Czy analiza chodu i USG mogą wykryć zmiany w mięśniach łydek u dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym?

Celem pracy jest zbadanie wpływu na chód i morfologię mięśnia łydki u dzieci z Mózgowym Porażeniem Dziecięcym z końskimi wzorami chodu po seryjnym opatrunku gipsowym i interwencji z toksyną botulinową (Btx).

Chodzenie na palcach jest częstą cechą wielu problemów ortopedycznych i neurologicznych (np. mózgowe porażenie dziecięce, idiopatyczne chodzenie na palcach i udar mózgu). U pacjentów, którzy chodzą na palcach, często pojawiają się przykurcze mięśni łydek, co w dłuższej perspektywie może powodować ból stopy lub łydki oraz deformację stopy. Chodzenie na palcach powoduje również trudności z utrzymaniem równowagi i prowadzi do wtórnych kompensacji i deformacji. Przyczyny chodzenia na palcach nie zawsze są jasne dla poszczególnych pacjentów. Obecne interwencje są ukierunkowane na dostrzegane przyczyny (np. chirurgia, rozciąganie lub ortezy na przykurcze lub zastrzyki z toksyny botulinowej na nadmierną aktywność), ale związek między chodzeniem na palcach a upośledzeniem morfologii i kontroli mięśni nie jest w pełni zrozumiały. Kliniczna analiza ruchu służy do ilościowego określenia ruchu i obciążenia stawów podczas chodu. Odbywa się to zgodnie z ustalonym lokalnym protokołem oddziału i jest częścią rutynowej praktyki klinicznej. Odbywa się to za pomocą Video Based Motion Analysis System Ltd (VICON), który jest metodą analizy ruchu 3D, która wykorzystuje małe, sferyczne znaczniki odblaskowe o średnicy od 5 mm do 25 mm, które są przymocowane do skóry nad kluczowymi anatomicznymi punktami orientacyjnymi (zlokalizowanymi podczas badania klinicznego). Do śledzenia ruchu znaczników odblaskowych w trzech wymiarach służą specjalne kamery na podczerwień. Jest to połączone z płytami siłowymi AMTI; które razem dają kinematykę i kinetykę przedmiotu. Elektromiografia (EMG) mięśnia trójgłowego i piszczelowego przedniego umożliwia obserwację aktywności mięśni w powiązaniu z cyklem chodu podczas różnych ruchów. Po uzyskaniu zgody uczestnika i upewnieniu się, że uczestnik w pełni zrozumiał zakres zadań, sesja zostaje podjęta. W skrócie, korzystając z protokołu lokalnego oddziału ORLAU, klinicysta umieszcza odblaskowe znaczniki na pacjencie i wykonywane są pomiary antropometryczne. Po przygotowaniu badany jest proszony o przejście po 10-metrowym chodniku z wybraną przez siebie prędkością i zbiera co najmniej 6 prób z odpowiednimi uderzeniami z lądowaniem każdej stopy na płycie siłowej w celu uzyskania pożądanych danych kinematycznych i kinetycznych. Zapisy EMG są wykonywane jednocześnie na przyśrodkowym i bocznym mięśniu brzuchatym łydki, mięśniu płaszczkowatym i mięśniu piszczelowym przednim w celu zarejestrowania aktywności mięśni podczas ruchu.

Aby uzyskać informacje na temat morfologii, ultrasonografia w trybie B ocenia morfologię mięśni i uzyskuje kluczowe informacje, takie jak długość włókien mięśniowych, orientacja włókien, kąt pennacji, pole przekroju poprzecznego i grubość mięśni. Po uzyskaniu zgody i upewnieniu się, że uczestnik w pełni rozumie zakres sesji, jest proszony o położenie się na cokole na brzuchu z odsłoniętymi podudziami, tak aby asesor miał dostęp do mięśni łydek. Oceniający następnie wykorzystuje protokół ultrasonograficzny w trybie b, aby uzyskać kluczowe parametry mięśnia łydki. Długości mięśni mierzy się za pomocą suwmiarki z noniuszem.

Dodatkowo stosowana jest elastografia modalności obrazowania. Wykorzystuje siłę mechaniczną, od nacisku ręcznego lub poprzez impuls fali ścinającej generowanej w sondzie ultradźwiękowej, do wykrywania zmiany deformacji badanej tkanki, a tym samym do określenia sztywności. Sztywność tkanek miękkich może wskazywać na patologię. Elastografia wykorzystuje nieszkodliwe fale ultradźwiękowe i pozwala na wizualizację odkształcenia tkanki poprzez nałożenie kolorowej mapy elastyczności na konwencjonalny obraz w trybie B. Kolory reprezentują sztywność tkanki w zakresie od czerwonego przez zielony do niebieskiego, przy czym dokładna skala różni się w zależności od dostawcy. Elastografia fali ścinającej ma tę dodatkową zaletę, że umożliwia pomiary prędkości w określonym obszarze zainteresowania, określając w ten sposób sztywność tkanki.

Przed rozpoczęciem sesji uzyskiwana jest zgoda osoby badanej oraz wyjaśniany jest zakres sesji. Po wyrażeniu zgody przez badanego, badany jest proszony o położenie się na brzuchu na cokole z odsłoniętymi dolnymi nogami. Konsultant radiolog wykonuje pomiary elastograficzne mięśni łydek (przyśrodkowego, bocznego brzuchatego łydki, płaszczkowatego) w płaszczyźnie podłużnej i poprzecznej zgodnie z protokołem. Są one następnie zapisywane po uzyskaniu kluczowych informacji i analizowane po sesji.

Modelowanie komputerowe może oszacować siły mięśni podczas chodu i jest wykorzystywane do badania szerokiego zakresu stanów, takich jak niedowład spastyczny i chód kucający. Ultradźwięki mogą dostarczyć informacji o parametrach mięśni, takich jak objętość, długość, anatomiczne pole przekroju poprzecznego i kąt pennacji. Informacje te można wykorzystać do dostosowania parametrów modelu układu mięśniowo-szkieletowego do charakterystyki każdego pacjenta. Model układu mięśniowo-szkieletowego może następnie oszacować spersonalizowane siły mięśniowe i pomóc zrozumieć indywidualne upośledzenia, które prowadzą do chodzenia na palcach. Perspektywy na przyszłość Kliniczne – Modele komputerowe pomogą w precyzyjnej identyfikacji upośledzeń (np. zanik mięśni, przykurcze i spastyczność), a tym samym umożliwią bardziej obiektywną specyfikację i ukierunkowanie interwencji. Łącząc dane zebrane z ultrasonografii w trybie B, elastografii i analizy chodu, można zaobserwować efekty interwencji klinicznych we właściwości mięśni. Można to zastosować do innych interwencji, w tym chirurgii ortopedycznej i urządzeń ortotycznych. Elastografia może być również ważnym narzędziem w zrozumieniu elastycznych właściwości mięśni związanych z miopatiami i może pomóc zoptymalizować i spersonalizować opiekę poprzez wybór najskuteczniejszej interwencji w oparciu o podstawowe cechy danej osoby.