Kävelynopeuden ja poikkeamien muutokset monitasokirurgiapotilailla

Abstract

Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkasteltiin monitasokirurgisten toimenpiteiden (SEMLS, Single-Event Multilevel Surgery) vaikutuksia spastisten CP-potilaiden kävelynopeuteen ja askelluspoikkeamien määrään. Työ oli retrospektiivinen analyysi 33 potilaan kohorttiin, joka koottiin Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirin (HUS) liikelaboratoriossa toteutetuista kliinisistä 3-D kävelyanalyysituloksista.

Potilaiden askellusta oli mitattu 3D-liikeanalyysillä osana leikkausarviota ennen toimenpidettä (pre) ja seurantamittauksissa vuosi (post1), kaksi vuotta (post2) ja viisi vuotta (post5) toimenpiteen jälkeen. Liikeanalyysistä saatuja tietoja hyödynnettiin kävelynopeuden analysointiin ja kahden askelluspoikkeaman määrää kuvaavan indeksin laskentaan. Gait Deviation Index (GDI) kokoaa yhteen kävelyn kinemaattisia muuttujia ja kuvaa poikkeaman määrän suhteessa normaaliin askellukseen. Plantar Flexion, Knee Extension -indeksi (PFKE, nilkan koukitus – polven ojennus) puolestaan kuvaa sagittaalitason poikkeamaa normaalista, polven ja nilkan osalta, keskitukivaiheen ajalta. PFKE-indeksistä saatuja arvoja hyödynnettiin myös potilaiden automaattisessa, Roddan -mallin mukaisessa luokittelussa.

Keskeisenä tuloksena havaittiin, että alaraajan pituuteen suhteutettu kävelynopeus laski pre- ja post1- tilanteen välillä keskimäärin 26 % (p < 0,05), eikä tilastollisesti merkitsevää nousua tapahtunut post2 ja post5 mittauksiin. Kävelyn kokonaispoikkeamaa kuvaava GDI puolestaan parani 14 % (p < 0,001) pre ja post1 tilanteen välillä, eikä siinä havaittu muutosta post2 ja post5 tilanteissa. Toimenpiteiden myötä PFKE-indeksillä mitattu nilkan ja polven poikkeamien kokonaismäärä laski 39 % (p < 0,001). Nilkan ja polven poikkeamilla pystyttiin selittämään 81 % GDI-arvojen muutoksesta (p < 0,001).

Tämän tutkimuksen yhteenvetona voidaan todeta, että monitasokirurgian jälkeen CP-vammaisten lasten kävely on keskimäärin normaalimpaa, mutta hitaampaa. Tutkimus oli myös ensimmäinen, jossa PFKE-indeksin ja GDI-arvoja verrattiin ja niiden välillä havaittiin olevan selkeä yhteys. Muutokset kävelyn nopeudessa ja poikkeavuudessa eivät olleet ennustettavissa leikkausta edeltävällä iällä, painoindeksillä, kävelynopeudella tai GDI-arvolla.

The purpose of this study was to conduct a retrospective analysis on the effects of orthopedic single-event multilevel surgery (SEMLS) in children with spastic cerebral palsy (CP). The aim was to calculate changes in walking speed and gait deviations for a cohort of 33 patients that underwent through three-dimensional gait analysis that is commonly used to assess gait parameters preoperatively and in follow-up sessions after the surgery. The dataset contained measurements of preoperative (pre) and follow-up sessions with of 1 (post1), 2 (post2) and 5 (post5) years after surgery. Data was collected in Motion Analysis Laboratory of Helsinki University Hospital. Walking speed was scaled to leg length and kinematics was used to calculate two indices. Gait Deviation Index (GDI) measures the subject’s gait deviation from a reference, normative data using 15 different kinematic features. Plantar Flexion - Knee Extension (PFKE) Index calculates the distance of the patient's ankle and knee kinematics in mid-stance from normative data. An automatic sagittal gait pattern classification was created for the cohort from the ankle and knee deviations.

The walking speed decreased significantly between pre and post1 conditions 26 % (p < 0.05). There were no significant changes in speed for post2 and post5 measurements. GDI increased by 14 % (p < 0.001) between then pre and post1 and the patients maintained the new level of gait quality for post2 and post5 measurements. A decrease of 39 % (p < 0,001) was calculated for knee and ankle deviations (PKFE) after the surgery. Deviations in PFKE negatively correlated with GDI (r = -0.81, p < 0,001). The changes in walking speed or GDI could not be predicted with preoperative age, BMI, GDI or walking speed. Emerging evidence suggests that on average SEMLS procedures have an effect on increasing GDI but decreasing walking speed. This study was also the first to compare GDI and PFKE values. A clear connection between the values was detected in both pre and post conditions.