I TUDE BIOMI TRIQUE DE LA FLEXION DES ARTICULATIONS DIGITALES DES DOIGTS LONGS DANS LES PRISES BIOMETRICAL STUDY OF FLEXION OF THE LONG FINGERS JOINTS IN PREHENSION
J.M. T H O M I N E 1, N. B I G A ~, Y. GIBON 1, J.F. M E N A R D 2
T H O M I N E J.M., B I G A N., G I B O N Y., M E N A R D J.F. - Etude biom6trique de la flexion des articulations digitales des doigts longs dans les prises. (En Franfais et Anglais). Ann Chir Main, 1985, 4, 2, 156-165.
T H O M I N E J.M., B I G A N., G I B O N Y., M E N A R D J.F. - - Biometrical study of flexion of the long fingers joints in prehension. (In French and English). Ann Chir Main, 1985, 4, 2, 156-165.
RI~SUMt~ • Les positions de flexion des trois articulations des 4 derniers doigts ont 6t6 mesur6es s u r 112 mains lors des prises cylindriques pour 7 cylindres tests de calibre compris entre 8 mm et 90 ram. A partir des valeurs moyennes ont pu ~tre raises en 6vidence les flexions globales n6cessaires et la r6partition des angles de flexion r6alis6s pour chaque prise dans chaque articulation. I1 apparait ainsi un sch6ma de flexion propre h chacun des 4 derniers doigts ; l'index s'oppose par la pr6valence interphalangienne proximale ~ l'auriculaire qui exploite plus la flexion m6tacarpophalangienne. Le calcul des 6carts types montre que les variations inter-individuelles sont relativement faibles dans les prises cylindriques. Celles-ci s'opposent aux deux types de prises pollicidigitales 6tudi6s o/1 la dispersion des angles de flexion selon les sujets est remarquable en particulier au niveau interphalangien proximal.
SUMMARY : The angles of flexion of the three digital joints were measured in 112 hands while grasping test cylinders the diameter of which ranged from 8 to 90 ram. Based on the average of several measurements, the angles of overall and joint-byjoint flexion were determined for each cylinder size. Studied finger by finger, it was shown the each digit has its individual pattern of flexion, the angles of flexion of each joint being different for each finger. Flexion is prevalent in the proximal interphalangeal joint of the index while it is prevalent in the metacarpophalangeal joint of the little finger. When the standard deviation values were calculated, they showed that the individual variations were relatively small in cylindrical grasps. This is the opposite of what was observed in two of the pinches between the thumb and the other fingers. In these cases, the values of the angles of flexion were remarkably dispersed according to the individuals, especially in the proximal interphalangeal joint.
MOTS-CLt~S : Articulation digitale. - longs.
K E Y - W O R D S : Finger joint. - - Flexion. - - Long fingers.
Flexion. - -
Doigts
1. Clinique Chirurgicale OrthopOdique et R~paratrice, 2. Unit~ de calcul. Laboratoire de Biophysique, CHU de Rouen, 76031 ROUEN CEDEX. Manuscrit requ i la Redaction le 5 decembre 1994.
La valeur des angles de libert6 articulaire en flexion-extension constitue une donn6e anatomique 6tablie qui 6value les positions extremes accessibles aux articulations digitales lors des mouvements passifs.
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ARTICULATIONS DIGITALES DES DOIGTS LONGS
L'exploitation de cette liberte articulaire pour les mouvements actifs realises dans les gestes les plus courants de la prehension a ete etudiee par Delseny [2] sur des cliches radiographiques et tomographiques. Cette etude toutefois n'a porte que sur un nombre reduit de sujets (de 3 & 6 mains selon les types de prise etudiee) ; d'autre part, dans le domaine des prises cylindriques, elle n'a porte que sur un nombre restreint de calibres (85 ram, 77 ram, 68 ram, 20 ram). S'appuyant sur ce travail, Mansat et de La Caffiniere [1] ont propose, clans le but d'evaluer le resultat des operations mobilisatrices, la notion de secteur dit de mobilite utile, propre/~ permettre la realisation du maximum de gestes courants. Tant pour la mobilite interphalangienne proximale que pour la mobilite metacarpophalangienne, ces auteurs ont aussi retenu l'amplitude qui va de 30 ° ~ 70 °. I1 nous a paru interessant d'approfondir cette approche en etudiant, pour un nombre plus eleve de mains, les angles de flexion realises par les articulations digitales dans une gamme plus importante de prises cylindriques. Cette etude a ete compldtee par l'evaluation de ces memes positions articulaires dans deux types courants de pinces pollicidigitales, de maniere fi savoir si les variations individuelles y etaient de meme amplitude ou differente. PATIENTS ET Mt~THODES 112 mains (98 mains droites et 14 mains gauches) ont ete examinees pour le present travail chez des patients hospitalises pour une affection orthopedique ou traumatologique n'atteignant pas la main.
