = (2008) 53 acetabulaire retroversie Nötzli et al. >55 = asferische (2002) 54 femurkop Eijer et al. <0,15 = cam (2001) 55 morfologie Pincer Pincer Pincer Tabel 2: Parameters die worden geëvalueerd op klassieke röntgenopnames. De alfa hoek en de anterior offset ratio worden op een 45 Dunn opname of cross-table lateral berekend. De overige vereisen een AP opname van het 35, 49 bekken. Cam Cam 13

24 Naast de klassieke radiografische opnames beschikt de clinicus ook nog over magnetic resonance imaging (MRI) en computed tomography (CT). Deze technieken zullen aangewend worden om de patiënt verder uit te werken. MRI en magnetische resonantie artrografie worden toegepast bij het 56, 57 opsporen van kraakbeen- en/of labrumschade. CT laat toe om gewrichtsafwijkingen op driedimensionale manier te bestuderen en kan via computersimulaties helpen bij het opsporen van impingementzones. Hiermee kan accuratere informatie aangebracht worden wat zijn nut bewijst bij preoperatieve planning van FAI ingrepen Behandeling De behandeling van FAI bestaat in het beginstadium voornamelijk uit een conservatieve aanpak. Een aanpassing van de fysieke activiteit met beperking van heupbelastende sporten wordt aangeraden. Niet-steroïdale anti-inflammatoire farmaca en fysiotherapie met onder meer coördinatie- en proprioceptietraining worden als basistherapie aangewend. Manipulatieoefeningen met overstrekken van de passieve ROM moeten vermeden worden aangezien deze de klachten kunnen verergeren. Het aantal studies dat de doeltreffendheid van conservatieve behandeling aantoont, is vrij beperkt. Hoewel deze vorm van behandeling de symptomen initieel kan milderen, zal uiteindelijk de pijn en beperking van ROM terugkeren en de onvermijdelijke voortschrijding naar kraakbeen- en/of labrumdegeneratie plaatsvinden. 4 Wanneer de conservatieve behandelingsmogelijkheden uitgeput zijn en de aandoening toch voortschrijdt, kan chirurgie overwogen worden. Meerdere chirurgische technieken zijn momenteel in gebruik. Zij hebben allemaal als doel het heupgewricht te behouden en de progressie naar coxartrose te voorkomen of af te remmen. Gedurende de operatie worden de oorzaken van impingement (cam, pincer of beide) aangepakt. Het doel is de vroegtijdige botsingen tussen acetabulumrand en femorale hoofd-nek junctie te elimineren door het verwijderen van overtollige structuren in het heupgewricht. De drie meest gebruikte chirurgische technieken zijn: de chirurgische dislocatie van de heup, de heupartroscopie en de combinatie van artroscopie met beperkte open aanpak. De chirurgische dislocatie staat in de literatuur vermeld als de gouden standaard. 24 Bedi et al. 58 stellen echter dat deze open techniek geen beter resultaat oplevert dan de artroscopische techniek. Nog recentere reviews beweren zelfs dat de artroscopische benadering als beste uit de 3 technieken naar voren komt dankzij het snelste herstel en de laagste kans op complicaties. 59, 60 De resultaten op korte tot middellange termijn zijn voor de 3 methodes vrij gelijkaardig wat betreft het verbeteren van de pijn en de functie bij FAI patiënten. Het is echter nog te vroeg om te kunnen voorspellen wat het effect is op lange termijn en in welke mate dus chirurgische interventie erin slaagt de progressie naar osteoartrose af te 4, 61 remmen. 14

25 Het duurt momenteel vaak lang vooraleer de diagnose van FAI wordt gesteld. Studies tonen aan dat er gemiddeld 3 jaar verstrijkt tussen het begin van de symptomen en de uiteindelijke correcte 46, 47 diagnose. Sommige patiënten hebben in de tussentijd al invasieve operaties ondergaan zoals laparoscopie, herniaheelkunde en andere abdominale operaties Kinematica van het heupgewricht Kinematica of bewegingsleer beschrijft de beweging van een lichaam, in dit geval de femur in het bekken ter hoogte van het heupgewricht. Het heupgewricht werkt als een multi-axiaal kogelgewricht, waarop het bovenlichaam gebalanceerd wordt gedurende gang en stand. Stabiliteit is van cruciaal belang om gecoördineerde bewegingen uit te voeren in het dagelijkse leven en bestaat uit een inherente en een dynamische component. De inherente stabiliteit van het heupgewricht staat in functie van de diepte van het benige acetabulum. Daarbij zorgt het labrum acetabuli voor een verdere verdieping van dit acetabulum en eveneens een beperking van extreme ROM. Doordat het labrum ook een sluitring vormt rond het gewricht, is een hogere hydrostatische druk mogelijk wat de synoviale lubrificatie en de weerstand tegen distractie bevordert. De dynamische stabiliteit van de heup daarentegen wordt geleverd door het sterke gewrichtskapsel met bijhorende ligamenten. Het gewrichtskapsel wordt gevormd door 3 oppervlakkige ligamenten die extreme bewegingen tegenwerken en een diepere laag met circulair georiënteerde vezels. Het mediale iliofemorale ligament zal extensie en externe rotatie van het heupgewricht beperken en eveneens helpen bij het behouden van een rechtstaande positie met minimale spieractiviteit Het ischiofemorale ligament zal vooral de endorotatie en adductie met flexie beperken. Het pubofemorale ligament beperkt de abductie. In de diepere laag posterieure vezels ligt het femorale arcuate ligament dat van de trochanter major tot de trochanter minor loopt diep van het ischiofemorale ligament. Dit ligament spant het gewrichtskapsel 63, 65 op bij extreme flexie- en extensiebewegingen. Bijna alle bewegingen tussen het concave acetabulum en de convexe femurkop zijn rotationeel, dankzij de goede congruentie van de gewrichtsoppervlakken. Ook het labrum acetabuli, gewrichtskraakbeen, gewrichtskapsel en de omgevende musculatuur dragen verder bij aan het optimaliseren van deze congruentie. De bewegingen die door het heupgewricht worden mogelijk gemaakt, zoals opstaan uit een stoel, wandelen, een trap omhoog gaan, hurkzit, kleermakerszit, kunnen beschreven worden aan de hand van 3 rotatie-assen. Translatie in het heupgewricht wordt immers als minimaal beschouwd, zeker bij uitvoeren van dagdagelijkse taken. Experimenteel is aangetoond dat de translatiebewegingen in de grootteorde van enkele mm liggen en geen aanleiding geven tot significante subluxatie. 66, 67 Beweging in het heupgewricht wordt dus beperkt tot 3 vrijheidsgraden met rotatie rond de laterolaterale as (flexie en extensie), rotatie rond de ventrodorsale as (ab- en adductie) 65, 67, 68 en rotatie rond de craniocaudale as (exo- en endorotatie). 15

26 1.3.1 Meetmethodes De evaluatie van de ROM van het heupgewricht gebeurt klassiek met een goniometer en/of inclinometer. De eenvoud in meettechniek, lage aankoopprijs en directe meting zonder nood aan verwerking van geregistreerde gegevens maken van deze instrumenten een schijnbaar ideale bondgenoot in de dagdagelijkse praktijk. Belangrijke nadelen zijn echter dat de startpositie, het rotatiecentrum, de lange as van de femur en echte verticale en horizontale posities enkel visueel kunnen geschat worden. Daarnaast vereist de goniometer een bimanueel gebruik waardoor geen hand meer vrij is om het lidmaat te stabiliseren. De metingen worden ook bemoeilijkt doordat het heupgewricht omgeven is door grote en variabele hoeveelheden weke delen. De 2 digitale alternatieven voor goniometer en inclinometer zijn enerzijds de optische registratiesystemen met infrarood camera s (bv. Vicon, Qualisys ) en anderzijds de elektromagnetische systemen (bv. Polhemus Fastrak, Flock of birds ). Beide systemen streven naar een accuratere en gestandaardiseerde manier voor het vastleggen van bewegingen. De hoge kostprijs, vooral voor het optische systeem, is een nadeel. Bovendien blijven de systemen afhankelijk van de registratie van merkers of sensoren die op de huid zijn vastgemaakt en dus gevoelig aan meetfouten ten gevolge van huidbewegingen. Figuur 10: Het meten van de range of motion (ROM) kan met een goniometer (A), inclinometer (B), optisch registratiesysteem Vicon (C) of elektromagnetisch registratiesysteem Polhemus Fastrak (D). 16

27 1.3.1 Normale ROM Het aantal onderzoeken naar de ROM in gezonde populaties is beperkt in de huidige literatuur. Meestal wordt teruggegrepen naar een handboek van de American Association of Orthopaedic Surgeons (AAOS) dat dateert uit Nadeel hiervan is dat noch gekend is welke meetmethode gebruikt werd noch welke populatie uitgemeten werd. 69 Later uitgevoerde studies maakten gebruik van een goniometer om uitsluitend mannen van diverse leeftijden uit te meten Bron Aantal Leeftijd Abd Add IR IR90 ER Flex Ext AAOS handboek (1965) 72 / / Boone & Azen (1979) ,5-54j Roaas & Andersson (1982) j Manning & Hudson (2009) > 16j 48 / 36 / Tabel 3: Normale ROM waarden bij abductie (Abd), adductie (Add), endorotatie of interne rotatie (IR), endorotatie of interne rotatie in 90 flexie (IR90 ), exorotatie of externe rotatie (ER), flexie (Flex) en extensie (Exten). Zoals reeds aangehaald is diepte van het acetabulum naast de inherente stabiliteit ook verantwoordelijk voor de absolute limieten van ROM. Exorotatie en endorotatie in neutrale positie (0 flexie) zouden hoofdzakelijk ligamentair beperkt zijn. 62, 73 De normale ROM bedraagt bij abductie, bij adductie, bij interne rotatie, bij interne rotatie in 90 flexie, bij externe rotatie, bij flexie en 9-28 bij extensie (zie tabel 3) Voorafgaand onderzoek en eigen bijdrage Deze thesis bouwt verder op de inzichten verworven door voorgaande thesisstudenten Jan-Willem Maes en Bastiaan Maes 74. Zij hebben zich voornamelijk gefocust op: (i) het valideren van de elektromagnetische meetmethode, (ii) nagaan in welke mate de goniometer betrouwbaar is om ROM en impingementtest te meten en (iii) nagaan of er een verschil is tussen de ROM van anatomische normale heupgewrichten (gezonde controles) en asymptomatische abnormale heupgewrichten (asymptomatische cases). Ik heb in de afgelopen 2 jaren voor een deel geholpen bij het verzamelen en verwerken van hun data. Daarnaast heb ik hun oorspronkelijke dataset bestaande uit 6 gezonde controlepersonen en 6 asymptomatische cases verder uitgebreid door het verdubbelen van deze aantallen en het rekruteren van 18 FAI patiënten. In totaal werden de kinematische data van 12 gezonde controlepersonen, 12 asymptomatische cases en 18 FAI patiënten verwerkt en geïnterpreteerd. De uitwerking van de primaire hypothese van deze thesis, die stelt dat er een afname van range van flexie en endorotatie in 90 flexie (impingementtest) is bij FAI patiënten, vormde de basis voor een artikel dat in 2012 in Acta Orthopaedica Belgica gepubliceerd zal worden (zie bijlage 1). 17

28 2 Probleemstelling, doelstelling en hypothesen 2.1 Probleemstelling Bij de symptomatologie van FAI wordt in de literatuur vaak gesproken over de vermindering in ROM ten opzichte van de gezonde populatie. Toch is het aantal klinische studies 68, dat het verschil in ROM tussen de gezonde populatie en FAI patiënten in de vorm van een case-control studie heeft onderzocht, beperkt. De meeste studies 46, 73, rapporteren enkel ROM waarden van FAI patiënten die bovendien meestal met een goniometer gemeten zijn, wat ook de validiteit in vraag stelt en vergelijkingen tussen studies onderling bemoeilijkt. Er is dus duidelijk nood aan bijkomend onderzoek dat de afname van ROM bij FAI patiënten in contrast met de normale populatie eenduidig kwantificeert. Daarnaast blijken radiografische kenmerken, die voorkomen bij FAI, in belangrijke mate aanwezig te zijn in de normale populatie. De prevalentie hiervan zou 30% tot zelfs 52% bedragen Het is tot op vandaag onduidelijk hoe deze bevindingen moeten geïnterpreteerd worden en of andere klinische parameters het onderscheid kunnen maken tussen toevallige vondsten en preklinische patiënten. 2.2 Doelstelling In eerste instantie beoogt deze studie het beschrijven van de verschillen in ROM tussen FAI patiënten, asymptomatische cases en gezonde controles. Daarbij wordt geëvalueerd of een afgenomen range van flexie en endorotatie in 90 flexie (impingementtest) inderdaad een relevante parameter is in de klinische evaluatie van FAI. De tweede doelstelling is nagaan in welke mate een cam morfologie van de femurkop gevolgen heeft op de beweeglijkheid van de heup. Er wordt dus onderzocht of een verband tussen de radiografische cam morfologie en de ROM bestaat. 2.3 Hypothesen De primaire studiehypothese stelt dat de ROM bij FAI patiënten is afgenomen ten opzichte van de normale populatie. Dit manifesteert zich het duidelijkst bij flexie en endorotatie in 90 flexie (impingementtest). 18

