Ріст м’язів знижується у 15-місячних дітей з ДЦП

Кафедра нейронауки та фармакології, Університет Копенгагена, Копенгаген, Данія

Листування з Анною Герскінд з кафедри нейронауки та фармакології Інституту Панума 33.3, Блегдамсвей 3, 2200 Копенгаген, Данія. Електронна пошта: [email protected] Шукайте більше статей цього автора

Центр Хелен Ельссас, Шарлоттенлунд, Данія

Датський дослідницький центр магнітного резонансу, Університетська лікарня Копенгагена Hvidovre, Копенгаген, Данія

Школа досліджень людського руху, Університет Квінсленда, Брісбен, Qld, Австралія

Кафедра нейронауки та фармакології, Університет Копенгагена, Копенгаген, Данія

Центр Хелен Ельссас, Шарлоттенлунд, Данія

Школа досліджень людського руху, Університет Квінсленда, Брісбен, Qld, Австралія

Кафедра нейронауки та фармакології, Університет Копенгагена, Копенгаген, Данія

Анотація

Відсутність росту м’язів щодо росту кісток може бути причиною розвитку контрактур у дітей з ДЦП. Тут ми використовували ультрасонографію для порівняння росту медіального м’яза шлунково-кишкового тракту у дітей із ХП та без неї.

Метод

Було включено двадцять шість дітей зі спастичним ХП (15 чоловіків, 11 жінок; середній вік 35 місяців, діапазон 8–65 місяців) та 101 дитина, що зазвичай розвивається (47 чоловіків, 54 жінки; середній вік 29 місяців, діапазон 1–69 місяців). Функціональні здібності дітей із ХП дорівнювали рівням І-ІІІ у системі класифікації загальних рухових функцій. Медіальний об’єм м’язів шлунково-кишкового тракту був побудований на основі серійних, поперечних, двовимірних ультрасонографічних знімків.

Результати

У типово розвиваються дітей медіальний об'єм шлунково-кишкового тракту лінійно збільшувався з віком. Серед дітей із ХП медіальний об'єм шлунково-кишкового тракту з віком зменшувався менше і суттєво відхилявся від типово розвиваючих дітей у віці 15 місяців (стор

Інтерпретація

Зростання м’язів у дітей із ХП спочатку слідує за зростанням типово розвиваються дітей, але знижується у віці 15 місяців. Це може бути пов’язано зі зниженою фізичною активністю та нервовою активацією м’яза. Втручання, що стимулює ріст м’язів у маленьких дітей з ХП, може бути важливим для запобігання контрактур.

Скорочення

Основною проблемою для дітей із спастичним церебральним паралічем (ХП) є розвиток контрактур, які обмежують діапазон рухів і можуть спричинити деформації суглобів. 1 Контрактури в гомілковостопному суглобі з’являються до 3-річного віку, 2, 3, що вказує на те, що фактори в ранньому дитинстві визначають їх розвиток. Тому профілактичні заходи необхідно вживати на початку життя дитини з ХП, але в даний час процеси, що призводять до контрактур, недостатньо вивчені, і найбільш ефективний метод зменшення кількості контрактур незрозумілий.

Відповідно до цього нещодавні дослідження повідомляють про зменшення обсягу м’язів у дітей із спастичним ХП. 12, 13 Однак ці дослідження були обмежені дітьми старше 2 - 4 років, і, таким чином, вони не могли розглянути, чи розвивається атрофія до того, як вже відбулися суттєві зміни жорсткості м’язів. 2, 3 Обмежена кількість дітей, включених у дослідження, також запобігла визначенню вікової невідповідності в обсязі м’язів між типово розвиваються дітьми та дітьми з ХП. Метою цього дослідження було вивчити темпи зростання серед дітей, які зазвичай розвиваються, та дітей із ХП у віковій групі від 8 до 64 місяців. Зростання м’язів залежить від їх використання та використання. 14-17 Тому ми висунули гіпотезу, що швидкість росту медіального м'яза шлунково-кишкового тракту у дітей з ХП буде нижчою, ніж у дітей, що зазвичай розвиваються, приблизно з того часу, коли зазвичай діти, що розвиваються, зазвичай починають робити важкі дії, такі як стояння та ходьба. Крім того, ми висунули гіпотезу, що різниця в обсязі м'язів між типово розвиваються дітьми та дітьми з ХП пояснюється зміною товщини м'язів, а не довжиною пучків.