The values of the angles of articular liberty in flexionextension constitute established anatomical data which evaluate the extreme possibilities of the position of the digital articulation during passive movements. Utilization of articular liberty for active movements in the everyday acts of prehension was studied by Delseny [2] on radiographic and tomographic views. However, this study concerned a small number of subjects (from 3 to 6 hands according to the types of grasp studied); moreover, when dealing with cylindric grasps only a restricted number of calibers were used (85, 77, 68 and 20 mm). Based on this work, Mansat and de la Caffiniere [1] have proposed the notion of ,, useful sector of mobility ,,, that is, the mobility necessary to perform a maximum of everyday movements of the fingers, in order to evaluate the results of mobilizing operations. Whether dealing with proximal interphalangeal or metacarpophalangeal mobility, the amplitudes that these authors have emphasized are those between 30 and 70 ° . It therefore appeared interesting to us to develop these ideas further in a greater number of hands by studying the angles of flexion of the articulations of the fingers in a larger range of cylindric grasps. In order to determine whether individual variations were of the same or different
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L'echantillon comporte 54 hommes et 58 femmes dont l'g~ge moyen etait 30,27 ans (+_ 13,8). L'angle de flexion realise au niveau de chacune des trois articulations des quatre derniers doigts a 6te mesure en appliquant les branches d'un goniometre & la face dorsale du doigt, lots de la prehension d'objets cylindriques de calibre croissant. Les objets utilises ont comporte la gamme des cylindres tests de Mannerfelt, augmentee de deux cylindres de calibre inferieur pour evaluer la retention des petits objets. Les cylindres utilises avaient les calibres suivants : 8 mm, 19 ram, 23 ram, 40 ram, 64 ram, 75 mm et 90 mm realisant un echantillon de tailles qui va approximativement du stylographe ~ la bouteille. Les 9 408 mesures ainsi collectees ont ete traitees pour etablir les ecarts types et les valeurs moyennes qui seront rapportes. Rt~SULTATS Variations individuelles
Elles ont ete jugees sur la valeur des ecarts types exprimant les variations autour de la moyenne calculee. Elles sont apparues, sauf une exception (36,4 ° pour la metacarpophalangienne de l'annulaire dans les prises de 75 mm), relativement faibles. L'ecart maximal observe est de 14,6 ° pour la metacarpophalangienne du 5 e doigt dans la prise d'un objet de 64 mm ; l'ecart minimal observe est de 5,6 ° pour l'interphalangienne distale du 4 e doigt pour un objet de 7,5 mm. Consid6rees articulation par articulation sur la moyenne des ecarts observes pour chacun des quatre
amplitude, this study was completed by the evaluation of these same articular positions in two everyday types of pollicidigital pinches.
PATIENTS AND M E T H O D S In patients hospitalized for orthopedic or traumatological reasons unrelated to the hand, 112 (98 right and 14 left) hands were examined and included in this present study. There were 54 men and 58 women ; the mean age was 30.27 (+ 13.8) years. The angle of flexion for each of the three articulations of the 4 long fingers was measured by placing the two arms of a goniometer on the dorsal aspect of the fingers while they grasped cylindric objects of increasing caliber. The objects used were Mannerfelt's test cylinders (two were of an even smaller diameter, in order to evaluate the holding of small objects). The calibers of the objects used were as follows: 8, 19, 23, 40, 64, 75 and 90 mm, i.e.a, sample of sizes ranging approximatively from that of a fountain pen to that of a bottle. 9 408 measurements were thus collected and treated in order to determine the mean values and their standard deviations.
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THE LONG FINGERS JOINTS
doigts, ces variations individuelles font apparaitre la particularit6 de chaque articulation. Ainsi, l'6cart moyen observ6 au niveau des interphalangiennes distales va ddcroissant avec le calibre de l'objet saisi (maximum 12,6 ° pour 8 mm de diam6tre, minimum 6,4 ° pour 90 ram), comme si les variations individuelles de longueur digitale intervenaient surtout pour modifier les conditions de r6tention des objets de petit calibre. A l'inverse, l'6cart moyen observ6 au niveau des m6tacarpophalangiennes va croissant avec le calibre de l'objet (9,3 ° pour 8 mm de diam~tre au minimum, et 11,6 ° pour 90 mm de diam6tre au maximum), comme si les variations morphologiques individuelles (taille de la paume et de la premi6re commissure) ndcessitaient une position m6tacarpophalangienne plus ou moins proche de l'extension pour l ' e m p a u m e m e n t des gros objets. Eu 6gard aux difficult6s m6thodologiques rencontr6es dans l'6valuation morphologique de la main, aucune corr61ation n'a cependant pu 6tre 6tablie, en particulier avec la longueur digitale. Enfin, le niveau interphalangien proximal est remarquable pour la modicit6 des variations individuelles ; c'est cette articulation qui pr6sente des 6carts les plus faibles autour de la moyenne (9,4 ° au maximum observ6 sur le 5 e doigt pour un objet de 64 mm et 5,6 ° au minimum observ6 sur le 4 e doigt pour un objet de 75 mm). Finalement, au vu de la relative modicit6 de ces variations individuelles, seules les valeurs moyennes calcul6es pour l'ensemble des 112 mains de l'6chantillon, seront prises en compte pour la suite de l'expos6.