29 De secundaire studiehypothese stelt dat er een omgekeerd evenredig verband is tussen de mate van femurkop asfericiteit en de ROM. De ROM bij de asymptomatische cases is afgenomen in vergelijking met de gezonde controles. 19

30 3 Materialen en methoden Deze studie werd goedgekeurd door het ethisch comité van het UZ Gent. De mannelijke proefpersonen werden gerekruteerd tussen 1 januari 2009 en 31 maart Alle deelnemers aan de studie hebben een informed consent doorgenomen en ondertekend (zie bijlage 2). Deze studie heeft zich beperkt tot het cam type van FAI. 3.1 Steekproef: definitie subgroepen en poweranalyse De steekproef werd samengesteld uit 3 subgroepen: cam patiënten, asymptomatische cases en gezonde controles (zie figuur 11). De cam patiënten werden gerekruteerd uit mannelijke FAI patiënten die gepland stonden voor heupartroscopie. Alle patiënten die in de studie werden opgenomen, presenteerden zich met typische symptomen. De diagnose werd bevestigd met radiografie, magnetische resonantie artrografie en tijdens de chirurgische procedure. De gezonde controles en asymptomatische cases werden geselecteerd uit een cohorte van gezonde, mannelijke vrijwilligers. Deze gezonde vrijwilligers hadden geen last van liespijn, nooit heupoperaties ondergaan en ook een negatieve impingementtest. Een AP en 45 Dunn opname (45 heup flexie, neutrale rotatie en 20 abductie) werden bilateraal aangevraagd en de alfa hoek werd op de 45 Dunn opname bepaald (zie bijlage 3). Gezonde vrijwilligers met een alfa hoek < 50 werden tot de gezonde controles gerekend en diegene met een alfa hoek > 55 werden bij de asymptomatische cases ingedeeld. Zowel patiënten als controles met enkel kenmerken van pincer impingement (positief crossover teken) 52 of met kenmerken van heupdysplasie (center edge hoek < 25 ) 83 werden uitgesloten. Voor de bepaling van de minimale steekproefgrootte werd een poweranalyse uitgevoerd gebaseerd op een verwacht verschil van 6 voor wat betreft het gemiddelde van de range van endorotatie in 90 flexie. Deze beweging kan gezien worden als de klinisch meest relevante beweging bij de evaluatie van de ROM van FAI. Volgende parameters werden ingegeven bij de berekening: kans op type-i-fout ( α = 0,05), kans op type-ii-fout ( β = 0,2), geschatte subgroepgemiddelden (μ = ) en geschatte standaarddeviatie ( σ = 8 ). De uitkomst hiervan kwam neer op 8 heupen per subgroep die minimaal nodig zijn om een significant verschil aan te tonen in ROM tussen FAI patiënten, asymptomatische cases en gezonde controles. De steekproef werd finaal samengesteld uit 18 cam patiënten (24 heupen), 12 asymptomatische cases (24 heupen) en 12 gezonde controles (24 heupen). Met het verhogen van de steekproefgrootte van 8 naar 24 heupen werd ook de power van de studie opgedreven. 20

31 Subgroep Cam patiënt Asymptomatische case Gezonde controle Liespijn? Ja Nee Nee Impingementtest? Cam? Voorbeeld: Positief Negatief Negatief Aanwezig (α > 55 ) Aanwezig (α > 55 ) Afwezig (α < 50 ) Alfa hoek = 79 Alfa hoek= 73 Alfa hoek = 48 Figuur 11: De steekproef bestaat uit 3 subgroepen: 18 cam patiënten (24 heupen), 12 asymptomatische cases (24 heupen) en 12 gezonde controles (24 heupen). 3.2 Data-acquisitie Kinematische data Meetmethode De kinematische metingen werden uitgevoerd met een Fastrak elektromagnetisch tracking systeem (Polhemus, Colchester, Vt.). Het Fastrak toestel maakt gebruik van elektromagnetische pulsen om de positie en oriëntatie van individuele sensoren ten opzichte van de gefixeerde transmitter te bepalen. Een microprocessor controleert het verzenden en ontvangen van signalen en zet deze om in positie- en oriëntatiedata. Het toestel registreert dus per sensor in totaal 6 vrijheidsgraden, waarvan 3 vrijheidsgraden de positie (x, y en z in een algemeen Cartesiaans assenstelsel) in de ruimte vastleggen en de 3 andere vrijheidsgraden de oriëntatie (Eulerhoeken) van de sensor weergeven. Het Fastrak basispakket bestaat uit een system electronics unit (SEU), een voedingsbron, een transmitter en een sensor. Voor deze studie werden nog een extra sensor en een stylus toegevoegd. De meetnauwkeurigheid op korte afstand van de transmitter bedraagt volgens de fabrikant 0,8 mm voor de positie en 0,15 voor de oriëntatie. Onderzoek naar de nauwkeurigheid van deze 21

32 elektromagnetische systemen heeft aangetoond dat de meetfouten kleiner zijn dan 2% bij metingen op 84, 85 korte afstand (minder dan 70 cm) van de transmitter. Metalen bronnen in de buurt van de transmitter kunnen echter aanleiding geven tot aanzienlijke vervorming van de geregistreerde gegevens. 85 Om aan deze 2 beperkingen van het toestel tegemoet te komen, werden alle metingen in deze studie uitgevoerd op 1 m boven het niveau van de vloer en binnen 0,7 m afstand van de transmitter. Wanneer metingen immers op grotere afstand van de transmitter of lager dan 1m boven het niveau van de vloer gebeuren, wordt er geadviseerd het systeem te kalibreren om voor distorsie ten gevolge van de afstand en magnetische distorsie door de staal versterkte betonnen vloer te 85, 86 compenseren. SEU Transmitter Sensor Stylus Bevat de hardware en software die nodig zijn om zowel de magnetische velden aan te maken als te registreren, de positie en de oriëntatie van de sensoren te berekenen, en die informatie over te brengen naar de computer via USB. Beschikt over 3 elektromagnetische spoelen in een plastieken omhulsel, die de magnetische velden uitzenden. De transmitter bepaalt het algemene coördinatenstelsel voor de sensormetingen. Bestaat uit 3 elektromagnetische spoelen in een plastieken omhulsel, die de magnetische velden uitgezonden door de transmitter detecteren. De positie en oriëntatie wordt gemeten terwijl de sensor beweegt door de ruimte. De sensor werkt volledig passief, d.w.z. er wordt geen actief voltage op aangebracht. Potloodvormige sensor gebruikt om lichaamsdelen te digitaliseren, te tekenen in de driedimensionale ruimte of de omtrek van lichaamsdelen vast te leggen. Tabel 4: Onderdelen van het Fastrak -systeem dat gebruikt werd in deze studie met SEU (A), transmitter (B), 2 sensoren (C), stylus (D) en voedingsbron (E). 22

33 Dataregistratie Alle proefpersonen werden in ruglig uitgemeten op een houten onderzoekstafel, waarbij ferromagnetische materialen op veilige afstand werden geplaatst. De transmitter die de magnetische velden uitzendt, werd dichtbij de proefpersoon ( < 0,2 m) aan de onderzoekstafel vastgemaakt. Dankzij de evenwijdige bevestiging fungeert de onderzoekstafel als klinisch relevant extern referentiekader (algemene coördinatenstelsel). Er werd gebruik gemaakt van een pelvische en femorale sensor die gegevens registreerden aan een frequentie van 40 Hz. De pelvische sensor werd stevig vastgemaakt met tape aan de huid ter hoogte van de contralaterale spina iliaca anterior superior (SIAS). De kabel van deze sensor werd vervolgens verder vastgelegd op de zijkant van de romp om te vermijden dat deze de sensor zou doen verschuiven gedurende het uitmeten. De femorale sensor werd niet rechtstreeks op de huid gekleefd, maar werd vastgemaakt aan een distale femurorthese die het dijbeen stevig omvat en hierdoor meetfouten door huidbewegingen minimaliseert. A D B C Figuur 12: Illustratie van Fastrak -opstelling bij het uitmeten van proefpersonen. De femorale sensor (A) is bevestigd via een distale femurorthese om meetfouten door huidbewegingen te minimaliseren. De pelvische sensor (B) is met tape op de contralaterale SIAS van het bekken vastgemaakt. De transmitter (C) is met behulp van een waterpas evenwijdig gefixeerd aan de houten onderzoekstafel. De stylus (D) komt van pas bij het registreren van de benige oriëntatiepunten op pelvis en femur. Met een derde sensor, onder de vorm van een stylus, werden de exacte posities van de palpeerbare benige oriëntatiepunten op femur en pelvis geregistreerd. Deze positionele gegevens werden gebruikt bij het definiëren van het lokaal coördinatenstelsel van de femur en pelvis. De palpeerbare oriëntatiepunten die per uitgemeten heupgewricht werden opgezocht waren de epicondylus medialis femoris, epicondylus lateralis femoris, SIAS en spina iliaca posterior superior (SIPS). De pelviene 23

34 oriëntatiepunten werden bilateraal geregistreerd, de femorale enkel ipsilateraal. Deze punten werden 10 maal opgezocht zodat een gemiddelde waarde kon berekend worden. Passieve heup rotaties werden 10 maal geregistreerd om het heupgewrichtscentrum (HGC) later te kunnen berekenen. Hierna kon de evaluatie van de passieve ROM voor de volgende bewegingen uitmeten worden: abductie, adductie, adductie in 90 flexie, endorotatie in 90 flexie, neutrale endorotatie, neutrale exorotatie en flexie. Deze serie van 7 bewegingen werd 10 keer herhaald en de gemiddelde waarde werd berekend. Na het bewegingsonderzoek werd nog een kleine vragenlijst ingevuld (zie demografische data). Adductie werd na data-analyse uit het onderzoek gelaten omdat bleek dat de metingen inconsistent waren. Dit is wellicht het gevolg van de uitvoering van de passieve adductiebeweging met het uitgemeten been dat boven het contralaterale been werd geheven in plaats van in hetzelfde vlak onder het contralaterale been te adduceren Data-analyse De beweging in het heupgewricht wordt in deze thesis beschreven aan de hand van 3 rotatiehoeken (α, β, γ), zonder verder rekening te houden met de minimale translaties. De grootte van de rotatiehoeken, ook wel Eulerhoeken genoemd, zal afhangen van het gebruikte lokale coördinatenstelsel en de sequentie van rotatie. De keuze onder de lokale coördinaatsystemen is uitgebreid, wat de vergelijking van verschillende studies onderling bemoeilijkt. Om hier verandering in te proberen brengen, heeft de International Society of Biomechanics (ISB) voorgesteld om gebruik te maken van een algemene standaard voor de rapportering van gewrichtskinematica. Daarbij ging de voorkeur uit naar het gewrichtscoördinatenstelsel (GCS), eerst voorgesteld door Grood en Suntay 87 voor de knie in Dit coördinatenstelsel dat sindsdien als referentie dient, is nadien uitgebreid naar andere gewrichten inclusief de heup. Het heeft het voordeel dat de gewrichtsbewegingen worden gerapporteerd in klinisch relevante termen wat de interpretatie van de biomechanische bevindingen gemakkelijker maakt. Voor de opbouw van het GCS van de heup wordt eerst een Cartesiaans coördinatenstelsel opgesteld voor de femur en de pelvis. De assen van deze coördinatenstelsels worden gedefinieerd op basis van palpeerbare benige oriëntatiepunten die gemakkelijk te bepalen zijn. De 2 verschillende assenstelsels hebben hun oorsprong, die overeenkomt het heuprotatiecentrum, gemeenschappelijk (zie tabel 5). De huidige studie heeft als coördinatenstelsel gekozen voor deze ISB standaard

35 Pelviene coördinatenstelsel - XYZ O De oorsprong samenvallend met het heuprotatiecentrum Z De lijn evenwijdig aan een lijn die beide SIAS verbindt, wijzend naar rechts X De lijn evenwijdig aan het vlak gedefinieerd door de 2 SIAS en het middelpunt van de 2 SIPS, loodrecht op de Z-as, naar anterieur wijzend Y De lijn loodrecht op zowel Z als X, craniaalwaarts wijzend Femorale coördinatenstelsel - xyz o De oorsprong samenvallend met het heuprotatiecentrum y De lijn die het middelpunt van beide femurcondylen en de oorsprong verbindt, craniaalwaarts wijzend z De lijn loodrecht op y, gelegen in het vlak gedefinieerd door de oorsprong en de beide femurcondylen x De lijn loodrecht op zowel y als z, naar anterieur wijzend Gewrichtscoördinatenstelsel en beweging Rotatie (α): flexie en extensie De as gefixeerd aan het bekken, samenvallend met de Z-as Rotatie (γ): endo- en exorotatie De as gefixeerd aan de femur, samenvallend met de y-as Rotatie (β): adductie en abductie De loodrechte, zwevende as Tabel 5: Aanbevelingen van de International Society of Biomechanics voor de definitie van het gewrichtscoördinatenstelsel van de 88, 89 heup. Het heupgewricht functioneert als een kogelgewricht met een rotatiecentrum, dat eveneens het centrum van de heup voorstelt. Dit heuprotatiecentrum situeert zich ongeveer op niveau van het caput femoris. Het definiëren ervan gebeurt preferentieel met behulp van de functionele benadering. Deze methode biedt immers de beste inschatting van het rotatiecentrum op basis van mathematische verwerking van heuprotatiebewegingen. 90. Voor de verwerking van de door het Fastrak -systeem geregistreerde bewegingsdata die nog in een algemeen coördinatenstelsel beschreven staan, werd gebruik gemaakt van de graphical user interface Hip Kinematics ontwikkeld door dr. E. Audenaert in Matlab R2008b (MathWorks, Natick, Massachusetts). Het programma baseert zich op de 10 heuprotatiebewegingen en de positionele data van de anatomische oriëntatiepunten om het GCS van de heup op te stellen. De heuprotatiebewegingen laten toe via de functionele benadering het heuprotatiecentrum te berekenen. 25