Метод

Учасники

CP Типово розвивається

Кількість учасників	26	101
Секс
Самець	15	47
Самка	11	54
Вік, місяць (SD)	35 (16)	29 (21)
Вага, кг (SD)	14 (3)	13 (5)
Висота, см (SD)	91 (12)	88 (19)
Довжина ніжки, см (SD)	44 (8)	42 (11)
Довжина малогомілкової кістки, см (SD)	18 (4)	17 (5)
GMFCS рівень I	13	-
GMFCS рівень II	7	-
GMFCS рівень III	5	-
Амбулаторія	11	-
BoNT ‐ A	8	-
Операція на ногах	0	-

Середні характеристики дітей з церебральним паралічем (ЦП) та дітей, що зазвичай розвиваються, та кількість дітей із ХП на кожному рівні класифікації загальної системи рухових функцій (GMFCS) (I – III), амбулаторна (незалежна ходьба без допоміжних засобів), попередній нейротоксин ботуліну А (BoNT ‐ A) та операції на ногах. Одна дитина була занадто маленькою для класифікації GMFCS.

Експериментальний протокол

Висота, вага, окружність найширшої частини гомілки, довжина ноги (від передньої верхньої частини клубового відділу хребта до латеральної кістки) та довжина малогомілкової кістки (від малогомілкової кістки до латеральної кістки) були отримані для кожного учасника за допомогою вимірювальної стрічки.

Медіальний шлунково-м’язовий м’яз був обраний, оскільки він часто втягується в контрактури гомілковостопного кінця, 18 поширена проблема при ХП. Дослідники, навчені ультразвуковому дослідженню, проводили обстеження по всій довжині медіального шлунково-м’язового м’яза. Комп’ютерний ультразвуковий сканер B-режиму з 128-елементним формувачем променя і лінійним перетворювачем 10,0 МГц з полем зору 60 мм (HL 9,0/60/128Z, система Echo Blaster 128 Ext ‐ 1Z; Telemed, Вільнюс, Литва) був використаний для запису ультразвукових зображень на частоті 25 Гц.

Надійність ультразвукової та інтрараторної техніки досліджували два оператори, які двічі вимірювали об’єм медіального м’яза шлунково-кишкового м’яза у восьми дітей, що зазвичай розвиваються (шість чоловіків, дві жінки; середнє значення 43 місяці, віковий діапазон 0–11 років). Всі вимірювання проводилися в той же день, через 10–15 хвилин, коли дитина чекала за межами кімнати, а іншу дитину обстежували. Один оператор проводив ультразвукові вимірювання, тоді як інший записував зображення і навпаки.

МРТ проводили за допомогою сканера 3T Magnetom Verio (Siemens, Ерланген, Німеччина) та 12-елементної котушки корпусу, затиснутої навколо області, що цікавить. Отримано тривимірне стаціонарне послідовність з подвійним ехо-збудженням води, що охоплює обидві ноги одночасно з часом відлуння та повторення ТE /ТR = 5/14,1 мс, кут наконечника 25 °, матриця отримання 238 × 256 × 104 і коефіцієнт прискорення GRAPPA 2 (час захоплення 3 хв). Відстань зрізу становила 2 мм, а поле зору 250 мм (коронкова орієнтація). Виміри були виправлені на спотворення через нелінійність градієнта за допомогою програмного забезпечення сканера. Перед подальшою обробкою дані були розрізані до поперечної орієнтації з просторовою роздільною здатністю 0,5 мм та роздільною здатністю 1 мм через площину. Звичайне Т2-зважене багатослойне зображення також проводилось, але не аналізувалось, оскільки тривимірна стаціонарна послідовність з подвійним ехо-збудженням води мала достатній контраст і вищу просторову роздільну здатність без зазору між зрізами.