RESULTS Individual variations They were assessed according to the values of the standard deviation, representing the range of variations in relation to the calculated mean. Excepting one case in which a value of 36.4 ° was found in the metacarpophalangeal articulation of the ring finger for a grasp of 75 mm, there were no significant variations found in the different subjects in our study. The maximal deviation observed was 14.6 °, found in the metacarpophalangeal joint of little finger for the grasp of an object of 64 mm ; the minimal deviation observed was 5.6 ° found in the distal interphalangeal joint of ring finger for the grasp of an object of 75 mm. When the average deviation for each of the four fingers was considered joint by joint, it was possible to underline a particularity for each articulation. The average deviation observed in the distal interphalangeal joint decreases with the caliber of the object held in the hand (maximum 12.6 ° for a diameter of 8 mm, minimum 6.4 ° for 90 mm), as if the individual variations in the finger length intervene above all to modify the conditions of retaining objects of
ANNALES DE CHIRURGIE DE LA MAIN
t~TUDE A N A L Y T I Q U E DES A N G L E S D E F L E X I O N OBSERVI~S Flexion globale du doigt
L'addition des angles observ6s/t chacune des trois articulations fait appara~tre les valeurs suivantes de l'angle global de flexion entre les calibres extremes des cylindres tests (soit 8 mm et 90 mm) : - - 240 ° 6 et 89 ° 3 pour l'index, - - 251 ° et 91 ° 6 pour le mddius, - - 247 ° 1 et 82 ° 6 pour l'annulaire, - - 245 ° 4 et 70 ° pour l'auriculaire. On observe aussi (fig. 1) qu'~ calibre 6gal, la flexion du 5 e doigt est habituellement infdrieure celle des autres doigts ; ~ l'inverse, c'est au niveau du mddius que pour t o u s l e s objets la flexion est la plus importante. Flexion interphalangienne proximale
La figure 2 montre clue l'6conomie de flexion particuli6re au 5 e doigt se fait essentiellement aux d6pens de la flexion interphalangienne proximale quel que soit le calibre consid6r6. Pour cette articulation en effet, les valeurs moyennes de flexion pour les calibres extr6mes (8 mm et 90 ram) sont : - - 97 ° 3 et 39 ° 6 pour l'index, - - 97 ° 2 et 35 ° 8 pour le m6dius, - - 98 ° 4 et 33 ° 4 pour l'annulaire, - - 91 ° 6 et 25 ° 9 pour l'auriculaire. Ces chiffres et les courbes font apparaitre 6galement l'importance de la flexion interphalangienne
small caliber in the hand. Conversely, the average deviation observed in the metacarpophalangeal joint increases with the caliber of the object (minimum of 9.3 ° for a diameter of 8 mm and maximum of 11.6 ° for a diameter of 90 mm), as if the individual morphological variations (size of the palm and of the first web space) required a metacarpophalangeal stance more or less in extension in order to hold bigger objects in the palm. However, due to the difficulties in methodology encountered in the morphological assessment of the hand, no correlation could be established and particularly, concerning the length of the finger. Lastly, the proximal interphalangeal articulation was remarkable by the moderateness in the individual variations found. This articulation presented the smallest deviations from the mean value (a maximum of 9~4° observed on little finger for an object of caliber 64 mm and a minimum of 5.6 ~ observed on ring finger for an object of caliber 75 mm). Because of the relatively small differences in individual variations, we will only use the mean values, calculated for the entire group of 112 hands, for the rest of the discussion.
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ARTICULATIONS DIGITALES DES DOIGTS LONGS
de l'index qui reste constamment sup6rieure ~ celle observde sur les autres doigts. La diff6rence de comportement entre l'interphalangienne de l'index et l'interphalangienne de l'auriculaire apparait particuli6rement spectaculaire. L'incidence d'un d6faut de flexion interphalangienne proximale de m~me valeur aura donc dans le domaine des prises cylindriques un retentissement beaucoup plus rapide au niveau de l'index qu'au niveau de l'auriculaire. Flexion metacarpophalangienne
Les chiffres extr6mes relev6s pour les calibres minimal (8 mm) et maximal (90 mm) sont les suivants : - - 77 ° 6 et 24 ° 1 pour l'index, - - 81 ° 3 et 29 ° 6 pour le m6dius, - - 80 ° 1 et 26 ° 4 pour l'annulaire, - - 82 ° 9 et 23 ° 7 pour l'auriculaire. Les variations interdigitales sont bien infdrieures ce qui est observ6 pour les articulations interphalangiennes proximales ; il faut rioter cependant une flexion mdtacarpophalangienne plus marqude au niveau du 5 e doigt pour l'adaptation aux petits objets. Flexion interphalangienne distale
Les chiffres extr6mes relev6s pour les calibres minimum (8 ram) et maximum (90 ram) sont les suivants : - - 65 ° 3 et 25 ° 6 pour l'index, - - 72 ° 4 et 26 ° 1 pour le mddius, - - 68 ° 6 et 22 ° 6 pour l'annulaire, - - 70 ° 8 et 20 ° 3 pour l'auriculaire.
