Adolescent sports injuries : Frontal plane knee control as an injury risk factor and a screening tool

Abstract

Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli selvittää frontaalitason polvenhallinnan roolia alaraajavammojen riskitekijänä nuorilla palloilulajien harrastajilla. Lisäksi tavoitteena oli selvittää voiko yhden jalan kyykky -testiä, analysoituna kaksiulotteisella videoanalyysillä, käyttää seulontatestinä tunnistamaan urheilijat, joilla on kohonnut riski saada alaraajavammoja tulevaisuudessa. Edelleen tavoitteena oli selvittää polvenhallinnassa ilmeneviä ikään ja sukupuoleen liittyviä eroja ja alaraajojen välisiä puolieroja.

Ensimmäisessä vaiheessa, osatyössä I, selvitettiin liikuntavammojen yleisyyttä suomalaisilla nuorilla. Tulokset osoittavat, että nuorten liikuntavammat ovat merkittävä kansanterveysongelma: joka kolmas nuori oli loukkaantunut liikunnan parissa vähintään kerran edellisen vuoden aikana. Liikuntavammat olivat yleisimpiä urheiluseuraliikunnassa, jonka jälkeen vapaa-ajan liikunnassa ja koululiikunnassa.

Frontaalitason polvenhallinnan visuaalista arviointia yhden jalan kyykky -testissä käytetään kliinisessä työssä polvenhallinnan arviointiin. Osatyössä II selvitettiin visuaalisen arvioinnin luotettavuutta sekä arviointikertojen että arvioitsijoiden välillä. Lisäksi tutkittiin visuaalisen arvioinnin ja kaksiulotteisella videoanalyysillä mitatun frontaalitason polvikulman korrelaatiota yhden jalan kyykky -testissä. Arviointikertojen välinen luotettavuus parani kolmen vuoden tutkimusjakson aikana. Arvioitsijoiden välinen luotettavuus aloittelijan ja kokeneen arvioitsijan välillä oli huono/kohtuullinen. Tulokset osoittavat, että visuaalista arviointia kolmiportaisella asteikolla voidaan käyttää havainnoimaan eroja frontaalitason polvenhallinnassa, mutta arvioinnin suorittajan riittävä kokemus on välttämätöntä luotettavien tulosten saamiseksi.

Frontaalitason polvenhallintaa mahdollisena riskitekijänä tutkittiin nuorilla (keski-ikä 15,7 vuotta) salibandyn ja koripallon pelaajilla (osatyö III) ja 10–14-vuotiailla jalkapalloilijoilla (osatyö IV). Frontaalitason polvenhallintaa kuvattiin frontaalitason projektiokulmalla, joka mitattiin yhden jalan kyykky -testistä kaksiulotteista videoanalyysia käyttäen. Nuorilla salibandyn ja koripallon pelaajilla huono polvenhallinta oli yhteydessä vammoihin. Pelaajilla, joiden frontaalitason projektiokulma oli suuri, oli 2,7-kertainen todennäköisyys alaraajavammoihin ja 2,4-kertainen todennäköisyys nilkkavammoihin verrattuna pelaajiin, joilla projektikulma oli keskitasoa. Nuorilla jalkapalloilijoilla polvenhallinta ei ollut yhteydessä alaraajavammoihin.

Yhden jalan kyykky -testin potentiaalia seuloa nuorista urheilijoista ne, joilla on kohonnut riski vammoihin, selvitettiin kolmannessa osatyössä. Testin huono sensitiivisyys ja spesifisyys osoittavat, että yhden jalan kyykky -testissä mitattu frontaalitason projektiokulma ei ole toimiva seulontatyökalu kohonneen loukkaantumisriskin tunnistamiseen.

Osatöissä III ja IV selvitettiin ikään ja sukupuoleen liittyviä eroja polvenhallinnassa. Lisäksi tutkittiin alaraajojen välisiä puolieroja polvenhallinnassa. Tutkittaessa koko kohortteja, sukupuolten välillä ei ollut merkitseviä eroja frontaalitason projektiokulmassa. Salibandyn ja koripallon pelaajilla havaittiin, että vanhempien pelaajien (yli 15,7 vuotta) joukossa pojilla polvenhallinta oli parempaa kuin tytöillä. Ikään liittyviä eroja havaittiin 10–14-vuotiailla jalkapalloilijoilla: vanhemmilla pelaajilla oli parempi polvenhallinta. Salibandyn ja koripallon pelaajilla havaittiin, että vanhemmilla pojilla (>15,7 vuotta) polvenhallinta oli parempi kuin nuoremmilla. Tytöillä ei havaittu ikään liittyviä eroja salibandyn ja koripallon pelaajilla. Dominoivan ja ei-dominoivan jalan välillä havaittiin merkitseviä eroja nuorilla jalkapalloilijoilla: polvenhallinta oli parempaa ei-dominoivalla jalalla. Puolieroja dominoivan ja ei-dominoivan jalan välillä ei havaittu salibandyn ja koripallon pelaajilla, mutta pojilla oikean jalan polvenhallinta oli huonompaa kuin vasemman.

