Können Ganganalyse und Ultraschall eine Veränderung der Wadenmuskulatur bei Kindern mit Zerebralparese erkennen?

Das Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen auf das Gangbild und die Morphologie des Wadenmuskels bei Kindern mit Zerebralparese mit Spitzfuß-Gangmuster nach seriellen Casting- und Botulinumtoxin (Btx)-Interventionen zu untersuchen.

Zehenlaufen ist ein gemeinsames Merkmal einer Reihe von orthopädischen und neurologischen Problemen (z. Zerebralparese, idiopathischer Zehengang und Schlaganfall). Patienten, die auf Zehenspitzen laufen, entwickeln häufig Kontrakturen in der Wadenmuskulatur und können längerfristig unter Fuß- oder Wadenschmerzen und Fußdeformitäten leiden. Auch das Zehenlaufen verursacht Gleichgewichtsstörungen und führt zu sekundären Kompensationen und Deformitäten. Die Ursachen des Zehenlaufens sind für den einzelnen Patienten nicht immer klar. Aktuelle Interventionen zielen auf die wahrgenommenen Ursachen ab (z. Operationen, Dehnungen oder Orthesen bei Kontrakturen oder Botulinumtoxin-Injektionen bei übermäßiger Aktivität), aber die Beziehung zwischen dem Gehen mit den Zehen und der Beeinträchtigung der Muskelmorphologie und -kontrolle ist nicht vollständig geklärt. Die klinische Bewegungsanalyse wird verwendet, um die Gelenkbewegung und -belastung während des Gehens zu quantifizieren. Dies erfolgt gemäß dem etablierten lokalen Abteilungsprotokoll und ist Teil der klinischen Routinepraxis. Dies erfolgt mit dem Video Based Motion Analysis System Ltd (VICON), einer 3D-Bewegungsanalyse-Modalität, die kleine, sphärische, reflektierende Markierungen mit einem Durchmesser zwischen 5 mm und 25 mm verwendet, die über wichtigen anatomischen Orientierungspunkten (lokalisiert während der klinischen Untersuchung). Spezielle Infrarotkameras werden verwendet, um die Bewegungen von reflektierenden Markern dreidimensional zu verfolgen. Dies wird mit AMTI Kraftmessplatten kombiniert; die zusammen die Kinematik und Kinetik des Subjekts ergeben. Die Elektromyographie (EMG) des Triceps surae und Tibialis Anterior ermöglicht die Beobachtung der Muskelaktivität in Verbindung mit dem Gangzyklus bei verschiedenen Bewegungen. Nachdem die Zustimmung der Teilnehmer eingeholt und sichergestellt wurde, dass der Teilnehmer den Umfang der Aufgaben vollständig versteht, wird die Sitzung durchgeführt. Kurz gesagt, unter Verwendung des lokalen ORLAU-Abteilungsprotokolls bringt ein Kliniker reflektierende Markierungen auf dem Patienten an und es werden anthropometrische Messungen vorgenommen. Nachdem die Testperson vorbereitet ist, wird sie gebeten, mit einer selbstgewählten Geschwindigkeit einen 10-Meter-Laufweg entlang zu gehen, und es werden mindestens 6 Versuche mit angemessenen Schlägen gesammelt, wobei jeder Fuß auf der Kraftplatte landet, um die gewünschten kinematischen und kinetischen Daten zu erhalten. EMG-Aufzeichnungen werden gleichzeitig am medialen und lateralen Gastrocnemius, Soleus und Tibialis Anterior durchgeführt, um die Muskelaktivität während der Bewegung aufzuzeichnen.

Um Informationen über die Morphologie zu erhalten, bewertete die Modalität des B-Mode-Ultraschalls die Muskelmorphologie und erhält Schlüsselinformationen wie Muskelfaserlänge, Faserorientierung, Pennationswinkel, Querschnittsfläche und Muskeldicke. Nachdem die Zustimmung eingeholt und sichergestellt wurde, dass der Teilnehmer den Umfang der Sitzung vollständig versteht, wird er gebeten, sich mit freigelegten Unterschenkeln auf den Sockel zu legen, damit der Assessor Zugang zu den Wadenmuskeln hat. Der Gutachter verwendet dann das B-Mode-Ultraschallprotokoll, um die Schlüsselparameter des Wadenmuskels zu erhalten. Muskellängen werden mit einem Messschieber gemessen.

Zusätzlich kommt das bildgebende Verfahren Elastographie zum Einsatz. Dieser nutzt mechanische Kraft, durch manuellen Druck oder durch einen innerhalb der Ultraschallsonde erzeugten Scherwellenimpuls, um die Verformungsänderung des untersuchten Gewebes zu erfassen und somit die Steifigkeit zu bestimmen. Die Steifheit von Weichteilen kann ein Hinweis auf eine Pathologie sein. Die Elastographie verwendet harmlose Ultraschallwellen und ermöglicht die Visualisierung der Dehnung in einem Gewebe, indem die farbcodierte Elastizitätskarte auf ein herkömmliches B-Modus-Bild gelegt wird. Die Farben stellen die Steifheit des Gewebes dar und reichen von Rot über Grün bis Blau, wobei die genaue Skala zwischen den Anbietern variiert. Die Scherwellen-Elastographie hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie Geschwindigkeitsmessungen innerhalb eines definierten interessierenden Bereichs liefern kann, wodurch die Gewebesteifigkeit quantifiziert wird.

Vor Beginn der Sitzung wird die Zustimmung des Patienten eingeholt und der Umfang der Sitzung erläutert. Nach Zustimmung des Teilnehmers wird das Subjekt gebeten, sich mit freigelegten Unterschenkeln auf den Sockel zu legen. Der konsultierende Radiologe führt protokollgemäß Elastographie-Maßnahmen an der Wadenmuskulatur (medialer, lateraler Gastrocnemius, Soleus) in Längs- und Querebene durch. Diese werden dann nach Erhalt der Schlüsselinformationen gespeichert und nach der Sitzung analysiert.

Die Computermodellierung kann Muskelkräfte während des Gangs abschätzen und wird verwendet, um eine Vielzahl von Zuständen wie spastische Parese und geduckten Gang zu untersuchen. Ultraschall kann Auskunft über Muskelparameter wie Volumen, Länge, anatomische Querschnittsfläche und Pennationswinkel geben. Diese Informationen können verwendet werden, um die Parameter des Muskel-Skelett-Modells anzupassen, damit sie zu den Merkmalen jedes Patienten passen. Das Muskel-Skelett-Modell kann dann personalisierte Muskelkräfte abschätzen und helfen, die individuellen Beeinträchtigungen zu verstehen, die zum Zehengehen führen. Zukunftsaussichten Klinisch – Die Computermodelle werden bei der genauen Identifizierung von Beeinträchtigungen (z. B. Muskelatrophie, Kontraktur und Spastik) helfen und somit eine objektivere Spezifizierung und Ausrichtung von Interventionen ermöglichen. Durch die Kombination der aus B-Modus-Ultraschall, Elastographie und Ganganalyse gesammelten Daten können die Auswirkungen klinischer Eingriffe auf die Muskeleigenschaften beobachtet werden. Dies kann auf andere Eingriffe angewendet werden, einschließlich orthopädischer Chirurgie und orthopädischer Vorrichtungen. Die Elastographie kann auch ein wichtiges Instrument sein, um die mit Myopathien verbundenen elastischen Muskeleigenschaften zu verstehen, und kann helfen, die Pflege zu optimieren und zu personalisieren, indem die effektivste Intervention basierend auf den Ausgangsmerkmalen einer Person ausgewählt wird.