Subtalaire gewrichtsmorfologie en voetmisvorming bij hersenverlamming

Cerebrale parese (CP) is een veelvoorkomende oorzaak van invaliditeit bij kinderen met een incidentie van 2,11 per 1000 levendgeborenen. Kinderen met CP ontwikkelen vaak problemen met hun voeten tijdens de groei, met een gerapporteerde prevalentie van voetafwijkingen van 86% in een groep van 66 kinderen met diplegie. Er kunnen misvormingen optreden in het enkelgewricht, het subtalaire gewricht (het gewricht onder de enkel) en/of de voet zelf. De Europese SPARCLE-studie rapporteerde dat 54% van de kinderen met CP de afgelopen week pijn ervoer, wat geassocieerd was met een slechtere kwaliteit van leven. Dit steeg tot 75% in een volgend onderzoek onder adolescenten. De meest voorkomende plaats voor kinderen om pijn te ervaren is in de voeten, vooral voor de meer mobiele kinderen.

Klinische ervaring is dat misvormde voeten moeilijk te behandelen zijn met spalken. Biomechanische veranderingen in de enkel en voet beïnvloeden het hele been en vaak volgt een plotselinge verslechtering van het looppatroon, bijvoorbeeld de ontwikkeling van een gehurkt looppatroon.

Er worden verschillende mechanismen voorgesteld voor de ontwikkeling van voetdeformiteit, waaronder gespannen kuitspieren, spieronbalans, benige subluxatie en instorting van de longitudinale boog. Oorzaak en gevolg zijn moeilijk te scheiden, aangezien verschijnselen gelijktijdig optreden.

Eerder heeft het onderzoeksteam de morfologie van de voet in detail onderzocht met behulp van beeldvormende technieken en ganganalyse. Tot op heden heeft niemand soortgelijke onderzoeken uitgevoerd naar het subtalaire gewricht bij hersenverlamming en de oriëntatie van de as bij deze aandoening is momenteel onbekend.

Deelnemers aan dit onderzoek (meestal kinderen in ontwikkeling en kinderen met hersenverlamming) hoeven maar één keer aanwezig te zijn. Ze zullen ongeveer een halve dag in het ziekenhuis doorbrengen, met metingen op twee afdelingen:

MRI-scans: Bij de kinderen worden MRI-scans gemaakt van één been. Dit wordt twee keer gedaan, eerst met de ledemaat onbelast en daarna met een belasting op de voet. Voordat de scans worden gemaakt, krijgt het kind ondoorzichtige MRI-markeringen op benige oriëntatiepunten op de huid.

Ganganalyse: De kinderen gaan naar het ganglaboratorium. Hier wordt hen gevraagd een korte broek en een T-shirt of crop-top te dragen. Er wordt een eenvoudig orthopedisch onderzoek uitgevoerd om hun benen en gewrichten op te meten. Ze zullen dan retroreflecterende markeringen en elektromyografie (EMG) -sensoren op hun benen hebben en ze zullen worden gevraagd om op en neer te lopen in het laboratorium terwijl hun looppatroon wordt geregistreerd. Het record bevat videobeelden, 3D-tracking van de markerposities en spiersignalen van de EMG.

Aan het einde van de gegevensverzameling zijn ze vrij om te vertrekken en eindigt hun deelname aan het onderzoek.

MRI-scans zullen worden gesegmenteerd met behulp van Mimics (Materialise, België) software om botgeometrieën te verkrijgen. Zoals aangetoond in eerdere studies maken onbelaste MRI-scans een hoogwaardige reconstructie van voetbotgeometrieën mogelijk, geschikt voor het genereren van multi-segmentale modellen van de voet en tibia bij volwassenen en kinderen. Er zullen subjectspecifieke enkel- en voetmusculoskeletale modellen worden geproduceerd op basis van de gereconstrueerde botgeometrieën van de patiënt, inclusief gepersonaliseerde spieraanhechtingen, afgeleid van de MRI-scans en subjectspecifieke tibiotalaire en subtalaire gewrichtsassen, geïdentificeerd door geschikte analytische vormen (bollen en cilinders) aan te passen aan de gewrichtsvlakken.

De individuele dynamische modellen zullen worden gevalideerd door hun configuratie in de standfase van lopen te vergelijken met de belaste MRI-scans. Externe gewrichtsmomenten als gevolg van de werking van grondreactiekracht zullen worden berekend met behulp van een inverse dynamische analyse geïmplementeerd in OpenSim, terwijl de bijdrage van de kuitspieren aan de interne gewrichtsmomenten zal worden geschat door het moment van de spieren te berekenen ten opzichte van het voetgewricht assen.

Deze studie zal de eerste pilootgegevens opleveren van statische en dynamische subtalaire morfologie bij kinderen met hersenverlamming. Het onderzoeksteam hoopt potentiële misvormingsmechanismen te identificeren die kunnen worden gebruikt om voeten te categoriseren en de behandeling te informeren, voorafgaand aan het ontwerpen van een toekomstige interventionele klinische studie.