Ganganalyse beeinflusst die Betreuung von Kindern mit CP

Eine instrumentierte Ganganalyse kann helfen, abnormale Gangmuster bei Patienten mit Zerebralparese zu charakterisieren, was die klinische Entscheidungsfindung verbessert. Frühe Interventionen auf der Grundlage einer Ganganalyse können dazu beitragen, die langfristigen nachteiligen Auswirkungen einer schlechten Biomechanik zu minimieren.

Von Frank M. Chang, MD, Jason T. Rhodes, MD, MS, Katherine M. Davies, BA, und James J. Carollo, PhD, PE

Walking ist eine fast mühelose Aktivität für die meisten Menschen, in der Regel ohne einen zweiten Gedanken getan. Bei Menschen mit Zerebralparese (CP) ist dies jedoch nicht der Fall.

CP ist die häufigste pädiatrische neurologische Störung, definiert als “eine Gruppe von permanenten Störungen der Entwicklung von Bewegung und Haltung, die zu Aktivitätseinschränkungen führen, die auf nicht fortschreitende Störungen zurückzuführen sind, die im sich entwickelnden fetalen oder Säuglingsgehirn aufgetreten sind. Die motorischen Störungen der Zerebralparese gehen häufig mit Störungen der Empfindung, Wahrnehmung, Kognition, Kommunikation und des Verhaltens, mit Epilepsie und sekundären Deformitäten des Bewegungsapparates einher.”1

Kinder mit CP haben häufig Probleme mit Muskeltonus, motorischer Kontrolle, Spastik und Gleichgewicht, die zu Gangstörungen führen. Unbehandelt nehmen diese Deformitäten des Bewegungsapparates mit zunehmendem Wachstum des Kindes zu. Obwohl die Beurteilung und Behandlung von mit CP verbundenen Beeinträchtigungen in den Wachstumsjahren besonders kritisch ist, CP ist eine lebenslange Behinderung, die eine erhöhte Inzidenz sekundärer Erkrankungen mit zunehmender Reife der Kinder verursacht. Daher ist es wichtig, Gangstörungen frühzeitig anzugehen, um die langfristigen Auswirkungen einer schlechten Biomechanik zu verhindern, die zu Schmerzen und einer Verschlechterung der ambulanten Funktion führen kann.

Keine zwei Personen mit CP haben das gleiche Maß an Gesamtfunktion und gesellschaftlicher Partizipation, und dies erfordert eine individuelle Beurteilung jedes Patienten durch einen qualifizierten Arzt. Diese Beurteilung sollte idealerweise Teil eines multidisziplinären Ansatzes sein, der die Beurteilung des Funktionsniveaus und der anatomischen Deformitäten des Patienten sowie die Feststellung umfasst, wie weit der Patient in der Naturgeschichte seines jeweiligen CP-Gangmusters fortgeschritten ist. Das Verständnis des Fortschreitens von Skelettdeformitäten und Kontrakturen durch den Patienten ist wichtig für Ärzte, die mit Behandlungsentscheidungen beauftragt sind, da das Hauptziel jeder Behandlung darin besteht, die Funktion des Patienten zu optimieren.

Instrumentierte Ganganalyse

Die Behandlung von Kindern mit CP variiert weltweit; Die Verwendung einer instrumentierten 3D-Ganganalyse zur Definition von Gangabweichungen und zur Erleichterung geeigneter Behandlungsoptionen ist jedoch der derzeitige Standard der Versorgung in vielen Zentren. In der Regel führt ein Kliniker eine statische körperliche Untersuchung durch und verwendet eine visuelle Analyse, um den Patienten zu beurteilen. Die instrumentierte Ganganalyse fügt eine biplanare Videoaufzeichnung des Gangmusters des Patienten hinzu; 3D-Bewegungserfassung zur Beschreibung von Gelenkwinkeln, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen; Bodenreaktionskräfte; Plantardrücke; und Aufzeichnung des Zeitpunkts der Muskelaktivität mittels dynamischer Elektromyographie (EMG).2

