Objectification of motor disorders in children with cerebral palsy: what we know so far

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This study provides an overview of the recent literature regarding the assessment methods of the functional state of the locomotor system in children with cerebral palsy. The objective methods of quantitative assessment of motor disorders in cerebral palsy are presented, including the measurement of stability, biomechanical assessment of walking, and video analysis of movements. The influence of the cognitive load on the ability to maintain the vertical posture in children with cerebral palsy as well as the changes in the stability of the vertical posture with closed eyes were observed. Changes in the walking parameters with an increase in the speed were also recorded in children with cerebral palsy.

Methods that assess hand motion in children with cerebral palsy include tests involving the moving of objects, tests for speed assessment in joint movements, and video analysis of motions.

The methods and tests for such an evaluation require to be valid and reliable, allowing an objective assessment of the severity of motor disorders in cerebral palsy.

About the authors

Vladimir V. Borzikov

Privolzhsky Research Medical University

Author for correspondence.
Email: rukinann@mail.ru

MD, Junior Research Worker, Department of Functional Diagnostics

Russian Federation, 10/1, Minin and Pozharsky square , Nizhny Novgorod, 603005

Natalia N. Rukina

Privolzhsky Research Medical University

Email: rukinann@mail.ru

MD, PhD, Senior Research Worker, Department of Functional Diagnostics

Russian Federation, 10/1, Minin and Pozharsky square , Nizhny Novgorod, 603005

Alexei N. Kuznetsov

Privolzhsky Research Medical University

Email: rukinann@mail.ru

MD, Junior Research Worker, Department of Functional Diagnostics

Russian Federation, 10/1, Minin and Pozharsky square , Nizhny Novgorod, 603005

Anna N. Belova

Privolzhsky Research Medical University

Email: rukinann@mail.ru

MD, PhD, Professor, Head of Department of Functional Diagnostics

Russian Federation, 10/1, Minin and Pozharsky square , Nizhny Novgorod, 603005

References

  1. Аксенова Л.И., Архипов Б.А., Белякова Л.И., и др. Специальная педагогика: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. Н.М. Назаровой. – М., 2005. [Aksenova LI, Arkhipov BA, Belyakova LI. Ed by N.M. Nazarova. Special pedagogy: Textbook for students of higher educational institutions. Moscow; 2005. (In Russ.)]
  2. DeMatteo C, Law M, Russell D, et al. The Reliability and Validity of the Quality of Upper Extremity Skills Test. Phys Occup Ther Pediatr. 2009;13(2):1-18. doi: 10.1080/J006v13n02_01.
  3. Palisano R, Rosenbaum P, Walter S, et al. Development and reliability of a system to classify gross motor function in children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 1997;39(4):214-223. doi: 10.1111/j.1469-8749.1997.tb07414.x.
  4. Baker R, McGinley JL, Schwartz MH, et al. The gait profile score and movement analysis profile. Gait Posture. 2009;30(3):265-269. doi: 10.1016/j.gaitpost.2009.05.020.
  5. Анастази А. Психологическое тестирование. – М.: Педагогика, 1982. [Anastasi A. Psychological testing. Moscow: Pedagogika; 1982. (In Russ.)]
  6. Pavao SL, dos Santos AN, Woollacott MH, Rocha NA. Assessment of postural control in children with cerebral palsy: a review. Res Dev Disabil. 2013;34(5):1367-1375. doi: 10.1016/j.ridd.2013.01.034.
  7. Chen J, Woollacott MH. Lower extremity kinetics for balance control in children with cerebral palsy. J Mot Behav. 2007;39(4):306-316. doi: 10.3200/JMBR.39.4.306-316.
