Gånganalys påverkar vård av barn med CP

instrumenterad gånganalys kan hjälpa till att karakterisera onormala gångmönster hos patienter med cerebral pares, vilket förbättrar kliniskt beslutsfattande. Tidiga insatser baserade på gånganalys kan hjälpa till att minimera de långsiktiga negativa effekterna av dålig biomekanik.

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

Walking är en nästan enkel aktivitet för de flesta, vanligtvis gjort utan en andra tanke. För personer med cerebral pares (CP) är detta dock inte fallet.

CP är den vanligaste pediatriska neurologiska störningen, definierad som ” en grupp permanenta störningar i utvecklingen av rörelse och hållning, vilket orsakar aktivitetsbegränsningar som tillskrivs icke-progressiva störningar som inträffade i den utvecklande fostrets eller spädbarnshjärnan. De motoriska störningarna i cerebral pares åtföljs ofta av störningar av känsla, uppfattning, kognition, kommunikation och beteende, av epilepsi och av sekundära muskuloskeletala deformiteter.”1

barn med CP upplever ofta problem med muskelton, motorstyrning, spasticitet och balans som leder till gångavvikelser. Om de lämnas obehandlade kommer dessa muskuloskeletala deformiteter att öka i svårighetsgrad när barnet växer. Även om bedömning och behandling av funktionsnedsättningar i samband med CP är särskilt kritiska under de växande åren, är CP en livslång funktionsnedsättning som ger en ökad förekomst av sekundära medicinska tillstånd när barn mognar. Därför är det viktigt att ta itu med gångavvikelser tidigt för att förhindra de långsiktiga effekterna av dålig biomekanik, vilket kan leda till smärta och försämrad ambulatorisk funktion.

inga två individer med CP har samma nivåer av övergripande funktion och samhälleligt deltagande, och detta kräver en individualiserad bedömning av varje patient av en kvalificerad utövare. Denna bedömning bör helst vara en del av ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som inkluderar att bedöma patientens funktionella nivå och anatomiska deformiteter, samt bestämma hur långt patienten har utvecklats i naturhistorien för deras specifika CP-gångmönster. Att förstå patientens nivå av progression av skelettdeformiteter och kontrakturer är viktigt för utövare som har till uppgift att fatta behandlingsbeslut, eftersom huvudmålet med någon behandling är att optimera patientens funktion.

instrumenterad gånganalys

behandling för barn med CP varierar över hela världen; men användning av instrumenterad 3D-gånganalys för att definiera gångavvikelser och underlätta lämpliga behandlingsalternativ är den nuvarande vårdstandarden i många centra. Vanligtvis kommer en kliniker att utföra en statisk fysisk undersökning och använda visuell analys för att bedöma patienten. Instrumenterad gånganalys lägger till biplanär videoinspelning av patientens gångmönster; 3D motion capture för att beskriva gemensamma vinklar, hastigheter och accelerationer; markreaktionskrafter; plantar tryck; och inspelning av tidpunkten för muskelaktivitet med hjälp av dynamisk elektromyografi (EMG).2

i praktiken tillåter instrumenterad gånganalys att man förstår ledvinkelförskjutningar, ledmoment och krafter och den faktiska inriktningen av alla skeletelementen dynamiskt, när barnet är ambulerande. Alla dessa data samlas in, bearbetas och analyseras och presenteras sedan för ett team av kliniker, terapeuter och ingenjörer med erfarenhet av gångavvikelser och behandling. Slutliga terapeutiska rekommendationer bestäms av denna gruppbedömning. Detta teknikbaserade tvärvetenskapliga tillvägagångssätt har utvecklats under de senaste 40 åren till en systematisk metod för att analysera gångavvikelser. Både kommissionen för Motion Laboratory ackreditering, 3 en oberoende ideell organisation som ansvarar för ackreditering USA. gång-och rörelselaboratorier och ett ställningstagande från Gait and Clinical Movement Analysis Society4 har godkänt tillvägagångssättet. Instrumenterad gånganalys är inte en ersättning för klinisk erfarenhet, men är ett verktyg som kan användas för att förbättra kliniskt beslutsfattande, samtidigt som det ger bevis till stöd för en specifik behandlingsplan.

