Effect of the position of feet on knee pressure distribution in a tall kneeling position

Abstract

Introduction: The kneeling position has frequently been associated with a higher prevalence of knee pathologies. People who adopt this position within their work and/or religious activities are more exposed to knee pathologies. In the tall keeling posture, the position of the feet can play an important role in the magnitude of the force and pressure supporting the knee. Methods: The objective of this investigation was to compare the magnitude of the ground reaction force (GRF), the distribution of the support area, pressure and center of pressure (COP) associated with them, in the tall kneeling posture with two different positions of the feet, in order to identify the position in which less pain could be produced and to diminish the potential damage to this joint. Twenty volunteers (age=22.0±1.5 years; weight=70.3±13.5 kg) was assessed. Pressure, contact area, COP and GRF, all within the contact surface between the knees and the floor, as well as the pain described by the volunteers were measured in two different ankle positions: plantar flexion (PF) and dorsiflexion (DF). Post hoc statistical tests were applied with a significant level of 95%. Results: In DF condition was observed: a higher frequency of a single pressure peak (p <0.0001); a smaller contact area (p =0.005); a predominantly anterior location of maximum pressures (p =0.002) and a greater pain described by the volunteers (p =0.04). Conclusion: In the sample evaluated, it can be concluded that ankle position during the tall-kneeling posture altered the magnitude and distribution of forces, the contact area, and the location of the center of pressure across the support surfaces.Introducción: La posición de arrodillado ha sido frecuentemente asociada con una mayor prevalencia de patologías de rodilla. Las personas que adoptan esta postura en el contexto de actividades deportivas, laborales y/o religiosas están más expuestas a desarrollar afecciones en esta articulación. En la postura de arrodillado, la posición de los pies puede desempeñar un papel relevante en la magnitud de la fuerza y la presión que soporta la rodilla. Métodos: El objetivo de esta investigación fue comparar la magnitud de la fuerza de reacción del suelo (GRF), la distribución del área de soporte y las presiones asociadas, en la postura de arrodillado con dos diferentes posiciones del pie, con el fin de identificar cuál de ellas genera menor incomodidad y reduce el potencial daño a la articulación. Se evaluaron veinte voluntarios (edad = 22,0 ± 1,5 años; peso = 70,3 ± 13,5 kg). Se midieron la presión, el área de contacto, el centro de presión y la GRF en la superficie de contacto entre las rodillas y el suelo, además de la incomodidad referida por los participantes, en dos posiciones del tobillo: flexión plantar (PF) y dorsiflexión (DF). Se aplicaron pruebas estadísticas post hoc con un nivel de significancia del 95%. Resultados: En la condición de DF se observó: una mayor frecuencia de un solo pico de presión (p < 0,0001); una menor área de contacto (p = 0,005); una localización predominantemente anterior de las presiones máximas (p = 0,002); y una mayor incomodidad reportada por los voluntarios (p = 0,04). Conclusión: La postura de arrodillado alto con los tobillos en dorsiflexión genera un mayor estrés mecánico en la región anterior de la superficie de apoyo de las rodillas.Introdução: A postura de joelhos tem sido frequentemente associada a uma maior prevalência de patologias no joelho. As pessoas que adotam esta postura no contexto do desporto, do trabalho e/ou das atividades religiosas têm maior probabilidade de desenvolver condições que afetam esta articulação. Na postura de joelhos, a posição dos pés pode desempenhar um papel significativo na magnitude da força e da pressão exercidas sobre o joelho. Métodos: O objetivo desta investigação foi comparar a magnitude da força de reação do solo (FRS), a distribuição da área de apoio e as pressões associadas na postura de joelhos com duas posições diferentes dos pés, de forma a identificar qual delas gera menos desconforto e reduz o potencial de lesão articular. Foram avaliados 20 voluntários (idade = 22,0 ± 1,5 anos; peso = 70,3 ± 13,5 kg). A pressão, a área de contacto, o centro de pressão e o fator de resistência do solo (FRS) foram medidos na superfície de contacto entre os joelhos e o solo, juntamente com o desconforto relatado pelos participantes, em duas posições do tornozelo: flexão plantar (FP) e dorsiflexão (DF). Foram aplicados testes estatísticos post-hoc com um nível de significância de 95%. Resultados: Na condição DF, observou-se: maior frequência de pico de pressão único (p < 0,0001); menor área de contacto (p = 0,005); localização predominantemente anterior das pressões máximas (p = 0,002); e maior desconforto referido pelos voluntários (p = 0,04). Conclusão: A postura de joelhos altos com os tornozelos em dorsiflexão gera um maior stress mecânico na região anterior da superfície de apoio do joelho.