36 De output van het programma bestaat uit een visuele controle van een modelfemur die de geregistreerde beweging in het pelviene frame beschrijft en uit een excelbestand waarin de verandering in Eulerhoekgrootte gedurende de uitgevoerde beweging kan nagegaan worden. Figuur 13: Ilustratie van de Matlab GUI "Hip Kinematics" voor de omzetting van bewegingsdata naar het GCS van de heup waarbij de beweging van de femur in het pelviene frame ook visueel wordt voorgesteld Validatie van elektromagnetische huidsensoren bij de evaluatie van heup ROM De bewegingen die uiteindelijk dienen uitgemeten te worden, zijn deze van de femur ten opzichte van de pelvis. Bij de in vivo situatie zijn deze beenderen echter omhuld met weke delen zoals spieren, bindweefsel, vet en huid. De sensoren kunnen niet rechtstreeks op het bot geplaatst worden en moeten dus in de klinische setting op de huid gefixeerd worden met orthesen en tape om zo de onderliggende benige bewegingen te registeren. De betrouwbaarheid van het elektromagnetische Fastrak -systeem bij de evaluatie van ROM in het heupgewricht met huid gefixeerde sensoren werd door Audenaert et al. 89 gevalideerd. Dit vormde de basis voor de huidige kinematische studie bij FAI. De in vitro studie van Audenaert en medeonderzoekers maakte gebruik van 11 kadaverheupen waarbij tegelijkertijd kinematische data werden verzameld met enerzijds sensoren die vastgemaakt waren aan de huid en anderzijds sensoren die benig gefixeerd waren met schroeven in de femur en pelvis. De data geregistreerd door de benig gefixeerde sensoren werden als gouden standaard gebruikt om de data van de huid gefixeerde sensoren, die mogelijks onderhevig zijn aan meetfouten door huidbewegingen, mee te vergelijken. De vergelijking van deze data in het algemene coördinatenstelsel van de transmitter leverde angulaire root mean square (RMS) verschillen op van gemiddeld 1,8 tussen de benige en huid gefixeerde pelvissensoren. Het gemiddelde angulaire RMS verschil tussen de benige en huid gefixeerde femursensoren voor de beweging van de femur bedroeg 3,

37 De geregistreerde data werden omgezet in het eigenlijke GCS van de heup, dat de beweging van de femur in het pelviene coördinatenstelsel voorstelt. In dit coördinatenstelsel werden angulaire RMS verschillen tussen benige en huid gefixeerde sensoren vastgesteld die maximaal 5,8 bedroegen. Tijdens het registreren van de palpeerbare benige oriëntatiepunten werd ook de interwaarnemersvariabiliteit nagegaan. Hiervoor werden de oriëntatiepunten door 6 onafhankelijke onderzoekers 10 keer gepalpeerd. Het positieverschil tussen de onderzoekers bij de palpatie van deze anatomische oriëntatiepunten bedroeg gemiddeld 3,46 mm voor de pelviene oriëntatiepunten (SIAS en SIPS) en 2,59 mm voor de femorale epicondylen. De opbouw van de coördinatenstelsels van pelvis en femur aan de hand van deze oriëntatiepunten, resulteerde in gemiddelde angulaire RMS verschillen van minder dan 2. Audenaert et al. toonden dus een uitstekende overeenkomst tussen benig en huid gefixeerde sensoren van het elektromagnetische Fastrak -systeem aan bij de evaluatie van ROM van het heupgewricht. Bovendien werd bewezen dat er een goede reproduceerbaarheid was tussen de onderzoekers bij de palpatie van de anatomische oriëntatiepunten die van belang zijn bij de opbouw van het gewrichtscoördinatenstelsel van de heup Demografische data Aan de hand van een vragenlijst werd bij elke uitgemeten persoon de leeftijd, lengte en het gewicht geregistreerd. De body mass index (BMI) werd nadien berekend door het gewicht (in kilogram) te delen door het kwadraat van de lengte (in meter) Radiografische data Bij iedere proefpersoon werden 2 radiografische opnames aangevraagd: een AP opname en een 45 Dunn opname. De AP opname werd in ruglig gemaakt met de voeten in 15 endorotatie ter compensatie van de femorale anteversie op een film-focus afstand van 1,2 m. De straal werd gericht naar het midden van het bekken. Het 45 Dunn vooraanzicht werd genomen met de patiënt in ruglig, de heup in 45 flexie, neutrale rotatie en 20 abductie op een film-focus afstand van 1m. Deze opname laat toe de anterieure en posterieure femorale hoofd-nek junctie te evalueren. Drie radiografische parameters werden op deze opnames bepaald: de alfa hoek, de center-edge hoek en de CCD hoek. 48 Alle hoeken werden uitgemeten met behulp van het programma Adobe Photoshop CS Alfa hoek Dit is de hoek gevormd door de as van de femurnek en een lijn die het centrum van femurkop verbindt met het beginpunt van de asfericiteit. 54 Wanneer deze groter is dan 55 wijst dit op de aanwezigheid van een cam. De FAI patiënten en asymptomatische cases beschikken allen over een alfa hoek >

38 De gezonde controles hebben een alfa hoek < 50. De alfa hoek werd bepaald aan de hand van de 45 Dunn opnames aangezien deze de anterosuperieure femorale hoofd-nek junctie best in beeld brengen. Figuur 14: Eerst wordt een cirkel geconstrueerd die de femurkop benadert. Vervolgens wordt er een lijn getrokken evenwijdig met de as van het collum femoris naar het centrum van de cirkel. Een tweede lijn wordt gevormd door datzelfde centrum en de plaats waar het bot van het collum of caput femoris buiten de cirkel treedt. De hoek gevormd door de beide lijnen is de alfa hoek Laterale center-edge hoek van Wiberg Dit is de hoek gevormd door een lijn parallel met de longitudinale as van het bekken en een lijn die het centrum van de femurkop met de laterale rand van het acetabulum verbindt. 51 Een normale center-edge hoek ligt tussen 25 (bovengrens voor definitie van heupdysplasie) en 39 (ondergrens voor toegenomen acetabulaire overdekking). 35 De center-edge hoek werd bepaald aan de hand van de AP opnames. 28

39 Figuur 15: Eerst wordt een cirkel geconstrueerd die de femurkop benadert. Vervolgens wordt eerste lijn getrokken die door het middelpunt van de cirkel gaat en loodrecht staat op de transversale as van het bekken. Een tweede lijn wordt getrokken doorheen het centrum van de femurkop en het meest superolaterale deel van het benige acetabulum. De hoek gevormd door deze twee lijnen is de laterale center-edge hoek van Wiberg Caput-collum-diafysaire hoek Dit is de hoek gevormd door de as van het collum femoris en de as van de proximale femurdiafyse. 50 Een coxa vara configuratie, gedefinieerd door een CCD hoek van minder 125, werd erkend als een mogelijke oorzaak van cam impingement. 35 De CCD hoek werd bepaald aan de hand van de AP opnames. Figuur 16: Er wordt een eerste lijn getrokken evenwijdig met de proximale femurdiafyse. De tweede lijn wordt evenwijdig met het collum femoris getekend. De grootste hoek tussen beide lijnen vormt de CCD hoek. 29

40 3.3 Statistische verwerking De statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van het SPSS software pakket (SPSS 18, Chicago: SPSS Inc). Van de demografische en radiografische variabelen werd het gemiddelde per subgroep berekend met bijhorende 95% betrouwbaarheidsinterval. Met behulp van de Kolmogorov-Smirnov test werd nagegaan of deze variabelen normaal verdeeld waren. Aangezien dit niet het geval was, werd gekozen voor de Kruskal-Wallis test om verschillen tussen de 3 subgroepen op te sporen. Het gemiddelde met bijhorende 95% betrouwbaarheidsinterval werd berekend voor de kinematische data. Voor het opsporen van verschillen tussen de 3 subgroepen werd een one-way analysis of variance (ANOVA) uitgevoerd. De vereiste voorwaarden voor het uitvoeren van de one-way ANOVA werden geëvalueerd aan de hand van de Levene test voor de homogeniteit van varianties en de Kolmogorov-Smirnov test voor het toetsen van de normale verdeling. Waar nodig werd een post-hoc evaluatie uitgevoerd met de Bonferroni test. De Spearman correlatiecoëfficiënt werd berekend voor de 3 subgroepen samen (n=72) om mogelijke verbanden aan het licht te brengen tussen enerzijds de endorotatie in 90 flexie (impingementtest) en anderzijds de alfa hoek, CCD hoek of center-edge hoek. Het significantieniveau (α) werd vastgelegd op 0,05. 30

41 4 Resultaten Patiënten, asymptomatische cases en controles verschilden onderling niet significant op vlak van leeftijd, lengte, center-edge hoek en CCD hoek. De alfa hoek was significant groter bij de patiënten en de asymptomatische cases in vergelijking met de controlegroep (p<0,001). Daarnaast werd een zeer sterk significant verschil opgemerkt tussen asymptomatische cases en patiënten op vlak van BMI (p<0,001). Ook het gewicht, tussen patiënten en asymptomatische cases, en BMI, tussen controles en asymptomatische cases, verschilde op het 0,05 significantieniveau. De demografische en radiografische data van de studiepopulatie werden samengevat in tabel 6. Patiënten (n=18 ; 24 heupen) Asymptomatische cases (n = 12; 24 heupen) Controles (n = 12; 24 heupen) Leeftijd 24,7 (22,6-26,7) 22,6 (22,3-22,9) 23,1 (21,6-24,6) (in jaar) Lengte (cm) 180,0 (176,9-183,0) 181,3 (179,0-183,5) 178,8 (175,5-182,1) Gewicht (kg) 76,3 (72,5-80,0) 69,5 (65,7-73,3)* 73,1 (68,5-77,7) BMI (kgm -2 ) 23,5 (22,9-24,1) 21,1 (20,2-22,0)** 22,8 (21,8-23,7) CE hoek 33,7 (32,1-35,3) 31,9 (30,1-33,7) 33,8 (31,9-35,6) (graden) CCD hoek 133,8 (131,7-135,9) 136,5 (133,6-139,4) 136,8 (135,4-138,3) (graden) Alfa hoek (graden) 71,0 (67,9-74,1) 67,5 (62,7-72,3) 48,1 (46,9-49,4)**/ Tabel 6: Demografische en radiografische data van de studiepopulatie (gemiddelde, 95% betrouwbaarheidsinterval). BMI = Body mass index; CE hoek = Center-edge hoek; CCD hoek = Caput-collum-diafysaire hoek. * Verschil met de patiëntengroep is significant op het 0,05 niveau. ** Verschil met de patiëntengroep is significant op het 0,001 niveau. Verschil met de asymptomatische cases is significant op het 0,05 niveau. Verschil met de asymptomatische cases is significant op het 0,001 niveau. Bij het vergelijken van de ROM tussen patiënten, asymptomatische cases en controles kon gebruik gemaakt worden van de parametrische one-way ANOVA aangezien voldaan werd aan de belangrijkste voorwaarde van gelijke populatievarianties. De Kolmogorov-Smirnoff test toonde enkel voor de neutrale endorotatie bij de patiëntengroep (p=0,012) en de neutrale exorotatie bij de controlegroep (p=0,016) aan dat de kans op een normale verdeling minimaal was (zie tabel 7). Aangezien de oneway ANOVA een vrij robuuste test is voor wat betreft de voorwaarde van normale verdelingen, kon deze toch gebruikt worden. De one-way ANOVA toonde significante verschillen aan voor de 31

42 endorotatie in 90 flexie net als voor de flexie, neutrale exo- en endorotatie. Adductie in 90 flexie en abductie verschilden niet significant tussen de 3 subgroepen. Significantie van homogeniteit van varianties (Levene test) Significantie van normaliteit (Kolmogorov-Smirnov test) Patiënten Asymptom. cases Controles Abductie p=0,277 p=0,200 p=0,200 p=0,090 Adductie in 90 flexie p=0,870 p=0,076 p=0,200 p=0,200 Neutrale endorotatie p=0,383 p=0,012* p=0,200 p=0,200 Neutrale exorotatie p=0,251 p=0,200 p=0,200 p=0,016* Flexie p=0,470 p=0,200 p=0,200 p=0,200 Endorotatie in 90 flexie p=0,487 p=0,200 p=0,104 p=0,200 Tabel 7: Evaluatie van de noodzakelijke voorwaarden voor het gebruik van de one-way ANOVA: een preferentiële normale verdeling gekenmerkt door een niet-significante Kolmogorov-Smirnov test en noodzakelijke gelijke populatievaranties gekenmerkt door een niet-significante Levene test. De one-way ANOVA verkiest een normale verdeling maar is nog steeds betrouwbaar wanneer dit niet het geval is (*). Figuur 17: Boxplot van de range van endorotatie in 90 flexie per subgroep (rechthoek stelt de interkwartiel range voor met centraal de mediaan, de whiskers geven het minimum en maximum weer). Bij de 3 subgroepen is een vrij symmetrische spreiding rond het gemiddelde te zien. De patiëntengroep heeft duidelijk een verminderde range van endorotatie bij 90 flexie in vergelijking met de 2 andere subgroepen. Verder is er grafisch weinig verschil op te merken in de range van endorotatie in 90 flexie tussen asymptomatische cases en controles. 32

