Subtalar ledmorfologi och fotdeformitet vid cerebral pares

Cerebral pares (CP) är en vanlig orsak till funktionshinder i barndomen med en incidens på 2,11 per 1000 levande födda. Barn med CP utvecklar ofta problem med sina fötter under tillväxten, med en rapporterad prevalens av fotdeformitet på 86 % i en grupp på 66 barn med diplegi. Deformiteter kan uppstå i fotleden, subtalarleden (leden under fotleden) och/eller själva foten. Den europeiska SPARCLE-studien rapporterade att 54 % av barnen med CP upplevde smärta den föregående veckan, vilket var associerat med en sämre livskvalitet. Detta steg till 75 % i en efterföljande studie av ungdomar. Det vanligaste stället för barn att uppleva smärta är i fötterna, särskilt för de mer rörliga barnen.

Klinisk erfarenhet är att deformerade fötter är utmanande att hantera med skenor. Biomekaniska förändringar i fotled och fot påverkar hela benet och ofta följer en plötslig försämring av gång, till exempel utveckling av ett hukande gångmönster.

Flera mekanismer föreslås för utveckling av fotdeformitet, inklusive täthet i vadmuskeln, muskelobalans, benig subluxation och kollaps av det längsgående valvet. Det är svårt att separera orsak och verkan eftersom fenomen inträffar samtidigt.

Tidigare har forskargruppen undersökt fotens morfologi i detalj med hjälp av avbildningstekniker och gånganalys. Hittills har ingen genomfört liknande studier som tittar på subtalarleden vid cerebral pares och orienteringen av axeln i detta tillstånd är för närvarande okänd.

Deltagare i denna forskning (vanligtvis utvecklande barn och barn med cerebral pares) behöver bara närvara vid ett enstaka tillfälle. De kommer att tillbringa cirka en halv dag på sjukhuset, med mätningar på två avdelningar:-

MR-undersökningar: Barnen kommer att få MR-undersökningar av ett ben. Detta kommer att göras två gånger, först med lemmen obelastad och sedan med en belastning på foten. Barnet kommer att ha MRI ogenomskinliga markörer fästa på beniga landmärken på huden innan skanningarna tas.

Ganganalys: Barnen kommer att gå i gånglaboratoriet. Här kommer de att bli ombedda att bära shorts och en t-shirt eller crop top. En enkel ortopedisk undersökning kommer att utföras för att mäta deras ben och leder. De kommer sedan att ha retroreflektiva markörer och elektromyografi (EMG) sensorer fästa på sina ben och de kommer att bli ombedda att gå upp och ner i laboratoriet medan deras gångmönster registreras. Rekordet kommer att innehålla videobilder, 3D-spårning av markörens positioner och muskelsignaler från EMG.

I slutet av datainsamlingen kommer de att vara fria att lämna och deras deltagande i studien kommer att upphöra.

MRT-skanningar kommer att segmenteras med Mimics (Materialise, Belgien) programvara för att erhålla bengeometrier. Som visats i tidigare studier tillåter obelastade MRI-skanningar högkvalitativ rekonstruktion av fotbens geometrier, lämpliga för att generera multisegmentella modeller av foten och skenbenet i vuxna och pediatriska populationer. Ämnesspecifika ankel- och fotmuskuloskeletala modeller kommer att produceras från den rekonstruerade patientens bengeometrier, inklusive personliga muskelfästen, härledda från MRI-skanningar och ämnesspecifika tibiotalära och subtalära ledaxlar, identifierade genom att anpassa lämpliga analytiska former (sfärer och cylindrar) till ledytorna.

De individuella dynamiska modellerna kommer att valideras genom att jämföra deras konfiguration i ställningsfasen av att gå mot de laddade MRI-skanningarna. Externa ledmoment på grund av markreaktionskraftens verkan kommer att beräknas med hjälp av en omvänd dynamikanalys implementerad i OpenSim, medan vadmusklernas bidrag till de interna ledmomenten kommer att uppskattas genom att beräkna musklernas momentarmar med avseende på fotleden yxor.

Denna studie kommer att producera de första pilotdata för statisk och dynamisk subtalar morfologi hos barn med cerebral pares. Forskargruppen hoppas kunna identifiera potentiella mekanismer för deformitet som kan användas för att kategorisera fötter och informera behandling, innan man utformar en framtida interventionell klinisk prövning.