Lateral steps reveal adaptive biomechanical strategies in adolescent idiopathic scoliosis

IntroductionAdolescent idiopathic scoliosis (characterized by a morphological deformation of the trunk) prompts the development of new postural control strategies. This adaptation has an influence on the dynamics of motor behaviour. The present study analysed ground reaction forces during lateral stepping in order to highlight the dynamic consequences of idiopathic scoliosis.Material and methodsTen adolescents suffering from idiopathic scoliosis with right thoracic curvature (Cobb angle ≥15°) and 15 healthy adolescents participated in the study. We used two force platforms to record ground reaction forces for the right and left legs during large and small lateral steps (LSs).ResultsOur results revealed intergroup and interlimb differences for both types of step. For small LSs, right-side (i.e. convexity side) initiation induced a significant increase in the ground reaction force impulse during the postural phase for the scoliotic group, when compared with the control group. For large LSs, left-side (i.e. concavity side) initiation induced a significant increase in ground reaction force impulse during the landing phase only. Patients always displayed slower dynamic behaviour than healthy controls. For both stepping sides, the asymmetry index (AI) was higher in the scoliotic group than in the control group (0.2 ≤ AI ≥ 85 in the scoliotic group versus 0.1 < AI > 24.4 in the control group). Furthermore, the scoliotic group showed a significant increase in the variability of the dynamic parameters (> 8%).ConclusionIn scoliotic subjects, lateral stepping prompts specific dynamic behaviour affecting both limbs, in order to maintain balance during movement despite spinal deformation. This stepping task could be used in future studies to identify specific motor strategies.

RésuméObjectifLa modification morphologique du tronc de la scoliose idiopathique provoque une redistribution des masses qui sous-tend l’existence de nouvelles stratégies dynamiques lors de la régulation posturale. Notre étude visait à analyser les déterminants biomécaniques de la régulation posturale lors de la réalisation d’un pas latéral en fonction de la déformation rachidienne inhérente à cette pathologie.Matériels et méthodeDix adolescentes présentant une scoliose thoracique droite (angle de Cobb ≥ 15°) et 15 adolescentes participaient à cette étude. Deux plateformes de force ont enregistré les forces de réactions du sol lors de la réalisation de pas latéraux pour chaque membre inférieur (deux amplitudes testées : petit et grand pas).RésultatsLorsque le petit pas latéral était réalisé du côté de la convexité scoliotique, les patients se distinguaient des sujets témoins par une augmentation significative de l’impulsion pour les trois composantes de la force de réaction (Fx, Fy, Fz) à la phase posturale. Lors du long pas latéral dans la direction de la concavité scoliotique, c’était la phase de réception qui présentait une augmentation significative des impulsions. Les patients se démarquaient des témoins par un retard dans la gestion des forces. Nous avons établi un indice d’asymétrie différent entre les deux populations quel que soit le côté d’initiation (0,2 ≤ IA ≥ 85 sujets scoliotiques versus 0,1 < IA > 24,4 sujets témoins). En outre, la variabilité des paramètres dynamiques augmentait de manière significative pour les patients scoliotiques (> 8 %).ConclusionNos résultats suggèrent que la courbure scoliotique entraîne des stratégies dynamiques adaptatives se traduisant par des asymétries importantes du contrôle postural.