Офлайн-аналіз

Все ультразвукове дослідження та МРТ були імпортовані в MATLAB (Mathworks; версія 2014a). Для аналізу були обрані лише МР-зображення з інтервалом 10 мм, щоб зробити можливим порівняння з аналізом ультразвукових зображень. Вимірювання довжини пучків, товщини м’язів та кута витягування проводили на поздовжньому зображенні, отриманому в середній частині живота медіального шлунково-кишкового тракту. Товщину вимірювали у найширшій частині м’яза як перпендикулярну відстань між поверхневою та глибокою фасціями м’яза. Було вибрано пучок, близький до середини зображення, і його довжина визначалася шляхом вимірювання відстані вздовж пучка від фасції до фасції. Кут пеннації визначався як кут між фасцією та пучком. Об’єм м’язів визначали, малюючи контур м’яза на індивідуальних, поперечних зображеннях та обчислюючи загальний об’єм м’язів на основі інтерполяції індивідуальних вимірювань. Фізіологічну площу поперечного перерізу (PCSA) розраховували на основі м’язового об’єму, довжини пучків та кута витягування (фі), використовуючи формулу PCSA = (об’єм м’язів × cos фі)/довжина пучка.

Спеціальне програмне забезпечення MATLAB (Glen Lichtwark; Університет Брісбена, Австралія) було використано для створення опуклих корпусів на основі 10-міліметрових відрізків поперечного перерізу (передбачається паралельним) і обсяг був розрахований. Для підтвердження цих вимірювань десять випадково вибраних наборів даних також були проаналізовані за допомогою програмного забезпечення для ультразвукового аналізу, розробленого The Medical Imaging Group Кембриджського університету (Stradwin 5.0; Кембриджський університет, Великобританія), використовуючи ті самі припущення. Вимірювання обсягу, отримане за допомогою обох методів, показало хорошу відповідність.

Результати

Надійність та обгрунтованість техніки УЗД

Індивідуальні дані восьми дітей, які вивчали мінливу та інтрараторну варіабельність, показали, що кожен з операторів УЗД виявив дуже хорошу відповідність. Коефіцієнт кореляції міжкласу був трохи більшим для порівняння першого та другого вимірювань у межах кожного оператора (стандартна похибка середнього значення (SEM) 0,59 мл; коефіцієнт внутрішнього класу [ICC] = 0,99; F= 418; стор

Порівняння об’єму медіального шлунково-м’язового м’яза

Об'єм м'язів з віком збільшувався як у дітей, що зазвичай розвиваються, так і у дітей з ХП (р 2 = 0,82, стор 2 = 0,37, стор= 0,001 відповідно), але зі значно різними нахилами ліній регресії (рис. 1а; ANCOVA, F= 16,41; стор 19 вказує на значне розділення між двома наборами даних, починаючи з віку 15,5 місяців. За винятком восьми дітей, які перенесли БНТ-А, вік при розлученні збільшився до 16,8 місяців. Типово діти, що розвиваються, та діти з ХП також продемонстрували різні тенденції розвитку, коли медіальний об'єм м'язів шлунково-кишкового тракту був пов'язаний із зростом (рис. 1б; ANCOVA, F= 9,17; стор

Зростання та вага зростали з віком як у дітей, що зазвичай розвиваються (рис. 2а, б; р 2 = 0,94, стор 2 = 0,90, стор 2 = 0,71, стор 2 = 0,67, стор 2 = 0,63 і р 2 = 0,24, стор

