Functionele elektrostimulatie van de enkel dorsaalflexoren tijdens het lopen bij kinderen met unilaterale spastische cerebrale parese: een gerandomiseerde crossover interventie studie.

Cerebrale parese (CP) is de meest voorkomende upper motor neuron aandoening bij
kinderen en de hoofdoorzaak van handicap in kinderen. CP beschrijft een groep
van aandoeningen van het musculoskeletale systeem, die permanent zijn maar niet
onveranderbaar. CP wordt veroorzaakt door een congenitale of verworven
niet-progressieve aandoening van de ontwikkeling van het brein in het eerste
levensjaar.
Kinderen met spastische cerebrale parese (sCP) lopen vaak met onvoldoende enkel
dorsaalflexie of met eversie van de voet. Een pathologisch looppatroon, bekend
als een klapvoet, kan het resultaat zijn en leiden tot 2 complicaties: het
neerklappen van de voet tijdens de laad-fase en het met de tenen slepen tijdens
de zwaai-fase van het lopen. Dit wordt gedeeltelijk veroorzaakt door zwakte van
de m. tibialis anterior en gedeeltelijk door co-contractie van de m. fibularis
met de m. tibialis anterior. Er is dus een combinatie van het ontbreken van
selectiviteit en verminderde kracht, waardoor het looppatroon op verschillende
vlakken afwijkt van normaal. Daarnaast zijn er balansproblemen tijdens het
lopen. In de loop van de tijd is de afwijking progressief vanwege atrofie en
contracturen van de spieren en toenemend lichaamsgewicht. Voor het
classificeren van het looppatroon kan de schaal van Winters gebruikt worden.
Unilaterale CP met dropfoot is daarin geclassificeerd als type I.
In het dagelijks leven leiden deze problemen voor patiënten onder andere tot
beperkte loopafstand en frequent vallen. Deze problemen kunnen leiden tot een
beperking in participatie in dagelijkse activiteiten op school en in vrije tijd.
De huidige richtlijn voor spastische cerebrale parese beschrijft de
verschillende interventies in relatie tot de leeftijd van het kind als volgt:
De eerste stap is conservatieve therapie, waaronder fysiotherapie,
orthopedisch schoeisel en (enkel-voet) orthesen.
De tweede stap bevat systemische en lokaal toegepaste medicatie. Diazepam,
dantroleen, clonidine en baclofen zijn de meest gebruikte middelen. Deze
middelen, behalve dantroleen, onderdrukken spasticiteit door remming van de
excitatoire neurotransmitters of door stimulatie van de inhibitoire
neurotransmitters. Botuline toxine A (Bont-A) is een intramusculair toegepast
middel dat chemische denervatie veroorzaakt op het niveau van de motorische
eindplaat van de spier, waardoor zwakte ontstaat. Het wordt daarom toegepast in
spieren die ongewenste co-activatie vertonen. Omdat het effect slechts
tijdelijk is, moet de behandeling elke 3-9 maanden herhaald worden. Door
training toe te passen, kan het effect verlengd worden. Bont-A injectie wordt
bij kinderen onder algehele anesthesie uitgevoerd.
Behandeling met orthese kan functioneel zijn, echter kan dit ook enkel
bewegingen en functie beperken, vooral bij patiënten met een milde vorm van CP
(Gross Motor Function Classification System [GMFCS] I en II). Daarnaast heeft
een AFO een goed effect in een fase van een stap, maar niet in de andere fase,
terwijl het gebruikt wordt als correctie van een dynamisch event. Mogelijke
negatieve effecten zijn spierzwakte en atrofie.
De derde stap bevat chirurgische interventies, zoals tenotomie, transpositie en
osteotomie. Dit wordt vaak gevolgd door een conservatief gips programma met
goede post-operatieve begeleiding (fysiotherapie, spalken) om bot misvormingen
te voorkomen of uit te stellen. Nog belangrijker is echter om op jongere
leeftijd chirurgie aan zacht weefsel uit te voeren. Misvormingen en daar mee
geassocieerde operaties kunnen daarmee voorkomen worden, of uitgesteld tot op
latere leeftijd wanneer het niet interfereert met de groei van het kind.
Elke behandeling brengt het risico op bijwerkingen met zich mee. Voorbeelden:
sedatie bij orale medicatie, drukplekken en atrofie bij statische orthesen,
tijdelijk effect van Bont-A en chirurgische complicaties tijdens de operatie of
later als gevolg.
Functionele elektrische stimulatie (FES) kan een minder beperkende en
effectievere behandeling zijn voor de klapvoet bij kinderen met CP. Door de
nervus fibularis (vroege naam: nervus peroneus) of de m. tibialis anterior
elektrisch te stimuleren tijdens de swing fase van het lopen, wordt voetheffing
gestimuleerd. In tegenstelling tot orthesen, beperkt FES de beweging niet, maar
produceert het spiercontractie, waardoor het de potentie heeft om kracht en
motorische controle te doen toenemen door herhaalde neuronale stimulatie over
de tijd. Er kunnen twee soorten van effect worden onderscheiden: 1) een direct
effect van de stimulatie (orthotisch) 2) een therapeutisch effect van herhaalde
elektrische stimulatie, resulterend in langer aanhoudend effect op spieren
en/of gewrichten.
Ter voorbereiding op deze studie, hebben we een systematische review uitgevoerd
(Moll et al, geaccepteerd voor publicatie) en gevonden dat FES meteen de enkel
dorsaalflexie verbetert. Daarbij zijn er langer aanhoudende effecten op enkel
dorsaalflexie en vallen. Echter, het moet worden opgemerkt dat slechts 2
studies (4 artikelen) van level II evidence waren en dat alle andere studies
een single-subject design hebben gebruikt. Tot nu toe is het gebruik van FES
bij CP beperkt en zijn er geen gegevens bekend wat loopafstand (activiteiten
niveau) en wat effecten op participatie betreft.
Het primair doel is het effect van FES beoordelen op een participatie niveau,
aan de hand van een individueel doel, zowel op de korte tot middellange termijn
effecten (initiële studie, 12 weken FES behandeling) als de lange termijn
effecten (3 jaar follow-up van patiënten die FES continueren). Hiervoor wordt
de Goal Attainment Scaling (GAS) gebruikt voor de kortere termijn: samen met
elke patiënt zullen hiervoor twee doelen worden opgesteld waarvan één doel op
loopafstand. De Canadian Occupational Performance Measure (COPM) wordt gebruikt
voor de lange termijn. Ook zal participatie gemeten worden middels
vragenlijsten. Daarnaast zal er gekeken worden naar resultaten op functie- en
activiteiten niveau: het effect van FES op gangbeeldkarakteristieken (zoals
enkel dorsaalflexie en balans), loopafstand, vallen, spasticiteit en
spierkracht. Er zal ook gekeken worden naar het type hersenschade van de
patiënt. Een extra doel is de kosteneffectiviteit van FES te onderzoeken. In
het geval van een positief effect kan dit ondersteunen bij een aanvraag bij de
zorgverzekeraar.

