Kan ganganalyse og ultralyd oppdage en endring i leggmuskulaturen hos barn med cerebral parese?

Målet med denne studien er å undersøke innvirkningen på gang og morfologi til leggmuskelen hos barn med cerebral parese med equinus gangmønster etter seriestøping og botulinumtoksin (Btx) intervensjoner.

Tågang er et vanlig trekk ved en rekke ortopediske og nevrologiske problemer (f. cerebral parese, idiopatisk tågang og hjerneslag). Pasienter som går på tå utvikler ofte kontrakturer i leggmusklene og kan på lengre sikt lide av fot- eller leggsmerter og fotdeformiteter. Tågang gir også balansevansker og fører til sekundære kompensasjoner og misdannelser. Årsakene til tågang er ikke alltid klare for individuelle pasienter. Nåværende intervensjoner retter seg mot de opplevde årsakene (f.eks. kirurgi, tøying eller ortos for kontraktur eller botulinumtoksininjeksjoner for overdreven aktivitet), men forholdet mellom tågang og svekkelse i muskelmorfologi og kontroll er ikke fullt ut forstått. Klinisk bevegelsesanalyse brukes til å kvantifisere leddbevegelse og belastning under gang. Dette gjøres i henhold til etablert lokal avdelingsprotokoll og er en del av rutinemessig klinisk praksis. Dette gjøres ved å bruke Video Based Motion Analysis System Ltd (VICON), som er en 3D-bevegelsesanalysemodalitet som bruker små, sfæriske reflekterende markører, mellom 5 mm og 25 mm i diameter som er festet til huden over viktige anatomiske landemerker (plassert under den kliniske undersøkelsen). Spesielle infrarøde kameraer brukes til å spore bevegelsene til reflekterende markører i tre dimensjoner. Dette er kombinert med AMTI kraftplater; som til sammen gir kinematikken og kinetikken til faget. Elektromyografi (EMG) av Triceps Surae og Tibialis Anterior muliggjør observasjon av muskelaktivitet i forbindelse med gangsyklusen under forskjellige bevegelser. Etter å ha innhentet deltakersamtykke og sikret at deltakeren fullt ut forstår omfanget av oppgavene, gjennomføres økten. Kort fortalt, ved å bruke lokal ORLAU-avdelingsprotokoll, plasserer en kliniker reflekterende markører på motivet og antropometriske målinger blir tatt. Etter at forsøkspersonen er forberedt, blir de bedt om å gå langs en 10-meters gangvei med en selvvalgt hastighet og minimum 6 forsøk samles med tilstrekkelige slag med hver fot som lander på kraftplaten for å oppnå ønskede kinematiske og kinetiske data. EMG-registreringer utføres samtidig på Medial & Lateral Gastrocnemius, Soleus og Tibialis Anterior for å registrere muskelaktivitet under bevegelsen.

For å få informasjon om morfologien, evaluerte modaliteten til B-modus ultralyd muskelmorfologien og innhenter nøkkelinformasjon som muskelfiberlengde, fiberorientering, penneringsvinkel, tverrsnittsareal og muskeltykkelse. Etter å ha innhentet samtykke og forsikret seg om at deltakeren fullt ut forstår omfanget av økten, blir de bedt om å ligge frembøyd på sokkelen med underbena blottlagt slik at assessor har tilgang til leggmusklene. Evaluatoren bruker deretter b-modus ultralydprotokollen for å finne nøkkelparametrene til leggmuskelen. Muskellengder måles med en Vernier-skyvelære.

I tillegg brukes avbildningsmodaliteten elastografi. Dette bruker mekanisk kraft, fra manuelt trykk eller gjennom en skjærbølgeimpuls generert inne i ultralydsonden, for å oppdage endringen i deformasjonen av det undersøkte vevet og derfor bestemme stivheten. Stivheten til bløtvev kan være en indikasjon på patologi. Elastografi bruker harmløse ultralydbølger og muliggjør visualisering av belastning over et vev, ved å legge det fargekodede elastisitetskartet over på et konvensjonelt B-modusbilde. Fargene representerer stivheten til vevet fra rødt til grønt til blått, med den nøyaktige skalaen som varierer mellom leverandører. Skjærbølgeelastografi har den ekstra fordelen at den er i stand til å gi hastighetsmålinger innenfor et definert område av interesse, og dermed kvantifisere vevsstivhet.

Før økten starter innhentes samtykke fra forsøkspersonen og omfanget av økten forklares. Etter samtykke fra deltakeren blir forsøkspersonen bedt om å ligge frembøyd på sokkelen med underbena blottlagt. Konsulentradiologen foretar elastografiske tiltak på leggmuskulaturen (medial, lateral gastrocnemius, soleus) i langsgående og tverrgående plan i henhold til protokollen. Disse lagres så etter at nøkkelinformasjonen er innhentet og analyseres etter økten.

Datamodellering kan estimere muskelkrefter under gang, og den brukes til å studere et bredt spekter av tilstander som spastisk parese og hukgang. Ultralyd kan gi informasjon om muskelparametere som volum, lengde, anatomisk tverrsnittsareal og pennasjonsvinkel. Denne informasjonen kan brukes til å justere parametrene til muskel- og skjelettmodellen for å passe til hver pasients egenskaper. Muskel- og skjelettmodellen kan deretter estimere personlige muskelkrefter og hjelpe til med å forstå de individuelle funksjonsnedsettelsene som fører til tågang. Fremtidsutsikter Klinisk- Datamodellene vil hjelpe til med presis identifisering av svekkelser (f.eks. muskelatrofi, kontraktur og spastisitet) og dermed tillate mer objektiv spesifikasjon og målretting av intervensjoner. Ved å kombinere dataene samlet fra B-modus ultralyd, elastografi og ganganalyse, kan effektene av kliniske intervensjoner i muskelegenskaper observeres. Dette kan brukes på andre intervensjoner, inkludert ortopedisk kirurgi og ortotiske enheter. Elastografi kan også være et viktig verktøy for å forstå de elastiske muskelegenskapene assosiert med myopatier og kan bidra til å optimalisere og tilpasse pleie ved å velge den mest effektive intervensjonen basert på en persons grunnleggende funksjoner.