In der Praxis ermöglicht die instrumentierte Ganganalyse, Gelenkwinkelverschiebungen, Gelenkmomente und -kräfte sowie die tatsächliche Ausrichtung aller Skelettelemente dynamisch zu verstehen, während das Kind geht. Alle diese Daten werden gesammelt, verarbeitet und analysiert und dann einem Team von Klinikern, Therapeuten und Ingenieuren mit Erfahrung in Gangstörungen und Behandlung präsentiert. Endgültige therapeutische Empfehlungen werden aus dieser Teambewertung ermittelt. Dieser technologiebasierte multidisziplinäre Ansatz hat sich in den letzten 40 Jahren zu einer systematischen Methode zur Analyse von Gangstörungen entwickelt. Sowohl die Commission for Motion Laboratory Accreditation als auch eine unabhängige Non-Profit-Organisation, die für die Akkreditierung von U.S. gait and Motion Laboratories und eine Stellungnahme der Gait and Clinical Movement Analysis Society4 haben den Ansatz unterstützt. Die instrumentierte Ganganalyse ist kein Ersatz für klinische Erfahrungen, sondern ein Instrument, das zur Verbesserung der klinischen Entscheidungsfindung eingesetzt werden kann und gleichzeitig Beweise für einen bestimmten Behandlungsplan liefert.

Kinder mit CP haben unterschiedliche Gehfähigkeiten, da das Ausmaß der Verletzung des sich entwickelnden Gehirns bei jedem Kind unterschiedlich ist. Die Funktionsfähigkeit bei Kindern mit CP kann von hochfunktionellen Ambulatoren für die Gemeinschaft über Ambulatoren für den Haushalt mit unterstützter Mobilität bis hin zu nichtambulatorischen Personen reichen, die für einen Großteil ihrer unabhängigen Fortbewegung auf Mobilität auf Rädern angewiesen sind. Das Zusammenspiel mehrerer Deformitäten führt bei Personen mit CP zu komplexen Gangabweichungen. Ein validiertes und weit verbreitetes Klassifizierungsschema, das als Gross Motor Function Classification System (GMFCS) bekannt ist, wird verwendet, um die Funktionsfähigkeit von Kindern mit CP zu beschreiben.5 Das GMFCS ist in fünf Ebenen der motorischen Funktion unterteilt, die mit der Ebene der Gehunabhängigkeit verbunden sind, von Kindern der Stufe I, die in allen Umgebungen ohne Hilfe gehen können, bis zu Kindern der Stufe V, die nicht gehen können und für die meisten Aktivitäten Unterstützung benötigen.

Obwohl das GMFCS-System Klinikern hilft, die Funktionsfähigkeit eines Kindes mit CP zu bestimmen, beschreibt es nicht das spezifische Gangmuster, das ein Kind haben kann. Unterschiede in der Schwere der Beeinträchtigung, Kompensationsmechanismen für biomechanische Hindernisse und Funktionsfähigkeit bedeuten, dass jedes Kind mit CP einzigartige Gangpathologien hat. Praktiker können bestimmte unterschiedliche Gangmuster innerhalb dieser Patientenpopulation identifizieren, die ihnen helfen können, Vergleiche anzustellen, um die Mechanismen der einzigartigen Gangmerkmale eines Individuums zu bestimmen. Die Ganganalyse liefert detailliertere Informationen, um geeignete Behandlungsoptionen zu informieren.

Steifer Kniegang

Eine instrumentierte Ganganalyse ist erforderlich, um einen steifen Kniegang (SKG) zu erkennen, ein Beispiel für ein abnormales Gangmuster, das die Gangeffizienz beeinträchtigen kann. SKG wird von Sutherland definiert als eine Abnahme der Größe der maximalen Knieflexion (< 45 °), eine Abnahme des dynamischen Bereichs der Knieflexion und eine verzögerte maximale Knieflexion, die alle während der Schwungphase des normalen Gangzyklus auftreten.6 Diese Abweichungen sind mit der instrumentierten Ganganalyse leicht zu erkennen und zu quantifizieren. SKG ist eines der häufigsten Gangmuster, das die Gangleistung bei Kindern mit CP beeinflusst, und eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt, dass bis zu 80% der Ganganomalien bei Kindern mit CP eine SKG betrafen.7

Es wird angenommen, dass die Ätiologie von einem abnormal feuernden M. rectus femoris herrührt, der die Kniebeugung während der gesamten Schwungperiode des Gangzyklus einschränkt.8,9 Das Feuermuster des Musculus rectus femoris, wie es bei EMG beobachtet wird, weist entweder eine verlängerte Aktivität während des gesamten Gangzyklus oder eine Zunahme der Aktivität während der Schwungphase auf.10 Der Patient in Abbildung 1 wurde anhand visueller Analysen, Gelenkwinkelmessungen am Knie (Abbildung 3) und Muskelaktivität des Rectus femoris mit EMG (Abbildung 4) als SKG identifiziert. Wie in den kinematischen Diagrammen in der Sagittalebene in Abbildung 3 zu sehen ist, ist das Knie während des gesamten Gangzyklus mit sehr geringer Flexion kontinuierlich gestreckt. Ein SKG-Muster führt zu Problemen mit Hüftflexion, Knieflexion während des Schwingens, energieineffizienten kompensatorischen Gehmechanismen wie Vorwärtsneigung des Rumpfes, um den Schwerpunkt über dem gewichtsaufnehmenden Fuß zu halten,11 Voltigieren oder Hüftwandern, und Probleme mit der Fußfreiheit, die das Stolper- und Sturzrisiko erhöhen.12,13