43 De post-hoc testen toonden een zeer sterk significante afname van de range van flexie, endorotatie in 90 flexie (impingementtest) en neutrale exorotatie bij patiënten ten opzichte van de controles (p<0,001). Daarnaast was de range van neutrale endorotatie sterk significant verminderd tussen deze 2 groepen (p=0,005). De FAI patiënten vertoonden ook een zeer sterk significante afname van de range van neutrale exorotatie en endorotatie in 90 flexie vergeleken met de asymptomatische cases (p<0,001). Er konden geen significante verschillen in ROM aangetoond worden tussen asymptomatische cases en controles. De kinematische data van de studiepopulatie werden samengevat in tabel 8. Beweging Patiënten (n=18 ; 24 heupen) Asymptom. cases (n = 12; 24 heupen) Controles (n = 12; 24 heupen) Abductie 25,2 (21,6-28,8) 24,3 (21,6-27,0) 23,8 (20,3-27,4) Adductie in 90 flexie 19,5 (15,6-23,3) 19,6 (15,7-23,5) 20,1 (16,4-23,8) Neutrale endorotatie 28,5 ( 25,6-31,5) 32,5 (30,0-35,1) 34,1( 32,3-35,9) * Neutrale exorotatie 28,9 (26,1-31,7) 38,1 (34,2-42,0) ** 38,4 (34,4-42,4) ** Flexie 113,7 (109,5-117,8) 120,8 (116,9-124,6) 125,0 (120,3-129,7) ** Endorotatie in 90 flexie 16,7 (13,4-20,0) 27,8 (24,8-30,8) ** 28,4 (25,0-31,9) ** Tabel 8: Kinematische data van de studiepopulatie (gemiddelde en 95% betrouwbaarheidsinterval). *Verschil met de patiëntengroep is significant op het 0,05 niveau. ** Verschil met de patiëntengroep is significant op het 0,001 niveau. Een matige, negatieve correlatie werd vastgesteld tussen de alfa hoek en de endorotatie in 90 flexie (r s = -0,411). Door het kwadraat te nemen van deze correlatiecoëfficiënt, kon geschat worden dat zowat 17% van de variantie bij endorotatie in 90 flexie kan toegeschreven worden aan variaties van de alfa hoek (r 2 s =0,169). Voor de CCD hoek en center-edge hoek kon geen verband met de endorotatie in 90 flexie aangetoond worden. Spearman correlatie Endorotatie in 90 flexie Alfa hoek Correlatiecoëfficiënt -0,411 Significantie (2-zijdig) p<0,001 CCD hoek Correlatiecoëfficiënt 0,078 Significantie (2-zijdig) p=0,516 Center-edge hoek Correlatiecoëfficiënt -0,127 Significantie (2-zijdig) p=0,288 Tabel 9: De Spearman rang correlatiecoëfficiënt voor het nagaan van mogelijke verbanden tussen enerzijds de endorotatie in 90 flexie en anderzijds de alfahoek, CCD hoek of center-edge hoek. Slechts matige significantie werd aangetoond tussen de alfa hoek en de endorotatie in 90 flexie. De keuze voor de Spearman correlatiecoëfficiënt was vereist aangezien de alfa hoek, CCD hoek en center-edge hoek allen niet normaal verdeeld zijn volgens de Kolmorov- Smirnov test en dus de parametrische Pearson correlatiecoëfficiënt niet geschikt was. 33

44 Figuur 18:Scatterplot van de alfahoek en endorotatie in 90 flexie. De tendens tot omgekeerd evenredig verband tussen de alfahoek en endorotatie in 90 flexie werd verduidelijkt door een indicatieve trendlijn. 34

45 5 Discussie In deze studie werd ten eerste onderzocht of de ROM bij FAI patiënten is afgenomen ten opzichte van de gezonde bevolking. Ten tweede werd nagegaan in welke mate een cam morfologie correleert met een afname in ROM en of de ROM van de asymptomatische cases ook afgenomen is ten opzichte van de gezonde bevolking. De belangrijkste bevinding van deze studie was dat de range van flexie en endorotatie in 90 flexie, die samen de impingement test voorstellen, duidelijk afgenomen zijn bij FAI patiënten. De endo- en exorotatie in neutrale positie (0 graden flexie) van de femur was eveneens afgenomen bij de patiëntengroep. Er werd een negatieve, matige correlatie aangetoond tussen de alfa hoek die de grootte van de cam definieert en de endorotatie in 90, de meest klinisch relevante beweging bij FAI. De asymptomatische cases groep, die ter hoogte van de femorale hoofd-nek junctie wel over een duidelijke radiografische cam beschikt maar (nog) geen symptomen vertoont, verschilde daarentegen voor geen enkele beweging met de controlegroep. Deze bevinding is in de eerste plaats geruststellend aangezien anders zowat de helft 43 van bevolking op basis van radiografische kenmerken het risico zou lopen om FAI te ontwikkelen en naar vroegtijdige coxartrose te evolueren. Gegevens over de ROM bij FAI werd in het verleden al gerapporteerd, echter meestal als onderdeel van het klinisch onderzoek van een FAI studiegroep. 46, 73, 78-82, 91 Deze studies beschikken dus niet over een controlegroep om de gemeten ROM mee te vergelijken. Daarnaast werd de ROM steeds met een goniometer bepaald. Het gebruik van een goniometer is uitermate geschikt voor een longitudinale evaluatie van ROM in klinische setting. 76 Het kan echter de onderlinge vergelijking van resultaten bemoeilijken. De reviewstudie van Van Trijffel et al. 92 toont immers aan dat de interwaarnemer betrouwbaarheid van goniometrische metingen vrij laag is voor zowat alle bewegingen in het heupgewricht, behalve flexie. Holm et al. 93 vergeleken in hun studie de betrouwbaarheid van goniometrische ROM metingen van patiënten met coxartrose uitgevoerd door drie verschillende teams: 2 teams van telkens 2 onderzoekers samen en 1 team van één enkele onderzoeker. De metingen verschilden duidelijk tussen een team met 2 onderzoekers en de individuele onderzoeker, terwijl de metingen wel vrij goed overeenkwamen tussen de 2 teams met 2 onderzoekers. Deze bevindingen kunnen mogelijks verklaard worden door het feit dat het makkelijker is om de kanteling van het bekken en wervelkolom bewegingen te controleren evenals het dijbeen te stabiliseren met 2 onderzoekers dan alleen. Losstaand van het aantal onderzoekers kan ook het visueel schatten van de startpositie, rotatiecentrum, de lange as van de femur (binnen het volume van het dijbeen) en de echte verticale en horizontale positie de variabiliteit van metingen in de hand werken. 76, 93 Met de intentie tegemoet te komen aan deze potentiele tekortkomingen, werd in deze studie wel met een controlegroep gewerkt en bovendien werd als meetmethode gekozen voor het Fastrak elektromagnetische tracking systeem. Dit systeem en het gebruikte protocol werden voorheen gevalideerd door Audenaert et al

46 die behoren tot de onderzoeksgroep van de huidige studie. Hierbij werd ook een goede interwaarnemer betrouwbaarheid gedemonstreerd wat de vergelijking met studies die gebruikmaken van dezelfde gevalideerde meettechniek in de toekomst eenvoudiger zal maken. De vastgestelde afname in range van flexie en endorotatie in 90 flexie bij FAI patiënten komt overeen met de literatuur. Bij 7 klinische studies 46, 78-82, 91 werd de ROM van de FAI patiëntengroep, uitgemeten met een goniometer, gerapporteerd als onderdeel van het klinisch onderzoek. Van deze meetresultaten werd in tabel 10 het gemiddelde berekend, rekening houdend met het aantal patiënten dat per studie werd uitgemeten. Voor de normale goniometrische waarden van ROM werd hetzelfde principe toegepast. 69, 71, 72, 77 Dit leverde een gemiddelde afname op van -26 voor de range van flexie en -28 voor de range van endorotatie in 90 flexie, wat wel aanzienlijk groter is dan de afname van 11 die bij beide bewegingen werd vastgesteld in de huidige studie. Behalve de klinische studies werden nog 3 case-control studies 68, 75, 77 teruggevonden in de literatuur waarbij de ROM werd uitgemeten aan de hand van een niet-invasief 3D CT-gebaseerd programma. Deze studies stelden ook een duidelijke afname van range van flexie (-15 ) en endorotatie in 90 flexie (-22 ) vast. Voor wat betreft de grootteorde van ROM ter hoogte van het heupgewricht liggen de 3 studies in lijn met de klinische, goniometrische studies. De beperking van het gebruik van een dergelijk computer geassisteerde meetmethode is dat enkel de benige componenten de ROM bepalen. Kraakbeenstructuren, ligamenten en andere weke delen werden dus niet opgenomen in de berekening. De recente studie van Nussbaumer et al. 76 sluit het beste aan bij de huidige studie aangezien er ook werd gekozen voor het Fastrak elektromagnetische systeem bij het uitmeten en een controlegroep werd geïncludeerd. Hoewel zij ook een trend tot afgenomen ROM vaststelden bij flexie (-9 ) en endorotatie in 90 flexie (-5 ), kon er toch geen significant verschil aangetoond worden in hun steekproef bestaande uit 15 FAI patiënten en 15 gematchte controles. Een eerste bemerking is dat bij het protocol van Nussbaumer en collega s voor de bevestiging van de femorale sensoren gebruik werd gemaakt van tape en een spanband rond de dij. Hierdoor wordt de sensor veel gevoeliger voor meetfouten ten gevolge van huidverschuivingen aangezien de femur omgeven is door een dikke laag weke delen. Dit werd al opgemerkt door Audenaert et al. 89 tijdens de validatieprocedure van het Fastrak meetsysteem. Hun voorgestel om deze meetfout te minimaliseren bestond uit het gebruik van een distale femurorthese. Dit werd in de huidige studie geïmplementeerd. Een tweede mogelijke verklaring voor de verschillen in meetresultaten is het best uit te leggen aan de hand van de flexiebeweging die bij hun controlegroep 31 minder blijkt te bedragen dan de controlegroep van de huidige studie. Nussbaumer et al. maakten gebruik van een druktransducer om de toegepaste druk tijdens het uitvoeren van de passieve bewegingen te kunnen standaardiseren. Er is echter in de literatuur geen algemeen aanvaarde standaard beschreven voor de toegepaste druk die tijdens de bewegingen vereist is. Het is dus mogelijk dat ingetoomd door het gebruik van de druktransducer, de onderzoeker bij de passieve flexie nog onvoldoende kracht uitoefende en daardoor geen maximale eind ROM werd bereikt. In de huidige 36

47 studie werd dus wel aangetoond dat de range van flexie en interne rotatie in 90 flexie het meest aangetast was van alle bewegingen, hetgeen de stelling ondersteunt van de impingementtest als zijnde de meest klinisch relevante meting bij het stellen van de diagnose van FAI. Meetmethode Groep Flexie Endorotatie in 90 flexie Gemiddelde van klinische FAI Goniometer Patiënt studies 46, 78-82, 91 Gemiddelde normale ROM 69, 71, 72, 77 Goniometer Controle Tannast et al. 77 Kubiak-Langer et al. 68 Computer geassisteerd Computer geassisteerd Patiënt Controle Patiënt Controle Audenaert et al. 75 Computer Patiënt geassisteerd Controle Nussbaumer et al. 76 Fastrak Patiënt* Controle Huidige studie Fastrak Patiënt Controle Tabel 10: Range van flexie en endorotatie in 90 flexie bij FAI patiëntengroepen en controlegroepen. Er werd een gemiddelde berekend van 7 klinische FAI studies, rekening houdend met het aantal patiënten per originele studie. Een gemiddelde normale ROM werd op dezelfde bewijze berekend. *Het verschil in range van flexie en endorotatie in 90 flexie tussen patiëntengroep en controlegroep was bij deze studie niet significant ondanks de trend tot verminderde ROM bij FAI patiënten. Abductie en adductie in 90 flexie verschilden in de huidige studie niet significant van de controlegroep. Nussbaumer et al. 76 toonden wel een significante afname van abductie aan bij de FAI patiënten. Naast tendensen tot afname van andere bewegingen, werd in hun studie echter alleen voor de abductiebeweging een significant verschil ten opzichte van de controlegroep vastgesteld. De computer geassisteerde studies van de onderzoeksgroep van Tannast 77 en Kubiak-Langer 68 toonden ook een significante afname van de range van abductie aan. Bij de klinische studies 46, 78 van de ROM bij FAI patiënten werd geen nadruk op een afgenomen abductie gelegd. Verder onderzoek is aangewezen om duidelijkheid te scheppen. Een intrigerende bevinding is de vaststelling van een afname van range van neutrale endo- en exorotatie bij patiënten vergeleken met de controlegroep (en asymptomatische cases). Audenaert et al. 73 hebben immers in een voorgaande studie aangetoond met behulp van computersimulaties dat beide bewegingen enkel ligamentair beperkt zouden zijn, hetgeen overeenkomt met de anatomische literatuur. 62 De resultaten van de huidige studie suggereren dat capsulaire retractie door pijn en synoviale irritatie mogelijks deel uitmaken van het klinisch beeld en de pathofysiologie van FAI. Een andere potentiële verklaring voor deze bevinding kan zijn dat dit het gevolg is van een selectie bias te wijten aan het feit dat de meerderheid van de patiënten voetballers waren die intussen al enige tijd op 37

