Νευρομυϊκές διαφορές στην κίνηση περάσματος εμποδίου μεταξύ υγιών παιδιών και παιδιών με εγκεφαλική παράλυση

Abstract

The examination of the agonist and antagonist level of activation regarding the dynamic and kinematic analysis could provide important information about the differences between children with and without Cerebral Palsy.The purpose of this investigation was to examine the neuromuscular, dynamic and kinematic differences of the lower limb between children with and without Cerebral Palsy.At first phase 25 children with and without Cerebral Palsy were selected. Finally 12 children without (boys: n=6, girls: n=6, aged 9.5 ± 2 years) and 12 with cerebral palsy (boys: n=6, girls: n=6, aged 8.8 ± 2 years) were examined during an obstacle avoidance task. The children of both groups were evaluated during in horizontal obstacle avoidance at condition, 0 %, 10% and 20% of their lower limb length. Kinematic data were captured using a six-camera 3D motion analysis system (Vicon), an EMG device recorder and a force plate. The parameters which were evaluated were the following: the contact time, the vertical ground reaction force, the agonist activity of plantar flexors, the antagonist activity of dorsi flexors, the vertical distance of the lateral malleolus from the obstacle (height of avoidance), the distance of the supporting foot from obstacle before and after the obstacle avoidance and the total step length during obstacle avoidance. For the leading limb (first foot of avoidance) the maximal dorsal ankle joint and knee joint flexion over the obstacles were evaluated. For the trailing limb (second foot for avoidance) the maximal dorsal ankle joint and knee joint flexion over the obstacles.The children performed randomly 8 trials for each condition and finally 5 successful trials per condition were averaged. For the comparison of the two groups in the three conditions the 3x2 ANOVA with repeated measurements was used. The level of significance was set at p?.05. Post hoc scheffe test was used for any other significant difference. The obtained results were the following. The children with cerebral palsy developed significantly lower Ground Reaction Force (p<.001) and longer contact time (p<0.001). In both groups the vertical ground reaction force was affected by the obstacle height (p<0.001) but not by the contact time. The children with cerebral palsy presented lower agonist activity and higher antagonist activity (p<0.001) which were both affected by the obstacle height p<.001). The differences between group in antagonistic activity were affected by the height (p<0.01). The height of avoidance was not affected by group and height. The children with Cerebral Palsy located their limb closer before (p<.05) and after (p<0.01) the obstacle during avoidance. Both of the two parameters were not affected by the height. The total distance of obstacle avoidance was significantly shorter for children with Cerebral Palsy (p<0.001). For the first limb of avoidance: The dorsal flexion of the joint angle was smaller in the children with cerebral palsy (p<.01) and it was not affected by the obstacle height. No statistically significant difference between groups was observed in the maximal flexion of the knee joint (p>.05). The differences in