ANALYTIC STUDY OF THE OBSERVED ANGLES OF FLEXION Overall flexion of the finger
The addition of the angles of all three articulations determined an overall angle of flexion for the extremes of caliber of the tested cylinders (i.e. 8 mm and 90 mm) : - - 240.6 ° and 89.3 ° for the index finger, - - 251 ° and 91.6 ° for the middle finger, - - 247.1 ° and 82.6 ° for the middle finger, - - 245.4 ° and 70 ° for the ring finger. For the same caliber, the flexion of the little finger was usually smaller than that of the other fingers. Conversely, flexion was most important in the joints of the middle finger (fig. 1). Flexion in the proximal interphalangeal articulation
Figure 2 shows that, in the little finger, the flexion of the proximal interphalangeal joint is particularly economical whatever the caliber of the object considered. The average values of flexion in this joint for the extreme calibers (8 mm and 90 mm) were as follows : - - 97.3 ° and 39.6 ° for the index finger, - - 97.2 ° and 35.8 ° for the middle finger,
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Les variations interdigitales sont minimes ; il faut noter c e p e n d a n t la m o i n d r e flexion interphalangienne distale au niveau de l'index dans la saisie des petits objets. = SCHI~MAS D E F L E X I O N D I G I T A L E Les consid6rations prdcddentes mettent en 6vidence des diff6rences notables entre chacun des 4 derniers doigts dans l'adaptation aux objets cylindriques. De fait, il apparait que chaque doigt exploite diff6remment ses trois niveaux articulaires dans les prises cylindriques. I1 existe ainsi pour chacun un
schOma de flexion. Annulaire et medius
Ils pr6sentent un comportement analogue (fig. 3 et 4). Pour les objets de petite taille la flexion maximale est fournie par l'interphalangienne proximale alors que la flexion mdtacarpophalangienne est peu exploit6e. Puis avec l'augmentation de calibre du cylindre, la flexion m 6 t a c a r p o p h a l a n g i e n n e devient prdvalente (& partir du diam6tre 23 ram). Elle le reste ensuite jusqu'au calibre 64 mm pour le m6dius et 75 mm pour l'annulaire. Au-del&, l'interphalangienne proximale parait ~ nouveau assurer l'adaptation au calibre de l'objet. L'interphalangienne distale manifeste une d6croissance r6guli6re des angles de flexion ~ mesure que le calibre de l'objet croit. Index
II pr6sente un sch6ma particulier par la faible exploitation de la flexion mdtacarpophalangienne (fig. 5). Elle est constamment inf6rieure ~ 80 °, ~ celle des trois autres doigts, et & celle de l'interphalangienne proximale.
- - 98.4 ° and 33.4 ° for the ring finger, - - 91.6 ° and 25.9 ° for the little finger. These values and the corresponding graphs underline the importance of the interphalangeal flexion of the index which is constantly superior to that of the other fingers. The difference in flexion which appears between the interphalangeal joint of the index and the little finger is particularly striking. Concerning cylindrical grasps, the consequences of a lack of flexion of the proximal interphalangeal joint are felt more in the index than in the little finger. Flexion in the metacarpophalangeal articulation
The extreme values measured for the minimal (8 mm) and maximal (90 mm) calibers were as follows : - - 77.6 ° and 24.1 ° for the index finger, - - 81.3 ° and 29.6 ° for the middle finger, - - 80.1 ° and 26.4 ° for the ring finger, - - 82.9 ° and 23.7 ° for the little finger. The variations between 'the different digits were much less than those observed in the proximal interphalangeal articulations. It must be noted however that the metacarpophalangeal flexion in the little finger is necessary to the grasp of small objects.
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ANNALESDE CHIRURGIE DE LA MAIN
THE LONG FINGERS JOINTS
100°I ]] ]]I ]~ "~
90" I ]] llT lV E
index m#.dius annulaire auriculaie
I
80" 1
index medius annulaire auriculaire
70"t
6o'1 50"_ 40 "]
I 2O I
8
19 23
64
40
90 mm
75
8
19 23
40
9o
O~
~oo-J 90°J Fig. 1. m L'angle total de flexion realise a chacun des 4 derniers doigts en fonction du calibre (08 a 90 mm) (valeurs moyennes ; coordonnees arithmetiques).
