- - - - - ARTYKU ORYGINALNY / ORIGINAL ARTICLE Zaanga owanie Autorów A Przygotowanie projektu badawczego B Zbieranie danych C Analiza statystyczna D Interpretacja danych E Przygotowanie manuskryptu F Opracowanie piœmiennictwa G Pozyskanie funduszy Author s Contribution A Study Design B Data Collection C Statistical Analysis D Data Interpretation E Manuscript Preparation F Literature Search G Funds Collection 298 Ma³gorzata Syczewska 1 (A, B, C, D, E, F), Anna Œwiêcicka 1 (A, B, C, D), Ma³gorzata Kalinowska 1 (B, C, D, E, F) 1,2 (D, E, F), Krzysztof Graff 1 Klinika Rehabilitacji Pediatrycznej, Instytut Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka 2 Wydzia³ Rehabilitacji, AWF, Warszawa Zastosowanie iloœciowej, obiektywnej analizy chodu do oceny doboru zaopatrzenia ortopedycznego u dzieci z mózgowym pora eniem dzieciêcym (analiza chodu w doborze zaopatrzenia ortopedycznego w mpdz) Use of quantitative, objective gait analysis for assessment of selection quality of afos in CP children (gait analysis in afos selection in CP) S³owa kluczowe: analiza chodu, zaopatrzenie ortopedyczne, mózgowe pora enie dzieciêce Key words: gait analysis, AFO, CP STRESZCZENIE Wstêp. Kliniczna analiza chodu zajmuje siê pomiarem i ocen¹ wielkoœci charakteryzuj¹cych lokomocjê pacjenta w celu identyfikacji pierwotnych patologii oraz strategii stosowanej przez pacjenta w celu ich pokonania, pod postaci¹ mechanizmów kompensacyjnych. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie szeœciu pacjentów z mózgowym pora eniem dzieciêcym u których celem badania by³a ocena wp³ywu zastosowanego zaopatrzenia ortopedycznego na chód. Materia³ i metody. W badaniach wziê³o udzia³ 6 pacjentów z mózgowym pora eniem dzieciêcym w wieku 2-14 lat leczonych w Klinice Rehabilitacji Pediatrycznej IPCZD, u których zastosowano ³uski typu AFO. U wszystkich wykonano iloœciow¹ analizê chodu na systemie VICON 460 dwukrotnie: boso oraz w butach z ³uskami. Wyniki. U 4 pacjentów stwierdzono znacz¹c¹ poprawê stereotypu chodu po zastosowaniu ³usek, natomiast u dwojga chód pogorszy³ siê. Wnioski. Celem stosowania zaopatrzenia ortopedycznego jest poprawa stereotypu chodu u pacjentów z mpdz (poprzez zapewnienie wiêkszej stabilnoœci w obrêbie stawu skokowego, wspomaganie os³abionych miêœni koñczyny dolnej) oraz zapobieganie niekorzystnym zjawiskom, takim jak np. przeprost stawów kolanowych w fazie podparcia. Jednak niew³aœciwie dobrane lub dopasowane ³uski, mog¹ nie tylko nie poprawiæ chodu pacjenta, ale nawet spowodowaæ jego pogorszenie. Wyniki niniejszej pracy wskazuj¹ na to, e iloœciowa analiza chodu jest przydatnym narzêdziem pozwalaj¹cym oceniæ skutecznoœæ doboru zaopatrzenia ortopedycznego. SUMMARY Background. The main aims of clinical gait analysis are to measure and to assess the parameters which characterize the patient's locomotion in order to identify the primary pathologies and compensatory mechanisms. The aim of this paper is to present 6 patients with CP, in whose case the gait analysis was used to assess the influence of the AFOs on the gait. Material and methods. Six children with cerebral palsy, aged 6 to 14 years old, were recruited into the study. They all were treated in the Dept. Paediatric Rehabilitation CMHI. They underwent the objective gait analysis (using movement analysis system VICON 460) two times: barefoot, and in shoes with AFOs. Results. In four cases AFOs considerably improved the gait pattern, in two patients caused the gait deterioration. Conclusions. The aim of the AFOs is to improve gait (through improved ankle joint stability, and assistance to the weak calf muscles) and to correct pathological deviations, such as knee hyperextension. The improper choice of the AFO type, or bad fitting could result in no improvement, but in more severe cases even in gait deterioration. The results of this paper indicate that the quantitative gait analysis proved to be the efficient tool in assessing the selection quality of AFOs. Liczba s³ów/word count: 2030 Tabele/Tables: 0 Ryciny/Figures: 5 Piœmiennictwo/References: 8 Adres do korespondencji / Address for correspondence dr in. Ma³gorzata Syczewska Klinika Rehabilitacji Pediatrycznej, Instytut Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka 04-730 Warszawa, Al. Dzieci Polskich 20, tel.fax: (0-22) 815-17-48, e-mail: m.syczewska@czd.pl Fizjoterapia Polska MEDSPORTPRESS, 2006; 4(4); Vol. 6, 298-303 Otrzymano / Received 17.02.2006 r. Zaakceptowano / Accepted 08.05.2006 r.