Het primaire doel van deze studie is het evalueren van het effect van FES op
participatie niveau, namelijk het behalen van individuele doelen, gemeten aan
de hand van de 'goal attainment scale' (GAS). Secundaire doelen zijn om het
effect op lichaamsfuncties en -structuren te bestuderen, zoals gangbeeld
karakteristieken, balans en spierkracht, en op activiteiten zoals loopafstand
en aantal vallen. Daarnaast zal het gebruiksklaar maken van FES versus een
conventionele orthese vergeleken worden en zal de patiënt tevredenheid
bestudeerd worden.
Zowel de korte tot middellange termijn effecten (initiële studie, 12 weken FES
behandeling) als de lange termijn effecten (3 jaar follow-up van patiënten die
FES continueren) zullen bestudeerd worden.
Uiteindelijk moet er bewijs zijn of FES een geschikte behandeling is voor een
klapvoet bij kinderen met sCP, en zo ja, voor welke specifieke groep. Dit
bewijs kan (indien positief) vervolgens gebruikt worden voor het aanvragen van
vergoeding voor het FES apparaat.

Het betreft een gerandomiseerde *cross-over* studie. Patiënten worden
gerandomiseerd voor eerst de conventionele of eerst de FES groep.

FES groep
Deze groep start met FES behandeling: een periode van in totaal 12 weken,
waarvan 4 weken FES adaptatiefase en 8 weken FES fase. Tijdens de adaptatiefase
wordt de stimulus (in volt) geleidelijk verhoogd tot een effectief niveau. In
deze adaptatiefase worden de deelnemers geadviseerd de gebruiksduur op te
bouwen van 30 minuten naar 6 uur per dag. Tijdens de 8 weken durende FES fase
wordt de deelnemers gevraagd het FES apparaat tenminste gedurende 6 uur per dag
te dragen tijdens actief lopen. Daarna volgen 6 weken *wash-out* met daarna 12
weken de conventionele behandeling om het blijvende effect te evalueren.

Controle groep:
Deze groep start met conventionele behandeling die kan bestaan uit het dragen
van een enkel-voetorthese of aangepast schoeisel. Na de eerste 12 weken volgt
een 'wash-out' periode van 6 weken (tweede baseline) en vervolgens de FES fase
van 12 weken zoals hierboven beschreven.

Lange termijn follow-up: patiënten die na de initiële studieperiode FES blijven
gebruiken, zullen gedurende 3 jaar opgevolgd worden met jaarlijkse metingen.

Metingen
Patiënten zullen initieel 4 complete metingen ondergaan. Een complete meting
bestaat uit: lichamelijk onderzoek, loopanalyse, krachtanalyse, een
stappenmeter dragen gedurende 7 dagen, de 'goal attainment scale' en de CPQoL
vragenlijst. Deze beoordelingen zullen plaatsvinden op de volgende momenten: 1)
bij start (0 weken) ten tijde van de huidige interventie 2) na week 12, het
einde van de eerste behandeling 3) na week 18, het einde van de wash-out fase
en begin van de volgende behandeling 4) week 30 aan het einde van de tweede
behandeling.
Bij voortzetting van FES therapie zal er nog 3 jaar follow-up met jaarlijkse
metingen volgen (4 metingen in totaal).