  8. Cherng RJ, Lin HC, Ju YH, Ho CS. Effect of seat surface inclination on postural stability and forward reaching efficiency in children with spastic cerebral palsy. Res Dev Disabil. 2009;30(6):1420-1427. doi: 10.1016/j.ridd.2009.07.002.
  9. Naslund A, Sundelin G, Hirschfeld H. Reach performance and postural adjustments during standing in children with severe spastic diplegia using dynamic ankle-foot orthoses. J Rehabil Med. 2007;39(9):715-723. doi: 10.2340/16501977-0121.
  10. Girolami GL, Shiratori T, Aruin AS. Anticipatory postural adjustments in children with hemiplegia and diplegia. J Electromyogr Kinesiol. 2011;21(6):988-997. doi: 10.1016/j.jelekin.2011.08.013.
  11. Ju YH, Hwang IS, Cherng RJ. Postural adjustment of children with spastic diplegic cerebral palsy during seated hand reaching in different directions. Arch Phys Med Rehabil. 2012;93(3):471-479. doi: 10.1016/j.apmr.2011.10.004.
  12. Rha DW, Kim DJ, Park ES. Effect of hinged ankle-foot orthoses on standing balance control in children with bilateral spastic cerebral palsy. Yonsei Med Jl. 2010;51(5):746-752. doi: 10.3349/ymj.2010.51.5.746.
  13. Hsue BJ, Miller F, Su FC. The dynamic balance of the children with cerebral palsy and typical developing during gait. Part I: Spatial relationship between COM and COP trajectories. Gait Posture. 2009;29(3):465-470. doi: 10.1016/j.gaitpost.2008.11.007.
  14. Chen LW, Wang J, Wang ZM, et al. Biomechanical analysis of gait in children with spastic cerebral palsy. Zhongguo Yundong Yixue Zazhi. 2009;(6):644-646.
  15. Dumont AJ, Araujo MC, Lazzari RD, et al. Effects of a single session of transcranial direct current stimulation on static balance in a patient with hemiparesis: a case study. J Phys Ther Sci. 2015;27(3):955-958. doi: 10.1589/jpts.27.955.
  16. Барбаева С.Н., Кулишова Т.В. Эффективность коррекции нарушений позы у больных детским церебральным параличом // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. – 2016. – Т. 93. – № 2. – С. 17–19. [Barbaeva SN, Kulishova TV. The effectiveness of correction of the postural problems in the patients presenting with juvenile cerebral palsy. Problems of balneology, physiotherapy, and exercise therapy. 2016;93(2):17-19. (In Russ.)]. doi: 10.17116/kurort2016217-19.
  17. Rose J, Wolff DR, Jones VK, et al. Postural balance in children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 2002;44(1):58-63. doi: 10.1017/S0012162201001669.
  18. Barela JA, Focks GM, Hilgeholt T, et al. Perception-action and adaptation in postural control of children and adolescents with cerebral palsy. Res Dev Disabil. 2011;32(6):2075-2083. doi: 10.1016/j.ridd.2011.08.018.
  19. Saavedra S, Woollacott M, van Donkelaar P. Head stability during quiet sitting in children with cerebral palsy: effect of vision and trunk support. Exp Brain Res. 2010;201(1):13-23. doi: 10.1007/s00221-009-2001-4.
  20. Correa JC, Correa FI, Franco RC, Bigongiari A. Corporal oscillation during static biped posture in children with cerebral palsy. Electromyogr Clin Neurophysiol. 2007;47(3):131-136.
  21. Liao HF, Hwang AW. Relations of balance function and gross motor ability for children with cerebral palsy. Percept Mot Skills. 2003;96(3 Pt 2):1173-1184. doi: 10.2466/pms.2003.96.3c.1173.
  22. Ferdjallah M, Harris GF, Smith P, Wertsch JJ. Analysis of postural control synergies during quiet standing in healthy children and children with cerebral palsy. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2002;17(3):203-210. doi: 10.1016/s0268-0033(01)00121-8.
