Investigation of the Relationship Between Muscle Tone and Spasticity Severity and Walking Parameters in Children with Cerebral Palsy

Abstract

Background: Spastic cerebral palsy (SCP) is one of the most common motor disorders observed in childhood, and increased muscle tone and spasticity severity may adversely affect gait parameters. Aim: This study aimed to investigate the relationship between lower extremity muscle tone and spasticity severity with gait parameters in children with unilateral and bilateral SCP. Methods: A total of 30 children aged between 6 and 18 years, diagnosed with unilateral or bilateral SCP and classified as levels I, II, or III according to the Gross Motor Function Classification System (GMFCS), were included in the study. Muscle tone was assessed using the Modified Ashworth Scale (MAS), and spasticity severity was evaluated with the Modified Tardieu Scale (MTS). Gait parameters were analyzed using the Edinburgh Visual Gait Score (EVGS). The relationships between the obtained data were analyzed using appropriate statistical methods. Results: Significant positive correlations were found between the tone levels and spasticity severity of lower extremity muscles and the total EVGS scores. Particularly strong correlations were observed in the spasticity components of the knee extensor and hip adductor muscles. Regarding increased tone, a very strong positive correlation was found between the left knee extensor muscles and both the total EVGS score (r = 0.849, p < 0.01) and the left-side EVGS score (r = 0.848, p < 0.01). Similarly, a significant positive correlation was observed between increased spasticity severity and gait parameters. The strongest correlation was identified between the left knee extensor muscles and both the total EVGS score (r = 0.790, p < 0.01) and the left-side EVGS score (r = 0.789, p < 0.01). Conclusion: The findings indicate that increased tone and spasticity severity, particularly in the knee extensor and hip adductor muscles, negatively affect gait quality in children with SCP. Our study reveals that spasticity components in the lower extremity muscles may influence both ipsilateral and contralateral gait parameters. These results emphasize the importance of considering muscle tone and spasticity severity in the lower extremities during treatment planning. Therapeutic approaches targeting spasticity inhibition should focus on specific muscle groups to improve gait quality, and these factors should be taken into account in clinical interventions.

Keywords

• Cerebral palsy
• muscle spasticity
• gait analysis

SEREBRAL PALSİLİ ÇOCUKLARDA KAS TONUSU VE SPASTİSİTE ŞİDDETİ İLE YÜRÜME PARAMETRELERİ ARASINDAKİ İLİŞKİNİN İNCELENMESİ

Öz

Giriş: Spastik serebral palsi (SSP), çocuklukta görülen en yaygın motor bozukluklardan biridir ve kas tonusu ile spastisite şiddetindeki artış yürüme parametrelerini olumsuz etkileyebilir. Amaç: Bu çalışmanın amacı, unilateral ve bilateral SSP’li çocuklarda alt ekstremite kaslarının kas tonusu ve spastisite şiddeti ile yürüme parametreleri arasındaki ilişkiyi incelemektir. Yöntem: Çalışmaya 6-18 yaş arasında, unilateral veya bilateral SSP tanısı almış, Gross Motor Function Classification System (GMFCS) I,II ve III seviyesindeki toplam 30 çocuk dâhil edilmiştir. Kas tonusu Modifiye Ashworth Skalası (MAS), spastisite şiddeti Modifiye Tardieu Skalası (MTS) ile değerlendirilmiştir. Yürüme parametreleri ise Edinburgh Görsel Yürüme Analizi (EGYA) ile analiz edilmiştir. Elde edilen veriler arası ilişkiler uygun istatistiksel yöntemlerle analiz edilmiştir. Bulgular: Alt ekstremite kaslarının tonus düzeyleri ve spastisite şiddetleri ile EGYA toplam puanları arasında anlamlı pozitif korelasyonlar tespit edilmiştir. Özellikle diz ekstansör ve kalça addüktör kaslarının spastisite komponentlerinde çok güçlü anlamlı korelasyonlar tespit edilmiştir. Tonus artışı incelendiğinde sol diz ekstansör kasları ile EGYA total puanı (r= 0,849; p<0,01) ve EGYA sol total puanı arasında (r= 0,848; p<0,01) çok güçlü pozitif korelasyonlar olduğu görülmüştür. Spastisite şiddeti artışı ile yürüme parametreleri arasında da benzer şekilde anlamlı pozitif korelasyonlar bulunmuştur. En yüksek korelasyon, sol diz ekstansör kasları ile EGYA total (r= 0,790; p<0,01) ve EGYA sol total (r= 0,789; p<0,01) arasında çok güçlü pozitif korelasyon gözlenmiştir. Sonuç: Bulgular, SSP'li çocuklarda özellikle diz ekstansör ve kalça addüktör kaslarında tonus ve spastisite şiddeti artışının yürüme kalitesini olumsuz yönde etkilediğini göstermektedir. Çalışmamız alt ekstremite kaslarındaki spastisite komponentlerinin hem ipsilateral hem de kontralateral yürüme parametrelerini etkileyebileceğini ortaya koymuştur. Bu sonuç, tedavi planlamalarında alt ekstremitelerdeki kas tonusu ve spastisite şiddetinin dikkate alınmasının önemini vurgulamaktadır. Yürüme kalitesini arttırmaya yönelik spastisite inhibisyonunu hedefleyen tedavi yaklaşımlarının spesifik kaslara odaklanması gerektiğini ve bu faktörlerin klinik müdahalelerde dikkate alınması gerektiği görülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Serebral palsi
• kas spastisitesi
• yürüme analizi