48 non-actief stonden. Verschillende studies hebben intussen al bewezen dat deze sporters zich vaak 70, 94, 95 presenteren met verkorte heupspieren en afgenomen gewrichtsrotaties. Een tiental jaar geleden, toen het concept van FAI voor het eerst werd geïntroduceerd als een mechanische oorzaak voor coxartrose, werd de prevalentie in de algemene bevolking geschat op 10-15%. 40, 96 In de daarop volgende epidemiologische studies werd echter vastgesteld dat de radiografische kenmerken die als specifiek werden beschouwd voor de aandoening, een veel hogere prevalentie dan verwacht hadden binnen de gezonde en asymptomatische bevolking. Kang et al. 43 toonden aan dat bij wel 33% van de vrouwelijke en 52% van de mannelijke asymptomatische individuen ten minste 1 morfologisch aspect, dat geassocieerd wordt met FAI, zichtbaar was op CT. Laborie et al. 44 vonden cam gerelateerde radiografische kenmerken terug bij 35% van de mannelijke en 10% van de vrouwelijke deelnemers aan een populatie gebaseerde cohorte van gezonde jongvolwassenen. Deze studies geven aan dat de bovengrens van de tot op de heden onbekende FAI prevalentie wellicht rond de 40% zal liggen. Een andere invalshoek zijn de prevalentiecijfers van primaire coxartrose waarvan meerdere auteurs 5, 13, de hypothese ondersteunen dat het merendeel secundair zou zijn aan FAI gerelateerde morfologische afwijkingen van het heupgewricht. De systematische review van Dagenais et al. 16 op basis van 23 epidemiologische studies toonde een radiografische prevalentie van 8% in de algemene populatie aan voor wat betreft primaire coxartrose. Iets minder dan 8% van de algemene bevolking zou dus met coxartrose te maken hebben als gevolg van FAI (zie figuur 19). Figuur 19: Illustratie van FAI-gerelateerde prevalenties. De eigenlijke prevalentie van FAI is momenteel nog niet gekend. De geschatte bovengrens van ongeveer 40% wordt bepaald door de radiografische prevalentie van anatomische cam en/of pincer kenmerken. 43, 44, 97 De aanwezigheid van deze kenmerken is noodzakelijk voor het stellen van de diagnose van FAI. De geschatte ondergrens van iets minder dan 8% is gebaseerd op de gerapporteerde radiografische prevalentie van primaire coxartrose die gemiddeld 8% bedraagt in de algemene bevolking. 16 Deze 5, 13, vorm van coxartrose zou in het merendeel van de gevallen geassocieerd voorkomen met FAI. 38

49 De huidige studie toonde aan dat de groep van asymptomatische cases, die wel radiografische kenmerken van een cam maar geen klachten hadden, op vlak van ROM niet significant verschilden van de controles. Deze bevinding is geruststellend gezien de hoge radiografische prevalentie van deze kenmerken. Daarnaast werd een matige, negatieve correlatie vastgesteld tussen de alfa hoek en de endorotatie in 90 flexie. De vergelijking van de ROM van de asymptomatische cases geselecteerd uit de algemene bevolking, met controles en FAI patiënten is een nieuwe invalshoek bij de zoektocht naar verduidelijking van het FAI concept. De zeer recente studie van Audenaert et al. 75 maakte ook de vergelijking tussen de 3 subgroepen (cam type patiënten, asymptomatische cases en gezonde controles) en simuleerde bewegingen in grote flexie met behulp van het driedimensionale programma HipROM. In overeenstemming met de huidige studie werd een matige, negatieve correlatie (r = -0,65) tussen de alfa hoek en de endorotatie in grote flexie vastgesteld. Met multivariate regressieanalyse werd aangetoond dat uiteindelijk 75% van de variantie van endorotatie tijdens activiteiten in grote flexie, kan toegeschreven worden aan variaties in alfa hoek (cam grootte), center-edge hoek (acetabulaire bedekking) en femorale versie. Daarnaast stelden Audenaert en medeonderzoekers vast dat een belangrijk deel van de vroege botsingen bij FAI patiënten eigenlijk niet op de cam maar ernaast plaatsvond. Zowat 36% van de vroege botsingen tussen femur en acetabulum viel buiten de cam, vooral ter hoogte van de mediale femurnek. Dit impliceert dat naast de cam nog andere afwijkingen een rol spelen in de totale beperking van de ROM bij FAI patiënten. De bevindingen van Audenaert et al. en de huidige studie bekrachtigen het voorgestelde model van Bedi et al. 31 die in een recente review de oorzaken van heuppijn indeelden in dynamische en statische factoren. Het concept van FAI dat gepaard gaat met heuppijn werd door hen beschreven aan de hand van dynamische factoren. De dynamische factoren zijn verantwoordelijk voor abnormale stress en vroegtijdige contacten tussen de femur en de acetabulumrand bij overmatige heupbewegingen. Deze factoren zijn: (a) verlies van anterior offset en sfericiteit van de femorale hoofd-nek junctie (cam lesie), (b) toegenomen acetabulaire overdekking (focaal of algemeen), (c) femorale retroversie en (d) coxa vara. Het risico op FAI is afhankelijk van meerdere factoren en daarom dient rekening gehouden te worden met de volledige driedimensionale structuur van het heupgewricht. Kang et al. 43 toonden aan dat 39% van de 100 asymptomatische heupgewrichten beschikten over ten minste één morfologisch aspect geassocieerd met FAI. Wanneer de grens echter op 2 of meer radiografische FAI kenmerken werd gelegd, voldeed nog maar 11% aan de criteria. Pollard et al. 98 benaderden cam morfologie op een andere manier waarbij ze 83 individuen met een gemiddelde leeftijd van 46 jaar en normale heupen zonder tekens van coxartrose onderzochten. De alfa hoek en anterior offset ratio werd bepaald en de 95% referentie intervallen voor deze parameters werden berekend. De berekende referentie intervallen bleken waarden te bevatten die voorheen werden beschouwd als abnormaal. Verder toonden Allen et al. 99 in een groep van 113 cam type impingementpatiënten met minstens één symptomatisch heupgewricht aan dat bij 88 patiënten (78%) een cam afwijking bilateraal aanwezig was. 23 van de 88 39

50 patiënten hadden daarbij bilateraal klachten ten gevolge de cam afwijkingen. De resterende 55 patiënten beschikten over een radiografisch bevestigde bilaterale cam configuratie, waarbij slechts één heupgewricht symptomatisch was. De unieke aanwezigheid van een cam kan dus gerelativeerd worden. De bevindingen in de literatuur lijken aan te geven dat het risico op FAI een combinatie zou zijn van het cumulatief effect van meerdere radiografische FAI kenmerken en de intensiteit van ieder kenmerk op zich. De belangrijkste beperking van de huidige studie is dat de gebruikte ISB standaard de beweging evalueert vertrekkend vanuit een hypothetische neutrale positie. Hierdoor kan geen rekening gehouden worden met een mogelijks klinisch belangrijke, gewijzigde startpositie zoals bekkenkanteling en veranderde lumbale lordose. De tweede beperking zijn de mogelijke meetfouten die optreden bij het palperen van de benige oriëntatiepunten nodig voor het opstellen van het lokale referentieframe en de meetfouten ten gevolge van huidbewegingen. Deze zijn echter onvermijdelijk bij klinische, kinematische studies. Bovendien werden de meetfouten ter hoogte van de femorale sensor geminimaliseerd door gebruik te maken van een speciaal ontworpen distale femurorthese. Voor de pelviene sensor is dit evenwel niet mogelijk. Eerdere validatie van het meetprotocol heeft aangetoond dat betrouwbare resultaten kunnen bekomen worden met een aanvaardbare meetfout van 3-5, afhankelijk van de onderzochte beweging. 89 Een laatste beperking is het feit dat bij de selectie van de FAI patiënten werd gekozen voor uitsluitend mannelijke proefpersonen met een cam type impingement. Het merendeel van deze patiënten speelde bovendien voetbal op recreatief niveau. 40

51 6 Conclusie Deze kinematische studie toont aan dat de range van flexie en endorotatie in 90 flexie duidelijk afgenomen zijn bij FAI, wat hun belangrijke rol als impingementtest bevestigt. De aanwezigheid van een cam gaat niet vanzelfsprekend gepaard met een afname van ROM. Dit is geruststellend gezien de hoge radiografische prevalentie ervan. Verder onderzoek is aangewezen om enerzijds de klinische relevantie van cam afwijkingen ter hoogte van het heupgewricht in te schatten en anderzijds in te spelen op de belangrijkste beperking van deze studie, met name het feit dat bewegingen steeds vanuit een hypothetische, neutrale positie werden geëvalueerd en geen aandacht werd gegeven aan mogelijke verschillen in startpositie zoals bekkenkanteling en/of veranderde lumbale lordose. 41

52 Referentielijst 1. Leunig M, Beaule PE, Ganz R. The concept of femoroacetabular impingement: current status and future perspectives. Clinical orthopaedics and related research. 2009; 467(3): Keogh MJ, Batt ME. A Review of Femoroacetabular Impingement in Athletes. Sports Medicine. 2008; 38(10): Parvizi J, Leunig M, Ganz R. Femoroacetabular impingement. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 2007; 15(9): Samora JB, Ng VY, Ellis TJ. Femoroacetabular impingement: a common cause of hip pain in young adults. Clinical journal of sport medicine : official journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 2011; 21(1): Ganz R, Parvizi J, Beck M, Leunig M, Notzli H, Siebenrock KA. Femoroacetabular impingement - A cause for osteoarthritis of the hip. Clinical orthopaedics and related research. 2003; (417): Murphy LB, Helmick CG, Schwartz TA, Renner JB, Tudor G, Koch GG, et al. One in four people may develop symptomatic hip osteoarthritis in his or her lifetime. Osteoarthritis Cartilage. 2012; 18: Culliford D, Maskell J, Kiran A, Judge A, Javaid K, Cooper C, et al. The lifetime risk of total hip and knee arthroplasty: results from the UK general practice research database. Osteoarthritis Cartilage Woolf AD, Pfleger B. Burden of major musculoskeletal conditions. Bull World Health Organ. 2003; 81: Ewerbeck V, Dreinhofer K. [Development of orthopedics over the next 20 years] Thiele K, Matziolis D, Perka C. [Lack of new trainees in trauma surgery and orthopedics. An approach to a solution]. Der Unfallchirurg. 2010; 113: Lefevre JH, Karila L, Kerneis S, Roupret M. Motivation of French medical students to pursue surgical careers: results of national survey of 1742 students. J Visc Surg. 2010; 147: Loza E, Lopez-Gomez JM, Abasolo L, Maese J, Carmona L, Batlle-Gualda E, et al. Economic Burden of Knee and Hip Osteoarthritis in Spain. Arthritis Rheum-Arthritis Care Res. 2009; 61(2): Ganz R, Leunig M, Leunig-Ganz K, Harris WH. The etiology of osteoarthritis of the hip: an integrated mechanical concept. Clinical orthopaedics and related research. 2008; 466(2): Victor J, Vandooren J, Bellemans J, Scheerlinck T, Nuyts R, De Schepper J, et al. ORTHOpride register. RIZIV België Havelin LI, Fenstad AM, Salomonsson R, Mehnert F, Furnes O, Overgaard S, et al. The Nordic Arthroplasty Register Association: a unique collaboration between 3 national hip arthroplasty registries with 280,201 THRs. Acta Orthop. 2009; 80(4):

53 16. Dagenais S, Garbedian S, Wai EK. Systematic review of the prevalence of radiographic primary hip osteoarthritis. Clinical orthopaedics and related research. 2009; 467(3): Murray RO. Aetiology of primary osteoarthritis of the hip. Br J Radiol. 1965; 38(455): 810-&. 18. Harris WH. Etiology of osteoarthrits of the hip. Clinical orthopaedics and related research. 1986; (213): Tanzer M, Noiseux N. Osseous abnormalities and early osteoarthritis: the role of hip impingement. Clinical orthopaedics and related research. 2004; (429): Klit J, Gosvig K, Jacobsen S, Sonne-Holm S, Troelsen A. The prevalence of predisposing deformity in osteoarthritic hip joints. Hip international : the journal of clinical and experimental research on hip pathology and therapy. 2011; 21(5): Solomon L, Schnitzler CM. Pathogenetic types of coxarthrosis and implications for treatment. Archives of orthopaedic and traumatic surgery Archiv fur orthopadische und Unfall-Chirurgie. 1983; 101(4): Ganz R, Bamert P, Hausner P, Isler B, Vrevc F. [Cervico-acetabular impingement after femoral neck fracture]. Der Unfallchirurg. 1991; 94(4): Myers SR, Eijer H, Ganz R. Anterior femoroacetabular impingement after periacetabular osteotomy. Clinical orthopaedics and related research. 1999; (363): Ganz R, Gill TJ, Gautier E, Ganz K, Krugel N, Berlemann U. Surgical dislocation of the adult hip a technique with full access to the femoral head and acetabulum without the risk of avascular necrosis. The Journal of bone and joint surgery British volume. 2001; 83(8): Siebenrock KA, Wahab KH, Werlen S, Kalhor M, Leunig M, Ganz R. Abnormal extension of the femoral head epiphysis as a cause of cam impingement. Clinical orthopaedics and related research. 2004; (418): Leunig M, Beck M, Woo A, Dora C, Kerboull M, Ganz R. Acetabular rim degeneration: a constant finding in the aged hip. Clinical orthopaedics and related research. 2003; (413): Kerckaert I. Locomotorisch stelsel - Deel 1: Anatomie. Gent: Academia Press; Ponseti IV. Growth and development of the acetabulum in the normal child. Anatomical, histological, and roentgenographic studies. The Journal of bone and joint surgery American volume. 1978; 60(5): Adam C, Eckstein F, Milz S, Putz R. The distribution of cartilage thickness within the joints of the lower limb of elderly individuals. Journal of anatomy. 1998; 193 ( Pt 2): Lehman G. Healthy & Powerful Shoulder Series [cited; Available from: Bedi A, Dolan M, Leunig M, Kelly BT. Static and Dynamic Mechanical Causes of Hip Pain. Arthroscopy. 2011; 27(2): Banerjee P, McLean CR. Femoroacetabular impingement: a review of diagnosis and management. Current reviews in musculoskeletal medicine. 2011; 4(1):