8o°j
70 °j
Fig. 2. - - L'angle de flexion interphalangien proximal realise par chaque doigt en fonction du calibre. Noter le decalage de la courbe concernant I'auriculaire (valeurs moyennes ; coordonnees arithmetiques).
'... ~p
"%..
IPF/PIP x~'x x
60"_
xx
Fig. 3. - - Le schema de flexion du med|us ; valeur de la flexion a chacun des trois niveaux articulaires en fonction du calibre (valeurs moyennes ; coordonnees arithmetiques).
50 °_ 40 °
Fig. 1. - - Total angle of flexion for each finger according to size of test cylinder (8 to 90 ram) (average value ; arithmetic representation).
30". 20"
IJ 8
O~
19 23
40
I
i
64
75
~)0
Fig. 2. - - Angle of flexion in proximal interphalangeal joint according to size of test cylinder. Notice the undermost curve for little finger (average value : arithmetic representation). Fig. 3. - - Flexion pattern of middle finger ; flexion.value at each joint according to cylinder size (average value ; arithmetic representation).
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100"
161
100
\
90"
90'
80"
80'
70 °
70' IPP~IP
60"
""'.. MP 60' 50'
,.. IPO~l~'
40*
40'
30*
30'
*'"'..,
20*
20 =
8
0--
19 23
40
64
75
~:)
8
19 23
4O
64
75
90
75
90
Fig. 4, - - Le sch(~ma de flexion de I'annulaire ; valeur de la flexion a chacun des trois niveaux articulaires en fonction du calibre (valeurs moyennes ; coordonnees arithmetiques). Fig. 5. - - Le schema de flexion de I'index ; valeur de la flexion =~ chacun des trois niveaux articulaires en fonction du calibre (valeurs moyennes ; coordonnees arithm(~tiques). • MP
-°. °".o..
Fig. 6. - - Le schema de flexion de I'auriculaire ; valeur de la flexion a chacun des trois niveaux articulaires en fonction du calibre (valeurs moyennes ; coordonnees arithmetiques),
°"°'.,.°°% %%
Fig. 4. - - Flexion pattern of ring finger ; flexion value at each joint according to cylinder size (average value ; arithmetic representation). Fig. 5. - - Flexion pattern of index finger ; flexion value at each joint according to cylinder size (average value ; arithmetic representation). 8
®-,. Fig. 6. - - Flexion pattern of little finger; flexion value at each joint according to cylinder size (average value ; arithmetic representation).
19 23
40
64
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THE LONG FINGERS JOINTS
ANNALES DE CHIRURGIE DE LA MAIN
Mansat et de La Caffini6re [1], comme un rdsultat utile d'op6ration mobilisatrice, a un int6r6t tout diff6rent selon le doigt 16s6. Une flexion interphalangienne proximale de 70 ° est en effet compatible avec la retenue d'un objet de 38 mm de diam6tre s'il s'agit de l'index, de 34 mm pour le m6dius, de 31 mm pour l'annulaire et de 20 mm pour l'auriculaire. La diminution du calibre accessible va done presque du simple au double entre le 5 e et le 2 e doigts. Auriculaire Les d6fauts de flexion interphalangienne de l'auricuII pr6sente une image inverse de celle observ6e laire apparaissent aussi relativement b6nins par rapaux autres doigts et son schdma de flexion s'oppose port ~ ceux qui atteignent l'index. Par contre, le d6particuli6rement ~ celui de l'index (fig. 6). faut d'extension de 30 ° retenu comme limite oppoA l'exception des calibres extr6mes (moins de 10 s6e de la mobilit6 ~
A l'inverse, la flexion interphalangienne proximale est pr6valente pour tous les calibres 6tudi6s et ddpasse constamment celle qui est n6cessaire aux autres doigts. Le trac6 correspondant fi l'interphalangienne distale montre par contre la m~me d6croissance r6guli6re des angles de flexion avec l'augmentation du calibre de l'objet saisi.
Flexion in the distal interphalangeal articulation The extreme values of flexion measured for the minimal (8 mm) and maximal (90 mm) calibers were as follows : - - 65.3 ° and 25.6 ° for the index finger, - - 72.4 ° and 26.1 ° for the middle finger, - - 68.6 ° and 22.6 ° for the ring finger, - - 70.8 ° and 20.3 ° for the little finger. The variations between the different fingers were very small. However, it should be noted that the distal interphalangeal joint of the index flexes less than the others when holding small objects.
