20
Hip Muscle Strength Predicts Noncontact ACL Injury in Male and Female Athletes: A Prospec@ve Study Rachel K. Straub, MS, CSCS* Khalil Khayambashi, PT, PhD** Navid Ghoddosi, MS** Christopher M. Powers, PT, PhD, FACSM, FAPTA* University of Isfahan; Isfahan, Iran.** University of Southern California; Los Angeles, CA.* ACL Research Retreat: March 1921, 2015

Hip Muscle Strength Predicts Non-contact ACL Injury in Male and Female Athletes: A Prospective Study

Embed Size (px)

Citation preview

Hip  Muscle  Strength  Predicts    Non-­‐contact  ACL  Injury  in  Male  and  Female  Athletes:  A  Prospec@ve  Study  

 

Rachel  K.  Straub,  MS,  CSCS*  Khalil  Khayambashi,  PT,  PhD**  

Navid  Ghoddosi,  MS**    

Christopher  M.  Powers,  PT,  PhD,  FACSM,  FAPTA*      University  of  Isfahan;  Isfahan,  Iran.**    

University  of  Southern  California;  Los  Angeles,  CA.*  

ACL  Research  Retreat:  March  19-­‐21,  2015  

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Prospec@ve  Studies  •  Abnormal  movement  paEerns  at  trunk,  hip,  and  knee  have  been  shown  to  be  independent  risk  factors  for  non-­‐contact  ACL  injuries  in  athletes  (HeweE  et  al.,  2005;  Paterno  et  al.,  2010;    Zazulak  et  al.,  2007).  

 

Cross-­‐sec@onal  Studies  •  Impaired  hip  strength  may  underlie  these  abnormal  movement  paEerns  (Claiborne  et  al.,  2006;  Hollman  et  al.,  2009;  Jacobs  et  al.,  2007;  Lawrence  et  al.,  2008;  Lee  S-­‐P  and  Powers,  2013;  Willson  et  al.,  2006).              

 2

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

So  the  ques@on  is.  .  .    Can  hip  strength  predict  non-­‐contact  ACL  injury?    

Why  is  this  relevant?  If  hip  strength  can  be  shown  to  predict  non-­‐contact  ACL  tears,  this  may  be  an  easier  way  to  screen  athletes  at  risk  for  injury  (as  opposed  to  more  complicated  kinema=c  analyses).    

    3

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Primary  Aim  •  To  determine  whether  baseline  hip  strength  can  predict  future  non-­‐contact  ACL  injury  in  compe==ve  athletes  

 

Secondary  Aim  •  To  establish  clinical  cutoffs  for  baseline  hip  strength  that  predict  future  injury  with  high  specificity  &  sensi=vity  

     

4

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Subjects  •  501  compe==ve  athletes  

–  138  females  and  363  males  par=cipa=ng  in  various  sports  (futsal,  soccer,  volleyball,  handball,  basketball)  

•  No  previous  ACL  injury  or  previous  LE  injury  during  the  past  6  months  

   

5

Assessment  (Preseason)  •  10  raters  trained  to  assess  isometric  hip  strength  (external  rota=on  &  abduc=on)  using  a  hand-­‐held  dynamometer    

•  Intra-­‐rater  reliability    –  Hip  ER:  0.81  to  0.98  –  Hip  ABD:  0.95  to  0.99  

•  Inter-­‐rater  reliability    –  Hip  ER:  0.99  –  Hip  ABD:  0.71  

 

 

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

6

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Assessment  (During  Sports  Season)  •  ACL  injury  status  recorded.  

–  Non-­‐injured  –  Injured  

• Contact  • Non-­‐contact  

 

 

7

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Data  Analysis  (Postseason)  •  Preliminary  analysis  used  to  determine  poten=al  predictors  of  non-­‐contact  ACL  injury.  –  Two-­‐way  ANOVAs  (injury  x  sex)  for  con=nuous  variables  (age,  ht,  wt,  hip  ER  strength,  hip  ABD  strength)  

–  Fisher’s  exact  tests  for  categorical  variables  (sport,  gender)  •  Variables  that  were  significantly  different  between  injured  and  non-­‐injured  groups  were  considered  as  predictors  in  logis=c  models  (p  <  0.05).  