barn med CP kommer att ha varierande gångförmåga, eftersom omfattningen av skada på den utvecklande hjärnan är annorlunda hos varje barn. Funktionell förmåga hos barn med CP kan variera från mycket funktionella gemenskap ambulatorer till assisterad rörlighet hushåll ambulatorer till nonambulatory individer som förlitar sig på hjul rörlighet för mycket av sin oberoende rörelse. Samspelet mellan flera deformiteter ger komplexa gångavvikelser hos individer med CP. Ett validerat och allmänt använt klassificeringssystem som kallas Gross Motor Function Classification System (GMFC) används för att beskriva funktionsförmågan hos barn med CP.5 GMFC: erna är uppdelade i fem nivåer av motorisk funktion kopplad till nivån på ambulationsoberoende, från nivå i-barn, som kan gå utan hjälp i alla miljöer, till nivå V-Barn, som är nonambulatory och behöver hjälp för de flesta aktiviteter.

även om gmfcs-systemet hjälper kliniker att bestämma funktionsförmågan hos ett barn med CP, beskriver det inte det specifika gångmönstret som ett barn kan ha. Skillnader i svårighetsgrad av försämring, kompensationsmekanismer för biomekaniska hinder och funktionell förmåga innebär att varje barn med CP har unika gångpatologier. Utövare kan identifiera vissa distinkta gångmönster inom denna patientpopulation som kan hjälpa dem att göra jämförelser för att bestämma mekanismerna för en individs unika gångegenskaper. Gånganalys ger mer djupgående information för att informera lämpliga behandlingsalternativ.

styv knägång

instrumenterad gånganalys krävs för att upptäcka styv knägång (SKG), ett exempel på ett onormalt gångmönster som kan påverka gångeffektiviteten. SKG definieras av Sutherland som en minskning av storleken på toppböjning av knäet (<45 kcal), en minskning av det dynamiska området för knäböjning och försenad toppböjning av knäet, som alla inträffar under svängfasen av den normala gångcykeln.6 dessa avvikelser känns lätt igen och kvantifieras med instrumenterad gånganalys. SKG är ett av de vanligaste gångmönstren som påverkar gångprestanda hos barn med CP, och en ny studie visar att så många som 80% av gångavvikelserna hos barn med CP involverade en SKG.7

etiologin tros uppstå från en onormalt avfyrande rectus femoris-muskel, som begränsar knäböjning under gångcykelns svängperiod.8,9 rectus femoris muskelbränningsmönster som ses med EMG har antingen långvarig aktivitet under hela gångcykeln eller en ökning av aktiviteten under svängfasen.10 patienten i Figur 1 identifierades ha SKG baserat på visuell analys, ledvinkelmätningar vid knäet (Figur 3) och muskelaktivitet hos rectus femoris sett med EMG (Figur 4). Som framgår av de kinematiska graferna i sagittalplanet i Figur 3 är knäet kontinuerligt i förlängning under hela gångcykeln med mycket liten flexion. Ett SKG-mönster leder till problem med höftböjning, knäböjning under svängning, energi-ineffektiva kompensationsmekanismer som framåtlutad bagageutrymme för att hålla tyngdpunkten över den vikttagande foten,11 valv eller höftvandring och problem med fotavstånd som ökar risken för att snubbla och falla.12,13

kirurgisk behandling för SKG inkluderar en rectus femoris (RF) frisättning eller överföring; en RF-överföring tros emellertid bevara höftflexion mer effektivt än RF-frisättning och öka knäböjningen under gångfasen (Figur 2).8 diagnosen SKG och det efterföljande behandlingsprotokollet baseras nästan enbart på gånganalys. Dessutom används ett års postoperativ repetitions gånganalys konsekvent för att övervaka och utvärdera resultat.