Die chirurgische Behandlung von SKG umfasst eine Freisetzung oder Übertragung des Rectus femoris (RF); Es wird jedoch angenommen, dass ein RF-Transfer die Hüftflexion wirksamer bewahrt als die RF-Freisetzung und die Knieflexion während der Schwungphase des Gangs erhöht (Abbildung 2).8 Die Diagnose von SKG und das anschließende Behandlungsprotokoll basieren fast ausschließlich auf der Ganganalyse. Darüber hinaus wird die einjährige postoperative Wiederholungsganganalyse konsequent zur Überwachung und Bewertung der Ergebnisse verwendet.

In unserem Zentrum am Children’s Hospital Colorado in Denver untersuchten Muthusamy et al. die Auswirkungen verschiedener HF-Übertragungsstellen auf kinematische Messungen bei Kindern mit SKG.14 Als alle Transferstellen zusammen analysiert wurden, fanden wir eine Verbesserung in drei von fünf kinematischen Messungen der Sagittalebene, einschließlich des Bewegungsbereichs des Knies während des Schwingens, der maximalen Knieflexion beim Schwingen (verbessert um durchschnittlich 9 °) und der maximalen Kniestreckung beim Endschwung. Wir fanden keinen statistisch signifikanten Effekt auf den Bewegungsbereich des Knies, die maximale Knieflexion bei Belastungsantwort, die maximale Knieflexion beim Schwingen oder die maximale Kniestreckung beim Endschwingen, wenn die distalen HF-Übertragungsstellen verglichen wurden; es gab jedoch eine signifikante Verbesserung des postoperativen Kniebewegungsbereichs bei Patienten, die vor der Operation weniger als 80% des normalen Kniebewegungsbereichs aufwiesen.

Equinus differenzieren

Es gibt zwei ähnliche Gangmuster, die, wenn sie nicht richtig unterschieden werden, zu Eingriffen mit unerwünschten Wirkungen im späteren Leben eines Patienten führen können. Ein Equinus-Gangmuster ist im Allgemeinen dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fuß aufgrund von Spastizität und unzureichender motorischer Kontrolle in übermäßiger Plantarflexion befindet. Die plantar gebeugte Fußposition führt zu Vorfußkontakt und vorzeitigem Fersenanstieg.

Zwei Variationen des Equinus-Gangmusters wurden von Rodda und Graham beschrieben15: echter Equinus und scheinbarer Equinus. Ein echtes Equinus-Gangmuster wird durch Gastrocnemius- und / oder Soleus-Spastik oder Kontraktur und anschließende übermäßige Plantarflexion am Knöchel verursacht. Hüft- und Kniestreckung sind nahezu normal; ein Knie-Recurvatum kann jedoch vorliegen, wenn die hintere Kniekapsel über den Normalwert hinaus gedehnt wird. Auf der anderen Seite ist der scheinbare Equinus auf eine pathologische Beugung des Knies während der Gewichtsannahme zurückzuführen, die die Schaftposition verändert und einen anfänglichen Kontakt des Vorfußes erzeugt.16

Beide Muster haben ein Equinus-Aussehen und ein Zehen-Zehen-Gangmuster, aber die unterschiedlichen Ätiologien erfordern unterschiedliche chirurgische Eingriffe. Die chirurgische Behandlung des Patienten mit einem echten Equinus-Gangmuster beinhaltet die Verlängerung der Gastrocnemius- und / oder Soleus-Muskeln, wodurch der Grad der Fuß- und Knöchelplantarflexion verringert wird. Die Verlängerung der Gastrocnemius- und / oder Soleus-Muskeln in einem scheinbaren Equinus-Gangmuster verursacht jedoch eine relative Wadenschwäche, die nach dem ersten Kontakt zu einem früheren Tibiafortschritt und letztendlich zu einem Crouch-Gangmuster führt16, das durch eine erhöhte Hüftflexion, Knieflexion und Knöcheldorsalflexion während des gesamten Gangzyklus gekennzeichnet ist.

