Quantitative measurement of spasticity in children with cerebral palsy

SUMMARY Spasticity was quantified in nine children with spastic diplegia, using a sinusoidal displacement of the foot at frequencies from 3 to 12Hz. Ankle-joint stiffness was separated into elastic (energystoring) and viscous (energy-dissipating) components. ‘Path length’ was used to represent the variation in stiffness over this frequency range. Compared with 11 unaffected children, a significant difference in path lengths was demonstrated for the children with spasticity. An age-dependent effect was demonstrated when path lengths of unaffected children were compared with those of 10 unaffected adults. A modified path-length measure is proposed which minimizes age dependency, yet enables detection of spasticity. Passive stiffness properties of unaffected adults showed higher elastic stiffness, viscosity and friction than unaffected children. A method was developed to evade the need for temporary nerve blocks to calculate inertial properties of the foot in persons with spasticity. RESUME Mesure quantitative de la spasticite chez l'enfants I. M. C. La spasticite a ete quantifiee chez neuf enfants presentant une diplegie spastique, a l'aide d'un deplacement sinusoidal du pied a des frequences de trois a 12 Hz. La raideur de l'articulation de cheville a ete separee en composante elastique (energie conservee) et composante visqueuse (energie dissipee). L“etendue de course‘ a ete utilisee pour traduire la variation de raideur sur l’echelle de frequence. Par comparaison avec 11 enfants indemnes, une difference significative d‘etendue de course a ete observee chez les enfants spastiques. Un effet d’âge a ete demontre lorsque l‘etendue de course des enfants indemnes a ete comparee a celle de 10 adultes indemnes. Les auteurs proposent une mesure modifee de l’etendue de course qui minimise l'influence de lâge et aprecie neammoins la spasticite. Les particularites de raideur passive chez les adultes indemnes revelaient une raideur elastique, une viscosite et des frottements plus importants que chez les enfants indemnes. Les auteurs ont developpe une methode permettant d‘eviter une paralysie temporaire des nerfs pour calculer les particularites d'inertie du pied chez les spastiques. ZUSAMMENFASSUNG Quantitative Messung der Spastik bei Kindern mit Cerebralparese Bei neun Kindern mit spastischer Diplegie wurde die Spastik durch sinusoidale Verlagerungen des Fuses bei Frequenzen von 3 bis 12Hz quantitativ gemessen. Die Steifheit im Knochelgelenk wurde in eine elastische (Energie speichernde) und eine viskose (Energie verbrauchende) Komponente unterteilt. Die ‘Weglange’ zeigte Veranderungen der Steifheit in diesem Frequenzbereich. Im Vergleich zu 11 gesunden Kindern fand sich fur die spastischen Kinder ein signifikanter Unterschied bei den Weglangen. Beim Vergleich des Bewegungsspielraums bei gesunden Kindern und 10 gesunden Erwachsenen konnte eine Altersabhangigkeit festgegestellt werden. Die Autoren schlagen einen modifizierten Parameter fur den Bewegungsspielraum vor, der die Altersabhangigkeit reduziert, aber die Erkennung der Spastik ermoglicht. Die passive Steifheit gesunder Erwachsener zeigte mehr elastische Steifheit, Viskositat und Reibung als die der gesunden Kinder. Es wurde eine Methode entwickelt, bei der kurzfristige Nervenblokaden zur Beurteilung der Bewegungseinschrankungen des Fuses bei Patienten mit Spastik nicht notwendig sind. RESUMEN Medicion cuantitativa de la espasticidad en ninos con paralisis cerebral Se cuantifico la espasticidad en nueve ninos con diplejia espastica utilizando un desplazamiento sinusoidal del pie a frecuencias de 3 a 12 Hz. La rigidez de la articulation del tobillo se separo en dos componentes diferentes: elastico (almacenador de energia) y viscoso (gastador de energia). Se utilizo la longitud del camino para representar la variacion en la rigidez sobre su margen de frecuencia. En comparacion con 11 ninos no afectados se observo una significativa diferencia en la longitud del camino en ninos con espasticidad. Se observo un efecto dependiente de la edad, cuando las longitudes del camino en los ninos no afectados se compararon con los de 10 adultos no afectados. Se propone un parametro modificado de la longitud del camino que minimiza la dependencia de la edad, manteniendo la detecion de la espasticidad. Las propiedades pasivas de la rigidez en adultos no afectados mostraron una rigidez elastica mayor, asi como mayor viscosidad y friccion que en ninos no afectados. Se desarrollo un metodo para evitar la necesidad del bloqueo temporal de nervios para calcular las propiedades de inercia del pie en personas con espasticidad.