脑瘫距下关节形态学和足部畸形

脑瘫 (CP) 是儿童残疾的常见原因，发病率为每 1000 名活产婴儿 2.11 人。 患有 CP 的儿童在成长过程中经常会出现足部问题，据报道，在一组 66 名双瘫儿童中，足部畸形的患病率为 86%。 踝关节、距下关节（踝关节下方的关节）和/或脚本身可能会出现畸形。 欧洲 SPARCLE 研究报告称，54% 的 CP 儿童在前一周经历过疼痛，这与较差的生活质量有关。 在随后的青少年研究中，这一比例上升到 75%。 儿童最常感到疼痛的地方是脚部，尤其是对于活动较多的儿童。

临床经验是，畸形足很难用夹板处理。 脚踝和足部的生物力学变化会影响整条腿，步态通常会突然恶化，例如出现蹲伏步态模式。

提出了足部畸形发展的几种机制，包括小腿肌肉紧绷、肌肉不平衡、骨半脱位和纵弓塌陷。 由于现象同时发生，因此很难区分因果关系。

此前，研究团队已经使用成像技术和步态分析详细检查了足部的形态。 迄今为止，还没有人对脑瘫患者的距下关节进行过类似的研究，并且目前尚不清楚这种情况下轴的方向。

本研究的参与者（通常是发育中的儿童和患有脑瘫的儿童）只需参加一次。 他们将在医院度过大约半天，并在两个部门进行测量：-

MRI 扫描：孩子们将对一条腿进行 MRI 扫描。 这将进行两次，首先是肢体卸载，然后是足部加载。 在进行扫描之前，孩子将在皮肤上的骨骼标志上贴上 MRI 不透明标记。

步态分析：孩子们将参加步态实验室。 在这里，他们将被要求穿短裤和 T 恤或露脐上衣。 将进行简单的骨科检查以测量他们的腿和关节。 然后，他们将在腿上安装反光标记和肌电图 (EMG) 传感器，并要求他们在实验室中走来走去，同时记录下他们的行走模式。 该记录将包括视频图像、标记位置的 3D 跟踪以及来自 EMG 的肌肉信号。

在数据收集结束时，他们可以自由离开，他们对研究的参与也将结束。

MRI 扫描将使用 Mimics（Materialise，比利时）软件进行分割以获得骨骼几何形状。 正如之前的研究所证明的那样，卸载 MRI 扫描可以高质量地重建足部骨骼几何形状，适用于在成人和儿童人群中生成足部和胫骨的多节段模型。 特定受试者的踝关节和足部肌肉骨骼模型将从重建的患者骨骼几何形状中生成，包括个性化的肌肉附件，源自 MRI 扫描和特定受试者的胫距和距下关节轴，通过拟合适当的分析形状（球体和圆柱体）来识别关节面。

将通过将行走的站立阶段的配置与加载的 MRI 扫描进行比较来验证各个动态模型。 由于地面反作用力的作用，外部关节力矩将使用 OpenSim 中实施的逆动力学分析来计算，而小腿肌肉对内部关节力矩的贡献将通过计算肌肉相对于脚关节的力臂来估计轴。

这项研究将产生脑瘫儿童静态和动态距下形态的第一个试点数据。 研究小组希望在设计未来的介入临床试验之前，确定可用于对脚进行分类并为治疗提供信息的潜在畸形机制。