F L E X I O N D I A G R A M S OF T H E F I N G E R S The above-mentioned considerations are demonstrative of the considerable differences between the four long fingers in their adaptation to cylindrically shaped objects. In fact, it seems that each finger utilizes the three joints differently in cylindrical grasp. For each finger, therefore, there exists a diagram of flexion. The ring and long (middle) fingers Their patterns are similar (fig. 3 and 4). When grasping small objects, maximal flexion occurs in the proximal interphalangeal articulation while flexion in the metacarpophalangeal joint remains small. As the diameter of the cylinders increases, the metacarpophalangeal flexion becomes predominant (starting with a 23 mm diameter cylinder). For the middle and ring fingers, the metacarpopha-
langeal joint remains flexed more than the others for diameters of 64 and 75 mm respectively. For larger diameters, the proximal interphalangeal articulation was once again the principal joint concerned by the adaptation to the caliber of the object. The angles of flexion in the distal interphalangeal articulation decrease regularly as the diameter of the objects becomes bigger. The index finger The pattern of the index finger is particular because of the relatively little used flexion in the metacarpophalangeal joint (fig. 5). Flexion in this joint is consistently inferior to 80 ° as well as to that of the other fingers and to that of the proximal interphalangeal articulation. Conversely, flexion in the proximal interphalangeal joint is predominant for all the different calibers studied and is superior to that necessary for the other fingers. The curve corresponding to the distal interphalangeal articulation shows that the angles of flexion decrease regularly as the diameter of the object grasped increases. The little finger The pattern of flexion is the opposite of that observed in the other fingers, and especially of the flexion pattern observed in the index finger (fig. 6). With the exception of the extreme calibers (less than 10 mm and more thant 75 mm) the metacarpophalangeal flexion is constantly predominant and superior to the flexion utilized in the proximal interphalangeal joint. Conversely, as for the other fingers, flexion in the distal interphalangeal articulation decreases regularly with the caliber of the object being held.
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ARTICULATIONS DIGITALES DES DOIGTS LONGS
CORRt~LATION T O M O D E N S I T O M t ~ T R I Q U E
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La figure 8 concerne la prise termino-terminale utilis6e lors de l'6criture, et donc l'index seul. Elle met en 6vidence la remarquable dispersion des positions de flexion interphalangienne proximale selon les sujets puisque l'angle peut varier de 20 °/t 90 ° ; l'inverse, les valeurs de flexion m6tacarpophalangienne se regroupent entre 30 ° et 75 ° avec une forte pr6dominance entre 50 ° et 70 °. L'interphalangienne distale est en r6gle utilis6e dans une position voisine de l'extension (la flexion est inf6rieure ou 6gale 10° 25 fois sur 34).
Une 6tude scanographique compldmentaire 6valuant la situation de chaque rayon digital dans l'accommodation aux cylindres tests a 6t6 pratiqude pour quelques mains. Elle n'a pu contr61er l'ensemble des mesures cliniques en raison de ses difficult6s techniques propres ; le non paralldlisme des rayons digitaux rend en particulier difficile la r6alisation de coupes longitudinales exactement situ6es dans le plan de flexion. Les rdsultats sugg6rent n6anmoins un r61e prddoDans les pinces termino-terminales tridigitales de minant des deux articulations proximales dans force (pouce, index et mddius), la mOme variabilit6 l'adaptation au calibre de l'objet alors que la flexion selon les sujets est observ6e au niveau interphalaninterphalangienne distale exerce l'effet d'application proximal pour l'index (de 10° ~ 80 °) et pour le pulpaire qui assure la force de r6tention (fig. 7 a) ; gien m6dius (de 15° fi 90°). Au niveau interphalangien le contact avec le rev6tement palmaire du doigt distal, la position d'extension est plus souvent utilin'apparah d'ailleurs complet que pour les objets les sde pour l'index (inf6rieure ou 6gale fi 10° 25 lois sur plus volumineux (fig. 7 b). 34) que pour le m6dius (18 lois sur 34 sup6rieure 10°). C O M P A R A I S O N A V E C LES PINCES La constatation de cette variabilit6 remarquable POLLICIDIGITALES au niveau interphalangien proximal 6voque des Une 6tude compl6mentaire, selon les m~mes me- moyens de stabilisation musculaire diff6rents selon sures cliniques, a 6t6 pratiqu6e sur 34 mains pour les individus en fonction des capacit6s du fl6chisseur l'6valuation des pinces pollicidigitales. superficiel.
