Kan gånganalys och ultraljud upptäcka en förändring i vadmuskulaturen hos barn med cerebral pares?

Syftet med denna studie är att undersöka inverkan på gång och morfologi av vadmuskeln hos barn med cerebral pares med equinus gångmönster efter seriell gjutning och botulinumtoxin (Btx) interventioner.

Tågång är ett vanligt inslag i ett antal ortopediska och neurologiska problem (t.ex. cerebral pares, idiopatisk tågång och stroke). Patienter som går på tå utvecklar ofta kontrakturer i vadmusklerna och kan på längre sikt drabbas av fot- eller vadsmärtor och fotdeformiteter. Tågång orsakar också svårigheter med balansen och leder till sekundära kompensationer och missbildningar. Orsakerna till tågång är inte alltid tydliga för enskilda patienter. Aktuella insatser riktar sig till de upplevda orsakerna (t.ex. kirurgi, stretching eller ortos för kontraktur eller injektioner med botulinumtoxin för överdriven aktivitet), men sambandet mellan tågång och försämringen av muskelmorfologi och kontroll är inte helt klarlagd. Klinisk rörelseanalys används för att kvantifiera ledrörelser och belastning under gång. Detta görs enligt etablerat lokalt avdelningsprotokoll och är en del av rutinmässig klinisk praxis. Detta görs med hjälp av Video Based Motion Analysis System Ltd (VICON), som är en 3D-rörelseanalysmodalitet som använder sig av små, sfäriska reflekterande markörer, mellan 5 mm och 25 mm i diameter som är fästa på huden över viktiga anatomiska landmärken (finns under den kliniska undersökningen). Särskilda infraröda kameror används för att spåra rörelser av reflekterande markörer i tre dimensioner. Detta kombineras med AMTI kraftplattor; som tillsammans ger ämnets kinematik och kinetik. Elektromyografi (EMG) av Triceps Surae och Tibialis Anterior möjliggör observation av muskelaktivitet i samband med gångcykeln under olika rörelser. Efter att ha erhållit deltagarnas samtycke och säkerställt att deltagaren till fullo förstår omfattningen av uppgifterna, genomförs sessionen. I korthet, med hjälp av lokala ORLAU-avdelningsprotokoll, placerar en läkare reflekterande markörer på ämnet och antropometriska mätningar görs. Efter att försökspersonen är förberedd ombeds de att gå längs en 10-meters gångväg med en självvald hastighet och minst 6 försök samlas in med lämpliga slag med varje fot som landar på kraftplattan för att få önskad kinematisk och kinetisk data. EMG-inspelningar görs samtidigt på Medial & Lateral Gastrocnemius, Soleus och Tibialis Anterior för att registrera muskelaktivitet under rörelsen.

För att få information om morfologin utvärderade modaliteten av B-mode-ultraljud muskelmorfologin och erhåller nyckelinformation såsom muskelfiberlängd, fiberorientering, pennationsvinkel, tvärsnittsarea och muskeltjocklek. Efter att ha inhämtat samtycke och försäkrat sig om att deltagaren till fullo förstår omfattningen av sessionen, ombeds de att ligga liggande på sockeln med underbenen exponerade så att bedömaren har tillgång till vadmusklerna. Bedömaren använder sedan b-mode ultraljudsprotokoll för att få fram nyckelparametrarna för vadmuskeln. Muskellängder mäts med en Vernier-ok.

Dessutom används avbildningsmodalitetselastografi. Detta använder mekanisk kraft, från manuellt tryck eller genom en skjuvvågsimpuls som genereras inuti ultraljudssonden, för att detektera förändringen i deformationen av den undersökta vävnaden och därför bestämma styvheten. Styvheten hos mjuka vävnader kan vara en indikation på patologi. Elastografi använder ofarliga ultraljudsvågor och möjliggör visualisering av påfrestningar över en vävnad, genom att överlagra den färgkodade elasticitetskartan på en konventionell B-lägesbild. Färgerna representerar vävnadens styvhet från rött till grönt till blått, med den exakta skalan som varierar mellan leverantörerna. Skjuvvågelastografi har den extra fördelen att kunna tillhandahålla hastighetsmätningar inom ett definierat område av intresse, och därmed kvantifiera vävnadsstyvhet.

Innan sessionen påbörjas inhämtas samtycke från försökspersonen och sessionens omfattning förklaras. Efter medgivande från deltagaren ombeds försökspersonen att ligga framskjuten på sockeln med underbenen exponerade. Konsultröntgenläkaren genomför elastografiåtgärder på vadmusklerna (mediala, laterala gastrocnemius, soleus) i longitudinella och tvärgående plan enligt protokollet. Dessa sparas sedan efter att nyckelinformationen erhållits och analyseras efter sessionen.

Datormodellering kan uppskatta muskelkrafter under gång, och den används för att studera ett brett spektrum av tillstånd som spastisk pares och hukande gång. Ultraljud kan ge information om muskelparametrar som volym, längd, anatomisk tvärsnittsarea och pennationsvinkel. Denna information kan användas för att justera parametrarna för muskuloskeletala modellen för att passa varje patients egenskaper. Muskuloskeletala modellen kan sedan uppskatta personliga muskelkrafter och hjälpa till att förstå de individuella funktionsnedsättningar som leder till tågång. Framtidsutsikter Klinisk- Datormodellerna kommer att hjälpa till med exakt identifiering av funktionsnedsättningar (t.ex. muskelatrofi, kontraktur och spasticitet) och därmed möjliggöra mer objektiv specificering och målinriktning av interventioner. Genom att kombinera data som samlats in från B-mod ultraljud, elastografi och gånganalys, kan effekterna av kliniska ingrepp i muskelegenskaper observeras. Detta kan tillämpas på andra ingrepp, inklusive ortopedisk kirurgi och ortotiska apparater. Elastografi kan också vara ett viktigt verktyg för att förstå de elastiska muskelegenskaperna i samband med myopatier och kan hjälpa till att optimera och anpassa vården genom att välja den mest effektiva interventionen baserat på en individs baslinjeegenskaper.