  23. Schmid M, Conforto S, Lopez L, D’Alessio T. Cognitive load affects postural control in children. Exp Brain Res. 2007;179(3):375-385. doi: 10.1007/s00221-006-0795-x.
  24. Denckla MB. Revised Neurological Examination for Subtle Signs (1985). Psychopharmacol Bull. 1985;21(4):773-800.
  25. Reilly DS, Woollacott MH, van Donkelaar P, Saavedra S. The interaction between executive attention and postural control in dual-task conditions: children with cerebral palsy. Arch Phys Med Rehabil. 2008;89(5):834-842. doi: 10.1016/j.apmr.2007.10.023.
  26. Vogel EK, Woodman GF, Luck SJ. Storage of features, conjunctions and objects in visual working memory. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 2001;27(1):92-114. doi: 10.1037/0096-1523.27.1.92.
  27. Donker SF, Ledebt A, Roerdink M, et al. Children with cerebral palsy exhibit greater and more regular postural sway than typically developing children. Exp Brain Res. 2008;184(3):363-370. doi: 10.1007/s00221-007-1105-y.
  28. Roerdink M, De Haart M, Daffertshofer A, et al. Dynamical structure of center-of-pressure trajectories in patients recovering from stroke. Exp Brain Res. 2006;174(2):256-269. doi: 10.1007/s00221-006-0441-7.
  29. Петрушанская К.А., Витензон А.С. Исследование структуры ходьбы больных детским церебральным параличом // Российский журнал биомеханики. – 2005. – Т. 9. – № 3. – С. 59–69. [Petrushanskaya KA, Vitenzon AS. Study of patients with cerebral palsy walking structure. Rossiyskiy zhurnal biomekhaniki. 2005;9(3):59-69. (In Russ.)]
  30. Tretiakov M, Do KP, Aiona M. The Influence of the Unaffected Hip on Gait Kinematics in Patients with Hemiplegic Cerebral Palsy. J Pediatr Orthop. 2017;37(3):217-221. doi: 10.1097/BPO.0000000000000620.
  31. Mansouri M, Birgani PM, Kharazi MR, et al. Estimation of gait parameter using sonoelastography in children with cerebral palsy. In: Proceedings of the 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society; 18 Oct 2016; Orlando. doi: 10.1109/EMBC.2016.7591050.
  32. Ammann-Reiffer C, Bastiaenen CH, Meyer-Heim AD, van Hedel HJ. Effectiveness of robot-assisted gait training in children with cerebral palsy: a bicenter, pragmatic, randomized, cross-over trial (PeLoGAIT). BMC Pediatr. 2017;17(1):64. doi: 10.1186/s12887-017-0815-y.
  33. Bulea TC, Stanley CJ, Damiano DL. Part 2: Adaptation of Gait Kinematics in Unilateral Cerebral Palsy Demonstrates Preserved Independent Neural Control of Each Limb. Front Hum Neurosci. 2017;11:50. doi: 10.3389/fnhum.2017.00050.
  34. Wang X, Wang Y. Gait analysis of children with spastic hemiplegic cerebral palsy. Neural Regen Res. 2012;7(20):1578-1584. doi: 10.3969/j.issn.1673-5374.2012.20.008.
  35. Benedetti MG, D’Apote G, Faccioli S, et al. Equinus foot classification in cerebral palsy: an agreement study between clinical and gait analysis assessment. Eur J Phys Rehabil Med. 2011;47(2):213-221.
  36. Russell S, Bennett B, Sheth P, Abel M. The gait of children with and without cerebral palsy: work, energy, and angular momentum. J Appl Biomech. 2011;27(2):99-107. doi: 10.1123/jab.27.2.99.
  37. Kwon JY, Chang HJ, Lee JY, et al. Effects of hippotherapy on gait parameters in children with bilateral spastic cerebral palsy. Arch Phys Med Rehabil. 2011;92(5):774-779. doi: 10.1016/j.apmr.2010.11.031.
  38. Salazar-Torres JJ, McDowell BC, Kerr C, Cosgrove AP. Pelvic kinematics and their relationship to gait type in hemiplegic cerebral palsy. Gait Posture. 2011;33(4):620-624. doi: 10.1016/j.gaitpost.2011.02.004.
  39. Kim WH, Park EY. Causal relation between spasticity, strength, gross motor function, and functional outcome in children with cerebral palsy: a path analysis. Dev Med Child Neurol. 2011;53(1):68-73. doi: 10.1111/j.1469-8749.2010.03777.x.