Довжина серединних м’язів шлунково-м’язового м’яза збільшувалася з віком у дітей, що зазвичай розвиваються (рис. 3а; р 2 = 0,44, стор 2 = 0,37, стор 2 = 0,06, стор= 0,041), але не досягла статистичної значущості у дітей із ХП (рис. 3б; р 2 = 0,06, стор= 0,19). Не було значної різниці у нахилі ліній регресії між двома популяціями (ANCOVA, F= 0,37; стор= 0,55). Товщина медіального шлунково-м’язового м’яза значно зростала з віком у дітей, що зазвичай розвиваються (рис. 3в; р 2 = 0,56, стор 2 = 0,14, стор= 0,076). Нахил ліній регресії суттєво відрізнявся (ANCOVA, F= 5,65; стор

Використовуючи лінію регресії для м’язового об’єму та віку 101 дитини, що зазвичай розвивається, ми розрахували очікуваний медіальний об’єм м’язів шлунково-кишкового м’яза для кожної дитини з ХП. Це було використано для кількісної оцінки зменшення м’язового об’єму порівняно з типово розвиваючимися дітьми у субпопуляціях дітей із ХП. Найбільш сильно постраждалі діти з ХП продемонстрували більше зменшення обсягу м’язів, який відповідає віку (GMFCS рівень I, 7,9 мл [SD 7,4]; GMFCS II, 12,84 мл [SD 10,4]; GMFCS III, 19,1 мл [SD 5,0]). Одностороння ANOVA виявила значний вплив рівня GMFCS (F= 3,67; стор= 0,031). Діти з ХП без навичок самостійної ходьби також мали суттєво зменшений обсяг м’язів, який відповідає віку, порівняно з дітьми з ХП, які ходили самостійно (зменшення об’єму: 13,0 мл [SD 7,9] проти 6,2 мл [SD 5,4]; F= 4,5; стор= 0,025). Діти з ХП як з анамнезом лікування BoNT ‐ A, так і без нього продемонстрували подібне зменшення об’єму м’язів (12,0 мл [SD 8,0] проти 10,5 мл [SD 9,7]; F= 0,19; стор= 0,66).

Обговорення

Це дослідження показує, що з 15-місячного віку об'єм м'язів у дітей із ХП значно нижчий, ніж у дітей, які зазвичай відповідають віку. Виняток дітей з анамнезу ін'єкцій BoNT ‐ A з аналізу лише збільшив вік при розлуці на 1 місяць, припускаючи, що різницю в об’ємі м’язів між типово розвиваються дітьми та дітьми з ХП не можна пояснити лише атрофією, пов’язаною з BoNT ‐ A.

Всі вимірювання проводились за допомогою ультразвукової візуалізації вільними руками без використання тривимірної фіксації руху, оскільки діти молодшого віку можуть залишатися в спокої лише короткий час, а оскільки тривимірна фіксація руху може бути не завжди доступною в клініці. Тому ми перевірили методику УЗД і продемонстрували, що вона відтворюється у невеликої кількості дітей, що зазвичай розвиваються, за допомогою заходів, подібних до МРТ.

Наші результати також були дуже схожі на результати, отримані за допомогою тривимірної фіксації руху; типово розвиваються діти у дослідженні Barber et al. 13 мали у середньому 48 місяців з медіальним об’ємом шлунково-м’язового м’яза 33 мл. На основі лінії регресії, розрахованої на основі типово розвиваються дітей, у нашому дослідженні 48-місячна дитина мала б медіальний об’єм шлунково-м’язового м’яза 40 мл. Однак наші типово розвиваються діти були як вищими (105 см для 48-місячної дитини проти 102 см у дослідженні Barber et al.), Так і важчими (18 кг проти 16 кг). Крім того, наші вимірювання PCSA були подібними до попередніх висновків. 13, 20, 21