Tämä väitöskirja tuo esille, kuinka tärkeää on panostaa liikuntavammojen ehkäisyyn, jotta vammojen aiheuttamaa kuormaa kansanterveydelle Suomessa voidaan vähentää. Lisäksi tulokset osoittavat, että riittävä frontaalitason polvenhallinta on tärkeää nuorille palloilijoille vammariskin pienentämiseksi. Yhden jalan kyykky -testi on toimiva työkalu polvenhallinnan arviointiin ja tuloksen perusteella urheilijaa voidaan opastaa sopivien harjoitteiden käytössä polvenhallinnan parantamiseksi. Testitulos ei kuitenkaan ennusta, kuka tulee loukkaantumaan.

The purpose of this doctoral dissertation was to explore the role of frontal plane knee control as a risk factor for lower extremity injury among young team-ball-sport athletes. In addition, the goal was to investigate whether the single-leg squat test, analysed using a two-dimensional video analysis method, can be used to screen for athletes with an elevated risk of future lower extremity injury. Furthermore, another objective was to explore whether age, sex, and side-to-side differences exist in frontal plane knee control.

The first step in this process was to investigate the extent of physical activity-related injuries in an adolescent population in Finland (Study I). The results demonstrated that this is a major public health issue, with every third adolescent becoming injured at least once during a one-year period. The problem was most prevalent in the sports club setting, followed by leisure time physical activity and school sports.

Visual assessment of the single-leg squat performance is used as a clinical tool to assess frontal plane knee control. In Study II, the intra-rater and inter-rater reliability of the visual assessment were explored, as well as the agreement between the visual assessment and the two-dimensional video analysis of the single-leg squat performance. The intra-rater reliability improved during the three-year study period. The inter-rater reliability between a novice and an experienced observer was poor to fair. The findings indicate that the visual assessment on a 3-point graded scale can be used to detect differences in frontal plane knee control; however, the expertise of the person performing the visual assessment is crucial for reliability.

Frontal plane knee control as a risk factor was investigated among a cohort of young (mean age 15.7 years) basketball and floorball players (Study III) and 10- to 14-year-old football players (Study IV). Frontal plane knee control was described by the frontal plane knee projection angle (FPKPA) measured based on the single-leg squat performance using the two-dimensional video analysis method. Among the basketball and floorball players, athletes with poor frontal plane knee control were 2.7-times more likely to sustain acute lower extremity injury and 2.4-times more likely to sustain acute ankle injury compared to athletes with intermediate knee control. Among the young football players, knee control was not associated with the risk of lower extremity injuries.

The potential of the single-leg squat performance, described by FPKPA, to be used as a screening tool to identify athletes with an elevated risk of lower extremity injuries was investigated in Study III. The poor combined sensitivity and specificity indicate that the FPKPA is not a suitable tool to screen for athletes at high risk.

The effects of sex, age, and leg dominance were investigated in Studies III and IV. There were no significant differences in the mean FPKPA between sexes when analysing the entire cohorts. Among floorball and basketball players, there were significant sex differences among the older (>15.7 years) players: boys displayed better knee control than girls. Age was associated with knee control among the 10 to 14-year-old football players: older players displayed better knee control. Among the basketball and floorball players, older boys displayed better knee control than did younger boys. There were no differences in knee control between younger and older girls. There were significant differences in knee control between the dominant and non-dominant leg among the young football players: knee control was better for the non-dominant leg. Side-to-side differences between dominant and non-dominant leg were not detected among the cohort of basketball and floorball players, but boys displayed significantly greater mean FPKPA on the right leg compared to the left.

The results in this doctoral dissertation highlight the importance of implementing more effective injury prevention methods to reduce the public health burden of adolescent physical activity-related injuries in Finland. Furthermore, the results indicate that adequate frontal plane knee control is essential to reduce the risk of lower extremity injuries in team-sport athletes. The single-leg squat can be used to assess frontal plane knee control to determine if an athlete requires further training. However, the single-leg squat performance does not predict whether an individual will experience an injury.