i vårt centrum vid Children ‘ s Hospital Colorado i Denver undersökte Muthusamy et al effekterna av olika RF-överföringsställen på kinematiska mätningar hos barn med SKG.14 När alla överföringsställen analyserades tillsammans fann vi en förbättring av tre av fem kinematiska mätningar av sagittalplan, inklusive knäomfång under svängning, topp knäflexion i svängning (förbättrad i genomsnitt 9 kg) och topp knäförlängning vid terminalsvängning. Vi fann ingen statistiskt signifikant effekt på knä rörelseomfång, topp knäböjning vid lastning svar, topp knäböjning i swing, eller topp knä förlängning vid terminal swing när de distala RF överföringsställen jämfördes; det var emellertid en signifikant förbättring av postoperativt knäområde hos patienter som hade mindre än 80% av det normala knäområdet före operationen.

differentierande equinus

det finns två liknande gångmönster som, om de inte skiljer sig korrekt, kan leda till ingrepp med biverkningar senare i patientens liv. Ett equinus gångmönster kännetecknas generellt av att foten är i överdriven plantarflexion på grund av spasticitet och otillräcklig motorstyrning. Den plantarböjda fotpositionen leder till första kontakt med framfoten och för tidig hälhöjning.

två varianter av equinus gångmönster har beskrivits av Rodda och Graham15: sann equinus och uppenbar equinus. En sann equinus gångmönster orsakas av gastrocnemius och / eller soleus spasticitet eller kontraktur, och efterföljande överskott plantar flexion vid vristen. Höft-och knäförlängning är nära normal; knä recurvatum kan dock vara närvarande om den bakre knäkapseln sträcker sig utöver det normala. Å andra sidan är uppenbar equinus på grund av patologisk böjning av knäet under viktacceptans som förändrar skaftpositionen och ger framfotens första kontakt.16

båda mönstren har ett equinus-utseende och ett tå-Tå-gångmönster, men de olika etiologierna kräver olika kirurgiska ingrepp. Kirurgisk behandling för patienten med en sann equinus gångmönster innebär förlängning av gastrocnemius och / eller soleus muskler, minska graden av fot och fotled plantar flexion. Förlängning av gastrocnemius-och / eller soleusmusklerna i ett uppenbart equinus-gångmönster orsakar emellertid relativ kalvssvaghet, vilket leder till tidigare tibial framsteg efter initial kontakt och i slutändan till ett crouch-gångmönster, 16 som kännetecknas av ökad höftböjning, knäböjning och fotled dorsiflexion under gångcykeln.

lämplig behandling av ett uppenbart equinus-gångmönster adresserar de proximala deformiteterna, inklusive ökad höft-och knäböjning. I slutändan beror behandlingen på orsaken till dessa proximala deformiteter och kan inkludera flera mjukvävnad och beniga procedurer. Användningen av instrumenterad gånganalys kan göra det möjligt för den behandlande läkaren att tydligt avgöra om en patient har ett uppenbart eller sant equinus gångmönster, vilket förhindrar olämpliga kirurgiska ingrepp.

i 2006 avslutade vi en studie vid Children ‘ s Hospital Colorado Center for Gait and Movement Analysis som jämförde resultaten av patienter med CP som genomgick gånganalys och följde sedan de resulterande kirurgiska rekommendationerna eller som valde att använda icke-kirurgiska behandlingar istället.18 patienter fick en initial gånganalys och en grupp läkare, sjukgymnaster och biotekniker som var bekanta med gånganordningar gjorde kirurgiska rekommendationer.

