Kinematic analysis in dogs with spinal reflex locomotion

Data
2023-07-24
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Spinal cord injury (SCI) is a commonly event observed in dogs following intervertebral disc disease and spinal trauma and can lead to clinical conditions of patients in grade0, according to the Modified Frankel Scale (MFS). Functional neurorehabilitation aimstorestore the patient’s independence and functionality, which is essential for subjects classifiedas grade 0 according to MFS. In these patients the goal of functional neurorehabilitation(FNR)is to recovery deep pain perception (DPP) or to obtain Spinal Reflex Locomotion (SRL). In humans and animals, kinematic gait analysis has been widely used to assess gait abnormalities associated with orthopaedic and neurologic pathologies. This objectiveandsensitive method constitute an accurate outcome measure for functional gait analysis indogswith SRL. This dissertation aims to use kinematic gait analysis (1) to assess and describetheambulation of two dogs with locomotion by reflexes, comparing with two proprioceptiveataxic thoracolumbar (T3-L3) dogs, and (2) to evaluate the variability of specificgait parameters in dogs with SRL over time. Four chondrodystrophic dogs diagnosed with acute thoracolumbar (T3-L3) spinal corddisease, submitted to surgery and to the same neurorehabilitation protocol were includedinthis study. They were admitted on the study one year after medical discharge. Dogs weredivided in two groups: two dogs for the study group (SG) with SRL; and two dogs for thecontrol group (CG) with a proprioceptive ataxic gait. A kinematic gait analysis was performedto assess temporospatial parameters (step time, stride time, stance time, swing time, relativestance time, relative swing time, stride frequency, step length and swing phase) for all dogs. The results showed a high variability in dogs with SRL over time, specificallyinsteptime coefficient of variation (CV) and step length CV which was six times higher whencompared to proprioceptive ataxic dogs. Despite the large variability obtained in stridetimeCV, with 2.14 for the SG and 0.64 for the CG, was observed a similar stride time meanbetween groups. Within the SG, the variability evaluation in gait parameters (CsVfromtemporal variables and swing phase of spatial variables) showed a slight tendency to decreasethroughout time. Furthermore, was found in the SG a strong negative correlation betweenstride frequency and the following variables stride time, stance time, step length andrelativestance time. The CG revealed a low variability and a more modulated gait. The present study allowed to conclude that dogs with SRL have a large variationinspatiotemporal gait parameters, which is in accordance with literature. The tendencytothetemporal variables to decrease over time, suggests a possible neural reorganizationandlocomotion modulation, essential to maintain a coordinated ambulation. This study should be continued in order to be a useful tool in a clinical settingtohelpand complement the neurorehabilitation work and evaluate the patient’s response to treatment.
A lesão medular é um acontecimento comum em cães após doença degenerativa dodiscointervertebral (DDIV) e traumatismo da medula espinhal, podendo resultar emdoentesdegrau 0, de acordo com a Escala de Frankel Modificada (EFM). A neurorreabilitação funcional (NRF) visa restaurar a independência e funcionalidade, o que é essencial para estes doentesdegrau 0, com o objetivo principal de recuperar a sensibilidade à dor profunda e/ou a obter umalocomoção espinhal por reflexos (LER). Em humanos e animais, a análise cinemática da marcha tem sido amplamente utilizadapara avaliar alterações de marcha associadas a patologias ortopédicas e neurológicas. Estemétodo objetivo e sensível constitui uma medida de resultados rigorosa para a análisedamarcha funcional em cães com LER. Esta dissertação teve como objetivo utilizar a análise cinemática da marcha (1) paraavaliar e descrever a ambulação de dois cães com locomoção por reflexos, comparandocomdois cães atáxicos propriocetivos de neurolocalização toracolombar (T3-L3), e (2) para avaliara variabilidade de parâmetros específicos da marcha em cães com LER ao longo do tempo. Foram incluídos neste estudo quatro cães condrodistróficos diagnosticados comlesãomedular (T3-L3) por DDIV, previamente submetidos a cirurgia e ao mesmo protocolodeNRF. Foram admitidos no estudo um ano após a alta médica. Os cães foramdivididos emdoisgrupos: dois cães no grupo de estudo com LER; e dois cães para o grupo de controlocommarcha atáxica propriocetiva. Realizou-se a análise cinemática da marcha para avaliar osparâmetros espaciotemporais (duração do passo, duração da passada, duração da fase deapoio, duração da fase de suspensão, duração relativa da fase de apoio, duração relativa da fasedesuspensão, frequência da passada, comprimento do passo e comprimento da fase de suspensão)em todos os cães. Os resultados revelaram uma elevada variabilidade em cães com LER ao longo dotempo, em específico no coeficiente de variação da duração do passo e no coeficiente de variaçãodocomprimento do passo, que foi seis vezes superior quando comparado comcães atáxicospropriocetivos. Apesar da grande variabilidade obtida no coeficiente de variação da duraçãoda passada, com 2.14 para o grupo de estudo e 0.64 para o grupo de controlo, foi observadauma média de tempo de passada semelhante entre os grupos. Dentro do grupo de estudo, aavaliação da variabilidade nos parâmetros de marcha (coeficientes de variação das variáveis temporais e comprimento da fase de suspensão das variáveis espaciais) apresentou uma ligeiratendência para diminuir ao longo do tempo. Além disso, foi encontrado no grupo de estudouma forte correlação negativa entre a frequência de passada e as seguintes variáveis: duraçãoda passada, duração da fase de apoio, duração do passo e duração relativa da fase de apoio. Ogrupo de controlo demonstrou uma baixa variabilidade e uma marcha mais modulada. O presente estudo permitiu concluir que os cães com LER apresentamuma grandevariação nos parâmetros de marcha espaciotemporais, o que está de acordo coma literatura. Atendência para a diminuição das variáveis temporais ao longo do tempo, sugere uma possível reorganização neural e modulação da locomoção, essencial para manter uma ambulaçãocoordenada. Este estudo deve ser continuado de modo a constituir uma ferramenta útil no contextoclínico para auxiliar e complementar o trabalho da neurorreabilitação e avaliar a respostadosdoentes ao tratamento.
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Palavras-chave
Spinal cord injury , Neurorehabilitation
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