54 33. Lavigne M, Parvizi J, Beck M, Siebenrock KA, Ganz R, Leunig M. Anterior femoroacetabular impingement: part I. Techniques of joint preserving surgery. Clinical orthopaedics and related research. 2004; (418): Shainin. Reduction Of Camshaft Lobe Position Scrap [cited; Available from: Tannast M, Siebenrock KA, Anderson SE. Femoroacetabular impingement: Radiographic diagnosis - What the radiologist should know. Am J Roentgenol. 2007; 188(6): Kassarjian A, Brisson M, Palmer WE. Femoroacetabular impingement. Eur J Radiol. 2007; 63(1): Brian P, Bernard S, Flemming D. Femoroacetabular impingement: screening and definitive imaging. Seminars in roentgenology. 2010; 45(4): 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. The Journal of bone and joint surgery British volume. 2005; 87(7): Khanduja V, Villar RN. The arthroscopic management of femoroacetabular impingement. Knee surgery, sports traumatology, arthroscopy : official journal of the ESSKA. 2007; 15(8): Gosvig KK, Jacobsen S, Sonne-Holm S, Gebuhr P. The prevalence of cam-type deformity of the hip joint: A survey of 4151 subjects of the copenhagen osteoarthritis study. Acta Radiol. 2008; 49(4): Gosvig KK, Jacobsen S, Sonne-Holm S, Palm H, Troelsen A. Prevalence of malformations of the hip joint and their relationship to sex, groin pain, and risk of osteoarthritis: a populationbased survey. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2010; 92(5): Hack K, Di Primio G, Rakhra K, Beaule PE. Prevalence of cam-type femoroacetabular impingement morphology in asymptomatic volunteers. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2010; 92(14): Kang ACL, Gooding AJ, Coates MH, Goh TD, Armour P, Rietveld J. Computed Tomography Assessment of Hip Joints in Asymptomatic Individuals in Relation to Femoroacetabular Impingement. Am J Sports Med. 2010; 38(6): Laborie LB, Lehmann TG, Engester IO, Eastwood DM, Engester LB, Rosendahl K. Prevalence of Radiographic Findings Thought to Be Associated with Femoroacetabular Impingement in a Population-based Cohort of 2081 Healthy Young Adults. Radiology. 2011; 260(2): Anderson SE, Siebenrock KA, Tannast M. Femoroacetabular impingement: evidence of an established hip abnormality. Radiology. 2010; 257(1): Clohisy JC, Knaus ER, Hunt DM, Lesher JM, Harris-Hayes M, Prather H. Clinical presentation of patients with symptomatic anterior hip impingement. Clinical orthopaedics and related research. 2009; 467(3): Philippon MJ, Maxwell RB, Johnston TL, Schenker M, Briggs KK. Clinical presentation of femoroacetabular impingement. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2007; 15(8):

55 48. Clohisy JC, Carlisle JC, Beaule PE, Kim YJ, Trousdale RT, Sierra RJ, et al. A systematic approach to the plain radiographic evaluation of the young adult hip. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2008; 90 Suppl 4: Sahin N, Atici T, Ozturk A, Ozkaya G, Ozkan Y, Avcu B. Prevalence of Femoroacetabular Impingement in Asymptomatic Contralateral Hips in Patients with Unilateral Idiopathic Osteoarthritis. J Int Med Res. 2011; 39(3): Tonnis D, Heinecke A. Acetabular and femoral anteversion: Relationship with osteoarthritis of the hip. J Bone Joint Surg-Am Vol. 1999; 81A(12): Wiberg G. The anatomy and roentgenographic appearance of a normal hip joint. Acta Chir Scand Suppl. 1939; 83: Reynolds D, Lucas J, Klaue K. Retroversion of the acetabulum - A cause of hip pain. J Bone Joint Surg-Br Vol. 1999; 81B(2): Kalberer F, Sierra RJ, Madan SS, Ganz R, Leunig M. Ischial spine projection into the pelvis. Clinical orthopaedics and related research. 2008; 466(3): Notzli HP, Wyss TF, Stoecklin CH, Schmid MR, Treiber K, Hodler J. The contour of the femoral head-neck junction as a predictor for the risk of anterior impingement. J Bone Joint Surg-Br Vol. 2002; 84B(4): Eijer HL M, Mahomed M, Ganz R. Crosstable lateral radiograph for screening of anterior femoral head-neck offset in patients with femoro-acetabular impingement. Hip Int. 2001; 11: Pfirrmann CWA, Duc SR, Zanetti M, Dora C, Hodler J. MR arthrography of acetabular cartilage delamination in femoroacetabular cam impingement. Radiology. 2008; 249(1): Mintz DN, Hooper T, Connell D, Buly R, Padgett DE, Potter HG. Magnetic resonance imaging of the hip: Detection of labral and chondral abnormalities using noncontrast imaging. Arthroscopy. 2005; 21(4): Bedi A, Chen N, Robertson W, Kelly BT. The Management of Labral Tears and Femoroacetabular Impingement of the Hip in the Young, Active Patient. Arthroscopy. 2008; 24(10): Botser IB, Smith TW, Nasser R, Domb BG. Open Surgical Dislocation Versus Arthroscopy for Femoroacetabular Impingement: A Comparison of Clinical Outcomes. Arthroscopy. 2011; 27(2): Matsuda DK, Carlisle JC, Arthurs SC, Wierks CH, Philippon MJ. Comparative Systematic Review of the Open Dislocation, Mini-Open, and Arthroscopic Surgeries for Femoroacetabular Impingement. Arthroscopy. 2011; 27(2): Ng VY, Arora N, Best TM, Pan XL, Ellis TJ. Efficacy of Surgery for Femoroacetabular Impingement A Systematic Review. Am J Sports Med. 2010; 38(11): Fuss FK, Bacher A. New aspects of the morphology and function of the human hip-joint ligament. American Journal of Anatomy. 1991; 192(1): Hewitt JD, Glisson RR, Guilak F, Vail TP. The mechanical properties of the human hip capsule ligaments. The Journal of arthroplasty. 2002; 17(1):

56 64. Martin HD, Savage A, Braly BA, Palmer IJ, Beall DP, Kelly B. The function of the hip capsular ligaments: a quantitative report. Arthroscopy. 2008; 24(2): Bowman KF, Fox J, Sekiya JK. A Clinically Relevant Review of Hip Biomechanics. Arthroscopy. 2010; 26(8): Gilles B, Christophe FK, Magnenat-Thalmann N, Becker CD, Duc SR, Menetrey J, et al. MRI-based assessment of hip joint translations. J Biomech. 2009; 42(9): Harding L, Barbe M, Shepard K, Marks A, Ajai R, Lardiere J, et al. Posterior-anterior glide of the femoral head in the acetabulum: A cadaver study. J Orthop Sports Phys Ther. 2003; 33(3): Kubiak-Langer M, Tannast M, Murphy SB, Siebenrock KA, Langlotz F. Range of motion in anterior femoroacetabular impingement. Clinical orthopaedics and related research. 2007; (458): Roaas A, Andersson GBJ. Normal Range of Motion of the Hip, Knee and Ankle Joints in Male Subjects, Years of Age. Acta Orthopaedica Scandinavica. 1982; 53(2): Manning C, Hudson Z. Comparison of hip joint range of motion in professional youth and senior team footballers with age-matched controls: An indication of early degenerative change? Phys Ther Sport. 2009; 10(1): Boone DC, Azen SP. Normal range of motion of joints in male-subjects. J Bone Joint Surg- Am Vol. 1979; 61(5): American Academy of Orthopaedic Surgeons. Joint motion: method of measuring and recording. Edinburgh: E. & S. Livingstone Ltd; 4th reprint Audenaert EA, Mahieu P, Pattyn C. Three-Dimensional Assessment of Cam Engagement in Femoroacetabular Impingement. Arthroscopy. 2011; 27(2): Maes B, Maes J. Range of motion in het heupgewricht: Ugent; Audenaert EA, Peeters I, Vigneron L, Baelde N, Pattyn C. Hip Morphological Characteristics and Range of Internal Rotation in Femoroacetabular Impingement. Am J Sports Med Nussbaumer S, Leunig M, Glatthorn JF, Stauffacher S, Gerber H, Maffiuletti NA. Validity and test-retest reliability of manual goniometers for measuring passive hip range of motion in femoroacetabular impingement patients. BMC Musculoskelet Disord. 2010; Tannast M, Kubiak-Langer M, Langlotz F, Puls M, Murphy SB, Siebenrock KA. Noninvasive three-dimensional assessment of femoroacetabular impingement. Journal of Orthopaedic Research. 2007; 25(1): Eijer H, Myers SR, Ganz R. Anterior femoroacetabular impingement after femoral neck fractures. Journal of orthopaedic trauma. 2001; 15(7): Jager M, Wild A, Westhoff B, Krauspe RD. Femoroacetabular impingement caused by a femoral osseous head-neck bump deformity: clinical, radiological, and experimental results. J Orthop Sci. 2004; 9(3): Leunig M, Podeszwa D, Beck M, Werlen S, Ganz R. Magnetic resonance arthrography of labral disorders in hips with dysplasia and impingement. Clinical orthopaedics and related research. 2004; (418):

57 81. Siebenrock KA, Schoeniger R, Ganz R. Anterior femoro-acetabular impingement due to acetabular retroversion - Treatment with periacetabular osteotomy. J Bone Joint Surg-Am Vol. 2003; 85A(2): Wettstein M, Dienst M. [Hip arthroscopy for femoroacetabular impingement]. Der Orthopade. 2006; 35(1): Murphy SB, Ganz R, Muller ME. The prognosis in untreated dysplasia of the hip: A study of radiographic factors that predict the outcome. J Bone Joint Surg-Am Vol. 1995; 77A(7): Day JS, Murdoch DJ, Dumas GA. Calibration of position and angular data from a magnetic tracking device. J Biomech. 2000; 33(8): Milne AD, Chess DG, Johnson JA, King GJW. Accuracy of an electromagnetic tracking device: A study of the optimal operating range and metal interference. J Biomech. 1996; 29(6): Meskers CGM, Fraterman H, van der Helm FCT, Vermeulen HM, Rozing PM. Calibration of the "Flock of Birds" electromagnetic tracking device and its application in shoulder motion studies. J Biomech. 1999; 32(6): Grood ES, Suntay WJ. A joint coordinate system for the clinical description of 3-dimensional motions - application to the knee. J Biomech Eng-Trans ASME. 1983; 105(2): Wu G, Siegler S, Allard P, Kirtley C, Leardini A, Rosenbaum D, et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate system of various joints for the reporting of human joint motion - part 1: ankle, hip, and spine. J Biomech. 2002; 35(4): Audenaert EA, Vigneron L, Van Hoof T, D'Herde K, van Maele G, Oosterlinck D, et al. In vitro validation and reliability study of electromagnetic skin sensors for evaluation of end range of motion positions of the hip. Med Biol Eng Comput. 2011; 49(12): Leardini A, Cappozzo A, Catani F, Toksvig-Larsen S, Petitto A, Sforza V, et al. Validation of a functional method for the estimation of hip joint centre location. J Biomech. 1999; 32(1): Strehl A, Ganz R. [Anterior femoroacetabular impingement after healed femoral neck fractures]. Der Unfallchirurg. 2005; 108(4): van Trijffel E, van de Pol RJ, Oostendorp RA, Lucas C. Inter-rater reliability for measurement of passive physiological movements in lower extremity joints is generally low: a systematic review. Journal of physiotherapy. 2010; 56(4): Holm I, Bolstad B, Lutken T, Ervik A, Rokkum M, Steen H. Reliability of goniometric measurements and visual estimates of hip ROM in patients with osteoarthrosis. Physiotherapy research international : the journal for researchers and clinicians in physical therapy. 2000; 5(4): Brophy RH, Chiaia TA, Maschi R, Dodson CC, Oh LS, Lyman S, et al. The Core and Hip in Soccer Athletes Compared by Gender. Int J Sports Med. 2009; 30(9): Chiaia TA, Maschi RA, Stuhr RM, Rogers JR, Sheridan MA, Callahan LR, et al. A musculoskeletal profile of elite female soccer players. HSS journal : the musculoskeletal journal of Hospital for Special Surgery. 2009; 5(2):

