The effect of pronation and inclination on the measurement of the hallucal distal metatarsal articular set angle

Abstract

Objective: In this study, we tried to evaluate the effect of pronation and the inclination of the first metatarsal on the measurement of distal metatarsal articular angle (DMAA) in 10 cadaver first metatarsals. Methods: Ten cadaver first metatarsals were fixed to a device. This device can change the inclination and pronation angles of the metatarsal. 15-30-45 degrees of inclination and 0-10-20 degrees of pronation were applied to the metatarsals. After applying radio-opaque putty to the medial and lateral articular edges and metatarsal dorsal diaphyseal ridge, the X-ray and digital images were taken at different degrees of inclination and pronation. A graphics software did the measurement of DMAA. The statistical analysis was done by paired sample t-test. Results: The inclination had no effect on DMAA (p>0.1). The pronation of the first metatarsal was found to have a positive effect on DMAA (p<0.005). As the degree of pronation increased, the degree of DMAA was found to also increase. We found no difference between the measurements of the X-ray and the digital images. Conclusion: According to the current data, the measurement of DMAA is not suitable for making clinical and surgical decisions. The inclination of the first metatarsal can change, depending on the height of the medial longitudinal arch. By doing this study, we are trying to simulate the pes cavus and pes planus deformity on the radiologic measurement of pronation of the hallux. According to our results, inclination has no effect on the measurement of DMAA. However, the measurement of DMAA is expected to be dependent on the rotational deformity of the hallux.

Keywords

• Distal metatarsal articular angle
• hallux deformity
• inclination
• pronation

Birinci distal metatarsal artiküler set açısı ölçümüne pronasyon ve inklinasyonun etkisi

Öz

Amaç: Bu çalışmada pronasyon ve inklinasyonun birinci distal metatarsal artiküler set açısı (DMAA) ölçümü üzerine etkisini, 10 adet kadavra birinci metatarsı üzerinde değerlendirmeye çalıştık. Çalışma planı: On adet kadavra birinci metatarsı bir cihaz üzerine tespit edildi. Metatarsların inklinasyon ve pronasyon açıları bu cihaz yardımıyla değiştirilebilmekteydi. Medial ve lateral eklem yüzeylerinin kenarlarına ve dorsal metatarsal diyafizer kenara radyoopak macun ile işaretleme yapıldıktan sonra 15-30-45 derece inklinasyon ve 0-10-20 derece pronasyon açıları metatarslara ayrı ayrı uygulanarak, metatarsların radyografileri ve dijital fotoğrafları çekildi. DMAA ölçümü bilgisayarda grafik programı kullanılarak yapıldı. İstatistiksel değerlendirme eşleştirilmiş örneklem t-testi ile gerçekleştirildi. Bulgular: İnklinasyonun DMAA üzerinde etkisi olmadığı görüldü (p>0.1). Birinci metatarsın pronasyonunun ise DMAA üzerine pozitif etkisi olduğu saptandı (p<0.005). Pronasyon açısı arttıkça DMAA’nın da arttığı izlendi. Direkt radyografiler ile dijital fotoğraflar üzerinde yapılan ölçümler arasında herhangi bir fark bulunmadı. Çıkarımlar: Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara baktığımızda, klinik ve cerrahi karar aşamasında DMAA ölçümünün uygun olmadığı görülmektedir. Birinci metatarsın inklinasyonu medial longitüdinal arkın yüksekliğine bağlı olarak artmaktadır. Bu çalışmada, pes kavus ve pes planus deformiteleri ile pronasyonun birinci metatarsın radyolojik ölçümü üzerine etkileri canlandırılmaya çalışılmıştır. Sonuçlarımıza göre, inklinasyonun DMAA ölçümü üzerine etkisi olmadığı izlenmiştir. Bununla birlikte, birinci metatarsın rotasyonel deformitesinin DMAA ölçümü üzerine etkili olduğu kaydedilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Birinci metatars deformitesi; distal metatarsal artiküler set açısı; inklinasyon; pronasyon.

Kaynakça

1. Coughlin MJ, Jones CP. Hallux valgus: demographics, etiology, and radiographic assessment. Foot Ankle Int 2007;28: 759Ferrari J, Malone-Lee J. Relationship between proximal articular set angle and hallux abducto valgus. J Am Podiatr Med Assoc 2002;92:331-5.
2. Palladino S, Towfigh A. Intra-evaluator variability in the measurement of proximal articular set angle. J Foot Surg 1992;31:120-3.
3. Eustace S, O’Byrne J, Stack J, Stephens MM. Radiographic features that enable assessment of first metatarsal rotation: the role of pronation in hallux valgus. Skeletal Radiol 1993; 22:153-6.
4. Umberger BR, Nawoczenski DA, Baumhauer JF. Reliability and validity of first metatarsophalangeal joint orientation measured with an electromagnetic tracking device. Clin Biomech 1999;14:74-6.
5. Christman RA, Ly P. Radiographic anatomy of the first metatarsal. J Am Podiatr Med Assoc 1990;80:177-203. Deenik AR, de Visser E, Louwerens JW, de Waal Malefijt M, Draijer FF, de Bie RA. Hallux valgus angle as main predictor for correction of hallux valgus. BMC Musculoskelet Disord 2008;9:70.
6. Rossi WR, Ferreira JC. Chevron osteotomy for hallux valgus. Foot Ankle 1992;13:378-81.
7. ElSaid AG, Tisdel C, Donley B, Sferra J, Neth D, Davis B. First metatarsal bone: an anatomic study. Foot Ankle Int 2006;27:1041-8.
8. Glasoe WM, Nuckley DJ, Ludewig PM. Hallux valgus and the first metatarsal arch segment: a theoretical biomechanical perspective. Phys Ther 2010;90:110-20.

9. Talbot KD, Saltzman CL. Assessing sesamoid subluxation: how good is the AP radiograph? Foot Ankle Int 1998;19: 547Talbot KD, Saltzman CL. Hallucal rotation: a method of measurement and relationship to bunion deformity. Foot Ankle Int 1997;18:550-6.
10. Saltzman CL, Brandser EA, Anderson CM, Berbaum KS, Brown TD. Coronal plane rotation of the first metatarsal. Foot Ankle Int 1996;17:157-61.
11. Amarnek DL, Mollica A, Jacobs AM, Oloff LM. A statistical analysis on the reliability of the proximal articular set angle. J Foot Surg 1986;25:39-43.
12. Brodsky JW, Beischer AD, Robinson AH, Westra S, Negrine JP, Shabat S. Surgery for hallux valgus with proximal crescentic osteotomy causes variable postoperative pressure patterns. Clin Orthop Relat Res 2006;(443):280-6.