Lower limb muscle fatigue during walking in children with cerebral palsy

Dev Med Child Neurol. 2019 Feb;61(2):212-218. doi: 10.1111/dmcn.14002. Epub 2018 Aug 29.

Abstract
in English, Spanish, Portuguese

Aim: To investigate whether more prominent signs of muscle fatigue occur during self-paced walking in children with cerebral palsy (CP) compared to typically developing peers.

Method: In this case-control study, 13 children with CP (four males, nine females; mean age [SD] 11y 4mo [3y 8mo]; nine in Gross Motor Function Classification System [GMFCS] level I, three in GMFCS level II, and one in GMFCS level III) and 14 typically developing peers (nine males, five females; mean age [SD] 9y 10mo [1y 10mo]) walked 5 minutes overground at a self-selected walking speed. Electromyography (EMG) median frequency and root mean square (RMS) were identified per gait cycle from EMG recordings of the tibialis anterior, gastrocnemius medialis, soleus, rectus femoris, and semitendinosus. Rate of change in those variables was analysed using mixed linear model analyses.

Results: The decrease in EMG median frequency of gastrocnemius medialis and soleus and increase in EMG-RMS of tibialis anterior, gastrocnemius medialis, and soleus were significantly larger in the most affected leg of children with CP compared with typically developing peers.

Interpretation: Increased selective muscle fatigue of the lower leg muscles was observed during self-paced walking in children with mild-to-moderate severe CP. This could contribute to and account for limited walking capacity.

What this paper adds: Children with cerebral palsy (CP) show more signs of lower leg muscle fatigue than typically developing peers. No signs of muscle fatigue were observed in upper leg muscles of children with CP.

Objetivo: Investigar la ocurrencia de signos prominentes de fatiga muscular durante la marcha a ritmo propio, en niños con parálisis cerebral (PC), comparado a sus pares con desarrollo típico.

Mètodo: En este estudio de caso control, 13 niños con PC (4 varones, 9 mujeres; edad promedio [DE] 11a 4m [3a 8m]; 9 en nivel I del Sistema de Clasificación de la Función Motora Gruesa [GMFCS], 3 en GMFCS nivel II, y 1 en GMFCS nivel III) y 14 pares con desarrollo típico (9 varones, 5 mujeres, edad promedio [DE] 9a 10m [1a 10m]) caminaron durante 5 minutos sobre una superficie a velocidad autoseleccionada. Se identificó la frecuencia media y la media cuadrática (RMS) por ciclo, de la señal electromiográfica (EMG) del tibial anterior, gastrocnemio medial, sóleo, recto femoral y semitendinoso. La tasa de cambio de estas variables fue analizada utilizando análisis con un modelo lineal mixto.

Resultados: La disminución en la frecuencia media de la EMG del gastrocnemio medial y sóleo, y el aumento en la RMS de la EMG del tibial anterior, gastrocnemio medial y sóleo, fueron significativamente mayores en la extremidad más afectada de niños con PC, comparado a sus pares con desarrollo típico.

Interpretación: Se observó un aumento en la fatiga muscular selectiva en los músculos de la pierna durante la marcha a ritmo propio en niños con PC leve a grave. Esto podría contribuir y explicar la limitación en la capacidad de la marcha.

Objetivo: Investigar se sinais mais proeminentes de fadiga muscular ocorrem durante marcha com velocidade auto‐selecionada em crianças com paralisia cerebral (PC) em comparação com pares com desenvolvimento típico.

Método: Neste estudo caso‐controle, 13 crianças com PC (quatro do sexo masculino, cinco do sexo feminino; média de idade [DP] 11a 4m [3a 8m]; nove no nível I segundo o Sistema de Classificação da função motora grossa [GMFCS] I, três no nível GMFCS II, e uma no nível GMFCS III) e 14 pares com desenvolvimento típico (nove do sexo masculino, cinco do sexo feminino; média de idade [DP] 9a 10m [1a 10m] caminharam no solo por 5 minutos em velocidade auto‐selecionada. A frequência mediana e a média da raiz quadrada (RMS) na eletromiograpia (EMG) foram identificadas por ciclo da marcha a partir de registros de EMG do tibial anterior, gastrocnêmio medial sóleo, reto femoral e semitendinoso. A taxa de mudança nestas variáveis foi analisada usando análise de modelo linear mista.

Resultados: A redução da frequência mediana do gastrocnêmio medial e sóleo e o aumento na RMS‐EMG do tibial anterior, gastrocnêmio medial e sóleo foram significativamente maiores na perna mais afetada de crianças com PC em comparação com os pares típicos.

Interpretação: A fadiga aumentada e seletiva nos músculos dos membros inferiores foi observada durante a marcha em velocidade auto‐selecionada em crianças com PC moderada a severa. Isso pode contribuir para e explicar a limitada capacidade de marcha.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Adolescent
  • Case-Control Studies
  • Cerebral Palsy / physiopathology*
  • Child
  • Electromyography
  • Evoked Potentials, Motor / physiology
  • Female
  • Humans
  • Lower Extremity / physiopathology*
  • Male
  • Muscle Fatigue / physiology*
  • Walking / physiology*