L’analisi dell’andatura influenza la cura dei bambini con CP
L’analisi strumentata dell’andatura può contribuire a caratterizzare i modelli anormali dell’andatura in pazienti con paralisi cerebrale, che migliora il processo decisionale clinico. I primi interventi basati sull’analisi dell’andatura possono aiutare a ridurre al minimo gli effetti avversi a lungo termine della scarsa biomeccanica.
Di Frank M. Chang, MD, Jason T. Rhodes, MD, MS, Katherine M. Davies, BA e James J. Carollo, PhD, PE
Camminare è un’attività quasi senza sforzo per la maggior parte delle persone, di solito fatta senza pensarci due volte. Per le persone con paralisi cerebrale (CP), tuttavia, questo non è il caso.
CP è il disturbo neurologico pediatrico più comune, definito come ” un gruppo di disturbi permanenti dello sviluppo del movimento e della postura, causando limitazioni di attività che sono attribuite a disturbi non progressivi che si sono verificati nel cervello fetale o infantile in via di sviluppo. I disturbi motori della paralisi cerebrale sono spesso accompagnati da disturbi della sensazione, della percezione, della cognizione, della comunicazione e del comportamento, dall’epilessia e dalle deformità muscolo-scheletriche secondarie.”1
I bambini con CP hanno spesso problemi di tono muscolare, controllo motorio, spasticità ed equilibrio che portano ad anomalie dell’andatura. Se non trattata, queste deformità muscolo-scheletriche aumenteranno di gravità man mano che il bambino cresce. Sebbene la valutazione e il trattamento delle menomazioni associate alla CP siano particolarmente critici durante gli anni di crescita, la CP è una disabilità permanente che conferisce una maggiore incidenza di condizioni mediche secondarie man mano che i bambini maturano. Pertanto, è essenziale affrontare precocemente le anomalie dell’andatura per prevenire gli effetti a lungo termine di una scarsa biomeccanica, che può causare dolore e deterioramento della funzione ambulatoriale.
Non ci sono due individui con CP hanno gli stessi livelli di funzione generale e partecipazione sociale, e ciò richiede una valutazione individualizzata di ciascun paziente da parte di un professionista qualificato. Questa valutazione dovrebbe idealmente essere parte di un approccio multidisciplinare che include la valutazione del livello funzionale del paziente e delle deformità anatomiche, oltre a determinare fino a che punto il paziente ha progredito nella storia naturale del suo particolare modello di andatura CP. Comprendere il livello di progressione delle deformità scheletriche e delle contratture del paziente è importante per i professionisti incaricati di prendere decisioni terapeutiche, poiché l’obiettivo principale di qualsiasi trattamento è ottimizzare la funzione del paziente.
Analisi strumentata dell’andatura
Figura 1. Andatura del ginocchio rigida. Il paziente manca di flessione del ginocchio, con eversione del piede, resistenza della punta e un’escursione compensatoria dell’anca.
Il trattamento per i bambini con CP varia in tutto il mondo; tuttavia, l’uso di analisi dell’andatura 3-D strumentata per definire le deviazioni dell’andatura e facilitare le opzioni di trattamento appropriate è l’attuale standard di cura in molti centri. In genere, un medico eseguirà un esame fisico statico e utilizzerà l’analisi visiva per valutare il paziente. L’analisi strumentata dell’andatura aggiunge la registrazione video biplanare del modello di andatura del paziente; Motion capture 3-D per descrivere angoli articolari, velocità e accelerazioni; forze di reazione al suolo; pressioni plantari; e registrazione dei tempi di attività muscolare utilizzando elettromiografia dinamica (EMG).2
In pratica, l’analisi strumentale dell’andatura consente di comprendere gli spostamenti angolari articolari, i momenti e le forze articolari e l’allineamento effettivo di tutti gli elementi scheletrici in modo dinamico, mentre il bambino sta ambulando. Tutti questi dati vengono raccolti, elaborati e analizzati e quindi presentati a un team di medici, terapisti e ingegneri con esperienza nelle anomalie dell’andatura e nel trattamento. Le raccomandazioni terapeutiche finali sono determinate da questa valutazione del team. Questo approccio multidisciplinare basato sulla tecnologia si è evoluto negli ultimi 40 anni in un metodo sistematico per analizzare le anomalie dell’andatura. Sia la Commissione per Motion Laboratory Accreditation, 3 un’organizzazione senza scopo di lucro indipendente responsabile per l’accreditamento degli Stati Uniti i laboratori di andatura e movimento e una dichiarazione di posizione della Società di analisi del movimento andatura e Clinica4 hanno approvato l’approccio. L’analisi strumentata dell’andatura non sostituisce l’esperienza clinica, ma è uno strumento che può essere utilizzato per migliorare il processo decisionale clinico, fornendo anche prove a sostegno di un piano di trattamento specifico.