- - - - - WSTÊP Chód jest jedn¹ z podstawowych czynnoœci dnia codziennego, naturalnym sposobem przemieszczania siê z jednego po³o enia w drugie. Mimo pozornej prostoty wymaga koordynacji uk³adu nerwowego i miêœniowo-szkieletowego, zapewniaj¹cej prawid³ow¹ lokomocjê przy minimalnym nak³adzie energii. Rozmaite choroby obu tych uk³adów skutkuj¹ wyst¹pieniem ró nych zaburzeñ, widocznych w postaci patologii chodu [1,2]. Najpopularniejsz¹ metod¹ zajmuj¹c¹ siê ocen¹ patologii chodu w warunkach klinicznych jest metoda obserwacyjna, jednak jako metoda subiektywna obci¹ ona jest wieloma b³êdami i ograniczeniami, st¹d coraz powszechniejsze staj¹ siê iloœciowe i obiektywne metody analizy chodu [1,2]. Kliniczna analiza chodu zajmuje siê pomiarem i ocen¹ wielkoœci charakteryzuj¹cych lokomocjê pacjenta. Ocena dysfunkcji pozwala na zaplanowanie metod leczenia (farmakologicznego, operacyjnego, rehabilitacyjnego), monitorowanie stanu pacjenta podczas procesu leczniczego, a tak- e ocenê skutecznoœci zastosowanych metod [1,2,3,4]. W Klinice Rehabilitacji Pediatrycznej IPCZD, w Pracowni Diagnostyki Narz¹du Ruchu, pierwszy system analizy ruchu pojawi³ siê w 1988 roku. By³ to system VICON oparty na komputerze PDP-11 z systemem operacyjnym RSX- -11M, wyposa ony w 3 kamery oraz 4-kana³owy system EMG. Jego obs³uga by³a bardzo trudna, opracowanie wyników niezmiernie czasoch³onne i wymagaj¹ce du ego wk³adu pracy, a niewielka liczba kamer stanowi³a znaczne ograniczenia techniczne. Od stycznia 2002 roku Pracownia dysponuje systemem VICON460 wyposa onym w szeœæ kamer. System ten wspó³pracuje z platformami dynamograficznymi, systemem do elektromiografii dynamicznej oraz dwiema kamerami wideo. Dziêki zastosowaniu tego systemu, iloœciowa, kliniczna analiza chodu sta³a siê narzêdziem Ryc. 1. Schemat stanowiska do iloœciowej, obiektywnej analizy chodu Fig. 1. Movement analysis system diagnostycznym stosowanym w codziennej praktyce w Klinice Rehabilitacji Pediatrycznej [5,6]. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wyników wybranych badañ pacjentów z mózgowym pora eniem dzieciêcym, u których celem badania by³a ocena wp³ywu zastosowanego zaopatrzenia ortopedycznego na chód. MATERIA I METODY Materia³ Ocenie poddano Szeœciu pacjentów (obojga p³ci) z rozpoznanym mózgowym pora eniem dzieciêcym (typ: kurczowe pora enie obustronne) w wieku 2-14 lat leczonych w Klinice Rehabilitacji Pediatrycznej. Wszyscy pacjenci dostali zaopatrzenie ortopedyczne (³uski typu AFO). Celem badania by³a ocena wp³ywu zastosowanego zaopatrzenia na stereotyp chodu, w zwi¹zku z tym ka dy pacjent przechodzi³ badanie dwukrotnie przed otrzymaniem ³usek boso oraz w butach z ³uskami. Miar¹ poprawy stereotypu chodu po zastosowaniu zaopatrzenia ortopedycznego by³a poprawa kinematyki chodu w odniesieniu do normy. Metody Ryc. 1. przedstawia schemat systemu