~ mobility It results from these constatations that, excluding all other considerations, the possibilities of cylindrical grasps in a finger with faulty mobility are different according to the finger considered. These differences are particularly remarkable for the proximal interphalangeal articulation. Thus the value of 700 of flexion which was determined by Mansat and de La Caffiniere [1] as an useful result in finger mobilization is variable according to the injured finger. Seventy degrees of flexion in a proximal interphalangeal articulation is effectively compatible with holding an object of 38 mm in diameter in the index finger, of 34 mm in the middle finger, of 31 mm in the ring finger and of 20 mm in the little finger. The difference of possibilities of grasp between the index and the little fingers is nearly two-fold. The consequence of lack of interphalangeal flexion in the little finger appears to be slight when compared to the index finger. On the other hand, a lack of extension of 30 ° which limits , useful ,, mobility of the proximal interphalangeal joint has a more uniform influence on the long fingers. Objects of 64 mm in diameter appear to be the upper limit of adaptation for these fingers for which the angles of flexion are quite similar (32 ° to 27°). When one considers the metacarpophalangeal articulation alone, flexion limited to 70 ° does not permit the long fingers to grasp cylindrical objects the diameter of which is less than 40 mm. Inversely, aside from the role in the opening of the hand, a 30 ° lack of extension in the metacarpophalangeal articulation does not permit to hold a cylindrically shaped object the diameter of which is more than 75 mm, except for the middle finger which, probably
because of its length, can adapt itself to more bulky objects owing to its marked flexion in the metacarpophalangeal joint.
C O M P U T E R I Z E D T O M O G R A P H I C (CT) SCAN C O R R E L A T I O N A complementary computerized tomographic scan was performed in a few cases to assess the possibilities of adaptation of each individual ray in the grasp of the test cylinders. For pure technical reasons, it was not possible to control the clinical measurements:in particular, the non parallelism of the digital ray makes it very difficult to obtain a longitudinal section exacly in the plane of flexion. Nevertheless, the results suggest that the two proximal articulations are predominant in the adaptation of the fingers to the caliber of the object being held while flexion in the distal interphalangeal articulation produces the effect of pulpal application ensuring retaining strength (fig. 7 a). Complete pulpal contact of the volar aspect of the finger appears only for the more voluminous objects (fig. 7 b).
COMPARISON D U R I N G PINCHES INVOLVING THE THUMB In 34 hands, a complementary study was made, clinically measuring the same angles in order to assess the pinches between the thumb and the other fingers. Figure 8 demonstrates the pulp-to-pulp pinch used during the act of writing and therefore of the index alone.. In this position, the values of flexion of the interphalangeal proximal joint were remarkably dispersed with the different subjects as the angle varied anywhere between 20
ANNALES DE CHIRURGIE DE LA MAIN
THE LONG FINGERS JOINTS
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30 40 55 60 75 80 90
*= DIP/IPD
o Flexion
Fig. 7. - - Pourcentage de la flexion totale realisee par chaque niveau articulaire en fonction du calibre (08 a 90 mm). a) Aspect scanographique montrant I'application de I'index sur un eylindre de 19 mm ; le contact digital est reduit ,~ la zone de pression pulpaire, b) Aspect scanographique montrant I'application du medius sur un cylindre de 64 mm et I'etendue du contact palmaire digital. Fig. 8. - - Les angles de flexion realis@s dans la prise pollicidigitale pouce-index d'ecriture aux 3 niveaux articulaires de I'index chez 34 sujets (chaque point represente un sujet),
Fig. 7. - - a) TDM view of index during grasp of a 19 mm diameter cylinder ; digital contact is made only by pulp. b) TDM view of middle finger during grasp of a 64 mm diameter cylinder. Notice the extent of digital volar contact. Fig. 8. - - Flexion value at each joint in index during thumb-index pinch in writing (each point represents one individual).
7b
and 90 ~. Inversely, the values of flexion in the metacarpophalangeal joint were grouped between 30 and 75 °, with a maximum between 50 and 70 °. The distal interphalangeal joint is generaly used in a position near extension (flexion was less than or equal to 10 ° in 25 of the 34 tested hands). In digital pulp-to-pulp power pinches (thumb, index and middle finger), the same variability was seen between subjects in the proximal interphalangeal joint of the index (between 10 and 80 °) and of the middle finger (between i 5 and 90°). Concerning the distal interphalangeal articulation, extension was used more frequently in the index (equal to 10 ° or less in 25 of 34 hands) than in the middle fingers (more than 10 ° in 18 of 34 hands). This variability in the proximal interphalangeal joint evokes the possibility of different means of muscular stabilization which varies from one individual to another according to the capacity of their flexor digitorum sublimis. CONCLUSION
In grasping cylindrically shaped objects, the closing movement of the long fingers requires an overall flexion which may reach or even go over 245 ° when the finger has to hold objects the diameter of which is less than 1 centimeter.
Considering the results of all the cylinders, flexion in the middle or long finger was the most important, while flexion in the auricular, or little finger, the shortest digit, was the least important. The most important differences between the fingers were seen in the proximal interphalangeal joint. This is the translation of specific patterns of flexion for each long finger in the utilization of the three articulations when the hand closes. In this respect, the index, in which interphalangeal flexion is predominant, may be opposed to the little finger, in which flexion is predominant at the level of the metacarpophalangeal joint. The result is that, in case of stiffness, the consequences of the remaining arc of mobility will vary according to the finger as well as to the articulation involved. The calculation of standard deviations has shown that the variations between individuals are not very important in the case of cylindrical grasps : in this specific instance, the hand has to adapt itself to the caliber of the object. On the contrary, when considering the pinches between the.thumb and the other fingers, it was found that individual variations were very important, especially in the proximal interphalangeal joint. We presume that this variability translates the research of an articular stance which is dependant on the muscular capacities.
