Морфология подтаранного сустава и деформация стопы при ДЦП

Детский церебральный паралич (ДЦП) является частой причиной детской инвалидности с частотой 2,11 на 1000 живорождений. У детей с ДЦП часто возникают проблемы со стопами в процессе роста, при этом распространенность деформации стопы составляет 86% в группе из 66 детей с диплегией. Деформации могут возникать в голеностопном суставе, подтаранном суставе (сустав ниже лодыжки) и/или в самой стопе. Европейское исследование SPARCLE сообщило, что 54% ​​детей с ДЦП испытывали боль в течение предыдущей недели, что было связано с более низким качеством жизни. В последующем исследовании подростков этот показатель вырос до 75%. Чаще всего дети испытывают боль в стопах, особенно у более подвижных детей.

Клинический опыт показывает, что деформированные стопы сложно лечить с помощью шин. Биомеханические изменения в голеностопном суставе и стопе влияют на всю ногу, за чем часто следует внезапное ухудшение походки, например, развитие скрюченной походки.

Предложено несколько механизмов развития деформации стопы, включая тугоподвижность икроножных мышц, мышечный дисбаланс, подвывих кости и коллапс продольного свода. Трудно разделить причину и следствие, поскольку явления происходят одновременно.

Ранее исследовательская группа подробно изучила морфологию стопы с помощью методов визуализации и анализа походки. На сегодняшний день никто не проводил подобных исследований подтаранного сустава при церебральном параличе, и ориентация оси в этом состоянии в настоящее время неизвестна.

Участникам этого исследования (как правило, развивающимся детям и детям с церебральным параличом) нужно будет присутствовать только один раз. Они проведут в больнице около полдня, измерения будут проводиться в двух отделениях:

МРТ: детям сделают МРТ одной ноги. Это будет сделано дважды, сначала с разгруженной конечностью, а затем с нагрузкой на стопу. Перед сканированием ребенку будут прикреплены непрозрачные маркеры МРТ к костным ориентирам на коже.

Анализ походки: Дети будут посещать лабораторию походки. Здесь их попросят надеть шорты и футболку или укороченный топ. Будет проведено простое ортопедическое обследование для измерения ног и суставов. Затем к их ногам будут прикреплены световозвращающие маркеры и датчики электромиографии (ЭМГ), и им будет предложено ходить вверх и вниз по лаборатории, пока записывается их характер ходьбы. Запись будет включать видеоизображения, трехмерное отслеживание положения маркеров и мышечные сигналы от ЭМГ.

По окончании сбора данных они смогут уйти, и их участие в исследовании будет прекращено.

Снимки МРТ будут сегментированы с использованием программного обеспечения Mimics (Materialise, Бельгия) для получения геометрии костей. Как было показано в предыдущих исследованиях, МРТ без нагрузки позволяет реконструировать геометрию костей стопы высокого качества, подходящую для создания многосегментных моделей стопы и голени у взрослых и детей. Модели опорно-двигательного аппарата голеностопного сустава и стопы для конкретного субъекта будут созданы на основе реконструированной геометрии костей пациента, включая персонализированные крепления мышц, полученные на основе МРТ-сканирования, и осей большеберцово-таранного и подтаранного суставов, определенных путем подгонки соответствующих аналитических форм (сфер и цилиндров) к суставные поверхности.

Индивидуальные динамические модели будут проверяться путем сравнения их конфигурации в фазе ходьбы при ходьбе с загруженными МРТ-сканами. Внешние суставные моменты от действия силы реакции опоры будут рассчитываться с помощью анализа обратной динамики, реализованного в OpenSim, а вклад икроножных мышц во внутренние суставные моменты будет оцениваться путем вычисления плеч моментов мышц относительно сустава стопы. оси.

В этом исследовании будут получены первые пилотные данные статической и динамической морфологии подтаранного сустава у детей с церебральным параличом. Исследовательская группа надеется определить потенциальные механизмы деформации, которые можно использовать для классификации стоп и информирования о лечении, прежде чем разрабатывать будущие интервенционные клинические испытания.