iloœciowej, obiektywnej analizy chodu, znajduj¹cego siê w Pracowni Diagnostyki Narz¹du Ruchu. W sk³ad zestawu wchodz¹: system VICON 460 z szeœcioma kamerami 6M o rozdzielczoœci 1000 x 1000 pikseli zbieraj¹cych dane z czêstotliwoœci¹ 60 Hz; dwie platformy dynamograficzne Kistlera; 16-kana³owy system firmy Motion Lab do elektromiografii dynamicznej; dwie kamery wideo (rejestruj¹ce obraz z czêstotliwoœci¹ 20 Hz jedna klatka wideo na 3 klatki obrazu kamer 6M). 299
- - - - - Wszystkie systemy s¹ ze sob¹ zsynchronizowane, dane analogowe (platformy, sygna³y EMG) próbkowane s¹ z czêstotliwoœci¹ 1980 Hz (33 próbki na 1 klatkê obrazu z kamer 6M). Akwizycja i wstêpna obróbka danych odbywa siê w programie Workstation, a dalsze obliczenia i przygotowywanie raportów w programie Polygon. Przed rozpoczêciem rejestracji danych na ciele pacjenta, w œciœle okreœlonych anatomicznych punktach, umieszcza siê 15 markerów (znaczników) zgodnie z modelem Helen Hayes. Po zebraniu danych o trajektoriach markerów w przestrzeni pomiarowej (po³o enie XYZ ka dego markera wzglêdem uk³adu odniesienia zwi¹zanego z Pracowni¹, dok³adnoœæ 0,1 mm), program Polygon oblicza (wykorzystuj¹c pomiary antropometryczne pacjenta) hipotetyczne osie obrotu w stawach biodrowych, kolanowych i skokowych. Zebrane dane pozwalaj¹ na obliczenie po³o enia miednicy, k¹tów w stawach biodrowych, kolanowych i skokowych we wszystkich trzech p³aszczyznach (strza³kowej, czo³owej i poprzecznej). Wszystkie parametry kinematyczne obliczane s¹ osobno dla lewej i prawej koñczyny dolnej, oraz normalizowane wzglêdem 100% cyklu chodu (definiowanego od chwili kontaktu stopy z pod³o em do kolejnego kontaktu z pod³o em). Ponadto obliczane s¹ parametry czasowo-przestrzenne, takie jak prêdkoœæ chodu, czêstoœæ kroków, d³ugoœæ i szerokoœæ kroków, udzia³y procentowe poszczególnych faz 300 w cyklu chodu. Wszystkie parametry kinematyczne, kinetyczne i EMG s¹ uœredniane (najczêœciej z 6 cykli chodu). Parametry czasowo-przestrzenne by³y odnoszone do norm dla p³ci i wieku [7,8]. WYNIKI W czterech przypadkach (z szeœciu badanych pacjentów) stwierdzono poprawê stereotypu chodu po zastosowaniu ³usek. Poprawa ta polega³a na: zwiêkszeniu prêdkoœci chodu i czêstoœci kroków, zmniejszeniu szerokoœci kroków, zmniejszeniu udzia³u procentowego fazy podparcia w cyklu chodu, natomiast zwiêkszenie udzia³u procentowego fazy pojedynczego podparcia w cyklu chodu, oznacza³o e wyniki te w drugim badaniu (w ³uskach) by³y bli sze normy. U wszystkich pacjentów zmniejszy³o siê nadmierne zgiêcie stawów kolanowych w chwili kontaktu z pod³o em (przyk³ad przedstawia Ryc. 2), poprawi³ siê zakres ruchu w stawach biodrowych w p³aszczyÿnie strza³kowej, u dwóch pacjentów znik³ przeprost kolan w fazie podparcia, oraz zmniejszy³o przodopochylenie miednicy w p³aszczyÿnie strza³kowej i jej skrêcenie w p³aszczyÿnie