•  ROC  curves  constructed  for  each  hip  strength  measure  to  determine  clinical  cut-­‐off  values.    

  8

9

30  Males  Excluded

•  5  ACL  Contact  Injuries  •  25  Inconclusive  Diagnoses

 

3  Females  Excluded

•  3  ACL  Contact  Injuries    

501  Subjects

363  Males  138  Females  

333  Males  Final  Sample  135  Females  Final  Sample  

468  Total  Athletes  

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Annual  Non-­‐contact  ACL  Injury  Rate  •  Overall  injury  rate  3.0%  (15  of  501)  

–  Males:  2.5%  (9  of  363)  –  Females:  4.3%  (6  of  138)  

   

hEp://sportskneetherapy.com/tag/acl-­‐recovery/   10

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Injuries  by  Sport  &  Gender    

   

11

Sport  

   

Futsal  

Soccer  

Volleyball  

Basketball  

Handball  

Male  (n  =  333)  

Injured    

(n  =  9)  

Non-­‐injured  

(n  =  324)  

3  (6.5%)   43  (93.5%)  

3  (1.6%)   179  (98.4%)  

1  (2.6%)   37  (97.4%)  

0   24  (100%)  

2  (4.7%)   41  (95.3%)  

Female  (n  =  135)  

Injured  

(n  =  6)  

Non-­‐injured  

(n  =  129)  

2  (7.7%)   24  (92.3%)  

0   0  

0   33  (100%)  

4  (7.1%)   52  (92.9%)  

0   20  (100%)  

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Baseline  Variables  •  Two-­‐way  ANOVAs  for  con=nuous  variables  

–  All  interac=ons  non-­‐significant  (p  >  0.05).  –  All  injury  main  effects  non-­‐significant  (p  >  0.05)  except  for  hip  ADB  and  ER  strength  

 •  Fisher’s  exact  test  for  categorical  

–  Neither  sex  nor  sport  associated  with  injury  status  (p  >  0.05).  

   

12

22.1

37.8

17.2

30.8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

%B

W

ER ABD

Non-injured Injured

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

13

Hip  Strength:  Non-­‐injured  vs.  Injured  

   

p  =  0.003  

p  <  0.001  

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

Logis@c  Models  •  Strength  measures  highly  correlated    

–  (r  =  0.66,  p  <  0.01)    •  Model  1:    

–  ER:  OR  =  1.23  (95%  CI:  1.08,  1.38),  p  =  0.001,  R2  =  11.2%    •  Model  2:  

–  ABD:  OR  =  1.12  (95%  CI:  1.05,  1.20),  p  =  0.001,  R2  =  10.2%  

   

14

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

ROC  Curves  •  High  Risk  Cutoffs  

–  ER:  ≤  20.3  %BW  • Sensi@vity  =  89%  • Specificity  =  59%  

–  ABD:  ≤  35.4  %BW  • Sensi@vity  =  87%  • Specificity  =  65%  

 

     

15

Probability  of  Future  Injury    Based  on  Preseason  Hip  Strength  Test    

•  High  Risk  –  ER:  3.0%  à  6.6%  –  ABD:  3.0%  à  7.2%  

•  Low  Risk  –  ER:  3.0%  à  0.34%  –  ABD:  3.0%  à  0.65%  

 

   

16

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

ER  (%BW)  Leetun   Current  17.9   17.2  

20.6   22.1    

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

•  Female  vs.  male  injury  rate:  4.3%  vs.  2.5%  –  Our  results  indicated  sex  did  not  impact  injury  status.    

•  Logis@c  models  as  a  whole  explained  only  10-­‐11%  of  the  varia@on  in  injury  status.  

