Morfologia stawu skokowego i deformacja stopy w porażeniu mózgowym

Mózgowe porażenie dziecięce (MPD) jest częstą przyczyną niepełnosprawności u dzieci z częstością 2,11 na 1000 żywych urodzeń. Dzieci z MPD często rozwijają problemy ze stopami w okresie wzrostu, a częstość występowania deformacji stóp wynosi 86% w grupie 66 dzieci z diplegią. Deformacje mogą wystąpić w stawie skokowym, stawie skokowo-skokowym (staw poniżej kostki) i/lub samej stopie. Europejskie badanie SPARCLE wykazało, że 54% dzieci z MPD odczuwało ból w poprzednim tygodniu, co wiązało się z gorszą jakością życia. W kolejnym badaniu nastolatków odsetek ten wzrósł do 75%. Najczęstszym miejscem odczuwania bólu przez dzieci są stopy, zwłaszcza w przypadku dzieci bardziej ruchliwych.

Z doświadczenia klinicznego wynika, że ​​zdeformowane stopy są trudne do opanowania za pomocą szyn. Biomechaniczne zmiany w kostce i stopie wpływają na całą nogę i często następuje nagłe pogorszenie chodu, na przykład rozwój wzorca chodu kucającego.

Zaproponowano kilka mechanizmów rozwoju deformacji stopy, w tym napięcie mięśni łydek, brak równowagi mięśniowej, podwichnięcie kości i zapadnięcie się łuku podłużnego. Trudno jest oddzielić przyczynę od skutku, ponieważ zjawiska występują jednocześnie.

Wcześniej zespół badawczy szczegółowo zbadał morfologię stopy za pomocą technik obrazowania i analizy chodu. Do tej pory nikt nie przeprowadził podobnych badań patrząc na staw podskokowy w mózgowym porażeniu dziecięcym, a orientacja osi w tym stanie jest obecnie nieznana.

Uczestnicy tego badania (typowo rozwijające się dzieci i dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym) będą musieli wziąć udział tylko raz. Spędzą około pół dnia w szpitalu, a pomiary będą wykonywane na dwóch oddziałach: -

Skany MRI: Dzieci będą miały wykonane skany MRI jednej nogi. Zostanie to wykonane dwukrotnie, najpierw z nieobciążoną kończyną, a następnie z obciążeniem przyłożonym do stopy. Dziecko będzie miało nieprzezroczyste znaczniki MRI przymocowane do kostnych punktów orientacyjnych na skórze przed wykonaniem skanów.

Analiza chodu: Dzieci wezmą udział w laboratorium chodu. Tutaj zostaną poproszeni o założenie szortów i T-shirtu lub krótkiego topu. Zostanie przeprowadzone proste badanie ortopedyczne w celu zmierzenia ich nóg i stawów. Następnie będą mieli przymocowane do nóg znaczniki odblaskowe i czujniki elektromiograficzne (EMG) i zostaną poproszeni o chodzenie po laboratorium podczas rejestrowania ich wzorca chodzenia. Zapis będzie zawierał obrazy wideo, śledzenie 3D pozycji znaczników i sygnały mięśniowe z EMG.

Po zakończeniu zbierania danych będą mogli wyjść, a ich udział w badaniu dobiegnie końca.

Skany MRI zostaną podzielone na segmenty przy użyciu oprogramowania Mimics (Materialise, Belgia) w celu uzyskania geometrii kości. Jak wykazano we wcześniejszych badaniach, nieobciążone skany MRI umożliwiają wysokiej jakości rekonstrukcję geometrii kości stopy, odpowiednią do generowania wielosegmentowych modeli stopy i kości piszczelowej w populacjach dorosłych i dzieci. Specyficzne dla przedmiotu modele układu mięśniowo-szkieletowego kostki i stopy zostaną utworzone na podstawie zrekonstruowanych geometrii kości pacjenta, w tym spersonalizowanych przyczepów mięśni, uzyskanych na podstawie skanów MRI oraz specyficznych dla pacjenta osi stawów piszczelowo-skokowych i podskokowych, zidentyfikowanych poprzez dopasowanie odpowiednich kształtów analitycznych (kul i cylindrów) do powierzchnie stawowe.

Poszczególne modele dynamiczne zostaną zweryfikowane poprzez porównanie ich konfiguracji w fazie podporu podczas chodzenia z załadowanymi skanami MRI. Zewnętrzne momenty stawów wynikające z działania siły reakcji podłoża zostaną obliczone za pomocą odwrotnej analizy dynamiki zaimplementowanej w OpenSim, podczas gdy udział mięśni łydek w wewnętrznych momentach stawów zostanie oszacowany poprzez obliczenie momentu mięśni ramion względem stawu stopy osie.

Badanie to dostarczy pierwszych danych pilotażowych dotyczących statycznej i dynamicznej morfologii podskokowej u dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym. Zespół badawczy ma nadzieję zidentyfikować potencjalne mechanizmy deformacji, które można wykorzystać do kategoryzacji stóp i informowania o leczeniu przed zaprojektowaniem przyszłych interwencyjnych badań klinicznych.