Morfologia dell'articolazione sottoastragalica e deformità del piede nella paralisi cerebrale

La paralisi cerebrale (CP) è una causa comune di disabilità infantile con un'incidenza di 2,11 per 1000 nati vivi. I bambini con PC spesso sviluppano problemi ai piedi durante la crescita, con una prevalenza riportata di deformità del piede dell'86% in un gruppo di 66 bambini diplegici. Le deformità possono verificarsi nell'articolazione della caviglia, nell'articolazione sottoastragalica (l'articolazione sotto la caviglia) e/o nel piede stesso. Lo studio europeo SPARCLE ha riportato che il 54% dei bambini con PC ha sperimentato dolore nella settimana precedente, che era associato a una qualità di vita peggiore. Questo è salito al 75% in un successivo studio sugli adolescenti. Il punto più comune in cui i bambini provano dolore sono i piedi, specialmente per i bambini più mobili.

L'esperienza clinica è che i piedi deformati sono difficili da gestire con le stecche. I cambiamenti biomeccanici della caviglia e del piede influenzano l'intera gamba e spesso segue un improvviso deterioramento dell'andatura, ad esempio lo sviluppo di un'andatura accovacciata.

Diversi meccanismi sono proposti per lo sviluppo della deformità del piede, tra cui rigidità muscolare del polpaccio, squilibrio muscolare, sublussazione ossea e collasso dell'arco longitudinale. È difficile separare causa ed effetto poiché i fenomeni si verificano contemporaneamente.

In precedenza il team di ricerca ha esaminato in dettaglio la morfologia del piede utilizzando tecniche di imaging e analisi dell'andatura. Ad oggi nessuno ha condotto studi simili osservando l'articolazione sottoastragalica nella paralisi cerebrale e l'orientamento dell'asse in questa condizione è attualmente sconosciuto.

I partecipanti a questa ricerca (tipicamente bambini in via di sviluppo e bambini con paralisi cerebrale) dovranno partecipare solo in una singola occasione. Trascorreranno circa mezza giornata in ospedale, con misurazioni effettuate in due reparti: -

Scansioni MRI: i bambini verranno sottoposti a scansioni MRI di una gamba. Questo verrà fatto due volte, prima con l'arto scarico e poi con un carico applicato al piede. Il bambino avrà marcatori opachi MRI attaccati ai punti di riferimento ossei sulla pelle prima che vengano eseguite le scansioni.

Analisi dell'andatura: i bambini frequenteranno il laboratorio dell'andatura. Qui verrà chiesto loro di indossare pantaloncini e maglietta o crop top. Verrà effettuata una semplice visita ortopedica per misurare le gambe e le articolazioni. Avranno quindi marcatori retroriflettenti e sensori elettromiografici (EMG) attaccati alle loro gambe e verrà chiesto loro di camminare su e giù per il laboratorio mentre viene registrato il loro schema di deambulazione. La registrazione includerà immagini video, tracciamento 3D delle posizioni dei marker e segnali muscolari dall'EMG.

Al termine della raccolta dati saranno liberi di andarsene e terminerà la loro partecipazione allo studio.

Le scansioni MRI saranno segmentate utilizzando il software Mimics (Materialise, Belgio) per ottenere geometrie ossee. Come dimostrato in studi precedenti, le scansioni MRI senza carico consentono la ricostruzione di alta qualità delle geometrie ossee del piede, adatte alla generazione di modelli multisegmentali del piede e della tibia in popolazioni adulte e pediatriche. I modelli muscoloscheletrici della caviglia e del piede specifici del soggetto saranno prodotti dalle geometrie ossee del paziente ricostruite, comprese le inserzioni muscolari personalizzate, derivate dalle scansioni MRI e dagli assi dell'articolazione tibioastragalica e subastragalica specifici del soggetto, identificati adattando forme analitiche appropriate (sfere e cilindri) a le superfici articolari.

I singoli modelli dinamici saranno convalidati confrontando la loro configurazione nella fase di appoggio del cammino rispetto alle scansioni MRI caricate. I momenti articolari esterni dovuti all'azione della forza di reazione al suolo saranno calcolati utilizzando un'analisi dinamica inversa implementata in OpenSim, mentre il contributo dei muscoli del polpaccio ai momenti articolari interni sarà stimato calcolando il momento dei muscoli rispetto all'articolazione del piede assi.

Questo studio produrrà i primi dati pilota sulla morfologia sottoastragalica statica e dinamica nei bambini con paralisi cerebrale. Il team di ricerca spera di identificare i potenziali meccanismi di deformità che possono essere utilizzati per classificare i piedi e informare il trattamento, prima di progettare un futuro studio clinico interventistico.