Subtalargelenkmorphologie und Fußdeformität bei Zerebralparese

Zerebralparese (CP) ist eine häufige Ursache für Behinderungen im Kindesalter mit einer Inzidenz von 2,11 pro 1000 Lebendgeburten. Kinder mit CP entwickeln oft Probleme mit ihren Füßen während des Wachstums, mit einer berichteten Prävalenz von Fußdeformitäten von 86 % in einer Gruppe von 66 diplegischen Kindern. Deformitäten können im Knöchelgelenk, im Subtalargelenk (dem Gelenk unterhalb des Knöchels) und/oder im Fuß selbst auftreten. Die europäische SPARCLE-Studie berichtete, dass 54 % der Kinder mit CP in der Vorwoche Schmerzen hatten, die mit einer schlechteren Lebensqualität einhergingen. In einer nachfolgenden Studie mit Jugendlichen stieg dieser Wert auf 75 %. Die häufigste Stelle, an der Kinder Schmerzen haben, sind die Füße, insbesondere bei beweglicheren Kindern.

Klinische Erfahrungen zeigen, dass deformierte Füße mit Schienen schwierig zu handhaben sind. Biomechanische Veränderungen an Sprunggelenk und Fuß betreffen das ganze Bein und es folgt oft eine plötzliche Verschlechterung des Gangbildes, beispielsweise die Entwicklung eines geduckten Gangbildes.

Für die Entstehung einer Fußdeformität werden mehrere Mechanismen vorgeschlagen, darunter Wadenmuskelverspannungen, Muskelungleichgewicht, knöcherne Subluxation und Kollaps des Längsgewölbes. Es ist schwierig, Ursache und Wirkung zu trennen, da Phänomene gleichzeitig auftreten.

Zuvor hat das Forschungsteam die Morphologie des Fußes detailliert mit bildgebenden Verfahren und Ganganalyse untersucht. Bisher hat niemand ähnliche Studien durchgeführt, die sich mit dem Subtalargelenk bei Zerebralparese befassen, und die Ausrichtung der Achse bei dieser Erkrankung ist derzeit unbekannt.

Teilnehmer an dieser Studie (normalerweise Kinder in der Entwicklungsphase und Kinder mit Zerebralparese) müssen nur einmal teilnehmen. Sie werden etwa einen halben Tag im Krankenhaus verbringen, wobei Messungen in zwei Abteilungen durchgeführt werden:-

MRT-Scans: Bei den Kindern werden MRT-Scans von einem Bein durchgeführt. Dies wird zweimal durchgeführt, zuerst mit unbelastetem Glied und dann mit einer Belastung des Fußes. Das Kind wird mit MRT-undurchlässigen Markierungen an knöchernen Markierungen auf der Haut befestigt, bevor die Scans durchgeführt werden.

Ganganalyse: Die Kinder besuchen das Ganglabor. Hier werden sie gebeten, Shorts und ein T-Shirt oder bauchfreies Top zu tragen. Eine einfache orthopädische Untersuchung wird durchgeführt, um ihre Beine und Gelenke zu vermessen. Sie werden dann mit retroreflektierenden Markierungen und Elektromyographie (EMG)-Sensoren an ihren Beinen befestigt und werden gebeten, im Labor auf und ab zu gehen, während ihr Gehmuster aufgezeichnet wird. Die Aufzeichnung umfasst Videobilder, 3D-Tracking der Markerpositionen und Muskelsignale aus dem EMG.

Am Ende der Datenerhebung können sie die Studie verlassen und ihre Teilnahme an der Studie endet.

MRT-Scans werden mit der Software Mimics (Materialise, Belgien) segmentiert, um Knochengeometrien zu erhalten. Wie in früheren Studien gezeigt wurde, ermöglichen unbelastete MRT-Scans eine qualitativ hochwertige Rekonstruktion von Fußknochengeometrien, die für die Erstellung von multisegmentalen Modellen des Fußes und der Tibia bei Erwachsenen und Kindern geeignet sind. Aus den rekonstruierten Knochengeometrien des Patienten, einschließlich personalisierter Muskelansätze, die aus den MRT-Scans abgeleitet werden, und den fachspezifischen tibiotalaren und subtalaren Gelenkachsen, die durch Anpassen geeigneter analytischer Formen (Kugeln und Zylinder) identifiziert werden, werden fachspezifische Knöchel- und Fuß-Muskel-Skelett-Modelle hergestellt die Gelenkflächen.

Die einzelnen dynamischen Modelle werden validiert, indem ihre Konfiguration in der Standphase des Gehens mit den geladenen MRT-Scans verglichen wird. Externe Gelenkmomente aufgrund der Wirkung der Bodenreaktionskraft werden mithilfe einer in OpenSim implementierten inversen Dynamikanalyse berechnet, während der Beitrag der Wadenmuskulatur zu den internen Gelenkmomenten durch Berechnung der Momentarme der Muskeln in Bezug auf das Fußgelenk geschätzt wird Achsen.

Diese Studie wird die ersten Pilotdaten der statischen und dynamischen subtalaren Morphologie bei Kindern mit Zerebralparese hervorbringen. Das Forschungsteam hofft, potenzielle Deformitätsmechanismen zu identifizieren, die zur Kategorisierung von Füßen und zur Information über die Behandlung verwendet werden können, bevor eine zukünftige interventionelle klinische Studie konzipiert wird.