patienter genomgick uppföljning gånganalys i genomsnitt ett år efter deras kirurgiska ingrepp eller initial gånganalys. Kinematiska mätningar mellan de två tidpunkterna i varje grupp jämfördes och kategoriserades som att ha ett positivt resultat, negativt resultat eller ingen förändring. Ett positivt resultat var en förbättring av höft -, knä-och/eller fotledsvinklar i en riktning mot normal med >5 kg i förhållande till den första analysen. Ett negativt resultat var förändring av ledvinklar i en riktning bort från det normala med >5 kg i förhållande till den första analysen. Individer med 5 kg skillnad i båda riktningarna mellan de gemensamma vinklarna kategoriserades som att de inte hade någon förändring.

vi fann att barn som följde kirurgiska rekommendationer var mer benägna att ha en positiv förändring än barn vars behandling använde icke-kirurgiska behandlingar. Flera studier har visat att instrumenterad gånganalys kan förändra läkarens beslutsfattande om kirurgiska behandlingar hos barn med CP jämfört med klinisk utvärdering av patienten ensam.19-22 studier har också visat att efter en gånganalys förbättrade kirurgisk korrigering funktionen hos ambulerande barn och vuxna med CP.23-25

många typer av gångmönster ses hos patienter med CP. Instrumenterad gånganalys gör det lättare för kliniker att analysera många gångmönster genom att kritiskt granska kinematik, kinetik och EMG-kurvor i bäcken och höft, knä och fotled. Kliniker kan sedan använda kvantitativa åtgärder för att exakt beskriva och jämföra varje patients information för att typiskt utveckla åldersmatchade normala individer, vilket hjälper utövare att bestämma etiologin för gångavvikelser och rekommendera interventioner som bäst kan hjälpa denna utmanande patientgrupp.

Frank Chang, MD, är medicinsk chef för Center for Gait and Movement Analysis (CGMA) vid Children ‘ s Hospital Colorado och professor i ortopedisk kirurgi och rehabiliteringsmedicin vid University of Colorado, båda i Denver. Jason Rhodes, MD, MS, är en ortopedisk kirurg med CGMA och Institutionen för ortopedi vid Children ‘ s Hospital Colorado och biträdande professor vid University of Colorado Denver. Katherine Davies, BA, är en senior forskningsassistent i CGMA på Children ‘ s Hospital Colorado. James Carollo, PhD, PE, är chef för CGMA vid Children ‘ s Hospital Colorado och docent med avdelningarna för fysisk medicin och rehabilitering och ortopedi vid University of Colorado Denver.

1. Rosenbaum P, Paneth N, Leviton A, et al. En rapport: definitionen och klassificeringen av cerebral pares April 2006. Dev Med Barn Neurol Suppl 2007; 109: 8-14.

2. Carollo JJ, Matthews D. bedömningen av mänsklig gång, rörelse, och motorisk funktion. I: Alexander M, Matthews D, Red. Pediatrisk rehabilitering: principer och övning. New York: Demosmedicinska; 2009:461-491.

3. Ansökningsblankett för klinisk Rörelselaboratorium och granskningskriterier. Kommissionen för Motion Laboratory ackreditering webbplats. http://www.cmlainc.org/Portal.html. Åtkomst 3 Augusti 2011.

4. Position uttalande: gånganalys i Cerebral pares. Webbplats för Gait och Clinical Movement Analysis Society. http://www.gcmas.org/node/93. Åtkomst 3 Augusti 2011.

5. Palisano R, Rosenbaum P, Walters S, et al. Utveckling och tillförlitlighet av ett system för att klassificera grovmotorisk funktion hos barn med cerebral pares. Dev Med Barn Neurol 1997; 39 (4):214-223.

6. Sutherland DH, Davids JR. Vanliga gångavvikelser i knäet i cerebral pares. Clin Orthop Relat Res 1993; (288): 139-147.

7. Wren TA, Rethlefsen S, Kay RM. Förekomst av specifika gångavvikelser hos barn med cerebral pares: påverkan av cerebral pares subtyp, ålder och tidigare operation. J Pediatric Orthop 2005; 25 (1): 79-83.