poprzecznej (przyk³ad na Ryc. 3). W dwóch przypadkach stwierdzono pogorszenie stereotypu chodu po zastosowaniu zaopatrzeniu ortopedycznego. Nast¹pi³o obni enie prêdkoœci chodu, zmniejszenie czêstoœci kroków, zmala³a d³ugoœæ kroków, zwiêkszy³ siê udzia³ procentowy fazy podparcia w cyklu chodu, natomiast zmala³ udzia³ fazy pojedynczego podparcia w cyklu chodu, Ryc. 2. Zmniejszenie nadmiernego zgiêcia kolan w chwili kontaktu z pod³o em po zastosowaniu ³usek typu AFO u pacjenta z mózgowym pora eniem dzieciêcym. A) Norma, B) bez zaopatrzenia ortopedycznego, C) w ³uskach. Linia przerywana lewa kd, linia kropkowana prawa kd Fig. 2. Decreased knee flexion at initial contact in AFOs in child with CP. A) Normal reference B) without AFOs, C) with AFOs. Dashed line left leg, dotted line right leg
- - - - - zmniejszy³ siê zakres ruchu w stawach biodrowych w p³aszczyÿnie strza³kowej (przyk³ad na Ryc. 4). U jednej pacjentki wprawdzie zmala³o zgiêcie kolan w chwili kontaktu z pod³o- em, ale ³uski nie zapobieg³y przeprostom w fazie podparcia i jednoczeœnie spowodowa³y zmniejszenie maksymalnego zgiêcia kolan w fazie wymachu (pokazuje to Ryc. 5). DYSKUSJA Stosowanie zaopatrzenia ortopedycznego, a zw³aszcza ³usek typu AFO, u pacjentów z mózgowym pora eniem dzieciêcym, staje siê coraz bardziej rozpowszechnione. Maj¹ one na celu poprawê stabilnoœci pacjenta, prêdkoœci chodu, a tak e zapobiegaæ niekorzystnym zjawiskom, takim jak np. przeprost w stawie kolanowym b¹dÿ jego nadmiernemu Ryc. 3. Poprawa ustawienia miednicy w p³aszczyznach strza³kowej i poprzecznej po zastosowaniu ³usek typu AFO u pacjenta z mózgowym pora eniem dzieciêcym. A) Norma, p³. strza³kowa B) p³. strza³kowa bez zaopatrzenia ortopedycznego, C) p³. strza³kowa w ³uskach, D) norma p³. poprzeczna, E) p³. poprzeczna bez zaopatrzenia ortopedycznego, F) p³. poprzeczna w ³uskach. Linia przerywana lewa kd, linia kropkowana prawa kd. Fig. 3. Improved pelvis orientation in sagittal and transversal planes. A) Normal reference in sagittal plane, B) Pelvis in sagittal plane without AFOs, C) Pelvis in sagittal palne with AFOs, D) Normal referecne in transversal plane, E) Pelvis in transversal withou AFOs, F) Pelvis in transversal with AFOs. Dashed line left leg, dotted line right leg 301
- - - - - 302 Ryc. 4. Zmniejszenie zakresu ruchu w stawach biodrowych w p³. strza³kowej po zastosowaniu ³usek typu AFO u pacjentki z mózgowym pora eniem dzieciêcym. A) Norma, B) bez zaopatrzenia ortopedycznego, C) w ³uskach. Linia przerywana lewa kd, linia kropkowana prawa kd Fig. 4. Decreased hip range of motion in girl with CP after use of AFOs. A) Normal reference, B) without AFOs, C) with AFOs. Dashed line left leg, dotted line right leg Ryc. 5. Zmiana ruchu w stawach kolanowych po zastosowaniu ³usek typu AFO u pacjentki z mózgowym pora eniem dzieciêcym. A) Norma, B) bez zaopatrzenia ortopedycznego, C) w ³uskach. Linia przerywana lewa kd, linia kropkowana prawa kd Fig. 5. Change in knee movement after use of AFOs. A) Normal reference, B) without`afos, C) with AFOs. Dashed line left leg, dotted line right leg