knee flexion within groups was affected by the obstacle height as well (p<0.1). For the second limb of avoidance: The dorsal flexion of the joint angle was marginally higher in children without cerebral palsy (p=.05). The obstacle height affected the joint flexion (p<.01) and the differences within group (p<.001). The knee flexion was higher in children without Cerebral Palsy (p<.001). The obstacle height, affected also knee joint flexion (p<.05) and the differences within group in joint flexion (p<.001).The obtained results showed that children without Cerebral Palsy and children with Cerebral Palsy followed different strategy in obstacle avoidance of small heights. Specifically children with Cerebral Palsy didn’t prepare effectively their neuromuscular system during supporting phase by developing lower power, lower activation of their agonist muscles and higher activation of their antagonist lower limb muscles. Children with Cerebral Palsy followed an insecure strategy of obstacle avoidance because the distance of the lower limb before and after the obstacle was shorter and they flexed less their lower limb joint angles (especially of the second leg) compared to children without Cerebral Palsy. However the children with Cerebral Palsy showed an adaptability of their motor program respective to the obstacle conditions. In generally the deficit which was observed in children with Cerebral Palsy compared with the children without cerebral palsy in obstacle avoidance could also be atributed to their inability to optimally organize complex movements

Η διερεύνηση της ενεργοποίησης των αγωνιστών και ανταγωνιστών μυών συνδυαστικά με την δυναμική και κινηματική ανάλυση της κίνησης δίνουν σημαντικές πληροφορίες για τις διαφορές που παρουσιάζουν τα άτομα με κινητική αναπηρία Σκοπός της εργασίας ήταν να μελετηθούν οι νευρομυϊκές, δυναμικές και κινηματικές διαφορές των κάτω άκρων, παιδιών Εγκεφαλικής Παράλυσης με σπαστική διπληγία και παιδιών χωρίς Εγκεφαλική Παράλυση κατά το πέρασμα ενός εμποδίου. Αρχικά επιλέχθηκαν 25 παιδιά με Εγκεφαλική Παράλυση και 25 παιδιά χωρίς, από τα οποία αξιολογήθηκαν 12 παιδιά χωρίς Εγκεφαλική Παράλυση (αγόρια: n=6, κορίτσια: n=6, ηλικία: Μ.Ο: 9.5 έτη, Τ.Α. 2) και 12 παιδιά με Εγκεφαλική Παράλυση (αγόρια: n=6, κορίτσια: n=6, ηλικία: Μ.Ο: 9.5 έτη, Τ.Α. 2) κατά την διέλευση ενός εμποδίου μεταβαλλόμενου ύψους. Τα παιδιά αξιολογήθηκαν στην διέλευση περάσματος ενός οριζόντιου εμποδίου ύψους που αντιστοιχούσε σε 0%,10% και 20% του μήκους του κάτω άκρου. Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκε τρισδιάστατο σύστημα ανάλυσης κίνησης (Vicon), ηλεκτρομυογράφος και δυναμοπλατφόρμα. Οι δείκτες που αναλύθηκαν ήταν: α) ο χρόνος στήριξης του ποδιού στήριξης, β) η κάθετη δύναμη αντίδρασης ώθησης, γ) η ενεργοποίηση αγωνιστών μυών της ποδοκνημικής άρθρωσης δ) η ενεργοποίηση ανταγωνιστών μυών της ποδοκνημικής άρθρωσης, ε) η κάθετη απόσταση έξω σφυρού από το εμπόδιο στην φάση περάσματος του πρώτου ποδιού περάσματος (ύψος περάσματος), ζ) η απόσταση ποδιού στήριξης πριν από το εμπόδιο, η) η απόσταση πρώτου ποδιού αιώρησης μετά το εμπόδιο, θ) το συνολικό μήκος βήματος κατά το πέρασμα εμποδίου ι) η ραχιαία κάμψη ποδοκνημικής άρθρωσης και της άρθρωσης του γόνατος του πρώτου ποδιού κ) η ραχιαία κάμψη ποδοκνημικής άρθρωσης και της άρθρωσης του γόνατος του δεύτερου ποδιού περάσματος. Εκτελεστήκαν για κάθε συνθήκη οχτώ (8) επαναλήψεις τυχαία και αξιολογήθηκαν οι πέντε (5) επιτυχημένες διελεύσεις του εμποδίου. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων ανάμεσα στις διάφορες πειραματικές συνθήκες έγινε με ανάλυση 3x2 ANOVA (3 συνθήκες x 2 ομάδες), με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις. Το επίπεδο σημαντικότητας ορίστηκε στο p?.05. Επιμέρους διαφορές εξετάστηκαν με post hoc scheffe test. Τα αποτελέσματα έδειξαν τα παρακάτω. Τα άτομα με Εγκεφαλική Παράλυση ανέπτυξαν συγκριτικά μικρότερες κάθετες δυνάμεις αντίδρασης ώθησης (p<.001) και μεγαλύτερη διάρκεια στηρικτικής φάσης (p<0.01). Οι κάθετες δυνάμεις αντίδρασης διαφοροποιηθήκαν και στις δύο ομάδες με την μεταβολή του ύψους του εμποδίου (p<.001) όχι όμως και η διάρκεια της στηρικτικής φάσης. Τα άτομα με Εγκεφαλική Παράλυση παρουσίασαν σημαντικά μικρότερη δραστηριότητα των αγωνιστών μυών και μεγαλύτερη δραστηριότητα των ανταγωνιστών μυών (p<.001) ενώ και οι δύο δείκτες επηρεάστηκαν από τα διαφορετικά ύψη εμποδίων (p<.001). Τα άτομα με Εγκεφαλική Παράλυση τοποθέτησαν το πόδι στήριξης πιο κοντά στο εμπόδιο(p<.05) όπως και το πρώτο πόδι περάσματος μετά το εμπόδιο(p<0.01). Τα άτομα με Εγκεφαλική Παράλυση παρουσίασαν μικρότερο συνολικό βηματισμό για το πέρασμα του εμποδίου(.001). Το ύψος του εμποδίου δεν επηρέασε καμία από τις παραπάνω παραμέτρους. Η ραχιαία κάμψη της ποδοκνημικής άρθρωσης του πρώτου ποδιού περάσματος ήταν μικρότερη στα άτομα με Εγκεφαλική Παράλυση συγκριτικά με τα παιδιά χωρίς Εγκεφαλική Παράλυση (p<.01), η οποία δεν επηρεάστηκε από το ύψος του εμποδίου. Δεν παρουσιάσθηκε διαφοροποίηση στην κάμψη του γόνατος μεταξύ των δύο ομάδων (p>.05).Το ύψος του εμποδίου επηρέασε τις διαφορές εντός των ομάδων κατά συγκεκριμένη συνθήκη περάσματος (p<.01).Για το δεύτερο πόδι περάσματος παρουσιάσθηκαν τα παρακάτω δεδομένα: Η ραχιαία κάμψη της ποδοκνημικής άρθρωσης ήταν μεγαλύτερη στα παιδιά χωρίς Εγκεφαλική Παράλυση (p=.05). Το ύψος εμποδίου επηρέασε και το μέγεθος της κάμψης της άρθρωσης (p<.01) καθώς και τις διαφορές στην κάμψη εντός των ομάδων (p<.001). Η κάμψη της άρθρωσης του γόνατος ήταν μεγαλύτερη στα παιδιά χωρίς Εγκεφαλική Παράλυση (p<.001). Το ύψος του εμποδίου, επηρέασε το εύρος της κάμψης του γόνατος (p<.05) και τις διαφορές εντός των ομάδων (p>.001). Τα παιδιά με Εγκεφαλική Παράλυση ακολούθησαν διαφορετική στρατηγική διέλευσης του εμποδίου. Συγκεκριμένα τα παιδιά με Εγκεφαλική Παράλυση υστέρησαν στην προετοιμασία του νευρομυϊκού τους συστήματος αναπτύσσοντας μικρότερη ισχύ και μικρότερη ενεργοποίηση αγωνιστών μυών και μεγαλύτερη δραστηριότητα ανταγωνιστών μυών των κάτω άκρων στη διάρκεια της στηρικτικής φάσης. Τα παιδιά με Εγκεφαλική Παράλυση ακολούθησαν πιο επισφαλή διέλευση των εμποδίων διότι πατούσαν πιο κοντά πριν και μετά το εμπόδιο και έκαμπταν σε μικρότερο βαθμό τις αρθρώσεις των κάτω ακρών και ιδιαίτερα του δεύτερου ποδιού περάσματος. Τα παιδιά με Εγκεφαλική Παράλυση όμως έδειξαν, να προσαρμόζουν το κινητικό τους προγραμματισμό στην αύξηση δυσκολίας που προκαλεί η μεταβολή του ύψους του εμποδίου κυρίως με την κάμψη του γόνατος και όχι της ποδοκνημικής άρθρωσης. Παρόλα αυτά έμφαση θα πρέπει να δοθεί στην κάμψη των αρθρώσεων τους στα μεγαλύτερα ύψη περάσματος.