Tijdens deze studie zal een geselecteerde groep van 20 kinderen met unilaterale sCP en een klapvoet, een behandeling met FES (interventie) voor 12 weken krijgen en huidige/standaard (controle)behandeling gedurende 12 weken. Standaard behandeling kan bestaan uit fysiotherapie, aangepast schoeisel en/of een enkel-voetorthese. De volgorde van de behandeling zal gerandomiseerd worden en de behandelingen zullen worden vergeleken om de geschiktheid van FES te evalueren. Huidige standaard (controle) behandeling: zoals beschreven in >introductie en rationale>, zijn fysiotherapie, speciaal schoeisel en orthesen de eerste behandelopties voor een klapvoet bij cerebrale parese. Bestaande EVO>s (enkel-voetorthesen) worden ontworpen met of zonder articulerend gewricht met verschillende bewegingscontrole elementen zoals veren, dempers, een gekoppeld 4-staven mechanisme, elastische actuatoren et cetera. Bij de eerste beoordeling zal de huidige behandeling van de kinderen geanalyseerd worden. Er zal bijvoorbeeld bekeken worden of de schoenen en orthesen goed uitgelijnd en passend zijn. Indien dit niet het geval is, zal eerst aanpassing en optimalisatie plaatsvinden voordat het onderzoek gestart wordt. Daarvoor zal een systematische benadering gebruikt worden zoals beschreven door Kerkum en collega>s, waarbij de >schacht tot verticaal> hoek gebruikt wordt. Deze tibia-hellingshoek reageert op veranderingen in hielhoogte van de EVO-schoen combinatie en weerspiegelt de daarbij behorende veranderingen in de hoeken en bewegingen in de onderste extremiteit. Daarnaast zullen we kijken naar pre-positionering, de enkel-hoek bij hiel-landing (initieel contact) en knie-extensie in mid-stand. Het type orthese zal uiteraard de beoordeling beïnvloeden. FES interventie: het gebruikte FES apparaat (WalkAide; Innovative Neurotronics, Austin, Texas, USA) geeft asymmetrische bifasische oppervlakkige elektrische stimulatie aan de n. peroneus communis (voorheen n. fibularis communis). Dit wordt getriggerd door een individueel ingestelde kantel-sensor en dient om de voetklaring tijdens de zwaaifase van het lopen te verbeteren. De grote dorsaalflexor van de enkel is de m. tibialis anterior, die de voet lift en naar binnen draait (inversie). De m. fibularis (voorheen m. peroneus) draait de voet voornamelijk naar buiten en draagt ook wat bij aan plantairflexie. Kleine aanpassingen in de plaatsing van de stimulatie elektroden kunnen selectiever de m. tibialis anterior en/of de m. peroneus activeren en zo de gewenste beweging in zo wel het sagittale en frontale vlak. Naast de door de gebruiker gecontroleerde amplitude instelling, zijn de volgende stimulatieparameters in te stellen door de clinicus: impuls frequentie (16.7-33 Hz), impuls breedte (25-300 ms), kantelhoeken om de stimulatie te starten en stoppen, aanwezigheid van hellingen omhoog of omlaag, minimale en maximale stimulatie duur en een rust (wacht) periode tussen twee opeenvolgende stimulaties. De software die bij het apparaat geleverd wordt, kan loop-data opnemen die als leidraad gebruikt kunnen worden bij het maken van beslissingen omtrent deze parameters. Het initiële instellen van het FES apparaat zal gebeuren na de baseline meting. In de eerste 4 weken zullen deze instellingen worden aangepast. Deelnemers krijgen de instructies om de draagtijd van 30 minuten per dag naar 6 uur per dag te verlengen. Gedurende de hierop volgende FES fase van 8 weken, worden de deelnemers gevraagd het apparaat dagelijks 6 uur lang te dragen op tijden waarop ze het meeste lopen. Tijdens de FES fase mogen patiënten standaard therapie (behalve de AFO) zoals fysiotherapie, continueren. Na de eerste 12 weken zal de FES groep overgaan naar de controle behandeling - na een 6 weken wash-out periode - en de controle groep naar de FES behandeling. Na het afronden van de initiële studie, kunnen patiënten kiezen om het gebruik van FES te continueren. Deze beslissing zal samen met de behandelend artsen gemaakt worden.

De meeste enkel-voet orthesen (huidige behandeling) geven mobiliteitsbeperking.
Door het beperken van de enkelbeweging kunnen EVO's spierzwakte en atrofie
verergeren, waardoor er verder verlies van functie over de tijd kan ontstaan.
Daarnaast kunnen patiënten door een EVO leiden aan drukplekken. FES beperkt de
beweging niet, maar veroorzaakt een contractie, en heeft daardoor de potentie
om spierkracht en motorische controle te verhogen door herhaalde neuronale
stimulatie. Het risico van de behandeling is te verwaarlozen en de belasting is
minimaal. Deze studie kan alleen met deze patiëntengroep gedaan worden.