Parésie Spastique : Physiopathologie, traitement focal et...

DES : Médecine physique et de réadaptation

DIU : Médecine de rééducation

Module : Système nerveux central et MPR

Lyon: Septembre 2008

Coordonnateurs : Pr Isabelle RICHARD & Pr Gilles RODE

Titre : PARÉSIE SPASTIQUE :

PHYSIOPATHOLOGIE, TRAITEMENT FOCAL ET AUTORÉÉDUCATION GUIDÉE

Auteur : Pr Jean-Michel GRACIES

© Cofemer et lʼauteur

Parésie Spastique : Physiopathologie,traitement focal et autorééducation guidée

Jean-Michel Gracies, MD, PhDGroupe Hospitalier Chenevier-Mondor, Créteil

Marinesco, 1903

Homme 53 ans. Infarctus sylvien gauche 2 ans avant.

Avant 5 minutes après

Injection lidocaine 2%Grand Pectoral: 4ccLong chef du triceps: 2 ccGrand Rond: 1 ccGrand Dorsal: 1 ccRhomboïdes (maj et min) 2 cc

Gracies,2007

2 ans plus tard Gracies,2006

Homme 30 ansBlessure par balle 10 ans auparavant

Avant 5 minutes après

Lidocaine 2%Branche motrice profonde du nerf cubital: 6 ccInterosseux palmaires et dorsaux I, II, III: 6 cc

Gracies,2006

Bloc IOP 1

Gracies,2006

Bloc IOP 2

Avant bloc IOP Après bloc IOP

Cofemer DES MPR / SNC et MPR Septembre 2008

ParŽsie spastique. Physiopathologie, Traitement focal, AutorŽŽducation guidŽe1 Jean-Michel Graci•s

PIO 3 block

Gracies,2005

OP

Small bottle pre block Small bottle post blockGracies,

2005

Tube top pre block Tube top post block

Cup Pre block Cup Post block

Gracies,2005

Swab pre block Swab post block

Cup Pre block OP-APBGracies,

2006

Big bottle pre block Big bottle post block

Clothe pin pre block Clothe pin Post block

Gracies,2006

Hand open pre block Hand open post block

Toothbrush pre block Toothbrush post block

Gracies,2006

Hand open pre block Hand open post block

Comb pre block Comb Post block



AiguAigu ChroniqueChronique

Paralysie

tt

Atteinte SNC

Immobilisationen position courte

Gracies, Muscle Nerve, 2005Parésie spastique : histoire naturelle Singer et al, 2002

Gracies, 2003

Rétractions post immobilisation

Immobilisation en position courte◊ tension longitudinale diminuée (unloading) = premier mécanisme de rétraction

Rétraction musculaire post unloading =- atrophie (perte de masse musculaire)- perte de sarcomères (raccourcissement)- accumulation de tissu conjonctif moins extensible- augmentation de la réponse des fuseaux

(Tabary et al, 1972; Tardieu et al., 1979; Baker and Hall-Craggs, 1978, 1980McLachlan, 1981, 1983a,b; Williams and Goldspink, 1984)

Gracies, 2007

Rétraction post immobilisation = PROCESSUS AIGU (I)

1. Réduction de la synthèse protéique dans lesmuscles immobilisés dans les 6 premières heuresde l’immobilisation = initialisation de l’atrophiemusculaire

(Booth and Seider, 1979; Booth, 1982)

Gracies, 2007

2. Raccourcissement de la fibre musculaire = 60%in 24 heures dans le soléaire de la souris = perte desarcomères + désorganisation

(McLachlan, 1981; 1983 a,b,c)

3. Réduction de l’extensibilité passive du muscle :Augmentation de la torque s’opposant à un allongementpassif donné, due à une augmentation du quotientcollagène/tissu musculaire, dans les 2 jours après ledébut de l’immobilisation

(Tabary et al, 1972; Tardieu C et al., 1979, Goldspink, 1977;Witzmann et al, 1982; Williams and Goldspink, 1978, 1984; Wirtz et al, 1988;

Goldspink et al, 1991; Yang et al, 1997; Loughna and Brownson, 1996)

Gracies, 2007

4. Augmentation de la réponse du fuseau à l’étirement◊ formes d’hyperactivité musculaire sensibles àl’étirement

(Mayer et al., 1972; Williams, 1980; Gioux et Petit, 1993)

Rétraction post immobilisation = PROCESSUS AIGU (II)

D’après Singer et al, 2002Gracies, 2007




Paralysie

Rétraction

Réarrangement destissus mous

=

tt

Réarrangementplastique du SNC• Supramédullaire• Médullaire

Atteinte SNC


Non-utilisation

Gracies, Muscle Nerve, 2005Parésie spastique : histoire naturelle

Gracies, 2002


Paralysie

Rétraction


=

tt

HyperactivitémusculaireSpasticitéDystonie SpastiqueCocontraction SpastiqueAutres

Atteinte SNC


Non-utilisation



Gracies, 2003

Moins hyperactif

Plus hyperactif + raccourci

Gracies, 2003

Le SNC sain a deux capacités:

- Synchroniser le recrutement d’unités motrices à untemps donné pour générer une force ou un mouvement- Relâcher le muscle lorsqu’il n’est pas impliqué dansun effort

Ces deux capacités sont souvent partiellement perdues(l’une immédiatement, l’autre plus tard) après nue lésiondes circuits de l’exécution de la commande motrice.