58 96. Leunig M, Ganz R. Femoroacetabular impingement. A common cause of hip complaints leading to arthrosis. Der Unfallchirurg. 2005; 108(1): Bohannon RW, Gajdosik RL, Leveau BF. Relationship of pelvic and thigh motions during unilateral and bilateral hip flexion. Phys Ther. 1985; 65(10): Pollard TCB, Villar RN, Norton MR, Fern ED, Williams MR, Simpson DJ, et al. Femoroacetabular impingement and classification of the cam deformity: the reference interval in normal hips. Acta Orthop. 2010; 81(1): Allen D, Beaule PE, Ramadan O, Doucette S. Prevalence of associated deformities and hip pain in patients with cam-type femoroacetabular impingement. The Journal of bone and joint surgery British volume. 2009; 91(5):

59 Bijlagen Bijlage 1: Artikel AOB Range of Motion in Femoroacetabular Impingement E.A. Audenaert 1, J. Van Houcke 1, B. Maes 1, L. Vanden Bossche 2, J. Victor 1, C. Pattyn 1 Accepted for publication. Acta Orthopaedica Belgica IF 0.39; Q4 1. Department of Orthopaedic Surgery and Traumatology, Ghent University Hospital, De Pintelaan 185, 9000 Ghent, Belgium 2. Department of Physical and Rehabilitation Medicine, Ghent University Hospital, De Pintelaan 185, 9000 Ghent, Belgium i

60 ABSTRACT Recent epidemiological studies have demonstrated that radiographic features specific to femoroacetabular impingement appear far more frequently in healthy and asymptomatic cohorts than previously anticipated. It remains unclear how incidental findings should be interpreted clinically. In addition, several authors have suggested that a decreased range of motion is part of the clinical presentation of femoroacetabular impingement. The purpose of the present study was to describe and analyze differences in range of motion between femoroacetabular impingement patients, asymptomatic cases with incidental radiographic findings and healthy controls, using a validated electromagnetic tracking system. Furthermore, it was evaluated which motions were clinically relevant and could be used to differentiate between these three groups. We found all evaluated motions to differ significantly between patients and controls. The anterior impingement test showed a significant difference between patients and asymptomatic cases. In conclusion, functional evaluation of the range of motion is a useful tool in the diagnostic work-up of femoroacetabular impingement. INTRODUCTION Femoroacetabular impingement (FAI) has increasingly been recognized as a cause of painful and decreased range of motion (ROM) of the hip joint. In particular, motions requiring high flexion in combination with adduction and/or internal rotation are most frequently affected among symptomatic patients. 1 The anterior impingement test is based upon this finding and has been found positive on clinical examination in 90% to 100 % of hip impingement cases. 2-4 On imaging, FAI has been associated with abnormal coverage of the femoral head (pincertype impingement) and/or decreased sphericity of the femoral head (cam-type impingement). Recent epidemiological studies have demonstrated that these radiographic features appear far more frequently in healthy and asymptomatic cohorts than previously anticipated, with reported incidences ranging from 30 up to 76%. 5-7 To date, the diagnosis is usually based on the co-existence of radiologic features and clinical signs such as a painful impingement test. ii

61 Several authors have suggested that a decreased ROM is part of the clinical presentation of FAI. However, objective data concerning the ROM in FAI are scarce and historical data on normal ROM, especially in male subjects, might be questioned as in those days the concept of FAI was unknown. Furthermore, internal rotation in 90 degrees of flexion, probably the most relevant motion in FAI, was never included in these historical reports The purpose of the present study was to describe and analyze differences in ROM between FAI patients, asymptomatic cases and healthy controls and to evaluate whether decreased ROM is indeed a relevant parameter in the clinical evaluation of FAI. MATERIAL AND METHODS The study was approved by the local ethics committee and all participants signed an informed consent form. The study population consisted of 42 subjects, prospectively recruited between 1 January 2009 and 31 March All were male subjects aged between 18 and 35 years. The population was composed of three subgroups: cam patients (18 subjects, 24 hips), asymptomatic volunteers (12 subjects, 24 hips) and healthy controls (12 subjects, 24 hips). A minimum sample size of 11 subjects was calculated as needed to be enrolled and analyzed to identify a clinically relevant difference in the primary outcome measure, the anterior impingement test. The power analysis was based on the following parameters: type II error rate (beta = 0.2) and type I error rate (alpha = 0.05, d = 10, sigma = 8 ). Patients were recruited from FAI patients scheduled for treatment. All presented with typical signs of FAI, a diagnosis that later was confirmed by standard diagnostic imaging (radiography and arthro MRI) and during the actual arthroscopic procedure. Simultaneously, healthy controls and asymptomatic cases were recruited from a cohort of healthy volunteers. Criteria for inclusion were a negative history of groin pain, the absence of clinical signs on impingement testing, and bilaterally an alpha angle of either < 50 (healthy controls) or > 55 (asymptomatic cases) on anteroposterior imaging and Dunn views (45 hip flexion, neutral rotation and 20 abduction). Patients and controls with solitary pincer-type impingement (positive cross-over sign) or hip dysplasia (centre-edge angle < 28 ) were excluded. An overview of the recruitment criteria is provided in table 1. Different iii

62 radiographic parameters describing FAI or parameters that might have an influence on the condition were measured in each subject in a standardized fashion: alpha angle, caput collum diaphyseal angle and lateral centre-edge angle. Table 1: Recruitment criteria for patients, asymptomatic cases and controls. (FAI: femoroacetabular impingement, CE-angle: Center edge angle) Patients Asymptomatic cases Controls Male Male Male Age years Age years Age years History of groin pain No history of groin pain No history of groin pain Painful impingement test No pain on impingement testing No pain on impingement testing Alpha angle > 55 Alpha angle > 55 Alpha angle < 50 CE angle between CE angle between CE angle between FAI confirmed on volumetric imaging and patient scheduled for treatment Healthy volunteer Healthy volunteer Kinematic measurements were performed using the Fastrak electromagnetic tracking system (Polhemus, Colchester, Vt.). The system uses magnetic field pulses to track the position and orientation of individual sensors relative to a transmitter that is fixed in space. A microprocessor controls the transmitting and sensing signals and converts them into position and orientation data in 6 degrees of freedom relative to a global Cartesian coordinate system projected by the magnetic transmitter. The system specifications regarding measurement accuracy are 0.8 mm and 0.15 degrees for position and orientation, iv

63 respectively. The system and applied protocol have previously been validated for use in the applied setting, i.e. the evaluation of end-range of motion positions in FAI. 11 Subjects were evaluated in supine position on a wooden investigation table, 1 m in height. No ferromagnetic materials were in significant proximity during the experiment. The transmitter was placed in close proximity to the specimen (< 0.2m), parallel to the wooden investigation table. A femoral and pelvic sensor was simultaneously used for all experiments and data samples were obtained at a frequency of 40Hz. The pelvic skin sensor was securely affixed over the opposite superior anterior iliac spine. The cables of the sensors were attached to the skin on the side of the trunk, so that they did not move the sensor inadvertently during the movement. To decrease measurement errors caused by skin movement, the femoral skin sensor was rigidly fixed to a specially designed distal femoral orthosis (Fig 1). Figure 1: Measurement of passive femoral range of motion was performed using a distal femoral orthosis on which the femoral sensor was rigidly attached A third receiver, equipped with a stylus, was used to digitize palpable bony landmarks on the pelvis and femur. These digitized points were used to define the local coordinate system for the pelvis and femur, which was then linked to the segment s individual receiver by means of coordinate transformations. Palpable landmarks consisted of the lateral and medial femoral epicondyles, and the anterior and posterior iliac spines. Femoral motion was then v

64 expressed in the pelvic frame, applying the segmental and joint coordinate system as advanced by the International Society of Biomechanics 12. We evaluated the range of external and internal rotation, flexion, and internal rotation in 90 degrees of flexion in all cases. Each motion was repeated 10 times, the median value being retained for further analysis. Statistical analysis was performed using the SPSS software package (SPSS 18, Chicago: SPSS Inc). To evaluate differences in kinematics between the three subgroups, one-way analysis of variance was performed. The necessary basic assumptions for the ANOVA analysis were evaluated by means of Levene s test for homogeneity of variances and the Kolmogorov- Smirnov test for normality of distribution. Where relevant, post-hoc evaluation was performed using Sheffe and Bonferonni tests. The level of significance was set at p < vi

65 RESULTS Demographic and radiographic data of the study population are summarized in table 2. Table 2: Demographic and radiographic data of the study population (mean, standard deviation and 95% confidence interval limits) CE-angle : Center edge angle; CCD angle: Caput collum diaphyseal angle Patients (n=18 ; 24 hips) Asymptomatic cases (n = 12; 24 hips) Controls (n = 12; 24 hips) Age (years) 24.7 ( ) 22.6 ( ) 23.1 ( ) Height (cm) 180 ( ) ( ) ( ) Weight (kg) 76.3 ( ) 69.5 ( ) 73.1 ( ) BMI (kgm -2 ) 23.5 ( ) 21.1 ( ) 22.8 ( ) CE angle 33.7 ( ) 31.9 ( ) 33.8 ( ) (degrees) CCD angle ( ) ( ) ( ) (degrees) Alpha angle (degrees) 71.0 ( ) 67.5 ( ) 48.1 ( ) ** ** Difference with the patient group is significant at the level Patients, asymptomatic cases and controls did not significantly differ in terms of height, weight and BMI. The parameter age was not normally distributed. However, analysis of variance by ranks using the Kruskal-Wallis one-way analysis demonstrated that age did not significantly differ between groups either. When comparing ROM between patients, asymptomatic cases and controls, significant differences were found for the range of internal rotation during impingement testing as well as for the range of flexion, neutral internal and neutral external femoral rotation. Post-hoc testing showed no significant differences in ROM between asymptomatic cases and controls. However, compared to the control group, patients showed significantly decreased flexion and internal rotation during impingement testing as well as decreased neutral internal and external femoral rotation (p < 0.05). Compared to the asymptomatic cases, they also showed significantly decreased internal rotation during impingement testing and external femoral rotation. Furthermore, there was a strong tendency towards significant vii

66 differences in both flexion (p = 0.05) and neutral internal rotation (p = 0.07). Kinematic findings are summarized in table 3. Table 3: Differences between subgroups for the passive range of motion in the different motions analyzed (means and 95% confidence interval limits) Motion Patients (n=18 ; 24 hips) Asymptomatic cases (n = 12; 24 hips) Controls (n = 12; 24 hips) Neutral internal 28.5 ( ) 32.5 ( ) 34.1( ) * rotation Neutral external 28.9 ( ) 38.0 ( ) ** 38.4 ( ) ** rotation Flexion ( ) ( ) ( ) ** Internal rotation In 90 of flexion 16.7 ( ) 27.8 ( ) ** 28.0 ( ) ** * Difference with the patient group is significant at the 0.05 level ** Difference with the patient group is significant at the level viii

67 DISCUSSION FAI is a complex mechanical hip disorder defined as early and/or repetitive contact between the acetabulum and the proximal femur. The typical osseous lesions associated with FAI can be observed on radiographs or volumetric imaging such as MRI and CT, but have been found to be also highly prevalent in asymptomatic cohorts. About a decade ago, when the concept of FAI was first introduced as a mechanical cause of osteoarthritis, the estimated prevalence was 10-15% in the general population. 13, 14 In recent epidemiologic studies, radiographic findings that were considered specific of the condition, appeared to have a much higher prevalence in healthy and asymptomatic study populations than previously anticipated. Kang et al. showed that 39% out of 100 asymptomatic hips had at least one morphological aspect predisposing to FAI. 5 Laborie et al. found cam-related radiographic features in 35% of the male participants and 10.2% of the female participants in a population-based cohort of 2,081 healthy young adults. 6 It remains unclear how the incidental finding of a cam lesion should be interpreted and whether it is indicative of prospective impingement. Recent studies suggest that there is more to impingement than what just seems to be a bump on imaging. Genetic influences have been postulated. 15 The role of activity level and sports has been recognized since the earliest references to FAI in the literature and, more recently, researchers have started to focus more on general morphological conditions adding to the concept, e.g. femoral version and acetabular coverage. 16 In general, one is trying to understand why some cam lesions present with impingement signs while others do not. The findings in the present study support the concept of asymptomatic cam lesions in terms of hip ROM. Kinematics in asymptomatic cases differed at no point from the control group, while clearly a number of motions were restricted in the patient group. The primary outcome measure, internal rotation at 90 degrees of flexion, was most significantly affected, supporting the hypothesis of the impingement test being the most relevant clinical measure in the diagnosis of FAI. An intriguing finding, needing further investigation and confirmation from other research groups, is the decreased range of neutral (0 degrees of flexion) internal and external rotation ix

68 in patients compared to asymptomatic cases and controls. Using computer simulations, Audenaert et al. previously showed both motions to be purely soft-tissue restrained, a finding consistent with anatomical literature. 17, 18 The results of the present study therefore potentially suggest that capsular retraction in the presence of pain and synovial irritation might be part of the clinical presentation and pathophysiology of FAI. However, another explanation for the finding might be the occurrence of a selection bias, as the majority of patients were soccer players. Several studies have shown these athletes to 19, 20 commonly present with shortened hip muscles and limited joint rotation. The present study obviously has the same limitations as those of any kinematic analysis. Measurement inaccuracy from palpation errors while defining the local reference frames and measurement errors induced by skin movements are inevitable. On the femoral side, this is anticipated by using a specially designed femoral orthosis, but, this is not feasible for the pelvic sensor. However, previous validation of the measurement protocol showed that reliable results can be obtained up to a measurement error of 3-5, depending on the motion under investigation. In conclusion, the results of the present study significantly confirm that a limited range of internal rotation during impingement testing is an important feature in the clinical presentation of hip impingement. The incidental finding of a cam lesion does not necessarily present with limited hip ROM. Neutral femoral rotation seems to be limited in FAI cases, a finding that needs further confirmation. x