Попередні дослідження 12, 13 не виявили різниці у зрості, вазі чи довжині малогомілкової кістки між типово розвиваються дітьми та дітьми з ХП, і тому різницю в обсязі м'язів можна пояснити відсутністю росту м'язів. Подібним чином, ми виявили лише невелику різницю у загальному зростанні дітей із ХП порівняно із суттєво зниженою швидкістю приросту об’єму медіального м’яза шлунково-кишкового м’яза (рис. 1а та 2). Однак і зріст, і вага зростали із більш крутим нахилом для дітей молодше 11 місяців, які були надмірно представлені серед популяції дітей, що зазвичай розвиваються, що робить нахил лінії регресії для всієї популяції дітей, що зазвичай розвиваються, крутішим, ніж серед дітей із ХП . Таким чином, при виключенні дітей молодше 11 місяців не було різниці в лініях регресу для двох популяцій. Це вказує на те, що різниця в медіальному обсязі шлунково-кишкового тракту між двома популяціями у дітей старше 15 місяців не обумовлена різницею в загальному зростанні. Незначна різниця в швидкості росту малогомілкової кістки це підтверджує.

Знижена залежність між об’ємом медіального шлунково-м’язового м’яза та зростом, вагою та, зокрема, довжиною малогомілкової кістки (рис. 1б – г) підкреслює основний висновок дослідження, який полягає в тому, що об’єм медіального м’яза шлунково-м’язового м’яза зменшується у дітей із ХП старше ніж 15 місяців без паралельного зниження швидкості росту кісток. Що важливо, це базується на регресійному аналізі всієї популяції дітей із ХП, а не лише на даних кількох дітей молодше 15 місяців. У віці 15 місяців діти, які зазвичай розвиваються, ходять самостійно, стоячи та виконуючи інші заходи, що стимулюють ріст м’язів гомілковостопного суглоба. 14-17 У цьому контексті слід зазначити, що зменшення медіального об’єму м’язів шлунково-кишкового м’яза було суттєво пов’язане з рівнем GMFCS, причому найбільше зменшували м’язовий об’єм діти, які є найменш рухливими. Діти без навичок самостійної ходьби також продемонстрували найбільше зменшення м’язового об’єму. Це вказує на важливість нервової активації м'язів та фізичної активності до 15-місячного віку для запобігання атрофії м'язів і, мабуть, також контрактур.

Всі вимірювання проводились із гомілковостопним суглобом у якомога нейтральнішому положенні (і колінний суглоб повністю витягнутий). Це було особливо складно для дітей у віці від 1,5 до 2,5 років. Суттєвих відмінностей між двома популяціями середньої довжини медіального шлунково-кишкового пучка та кута витягування не було. Це схоже на попередні висновки і свідчить про те, що ріст довжини м’язових волокон подібний як у дітей, що зазвичай розвиваються, так і у дітей із ХП. 12, 13 Різниця в обсязі між дітьми з ХП та типово розвиваються дітьми, можливо, обумовлена або меншим діаметром волокна, або меншою кількістю м’язових волокон у дітей з ХП.

Наші результати вказують на те, що втручання, спрямоване на збільшення об’єму м’язів і, отже, м’язової сили є корисним для дітей з ХП у віці до 15 місяців. Це дуже важливо для постійного обговорення найбільш оптимального часу для втручання у дітей з ХП.

Подяка

Ми вдячні всім дітям та сім'ям, які брали участь у цьому дослідженні, Марії Хойберг та Марі Аагаард за проведення тестів на варіабельність внутрішньо- та інтерактивного контролю, а Айхан Саріхан - за проведення МРТ. Фонд Людвіга та Сари Ельсас надав першому автору грант. Фінансист не був включений до рішення дослідження, збору даних, аналізу даних, підготовки рукописів та/або публікації. Автори заявили, що у них не було інтересів, які можна сприймати як упередження або конфлікт.