I bambini con CP avranno varie capacità di deambulazione, poiché l’entità della lesione al cervello in via di sviluppo è diversa in ogni bambino. La capacità funzionale nei bambini con CP può variare da ambulatori di comunità altamente funzionali a ambulatori domestici a mobilità assistita a individui nonambulatori che si affidano alla mobilità su ruote per gran parte della loro locomozione indipendente. L’interazione di deformità multiple produce deviazioni complesse dell’andatura in individui con CP. Uno schema di classificazione convalidato e ampiamente utilizzato noto come sistema di classificazione della funzione motoria lorda (GMFCS) viene utilizzato per descrivere l’abilità funzionale dei bambini con CP.5 Il GMFC è suddiviso in cinque livelli di funzione motoria collegati al livello di indipendenza della deambulazione, dai bambini di livello I, che sono in grado di camminare senza assistenza in tutti gli ambienti, ai bambini di livello V, che sono nonambulatori e richiedono assistenza per la maggior parte delle attività.
Sebbene il sistema GMFCS aiuti i medici a determinare la capacità funzionale di un bambino con CP, non descrive il modello di andatura specifico che un bambino può avere. Le differenze nella gravità della compromissione, i meccanismi compensatori per gli ostacoli biomeccanici e la capacità funzionale significano che ogni bambino con CP ha patologie di andatura uniche. I professionisti possono identificare alcuni modelli di andatura distinti all’interno di questa popolazione di pazienti che possono aiutarli a fare confronti per determinare i meccanismi delle caratteristiche di andatura uniche di un individuo. L’analisi dell’andatura fornisce informazioni più approfondite per informare le opzioni di trattamento appropriate.
Stiff knee gait
L’analisi strumentale dell’andatura è necessaria per rilevare stiff knee gait (SKG), un esempio di andatura anormale che può influire sull’efficienza dell’andatura. SKG è definito da Sutherland come una diminuzione dell’entità della flessione del ginocchio di picco (<45°), una diminuzione della gamma dinamica della flessione del ginocchio e una flessione del ginocchio di picco ritardata, che si verificano durante la fase di oscillazione del normale ciclo di andatura.6 Queste deviazioni sono facilmente riconoscibili e quantificate con l’analisi strumentata dell’andatura. La SKG è uno dei modelli di andatura più comuni che influisce sulle prestazioni dell’andatura nei bambini con CP e uno studio recente mostra che ben l ‘ 80% delle anomalie dell’andatura nei bambini con CP ha coinvolto un SKG.7
Si pensa che l’eziologia derivi da un muscolo retto femorale che spara in modo anomalo, che limita la flessione del ginocchio per tutto il periodo di oscillazione del ciclo dell’andatura.8,9 Il modello di cottura del muscolo retto femorale come osservato con EMG ha un’attività prolungata durante l’intero ciclo di andatura o un aumento dell’attività durante la fase di oscillazione.10 Il paziente in Figura 1 è stato identificato come avente SKG sulla base di analisi visiva, misure angolo articolare al ginocchio (Figura 3), e l’attività muscolare del retto femorale come visto con EMG (Figura 4). Come si vede nei grafici cinematici nel piano sagittale in Figura 3, il ginocchio è continuamente in estensione durante l’intero ciclo di andatura con pochissima flessione. Un modello SKG porta a problemi con flessione dell’anca, flessione del ginocchio durante l’oscillazione, meccanismi compensatori inefficienti di energia come il tronco in avanti per mantenere il centro di gravità sopra il piede che accetta il peso,11 volteggio o escursioni all’anca e problemi con il gioco del piede che aumentano il rischio di inciampare e cadere.12,13
Il trattamento chirurgico per SKG include un rilascio o trasferimento del retto femorale (RF); un trasferimento RF, tuttavia, si ritiene che preservi la flessione dell’anca in modo più efficace rispetto al rilascio RF e aumenti la flessione del ginocchio durante la fase di oscillazione dell’andatura (Figura 2).8 La diagnosi di SKG e il successivo protocollo di trattamento si basano quasi esclusivamente sull’analisi dell’andatura. Inoltre, l’analisi dell’andatura ripetuta postoperatoria di un anno viene utilizzata costantemente per monitorare e valutare i risultati.
