Factors affecting passive muscle stiffness through shear wave elastography in children with spastic cerebral palsy

Abstract

Background: In patients with spastic cerebral palsy (CP), both neural and non-neural components contribute to hypertonia. Children with CP have greater passive muscle stiffness as a non-neural component than typically developed children. Objectives: This study aimed to investigate the factors affecting passive muscle stiffness using ultrasound shear wave elastography (SWE) in children with spastic CP and to determine the changes in SWE with therapeutic interventions. Participants and Methods: We enrolled 32 children with spastic CP (21 boys and 11 girls; age range 2.5–10.6 years). The shear wave modulus was measured using SWE in the medial gastrocnemius at 0 degree plantar flexion (SWE-N) and resting position (SWE-R). Some children were treated with botulinum toxin injection (BoNT-A) with or without a short leg cast. SWE modified Ashworth scale and modified Tardieu scale were all evaluated before, 2 weeks, and 4 weeks after the intervention. Results: Multiple regression analysis revealed that body mass index (BMI) had a significant negative effect on SWE-N. The Gross Motor Function Classification System (GMFCS) score was a positive factor, while age was a negative factor for SWE-R. Clinical spasticity assessments did not show a significant relationship with SWE. After the intervention, the SWE-N decreased, regardless of the treatment modality. SWE-R decreased after BoNT-A with or without a cast. The ratio of SWE-N to SWE-R decreased after BoNT-A with casts and physical therapy. Conclusion: This study revealed that BMI, GMFCS score, and age were significantly associated with SWE. The significant changes in SWE after therapeutic intervention suggest that SWE may be a useful outcome measure for spastic management in children with CP. 배경: 경직성 뇌성마비의 근긴장항진은 신경 요소와 비신경 요소가 모두가 기여한다. 비신경 구성 요소 중 하나인 수동적 근육 뻣뻣함은 뇌성마비 소아에서 정상 발달 소아보다 더 크다. 목표: 본 연구의 목적은 경직성 뇌성마비 소아에서 횡파 탄성 초음파 영상을 사용하여 수동적 근육 뻣뻣함에 영향을 미치는 요인을 조사하고 치료적 중재 후 횡파탄성초음파의 변화를 알아보는 것이다. 방법: 32명의 경직성 뇌성마비 소아(남 21명, 여 11명, 2.5-10.6세)가 모집되었다. 횡파탄성계수는 발목을 0도 족저굴곡(SWE-N) 및 안정 위치(SWE-R)에 두고 내측 비복근에서 횡파탄성초음파를 사용하여 측정되었다. 참가자 중 일부는 석고고정술을 포함하거나 포함하지 않은 보툴리눔 독소 주사로 치료를 받았다. 중재 전, 2주 후, 4주 후에 횡파탄성초음파, 수정된 Ashworth 척도, 수정된 Tardieu 척도를 평가하였다. 결과: 다중회귀분석 결과, 체질량 지수는 SWE-N에 유의하게 부정적인 영향을 미쳤다. SWE-R에서 대운동분류시스템 수준은 양의 요인, 연령은 음의 요인이었다. 임상적 경직 평가는 횡파탄성계수와 유의한 관계를 나타내지 않았다. SWE-N은 치료 방식에 관계없이 감소했고, SWE-R은 석고고정술 유무에 관계없이 보툴리눔 독소 주사 이후 감소했다. 그리고 SWE-N 대 SWE-R의 비율은 보툴리눔 독소와 석고고정술 병합 치료 후와 물리 치료 후에 감소했다. 결론: 본 연구는 뇌성마비 소아에서 체질량지수, 대운동분류시스템 수준 및 연령이 횡파탄성계수와 유의한 관련이 있음을 밝혔다. 치료적 중재 후 횡파탄성초음파 영상의 의미 있는 변화는 횡파탄성초음파가 뇌성마비 소아의 경직 관리에 유용한 결과 측정 도구가 될 수 있음을 시사한다.