69 REFERENCES 1. Ganz R, Parvizi J, Beck M, Leunig M, Notzli H, Siebenrock KA. Femoroacetabular impingement - A cause for osteoarthritis of the hip. Clinical orthopaedics and related research. 2003; (417): Parvizi J, Leunig M, Ganz R. Femoroacetabular impingement. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 2007; 15(9): Standaert CJ, Manner PA, Herring SA. Expert opinion and controversies in musculoskeletal and sports medicine: femoroacetabular impingement. Arch Phys Med Rehabil. 2008; 89(5): Clohisy JC, Knaus ER, Hunt DM, Lesher JM, Harris-Hayes M, Prather H. Clinical presentation of patients with symptomatic anterior hip impingement. Clinical orthopaedics and related research. 2009; 467(3): Kang AC, Gooding AJ, Coates MH, Goh TD, Armour P, Rietveld J. Computed tomography assessment of hip joints in asymptomatic individuals in relation to femoroacetabular impingement. Am J Sports Med. 38(6): Laborie LB, Lehmann TG, Engesaeter IO, Eastwood DM, Engesaeter LB, Rosendahl K. Prevalence of Radiographic Findings Thought to Be Associated with Femoroacetabular Impingement in a Population-based Cohort of 2081 Healthy Young Adults. Radiology. 2011; 260(2): Pollard TC, Villar RN, Norton MR, Fern ED, Williams MR, Simpson DJ, et al. Femoroacetabular impingement and classification of the cam deformity: the reference interval in normal hips. Acta Orthop. 2010; 81(1): Ahlberg A, Moussa M, Al-Nahdi M. On geographical variations in the normal range of joint motion. Clin Orthop Relat Res. 1988; (234): Boone DC, Azen SP. Normal range of motion of joints in male subjects. J Bone Joint Surg Am. 1979; 61(5): Roaas A, Andersson GB. Normal range of motion of the hip, knee and ankle joints in male subjects, years of age. Acta Orthop Scand. 1982; 53(2): Audenaert EA, Vigneron L, Van Hoof T, D'Herde K, van Maele G, Oosterlinck D, et al. In vitro validation and reliability study of electromagnetic skin sensors for evaluation of end range of motion positions of the hip. Med Biol Eng Comput. 12. Wu G, Siegler S, Allard P, Kirtley C, Leardini A, Rosenbaum D, et al. ISB recommendation on definitions of joint coordinate system of various joints for the reporting of human joint motion--part I: ankle, hip, and spine. International Society of Biomechanics. J Biomech. 2002; 35(4): Gosvig KK, Jacobsen S, Sonne-Holm S, Gebuhr P. The prevalence of cam-type deformity of the hip joint: a survey of 4151 subjects of the Copenhagen Osteoarthritis Study. Acta Radiol. 2008; 49(4): xi

70 14. Leunig M, Ganz R. [Femoroacetabular impingement. A common cause of hip complaints leading to arthrosis]. Unfallchirurg. 2005; 108(1): 9-10, Pollard TC, Villar RN, Norton MR, Fern ED, Williams MR, Murray DW, et al. Genetic influences in the aetiology of femoroacetabular impingement: a sibling study. J Bone Joint Surg Br. 92(2): Bedi A, Dolan M, Leunig M, Kelly BT. Static and dynamic mechanical causes of hip pain. Arthroscopy. 27(2): Audenaert EA, Mahieu P, Pattyn C. Three-dimensional assessment of cam engagement in femoroacetabular impingement. Arthroscopy. 27(2): Fuss FK, Bacher A. New aspects of the morphology and function of the human hip joint ligaments. Am J Anat. 1991; 192(1): Brophy RH, Chiaia TA, Maschi R, Dodson CC, Oh LS, Lyman S, et al. The core and hip in soccer athletes compared by gender. Int J Sports Med. 2009; 30(9): Chiaia TA, Maschi RA, Stuhr RM, Rogers JR, Sheridan MA, Callahan LR, et al. A musculoskeletal profile of elite female soccer players. HSS journal : the musculoskeletal journal of Hospital for Special Surgery. 2009; 5(2): xii

71 Bijlage 2: Informatiebrief en informed consent Informatiebrief voor de deelnemers aan experimenten Titel van de studie: HEUPMOBILITEIT BIJ FEMORO-ACETABULAIR IMPINGEMENT 1. Doel van de studie: De studie heeft als doel de veranderingen in heup en bekkenmobiliteit te beschrijven bij patiënten met een femoruo-acetabulair conflict ofte impingement en deze te vergelijken met gezonde proefpersonen. De bekomen gegevens zijn van belang in de biomechanische evaluatie en modelering van deze pathologie. 2. Beschrijving van de studie: Met behulp van een digitale goniometer wordt de mobiliteit van de heup en het bekken gemeten. Gezonde proefpersonen mogen evenwel geen radiografische kenmerken vertonen van heup impingement. Deze komen voor bij 15% van de bevolking. Om deze reden wordt eerst een controle radiografie van het bekken en de heup uitgevoerd.. 3. Wat wordt verwacht van de deelnemer? Een eenmalige klinische en radiografische controle van de proefpersonen wordt voorzien in het kader van deze studie 4. Deelname en beëindiging: Uw deelname aan deze studie is geheel vrijwillig en u hebt het recht om de deelname aan deze studie te weigeren. Uw beslissing om al dan niet deel te nemen aan deze studie, of om uw deelname aan deze studie in te latere fase te stoppen, heeft geen enkele invloed op de kwaliteit van uw verdere behandeling of uw relatie met uw behandelende arts of het studiepersoneel. Uw deelname aan deze studie zal worden beëindigd als de onderzoeker meent dat dit in uw belang is. U kunt ook voortijdig uit de studie worden teruggetrokken als u de in deze informatiebrief beschreven procedures niet goed opvolgt of u de beschreven onderwerpen niet respecteert. Als u deelneemt, wordt u gevraagd het toestemmingsformulier te tekenen. xiii

72 5. Procedures: Binnen het kader van deze studie is een eenmalige klinische en radiografische controle voorzien. De klinische evaluatie neemt ongeveer 1.5u in beslag. 6. Risico s : Wij verwachten geen enkel risico voor u tijdens het onderzoek. De radiografische opname brengt een zeer beperkte stralingsdosis met zich mee, er zijn echter geen argumenten voorhanden dat deze bestraling enig medisch risco zou kunnen inhouden. U hebt het recht op elk ogenblik vragen te stellen over de mogelijke en/of gekende risico s van deze studie. Als er in het verloop van de studie gegevens aan het licht komen die een invloed zouden kunnen hebben op uw bereidheid om te blijven deelnemen aan deze studie, zult u daarvan op de hoogte worden gebracht. Mocht u door uw deelname toch enig nadeel ondervinden, zal u een gepaste behandeling krijgen. Het onderzoek is verzekerd. Het betreft een no fault verzekering. 7. Kosten: Uw deelname aan deze studie brengt geen extra kosten mee voor U. 8. Vergoeding: Voor deze studie is geen vergoeding voorzien. 9. Vertrouwelijkheid: In overeenstemming met het koninklijk besluit van 8 december 1992 en het koninklijk besluit van 22 augustus 2002, zal u persoonlijke levenssfeer worden gerespecteerd en zal u toegang krijgen tot de verzamelde gegevens. Elk onjuist gegeven kan op uw verzoek verbeterd worden. Verslagen waarin U wordt geïdentificeerd, zullen niet openlijk beschikbaar zijn. Als de resultaten van de studie worden gepubliceerd, zal uw identiteit vertrouwelijke informatie blijven. Als er naar U wordt verwezen, zal dit alleen gebeuren aan de hand van codenummers. xiv

73 10. Contactpersoon: Als er letsel optreedt tengevolge van de studie, of als U aanvullende informatie wenst over de studie of over uw rechten en plichten, kunt U in de loop van de studie op elk ogenblik contact opnemen met: Dr. C. Pattyn 09/ Dr. E. Audenaert: 09/ xv

74 Toestemmingsformulier Ik, heb het document Informatiebrief voor de deelnemers aan experimenten met als voettekst Informed consent dd pagina 1 tot en met 3 gelezen en er een kopij van gekregen. Ik stem in met de inhoud van het document en stem ook in deel te nemen aan de studie met nummer. Ik heb een kopij gekregen van dit ondertekende en gedateerde formulier voor Toestemmingsformulier. Ik heb uitleg gekregen over de aard, het doel, de duur, en de te voorziene effecten van de studie en over wat men van mij verwacht. Ik heb uitleg gekregen over de mogelijke risico s en voordelen van de studie. Men heeft me de gelegenheid en voldoende tijd gegeven om vragen te stellen over de studie, en ik heb op al mijn vragen een bevredigend antwoord gekregen, ook op medische vragen. Ik stem ermee in om volledig samen te werken met de toeziende onderzoeker. Ik zal hem/haar op de hoogte brengen als ik onverwachte of ongebruikelijke symptomen ervaar. Men heeft mij ingelicht over het bestaan van een verzekeringspolis in geval er letsel zou ontstaan dat aan de studieprocedures is toe te schrijven. Ik ben me ervan bewust dat deze studie werd goedgekeurd door een onafhankelijke Commissie voor Medische Ethiek verbonden aan dit ziekenhuis en wordt uitgevoerd volgens de richtlijnen voor de goede klinische praktijk (ICH/GCP) en de verklaring van Helsinki opgesteld ter bescherming van mensen deelnemend aan klinische studies. In geen geval dient U de goedkeuring door de Commissie voor Medische Ethiek te beschouwen als een aanzet tot deelname aan deze studie. Ik mag me op elk ogenblik uit de studie terugtrekken zonder een reden voor deze beslissing op te geven en zonder dat dit op enigerlei wijze een invloed zal hebben op mijn verdere relatie met de onderzoeker. Men heeft mij duidelijk ingelicht dat de studie deelname vrijwillig is en dat deelname/niet deelname geen positieve of negatieve invloed zal hebben op mijn studieresultaten. Ik ben momenteel geen student van of heb voorziene examens van de hoofdonderzoeker, Prof Dr R Verdonk. xvi

75 Men heeft mij ingelicht dat zowel persoonlijke gegevens worden verwerkt en bewaard gedurende minstens 30 jaar. Ik stem hiermee in en ben op de hoogte dat ik recht heb op toegang en verbetering van deze gegevens. Aangezien deze gegevens verwerkt worden in het kader van medisch-wetenschappelijke doeleinden, begrijp ik dat de toegang tot mijn gegevens kan uitgesteld worden tot na beëindiging van het onderzoek. Indien ik toegang wil tot mijn gegevens, zal ik mij richten tot de toeziende onderzoeker, die verantwoordelijk is voor de verwerking. Ik begrijp dat auditors, vertegenwoordigers van de opdrachtgever, het Ethisch Comité of bevoegde overheden, mijn gegevens mogelijk willen inspecteren om de verzamelde informatie te controleren. Door dit document te ondertekenen, geef ik toestemming voor deze controle. Bovendien ben ik op de hoogte dat bepaalde gegevens doorgegeven worden aan de opdrachtgever. Ik geef hiervoor mijn toestemming, zelfs indien dit betekent dat mijn gegevens doorgegeven worden aan een land buiten de Europese Unie. Mijn gegevens zullen wel altijd gecodeerd doorgegeven worden, waarbij mijn naam en adres geheim blijven. xvii

76 Ik ben bereid op vrijwillige basis deel te nemen aan deze studie. Naam van de vrijwilliger: Datum: Handtekening: Ik bevestig dat ik de aard, het doel, en de te voorziene effecten van de studie heb uitgelegd aan de bovenvermelde vrijwilliger. De vrijwilliger stemde toe om deel te nemen door zijn/haar persoonlijk gedateerde handtekening te plaatsen. Naam van de persoon die voorafgaande uitleg heeft gegeven: Datum: Handtekening: xviii

77 Bijlage 3: Protocol medische beeldvorming 1. Conventionele radiografie. a. Overzicht bekken: Klassiek anteroposterieur zicht, met de voeten in 15 graden interne rotatie ter compensatie van de femorale anteversie. Film-focus afstand 1.2m; er wordt gericht naar het midden van het bekken. Om vals positieve resultaten te vermijden veroorzaakt door een verhoogde bekkenkanteling bij het nemen van de overzicht bekken RX, dient de afstand tussen coccyx en symphyse van de pubis 1 à 3 cm te bedragen. (Naar: Clohisy et al. A Systematic Approach to the Plain Radiographic Evaluation of the young adult hip. J Bone Joint Surg Am. 2008;90 Suppl 4:47-66) xix

78 b. Heup opnames: Dunn 45 vooraanzicht: Voorachterwaartse opname van de heup met de patient in ruglig, de symptomatische heup in 45 graden flexie en 20 graden abductie. Film-focus afstand van 1m. (Naar: Clohisy et al. A Systematic Approach to the Plain Radiographic Evaluation of the young adult hip. J Bone Joint Surg Am. 2008;90 Suppl 4:47-66) xx