Nel nostro centro presso l’Ospedale pediatrico Colorado di Denver, Muthusamy et al hanno studiato gli effetti di diversi siti di trasferimento RF sulle misurazioni cinematiche nei bambini con SKG.14 Quando tutti i siti di trasferimento sono stati analizzati insieme, abbiamo riscontrato un miglioramento in tre misurazioni cinematiche del piano sagittale su cinque, tra cui la gamma di movimento del ginocchio durante l’oscillazione, la flessione del ginocchio di picco in oscillazione (migliorata in media di 9°) e l’estensione del ginocchio di picco all’oscillazione terminale. Non abbiamo riscontrato alcun effetto statisticamente significativo sulla gamma di movimento del ginocchio, sulla flessione del ginocchio di picco alla risposta di carico, sulla flessione del ginocchio di picco in oscillazione o sull’estensione del ginocchio di picco all’oscillazione terminale quando sono stati confrontati i siti di trasferimento RF distali; tuttavia, c’è stato un miglioramento significativo nel range di movimento del ginocchio postoperatorio in pazienti che avevano meno dell ‘ 80% del range di movimento normale del ginocchio prima dell’intervento chirurgico.
Equino differenziato
Figura 2. Trasferimento post retto femorale. Il paziente ha aumentato la flessione del ginocchio e la clearance della punta e manca di un’escursione compensatoria dell’anca.
Esistono due modelli di andatura simili che, se non distinti correttamente, possono portare a interventi con effetti indesiderati più tardi nella vita di un paziente. Un modello di andatura equino è generalmente caratterizzato dal piede in eccessiva flessione plantare a causa della spasticità e del controllo motorio inadeguato. La posizione del piede flesso plantare porta al contatto iniziale dell’avampiede e all’aumento prematuro del tallone.
Rodda e Graham15 descrissero due varianti dell’andatura dell’equino: l’equino vero e l’equino apparente. Un vero andatura equino è causata da gastrocnemio e / o soleo spasticità o contrattura, e successiva flessione plantare in eccesso alla caviglia. L’estensione dell’anca e del ginocchio è quasi normale; tuttavia, il recurvatum del ginocchio può essere presente se la capsula posteriore del ginocchio è allungata oltre il normale. D’altra parte, l’equino apparente è dovuto alla flessione patologica del ginocchio durante l’accettazione del peso che altera la posizione del gambo e produce il contatto iniziale dell’avampiede.16
Entrambi i modelli hanno un aspetto equino e un modello di andatura delle dita dei piedi, ma le diverse eziologie richiedono diversi interventi chirurgici. Il trattamento chirurgico per il paziente con un vero andatura equina comporta l’allungamento dei muscoli gastrocnemio e/o soleo, diminuendo il grado di flessione plantare del piede e della caviglia. Tuttavia, l’allungamento dei muscoli gastrocnemio e/o soleo in un apparente modello di andatura equina causa una relativa debolezza del polpaccio, portando a un precedente avanzamento tibiale dopo il contatto iniziale e, in definitiva, a un modello di andatura accovacciata,16 che è caratterizzato da una maggiore flessione dell’anca, flessione del ginocchio e dorsiflessione della caviglia durante tutto il ciclo di andatura.
Figura 3. Curve del ginocchio sagittale che dimostrano l’andatura rigida del ginocchio. Si noti la mancanza di flessione del ginocchio (rosso) durante l’oscillazione nella misurazione preoperatoria e l’aumento della flessione dopo una procedura di trasferimento del retto femorale (viola).