Kaynakça

1. 1. Bax M, Goldstein M, Rosenbaum P, Leviton A, Paneth N, Dan B, et al. Proposed definition and classification of cerebral palsy, April 2005. Dev Med Child Neurol. 2005;47(8):571-576. doi:10.1017/s001216220500112x
2. 2. Odding E, Roebroeck ME, Stam HJ. The epidemiology of cerebral palsy: incidence, impairments and risk factors. Disabil Rehabil. 2006;28(4):183-191. doi:10.1080/09638280500158422
3. 3. Tabard-Fougère A, Rutz D, Pouliot-Laforte A, De Coulon G, Newman CJ, Armand S. et al. Are Clinical Impairments Related to Kinematic Gait Variability in Children and Young Adults With Cerebral Palsy?. Front Hum Neurosci. 2022;16:816088. Published 2022 Mar 2. doi:10.3389/fnhum.2022.816088
4. 4. Domagalska M, Szopa A, Syczewska M, Pietraszek S, Kidoń Z, Onik G. The relationship between clinical measurements and gait analysis data in children with cerebral palsy. Gait 2013;38(4):1038-1043. Posture. doi:10.1016/j.gaitpost.2013.05.031
5. 5. Scholtes VA, Dallmeijer AJ, Rameckers EA, et al. Lower limb strength training in children with cerebral palsy--a randomized controlled trial protocol for functional strength training based on progressive resistance exercise principles. BMC Pediatr. 2008;8:41. Published 2008 Oct 8. doi:10.1186/1471-2431-8-41
6. 6. de Roo EG, Koopman SB, Janssen TW, Aertssen WFM. The effects of extracorporeal shock wave therapy in children with cerebral palsy: a systematic review. Int J Surg. 2025;111(4):2773-2790. doi:10.1097/JS9.0000000000002251
7. 7. Abbaskhanian A, Rashedi V, Delpak A, Vameghi R, Gharib M. Rehabilitation Interventions for Children With Cerebral Palsy: A Systematic Review . J. Pediatr. Rev 2015; 3 (1).
8. 8. Sahinoğlu D, Coskun G, Bek N. Effects of different seating equipment on postural control and upper extremity function in children with cerebral palsy. Prosthet Orthot Int. 2017;41(1):85-94. doi:10.1177/0309364616637490

9. 9. Mutlu A, Livanelioglu A, Gunel MK. Reliability of Ashworth and Modified Ashworth scales in children with spastic cerebral palsy. BMC Musculoskelet Disord. 2008;9:44. Published 2008 Apr 10. doi:10.1186/1471-2474-9-44
10. 10. Şimşek, A., Yıldız, R., & Elbasan, B. Hemiplejik ve diplejik serebral palsili çocuklarda gövde kontrolü ile denge arasindaki ilişkinin incelenmesi. Fizyoterapi Rehabilitasyon, 2017; 28(2): 68-72.
11. 11. Ataç T, Özal C, Kerem Günel M. Reliability and Validity of the Turkish Version of the Gross Motor Function Measurement (GMFM-88&66) in Children with Cerebral Palsy. Children (Basel). 2024;11(9):1076. Published 2024 Sep 2. doi:10.3390/children11091076
12. 12. Numanoğlu A. Spastik Serebral Palsili çocuklarda spastisiteyi değerlendirmede iki farklı klinik yöntemin gözlemci içi güvenirliğinin incelenmesi. 2010. Master's Thesis. Sağlık Bilimleri Enstitüsü.
13. 13. Read HS, Hazlewood ME, Hillman SJ, Prescott RJ, Robb JE. Edinburgh visual gait score for use in cerebral palsy. J Pediatr Orthop. 2003;23(3):296-301.
14. 14. Göksoy S, Emen E, Yenipınar Ş. Öğretmenlerin öz liderlik rolleri ile örgütsel vatandaşlık davranışları arasındaki ilişkinin incelenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi. 2014; 11(1):103-116.
15. 15. Banky M, Clark RA, Mentiplay BF, Olver JH, Williams G. Clinical spasticity assessment using the Modified Tardieu Scale does not reflect joint angular velocity or range of motion during walking: Assessment tool implications. J Rehabil Med. 2021;53(1):jrm00137. doi:10.2340/16501977-2777
16. 16. Tüfek MT, Elbasan, B. Çocukluk çağında erken müdahalede yaklaşımlar: geleneksel hedef odaklı derleme. Gazi Sağlık Bil. 2022;7(1):101-111.