  40. Bland DC, Prosser LA, Bellini LA, et al. Tibialis anterior architecture, strength, and gait in individuals with cerebral palsy. Muscle Nerve. 2011;44(4):509-517. doi: 10.1002/mus.22098.
  41. Kwak EE. Effect of rhythmic auditory stimulation on gait performance in children with spastic cerebral palsy. J Music Ther. 2007;44(3):198-216. doi: 10.1093/jmt/44.3.198.
  42. Kane KJ, Lanovaz J, Bisaro D, et al. Preliminary study of novel, timed walking tests for children with spina bifida or cerebral palsy. SAGE Open Med. 2016;4:2050312116658908. doi: 10.1177/2050312116658908.
  43. Musselman K, Brunton K, Lam T, Yang J. Spinal cord injury functional ambulation profile: a new measure of walking ability. Neurorehabil Neural Repair. 2011;25(3):285-293. doi: 10.1177/1545968310381250.
  44. Terjesen T, Lofterod B, Skaaret I. Gait improvement surgery in ambulatory children with diplegic cerebral palsy. Acta Orthop. 2015;86(4):511-517. doi: 10.3109/17453674.2015.1011927.
  45. Титаренко Н.Ю., Титаренко К.Е., Левченкова В.Д., и др. Количественная оценка нарушений двигательных функций у больных детским церебральным параличом методом видеоанализа движений с использованием двухмерной биомеханической модели // Российский педиатрический журнал. – 2014. – Т. 17. – № 5. – С. 20–26. [Titarenko NY, Titarenko KE, Levchenkova VD, et al. Quantitative evaluation of motor functions disorders in cerebral palsy patients by means of videoanalysis of movements with the use a two-dimensional biomechanical model. Russian journal of pediatrics. 2014;17(5):20-26. (In Russ.)]
  46. videomotion.ru [интернет]. Титаренко Н.Ю. Видеоанализ движений в оценке терапии детей с резидуальным неврологическим дефицитом [доступ от 14.11.2017]. Доступ по ссылке http://www.videomotion.ru/engine.php?content = art03. [Videomotion.ru [Internet]. Titarenko NY. Video analysis of movements in evaluating the therapy of children with residual neurologic deficit. [cited 2017 Nov 14]. Available from: http://www.videomotion.ru/engine.php?content = art03 (In Russ.)].
  47. Platz T, Pinkowski C, van Wijck F, et al. Reliability and validity of arm function assessment with standardized guidelines for the Fugl-Meyer Test, Action Research Arm Test and Box and Block Test: a multicentre study. Clin Rehabil. 2005;19(4):404-411. doi: 10.1191/0269215505cr832oa.
  48. Mathiowetz V, Volland G, Kashman N, Weber K. Adult norms for the Box and Block Test of manual dexterity. Am J Occup Ther. 1985;39(6):386-391. doi: 10.5014/ajot.39.6.386.
  49. Ferre CL, Brandao M, Surana B, et al. Caregiver-directed home-based intensive bimanual training in young children with unilateral spastic cerebral palsy: a randomized trial. Dev Med Child Neurol. 2017;59(5):497-504. doi: 10.1111/dmcn.13330.
  50. Smith YA, Hong E, Presson C. Normative and validation studies of the Nine-hole Peg Test with children. Percept Mot Skills. 2000;90(3 Pt 1):823-843. doi: 10.2466/pms.2000.90.3.823.
  51. Poole JL, Burtner PA, Torres TA, et al. Measuring dexterity in children using the Nine-hole Peg Test. J Hand Ther. 2005;18(3):348-351. doi: 10.1197/j.jht.2005.04.003.
  52. Clinicaltrials.gov [Internet]. Valenza MC. Upper Limbs Assessment in Children with Cerebral Palsy. [cited 2017 Nov 14]. Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/study/NCT01988844.
  53. Jebsen RH, Taylor N, Trieschmann RB, et al. An objective and standardized test of hand function. Arch Phys Med Rehabil. 1969;50(6):311-319.