Un trattamento appropriato di un apparente andatura equina risolve le deformità prossimali, inclusa una maggiore flessione dell’anca e del ginocchio. In definitiva, il trattamento dipenderà dalla causa di queste deformità prossimali e può includere più tessuti molli e procedure ossee. L’uso di analisi dell’andatura strumentata può consentire al medico curante di determinare chiaramente se un paziente ha un modello di andatura equino apparente o reale, prevenendo procedure chirurgiche inappropriate.
Nel 2006, abbiamo completato uno studio presso il Children’s Hospital Colorado Center for Gait and Movement Analysis confrontando i risultati di pazienti con CP che hanno subito un’analisi dell’andatura e quindi hanno seguito le raccomandazioni chirurgiche risultanti o che hanno scelto di utilizzare invece trattamenti non chirurgici.18 Pazienti hanno ricevuto un’analisi iniziale dell’andatura e un gruppo di medici, fisioterapisti e bioingegneri che hanno familiarità con le anomalie dell’andatura hanno formulato raccomandazioni chirurgiche.
I pazienti sono stati sottoposti ad analisi dell’andatura di follow-up in media un anno dopo l’intervento chirurgico o l’analisi iniziale dell’andatura. Le misurazioni cinematiche tra i due punti temporali di ciascun gruppo sono state confrontate e classificate come aventi esito positivo, esito negativo o nessuna modifica. Un risultato positivo è stato un miglioramento degli angoli articolari dell’anca, del ginocchio e/o della caviglia in una direzione verso la normalità di >5° rispetto alla prima analisi. Un risultato negativo è stato l’alterazione degli angoli articolari in una direzione lontana dal normale di >5° rispetto alla prima analisi. Gli individui con ≤5° di differenza in entrambe le direzioni tra gli angoli articolari sono stati classificati come non aventi alcun cambiamento.
Figura 4. Elettromiografia del muscolo retto femorale prima del trasferimento. Notare l’attività continua durante la fase di swing.
Abbiamo scoperto che i bambini che seguivano le raccomandazioni chirurgiche avevano maggiori probabilità di avere un cambiamento positivo rispetto ai bambini il cui trattamento utilizzava trattamenti non chirurgici. Diversi studi hanno dimostrato che l’analisi dell’andatura strumentata può alterare il processo decisionale del medico sui trattamenti chirurgici nei bambini con CP rispetto alla valutazione clinica del solo paziente.19-22 Studi hanno anche dimostrato che dopo un’analisi dell’andatura, la correzione chirurgica ha migliorato la funzione nei bambini ambulatoriali e negli adulti con CP.23-25
Molti tipi di andatura sono osservati nei pazienti con CP. L’analisi strumentata dell’andatura rende più facile per i medici analizzare molti modelli di andatura rivedendo criticamente la cinematica, la cinetica e le curve EMG del bacino e delle articolazioni dell’anca, del ginocchio e della caviglia. I medici possono quindi utilizzare misure quantitative per descrivere e confrontare con precisione le informazioni di ciascun paziente con individui normali in genere in via di sviluppo, che aiutano i professionisti a determinare l’eziologia delle anomalie dell’andatura e raccomandano interventi che possono aiutare al meglio questo gruppo di pazienti impegnativo.
Frank Chang, MD, è direttore medico del Centro per l’analisi dell’andatura e del movimento (CGMA) presso l’Ospedale pediatrico del Colorado e professore di chirurgia ortopedica e medicina riabilitativa presso l’Università del Colorado, entrambi a Denver. Jason Rhodes, MD, MS, è un chirurgo ortopedico con il CGMA e il Dipartimento di Ortopedia presso l’Ospedale pediatrico Colorado e assistente professore presso l’Università del Colorado Denver. Katherine Davies, BA, è un assistente di ricerca senior nel CGMA presso l’ospedale pediatrico Colorado. James Carollo, PhD, PE, è direttore del CGMA presso l’Ospedale pediatrico Colorado e professore associato con i dipartimenti di medicina fisica e riabilitazione e ortopedia presso l’Università del Colorado Denver.
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