•  How  do  our  strength  values  compare?    –  Leetun  et  al.,  2004    

17

ABD  (%BW)  Leetun   Current  28.6   30.8  

31.6   37.8  

Injured  ê  

Non-­‐Injured  é  

•  Preseason  isometric  hip  strength  (abduc@on  and  external  rota@on)  independently  predict  future  non-­‐contact  ACL  injury  in  compe@@ve  athletes.    

•  Screening  procedures  to  assess  ACL  injury  risk  should  consider  assessment  of  isometric  hip  abduc@on  and/or  hip  external  rota@on  strength.        

 

Introduc=on              Methods              Results              Discussion              Conclusion  

18

References  

1.  Claiborne  TL,  Armstrong  CW,  Gandhi  V,  Pincivero  DM.  Rela=onship  between  hip  and  knee  strength  and  knee  valgus  during  a  single  leg  squat.  J  Appl  Biomech.  2006;22(1):41-­‐50.    

2.  HeweE  TE,  Myer  GD,  Ford  KR,  et  al.  Biomechanical  measures  of  neuromuscular  control  and  valgus  loading  of  the  knee  predict  anterior  cruciate  ligament  injury  risk  in  female  athletes:  a  prospec=ve  study.  Am  J  Sports  Med.  2005;33(4):492-­‐501.    

3.  Hollman  JH,  Ginos  BE,  Kozuchowski  J,  Vaughn  AS,  Krause  DA,  Youdas  JW.  Rela=onships  between  knee  valgus,  hip-­‐muscle  strength,  and  hip-­‐muscle  recruitment  during  a  single-­‐limb  step-­‐down.  J  Sport  Rehabil.  2009;18(1):104-­‐117.    

4.  Jacobs  CA,  Uhl  TL,  MaEacola  CG,  Shapiro  R,  Rayens  WS.  Hip  abductor  func=on  and  lower  extremity  landing  kinema=cs:  sex  differences.  J  Athl  Train.  2007;42(1):76-­‐83.    

5.  Lawrence  RK,  3rd,  Kernozek  TW,  Miller  EJ,  Torry  MR,  Reuteman  P.  Influences  of  hip  external  rota=on  strength  on  knee  mechanics  during  single-­‐leg  drop  landings  in  females.  Clin  Biomech  (Bristol,  Avon).  2008;23(6):806-­‐813.    

6.  Lee  S-­‐P,  Powers  CM.  Individuals  with  Diminished  Hip  Abductor  Muscle  Strength  Exhibit  Altered  Ankle  Biomechanics  &  Neuromuscular  Ac=va=on  during  Unipedal  Balance  Tasks.  Gait  &  Posture.  2013.    

7.  Leetun  DT,  Ireland  ML,  Willson  JD,  Ballantyne  BT,  Davis  IM.  Core  Stability  Measures  as  Risk  Factors  for  Lower  Extremity  Injury  in  Athletes.  Medicine  &  Science  in  Sports  &  Exercise.  2004;36(6):926-­‐934.    

8.  Paterno  MV,  SchmiE  LC,  Ford  KR,  et  al.  Biomechanical  measures  during  landing  and  postural  stability  predict  second  anterior  cruciate  ligament  injury  auer  anterior  cruciate  ligament  reconstruc=on  and  return  to  sport.  Am  J  Sports  Med.  2010;38(10):1968-­‐1978.    

9.  Willson  JD,  Ireland  ML,  Davis  I.  Core  strength  and  lower  extremity  alignment  during  single  leg  squats.  Med  Sci  Sports  Exerc.  2006;38(5):945-­‐952.    

10.  Zazulak  BT,  HeweE  TE,  Reeves  NP,  Goldberg  B,  Cholewicki  J.  Deficits  in  neuromuscular  control  of  the  trunk  predict  knee  injury  risk:  a  prospec=ve  biomechanical-­‐epidemiologic  study.  Am  J  Sports  Med.  2007;35(7):1123-­‐1130.    

19

For  Further  Informa=on.  .  .    

20

Paper  accepted  at  American  Journal  of  Sports  Medicine  

September  1,  2015.    

Full  Paper  Coming  Soon!