Eine geeignete Behandlung eines scheinbaren Equinus-Gangmusters adressiert die proximalen Deformitäten, einschließlich einer erhöhten Hüft- und Kniebeugung. Letztendlich hängt die Behandlung von der Ursache dieser proximalen Deformitäten ab und kann mehrere Weichgewebe- und Knochenverfahren umfassen. Die Verwendung einer instrumentierten Ganganalyse kann es dem behandelnden Arzt ermöglichen, eindeutig zu bestimmen, ob ein Patient ein offensichtliches oder echtes Equinus-Gangmuster aufweist, wodurch unangemessene chirurgische Eingriffe verhindert werden.

Im Jahr 2006 schlossen wir eine Studie am Children’s Hospital Colorado Center for Gait and Movement Analysis ab, in der die Ergebnisse von Patienten mit CP verglichen wurden, die sich einer Ganganalyse unterzogen und dann den daraus resultierenden chirurgischen Empfehlungen folgten oder sich stattdessen für nicht-chirurgische Behandlungen entschieden.18 Patienten erhielten eine erste Ganganalyse und eine Gruppe von Ärzten, Physiotherapeuten und Bioingenieuren, die mit Gangstörungen vertraut waren, gaben chirurgische Empfehlungen ab.

Die Patienten wurden durchschnittlich ein Jahr nach ihrem chirurgischen Eingriff oder ihrer ersten Ganganalyse einer Nachuntersuchung unterzogen. Kinematische Messungen zwischen den beiden Zeitpunkten in jeder Gruppe wurden verglichen und als positiv eingestuft Ergebnis, negatives Ergebnis oder keine Änderung. Ein positives Ergebnis war eine Verbesserung der Hüft-, Knie- und / oder Sprunggelenkwinkel in Richtung Normal um > 5 ° gegenüber der ersten Analyse. Ein negatives Ergebnis war eine Veränderung der Gelenkwinkel in einer von der Norm abweichenden Richtung um > 5 ° gegenüber der ersten Analyse. Personen mit ≤ 5 ° Unterschied in beiden Richtungen zwischen den Gelenkwinkeln wurden als nicht verändert eingestuft.

Wir fanden heraus, dass Kinder, die chirurgischen Empfehlungen folgten, eher eine positive Veränderung hatten als Kinder, deren Behandlung nicht-chirurgische Behandlungen verwendete. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die instrumentierte Ganganalyse die Entscheidungsfindung des Arztes über chirurgische Behandlungen bei Kindern mit CP im Vergleich zur klinischen Beurteilung des Patienten allein verändern kann.19-22 Studien haben auch gezeigt, dass nach einer Ganganalyse die chirurgische Korrektur die Funktion bei ambulanten Kindern und Erwachsenen mit CP verbesserte.23-25

Bei Patienten mit CP treten viele Arten von Gangmustern auf. Die instrumentierte Ganganalyse erleichtert es Klinikern, viele Gangmuster zu analysieren, indem sie die Kinematik, Kinetik und EMG-Kurven des Beckens sowie der Hüft-, Knie- und Sprunggelenke kritisch überprüft. Kliniker können dann quantitative Maßnahmen verwenden, um die Informationen jedes Patienten genau zu beschreiben und mit denen zu vergleichen, die sich typischerweise entwickeln altersgerechte normale Personen, die Praktikern helfen, die Ätiologie von Gangstörungen zu bestimmen und Interventionen zu empfehlen, die dieser herausfordernden Patientengruppe am besten helfen können.

Frank Chang, MD, ist ärztlicher Direktor des Zentrums für Gang- und Bewegungsanalyse (CGMA) am Children’s Hospital Colorado und Professor für orthopädische Chirurgie und Rehabilitationsmedizin an der University of Colorado, beide in Denver. Jason Rhodes, MD, MS, ist ein orthopädischer Chirurg mit der CGMA und der Abteilung für Orthopädie am Children’s Hospital Colorado und Assistant Professor an der University of Colorado Denver. Katherine Davies, BA, ist Senior Research Assistant in der CGMA am Kinderkrankenhaus Colorado. James Carollo, PhD, PE, ist Direktor des CGMA am Children’s Hospital Colorado und Associate Professor an den Abteilungen für Physikalische Medizin und Rehabilitation und Orthopädie an der University of Colorado Denver.

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