VOLUME4 Y°2 -- 1985
ARTICULATIONS DIGITALES DES DOIGTS LONGS
CONCLUSION Dans les prises cylindriques, la fermeture des doigts longs n6cessite une flexion globale qui atteint ou d6passe 245 ° pour la r6tention des objets de calibre inf6rieur ~ i centim6tre. Pour l'ensemble des cylindres, c'est au niveau du m6dius, doigt le plus long, que la flexion est la plus importante et au niveau de l'auriculaire, doigt le plus court, qu'elle est la moins importante. Les diff6rences interdigitales portent surtout sur l'angle de flexion interphalangien proximal; elles traduisent en fait l'existence pour chacun des 4 derniers doigts d'un schdma sp6cifique de flexion marquant l'exploitation diff6rente de chacun des 3 niveaux articulaires dans la fermeture de la main. L'index o/1 la flexion pr6domine au niveau interpha-
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langien, s'oppose ~ l'auriculaire o4 prddomine le niVeau m6tacarpophalangien. I1 en r6sulte que dans le cadre d'une raideur, un arc de mobilit6 donn6 n'aura pas la m~me incidence selon le doigt et selon l'articulation atteinte. Le calcul des 6carts types montre que les variations inter-individuelles sont faibles dans le cadre des prises cylindriques ; celles-ci traduisent en effet l'adaptation obligatoire de la main au calibre de l'objet. A l'inverse, dans les deux types de prises pollicidigitales 6tudi6s pour comparaison, les variations inter-individuelles sont tr6s importantes en particulier au niveau interphalangien proximal. Ces variations sont pr6sum6es traduire au contraire la recherche d'une position de stabilit6 articulaire en fonction des capacit6s musculaires.
REFERENCES 1. C A F F I N I E R E Y. (de la), M A N S A T H. - - Raideur post-traumatique des doigts longs. Rev Chir Orthop, 1981, 67, 5,515-570. 2. D E L S E N Y J.C. - - A p r o p o s de l'anatomie fonctionnelle des articulations m6tacarpophalangiennes. Th~se de M~decine n ° 44 (Toulouse), 1976.
Informations On nous annonce la creation du Groupe d'~tude de la Main et du Membre Superieur en Orthese et Reeducation (GEMMSOR.) ratifie par le Journal Officiel du 18 septembre 1984. Son objet est de contribuer au developpement de la re6ducation de la main en coordonnant et diffusant les travaux effectues par les therapeutes specialises dans cette branche de la reeducation et de I'appareillage. Composition du Bureau President Dominique THOMAS Vice-President Philippe CHAMAGNE Secretaire General Jean-Claude ROUZAUD Secretaire Adjoint Christiane CAUQUIL Tresorier Dominique BRIAL II rassemble les kinesitherapeutes-reeducateurs et les ergotherapeutes interesses. Pour tous renseignements, inscription et statut 6crire : Monsieur Jean-Claude Rouzaud, Secretaire General, 190 bis, avenue de Lodeve-La-Boiseraie, 34000 MONTPELLIER. Tel. : (67) 63.91.64 Poste 362 (Matin), (67) 92.21.39 (Apres-midi). La premiere reunion officielle du GEMMSOR se tiendra Iors du Congr~s d'Automne du GEM a Paris (4-7 decembre 1985), o0 une Journee de Reeducation est prevue le mercredi 4 decembre 1985.
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Pour toute communication a presenter, s'adresser au Secretariat du GEMMSOR. Les articles doivent etre originaux et de bon niveau ; les candidats doivent nous adresser avant le 15 juillet 1985 un resume dactylographie de 30 lignes ainsi qu'un plan detaille de leur communication. Les orateurs seront choisis par le Comite de Lecture du GEMMSOR et les sujets retenus seront presentes au Comite d'Organisation du Programme du GEM.
Le GERK (Groupe d'l~tudes et de Recherches Kinesitherapiques), le Centre Medical Rocheplane, et le Docteur G. Frere ont organise le vendredi 24 mai 1985, la Quatrieme Journ6e d'Etudes de Grenoble sur la main ont le theme, etait : les lesions cutan~es. Ainsi qu'un stage de perfectionnement en appareillage de la main anime par Judy Colditz, OTR, Directrice du Raleigh Hand Rehabilitation Center, Raleigh, North Carolina, Etats-Unis, ergotherapeute ayant elabor6 la technique des attelles & potence basse (low profile). Renseignements : Secretariat du GERK, La Fontaine Amelie, N° 12, Chemin Rozat 38330 SAINT-ISMIER. Tel. (76) 52.23.78.