  54. Brandao MB, Ferre C, Kuo HC, et al. Comparison of Structured Skill and Unstructured Practice During Intensive Bimanual Training in Children with Unilateral Spastic Cerebral Palsy. Neurorehabil Neural Repair. 2014;28(5):452-461. doi: 10.1177/1545968313516871.
  55. Krumlinde-Sundholm L, Lindkvist B, Plantin J, Hoare B. Development of the assisting hand assessment for adults following stroke: a Rasch-built bimanual performance measure. Disabil Rehabil. 2017:1-9. doi: 10.1080/09638288.2017.1396365.
  56. Krumlinde-Sundholm L, Holmefur M, Kottorp A, Eliasson AC. The Assisting Hand Assessment: current evidence of validity, reliability, and responsiveness to change. Dev Med Child Neurol. 2007;49(4):259-264. doi: 10.1111/j.1469-8749.2007.00259.x.
  57. medznate.ru [интернет]. Никитина Е.С. Методика адаптивной физической культуры при ДЦП [доступ от 14.11.2017]. Доступ по ссылке http://medznate.ru/docs/index-78022.html. [Medznate.ru [Internet]. Nikitina ES. Technique of adaptive physical culture with cerebral palsy. [cited 2017 Nov 14]. Available from: http://medznate.ru/docs/index-78022.html. (In Russ.)]
  58. bmsi.ru [интернет]. Тренажерные системы в адаптивной физической культуре [доступ от 14.11.2017]. Доступ по ссылке: http://bmsi.ru/doc/939df9d0-675f-4262-89d8-abec91090808. [Bmsi.ru [Internet]. Exercise systems in adaptive physical culture [cited 2017 Nov 14]. Available from: http://bmsi.ru/doc/939df9d0-675f-4262-89d8-abec91090808. (In Russ.)]
  59. psy-files.ru [интернет]. Тест Керна – Иерасека [доступ от 14.11.2017]. Доступ по ссылке: http://www.psy-files.ru /2007/02/09/diagnostika_gotovnosti_rebenka_k_shkole_test_kerna_ieraseka.html. [Psy-files [Internet]. Kern-Jirasek test [cited 2017 Nov 14]. Available from: http://www.psy-files.ru /2007/02/09/diagnostika_gotovnosti_rebenka_k_shkole_test_kerna_ieraseka.html. (In Russ.)]
  60. Bernstein JH, Waber DP. Developmental scoring system for the Rey-Osterrieth Complex Figure: Professional manual. Lutz, Florida: Psychological Assessment Resources; 1996.
  61. Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева. Применение графических методов в психодиагностике нарушений умственного развития и нейрокогнитивного дефицита у детей: пособие для врачей и медицинских психологов. – СПб.: СПб НИПНИ им. В.М. Бехтерева, 2011. [The St. Petersburg Bekhterev Psychoneurological Research Institute. Application of graphic methods in the psychodiagnosis of mental development disorders and neurocognitive deficits in children: a tutorial for doctors and medical psychologists. Saint Petersburg: SPb NIPNI im. V.M. Behtereva; 2011. (In Russ.)]
  62. Oster GD, Crone PG. Using drawings in assessment and therapy: A guide for mental health professionals. New York: Brunner-Routledge; 2004.
  63. Gaillard F, Rauscent H, Crétual A, et al. Relationship between hand function assessment and upper limb kinematic analysis in children with hemiplegic cerebral palsy. Ann Phys Rehabil Med. 2016;59:e6-e7. doi: 10.1016/j.rehab.2016.07.017.
  64. Klotz MC, van Drongelen S, Rettig O, et al. Motion analysis of the upper extremity in children with unilateral cerebral palsy — an assessment of six daily tasks. Res Dev Disabil. 2014;35(11):2950-2957. doi: 10.1016/j.ridd.2014.07.021.
  65. Quijano-Gonzalez Y, Melendez-Calderon A, Burdet E, et al. Upper limb functional assessment of children with cerebral palsy using a sorting box. In: Proceedings of the 36th. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society; 26-30 Aug 2014; Chicago. doi: 10.1109/EMBC.2014.6944087.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 Borzikov V.V., Rukina N.N., Kuznetsov A.N., Belova A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».