- - - - - zgiêciu w fazie podparcia. Jednak niew³aœciwie dobrane lub dopasowane zaopatrzenie ortopedyczne nie tylko mo e nie przynieœæ korzyœci pacjentowi, ale nawet spowodowaæ pogorszenie, i tak ju nieprawid³owego, stereotypu chodu. Na podstawie przedstawionych w naszej pracy wyników mo - na stwierdziæ, e iloœciowa analiza chodu okazujê siê skutecznym narzêdziem pomagaj¹cym stwierdziæ, czy za³o one cele zastosowania zaopatrzenia ortopedycznego s¹ spe³nione. Celem niniejszej pracy by³o pokazanie przydatnoœci iloœciowej, obiektywnej analizy chodu w mniej typowych zastosowaniach klinicznych. Niew³aœciwy dobór, czy z³e dopasowanie zaopatrzenia ortopedycznego, mo e prowadziæ do pogorszenia stanu funkcjonalnego pacjenta. W takich przypadkach zastosowanie iloœciowej, obiektywnej analizy chodu mo e pomóc unikn¹æ niekorzystnego wp³ywu niew³aœciwie dobranych ³usek na stan pacjentów, poprzez sprawdzenie kierunku zmian (korzystne niekorzystne), wprowadzanego przez ³uski w chodzie pacjenta. WNIOSKI 1. Iloœciowa analiza chodu jest skutecznym narzêdziem mog¹cym s³u yæ obiektywnej ocenie zastosowanego zaopatrzenia ortopedycznego u pacjentów z mózgowym pora eniem dzieciêcym. 2. Niew³aœciwie dobrane lub dopasowane ³uski mog¹ powodowaæ pogorszenie stereotypu chodu pacjentów z mózgowym pora eniem dzieciêcym (w naszym materiale mia³o to miejsce u 2 z 6 badanych pacjentów, a zatem u 1/3). PIŒMIENNICTWO 1. Winter DA. The biomechanics and motor control of human gait: Normal, elderly and pathological. Waterloo, Univ. Of Waterloo Press, 1991. 2. Perry J. Gait analysis. Normal and pathological function. New York: SLACK Inc, 1992. 3. Syczewska M, Lebiedowski M, Kalinowska M. Analiza chodu w praktyce klinicznej. W: Bêdziñski R, Kêdzior K, Kiwerski J, Morecki A, Skalski K, Wall A, Wit A. red. Biomechanika i In ynieria Rehabilitacyjna. Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza; 2004: 351-370. 4. Syczewska M. Diagnostyka rehabilitacyjna narz¹du ruchu dziecka. Standardy Medyczne 2003; 5: 1254-1264. 5. Syczewska M. Chód w obrazie analizy laboratoryjnej. Ortopedia Traumatologia Rehabilitacja 2001; 3: 484-486. 6. Syczewska M. Funkcjonalne zaburzenia chodu u dzieci ze spastycznoœci¹. Medycyna po Dyplomie 2001; Wydanie specjalne maj: 54-56. 7. Öberg T, Karsznia A, Öberg K. Basic gait parameters: Reference data for normal subjects, 10-79 years of age. J Rehabil Res & Develop 1993; 30: 210-223. 8. Pierce P, Orendurff M, Sienko Thomas S. Gait parameters norms for children ages 6-14. Gait & Posture 2002; 16, Supp. 1: S53-S54. Praca powsta³a w ramach zadañ statutowych IPCZD 76/03 i 38/04 303