Search

Background: Muscles from patients with cerebral palsy (CP) are often spastic and form contractures that limit the range of motion. Injections of botulinum toxin A (BTX) into the calf muscles are an important treatment for functional equinus; however, improvement in gait function is not always achieved. BTX is also used to test muscle weakening for risk evaluation of muscle lengthening surgery. Our aim was to assess the effect of BTX over time on calf muscle properties in pediatric CP patients with MRI. Material and Methods: Six toe-walking CP patients (mean age 11.6 years) with indication for lengthening surgery were prospectively enrolled and received BTX injections into the gastrocnemius and soleus muscles. MRI scans at 3T of the lower legs and clinical examinations were performed pre-BTX, 6 weeks (6w), and 12 weeks (12w) post-BTX. A fat-suppressed 2D multi-spin-echo sequence was used to acquire T2 maps and for segmentation. Fat fraction maps were calculated from 3D multi-echo Dixon images. Diffusion tensor imaging (DTI) with a 2D echo-planar imaging (EPI) sequence yielded maps of the mean apparent diffusion coefficient (ADC) and of the fractional anisotropy (FA). Hyperintense regions of interest (ROIs) on the T2-weighted (T2w) images at 6w were segmented in treated muscles. Mean values of T2, fat fraction, ADC, and FA were calculated in hyperintense ROIs and in reference ROIs in non-treated muscles. Results: Hyperintensity on T2w scans and increased T2 (group mean ± standard deviation: 35 ± 1 ms pre-BTX, 45 ± 2 ms at 6w, and 44 ± 2 ms at 12w) were observed in all patients at the injection sites. The T2 increase was spatially limited to parts of the injected muscles. FA increased (0.30 ± 0.03 pre-BTX, 0.34 ± 0.02 at 6w, and 0.36 ± 0.03 at 12w) while ADC did not change in hyperintense ROIs, indicating a BTX-induced increase in extracellular space and a simultaneous decrease of muscle fiber diameter. Fat fraction showed a trend for increase at 12w. Mean values in reference ROIs remained unchanged. Conclusion: MRI showed limited spatial distribution of the BTX-induced effects in pediatric CP patients. It could be a promising non-invasive tool for future studies to test BTX treatment protocols.

Cerebrale parese (CP) is een klinisch syndroom gekenmerkt door een persisterende houdings- of bewegingsstoornis ten gevolge van een niet-progressief pathologisch proces dat het centrale zenuwstelsel tijdens de ontwikkeling (voor, tijdens of kort na het tijdstip van de geboorte) heeft beschadigd. De symptomen kunnen variëren naarmate het kind ouder wordt. De typen bewegingsstoornissen kunnen onderverdeeld worden in topografische en neurologische stoornissen. Zo betreft spastische hemiparetische CP hoofdzakelijk één lichaamshelft, links of rechts. Dit proefschrift gaat voornamelijk over deze groep patiënten. Het lopen op de tenen met een voorvoetlanding van het aangedane been is de meest voorkomende afwijking in het looppatroon van kinderen met hemiparetische CP. Naast chirurgische, medicatieve en fysiotherapeutische behandelingsmethodes, worden enkel-voetorthesen (EVO s) ingezet om de tenengang te corrigeren. Tevens kunnen orthesen op het skelet een corrigerende werking uitoefenen of helpen om verkortingen van de kuitspieren tegen te gaan. Een EVO kan door haar biomechanische eigenschappen de positie van de voet ten opzichte van het onderbeen beheersen en een valvoet tijdens de zwaaifase van de gangcyclus verhinderen. Het doel van dit proefschrift is om het meest voorkomende looppatroon bij patiënten met een spastische hemiparetische CP, namelijk een tenengang met voorvoetlanding, te onderzoeken. Tevens werden de effecten van EVO s op dit looppatroon onderzocht. De onderzoeken die in dit proefschrift worden gepresenteerd dragen bij tot het behalen van deze doelstelling. De geïnstrumenteerde gangbeeld analyse en de analyse van oppervlakte electromyografische (EMG) signalen waren de onderzoeksmethodes die in alle onderzoeken werden gebruikt voor het verzamelen van de data. De belangrijkste conclusie die uit dit proefschrift getrokken kan worden is dat het tenenlopen bij patiënten met hemiparetische CP kan worden gerelateerd aan zowel primaire factoren, die door de aandoening zelf ontstaan, als aan secundaire (compenserende) factoren. Tevens werden niet alleen in het aangedane been maar ook in het niet aangedane been duidelijk hogere frequenties in de EMG registraties gevonden. Dit duidt erop dat beide lichaamshelften in het therapieplan van patiënten een rol moeten spelen. Alhoewel het looppatroon met een EVO verbeterde ten opzichte van blootsvoets lopen, kwam dit in de EMG registraties en de kinetica niet naar voren. Vooral het pathologische activiteitenpatroon van de m. gastrocnemius medialis en de m. rectus femoris en ook de verhoogde frequentie van de EMG signalen konden met een EVO niet beïnvloed worden. General introduction An electromyographic analysis of obligatory (hemiplegic cerebral palsy) and voluntary (normal) unilateral toe walking Comparison of a dynamic and a hinged ankle-foot orthosis by gait analysis in patients with hemiplegic cerebral palsy Changes in muscle activity in children with hemiplegic cerebral palsy while walking with and without ankle-foot orthoses Influence of an ankle foot orthosis on muscle activity during gait in children with hemiplegic cerebral palsy Changes in gait and EMG when walking with the Masai Barefoot Technique General discussion Summary Samenvatting (Dutch summary) Acknowledgements About the author and list of publications status: published