8. Perry J. Distal rectus femoris överföring. Dev Med Barn Neurol 1987; 29 (2): 153-158.

9. Vatten RL, krans de, Perry J, et al. Stiff-legged gång i hemiplegi: kirurgisk korrigering. J Benled Surg Am 1979; 61 (6A):927-933.

10. Han är en av de mest kända i världen. Förutsägelse av resultat efter rectus femoris kirurgi i cerebral pares: rollen av kokosnötstraktion av rectus femoris och vastus lateralis. J Pediatr Orthop 1998; 18 (6):703-711.

11. Perry J. gånganalys: Normal och patologisk funktion. 1: a upplagan. Thorofare, NJ: Slack Inc.; 1992.

12. Riewald SA, Delp SL. Verkan av rectus femoris-muskeln efter distal senöverföring: genererar det knäflexionsmoment? Dev Med Barn Neurol 1997; 39 (2):99-105.

13. Han är en av de mest kända. Prediktivt värde för Duncan-Ely-testet vid distal rectus femoris-överföring. J Pediatr Orthop 2004; 24 (1): 59-62.

14. Han är en av de mest kända. Rectus femoris överföring hos barn med cerebral pares: utvärdering av överföringsstället och preoperativa indikatorer. J Pediatr Orthop 2008; 28 (6):674-678.

15. Rodda J, Graham HK. Klassificering av gångmönster i spastisk hemiplegi och spastisk diplegi: en grund för en förvaltningsalgoritm. Eur J Neurol 2001; 8 (Suppl 5): 98-108.

16. Epps CH, Bowen JR, Red. Komplikationer vid pediatrisk ortopedisk kirurgi. Philadelphia: Lippincott; 1995.

17. Goldstein M, Harper DC. Hantering av cerebral pares: equinus gång. Dev Med Barn Neurol 2001; 43 (8):563-569.

18. Chang FM, Seidl AJ, Muthusamy K, et al. Effektivitet av instrumenterad gånganalys hos barn med cerebral pares–jämförelse av resultat. J Pediatric Orthop 2006; 26 (5):612-616.

19. Cook RE, Schneider I, Hazlewood mig, et al. Gånganalys förändrar beslutsfattandet vid cerebral pares. J Pediatr Orthop 2003; 23 (3): 292-295.

20. Deluca PA, Davis RB 3: e, Ounpuu S, et al. Förändringar i kirurgiskt beslutsfattande hos patienter med cerebral pares baserat på tredimensionell gånganalys. J Pediatr Orthop 1997; 17 (5):608-614.

21. Kay RM, Dennis S, Rethlefsen S, et al. Effekten av preoperativ gånganalys på ortopediskt beslutsfattande. Clin Orthop Relat Res 2000; (372): 217-222.

22. Lofterod B, Terjesen T, Skaaet I, et al. Preoperativ gånganalys har en betydande effekt på ortopediskt beslutsfattande hos barn med cerebral pares: jämförelse mellan klinisk utvärdering och gånganalys hos 60 patienter. Acta Orthop 2007; 78 (1): 74-80.

23. Abel MF, Damiano DL, Blanco JS, et al. Förhållanden mellan muskuloskeletala funktionsnedsättningar och funktionell hälsotillstånd vid ambulatorisk cerebral pares. J Pediatr Orthop 2003; 23 (4):535-541.

24. Simon Sr. kvantifiering av mänsklig rörelse: gånganalys-fördelar och begränsningar för dess tillämpning på kliniska problem. J Biomech 2004; 37 (12): 1869-1880.

25. Fabry G, Liu XC, Molenaers G. gångmönster hos patienter med spastisk diplegisk cerebral pares som genomgick iscensatta operationer. J Pediatr Orthop B 1999; 8 (1): 33-38.