Gracies, Muscle & Nerve 2005

Coexistence Hyperactivité - Parésie



1. Hyperactivité musculaire = 2nd facteur de rétractionmusculaire (Ranson and Dickson, 1928; Huet de la Tour et al., 1979)

Gracies, 2003

2. Atrophie et raccourcissement peuvent être limités parla dénervation, ou la réduction d’activité motriceinduite par médicaments (diazepam, chlorpromazine)

(McLachlan, 1983c)

La perte d’extensibilité musculaire chez les patientsspastiques contribue significativement aux mesurescliniques de résistance au mouvement passif (Echelled’Ashworth) (Harlaar et al, 2000; Vattanasilp et al, 2000)

Mesure

Physiopathologie

Relation Hyperactivité - Rétraction Phénoménologie del’hyperactivité musculairedans la parésie spastique

1. Spasticité

Gracies, 2004

Blessé médullaire 19 ans

Spasticité

Blessé médullaire 19 ans

Gracies, 2006

Coursedu mouvement passif

Spasticité

“Il nous est apparu que le degré de spasticitépouvait être mesuré par la vitesse requise pour

éliciter le réflexe myotatique.”

Tardieu, 1957



Moins spastique

Plus spastique + raccourci

Gracies, 2003

Définition de la spasticité

= Exagération des réponses à l’étirement phasique

dépendantes de la vitesse, au repos = tapes tendineuses ou mouvement passif

Gracies, 2001

Lance, 1980: “Motor disorder characterized by a velocity-dependentincrease in tonic stretch reflexes (“muscle tone”) with exaggeratedtendon jerks, resulting from hyperexcitability of the stretch reflex, asone component of the upper motor neuron syndrome”

Stretch reflex hyperexcitability:“Direct” mechanisms?

αIa

γ

γ hyperactivity?Gracies, 2001

“Patients do not complain of hyperactive knee jerks.”

Landau (1980)

Gracies, 2001

1. Sensible à l’étirement

- Spasticité = Etirement phasique, au repos

2. Non sensible à l’étirement

Gracies, 2005

Hyperactivité musculaire dans laparésie spastique Phénoménologie de

l’hyperactivité musculairedans la parésie spastique

2. Dystonie Spastique



Gracies, 2003

Griffe des orteilsSinger et al, 2001

Dystonie Spastique Dystonie Spastique

Denny-Brown, 1966:

Chronic tonic muscle contraction in the absence ofphasic stretch or voluntary effort, sensitive to tonicstretch

= Contraction musculaire tonique, chronique, enl’absence d’étirement phasique ou d’effort volontaire,sensible à l’étirement tonique

Gracies, 2001

Dystonie Spastique

Epaule en rotation interne – coude en flexionGracies, 2002 Gracies, 2003

150 deg

100 deg

50 deg

0 deg

ElbowAngle

ElbowFlexorEMG

Gracies, Muscle Nerve 2005

Repos – Côté non-parétique

150 deg

100 deg

50 deg

0 deg

ElbowAngle

ElbowFlexorEMG


Repos – Côté parétique



1. Sensible à l’étirement- Spasticité = Étirement phasique, repos- Dystonie Spastique = Étirement tonique, repos

2. Non Sensible à l’étirement

Gracies, 2001

Hyperactivité musculaire dans laparésie spastique Phénoménologie de

l’hyperactivité musculairedans la parésie spastique

3. Cocontraction Spastique

Gracies, 2008

Fléchisseurs plantaires Quadriceps

Co-contraction Spastique

Spastic Co-contraction RFGracies, 2008

Singer et al, 2002

Gracies, 2003

Position 1

EMG fléchisseurs dorsaux

Force angulaire

Dispositif expérimental

EMG fléchisseurs plantaires

Position 2

Gracies, 2001



Torque (V)

UP RELAX

85 90 95 s

-0.2

0

0.2

Triceps surae (V)

Tibialis anterior (V)

-0.5

0

0.5

-0.5

0

0.5

Gracies, 2005Gracies et al, 1999

Gracies et al, 1999

Dorsiflexors

Plantarflexors

Dorsiflexors

Plantarflexors


Stretch-SensitiveParesis

EMG

Potentiometer

0

55o

95o

150o

Large

Small

o

Elbow movements Gracies, 2003


30 deg

150 deg

FLEX MAX EXT MAX FLEX MAX EXT MAX

Flexors (V)

E lbow angle (V)

A

B

C

E

D

F

50 100 s

-0.8

-0.4

0

-0.4

0.4

0.5

0.5

Extensors (V)

0

Gracies, 2005




Gracies et al, Arch Phys Med Rehabil, 2000

Contraction musculaire antagoniste excessivependant une commande volontaire sur un agoniste,en l’absence d’étirement phasique, sensible audegré d’étirement tonique

1. Sensible à l’étirement- Spasticité = Repos, Étirement phasique- Dystonie Spastique = Repos, Étirement tonique- Cocontraction spastique = Commande volontaire,

étirement tonique

2. Non Sensible à l’étirement - Co-contraction extrasegmentaire (syncinésies) - Réflexes cutanés et nociceptifs - Autres

Gracies, Muscle nerve, 2005

Hyperactivité musculaire dans laparésie spastique

Singer et al, 2002

Gracies, 2003

Study ofSpastic Dystonia

Angular torque

EMG plantarflexors

EMG dorsiflexors

Position 1

Position 2

Experimental Set up

UP DOWN DOWN RELAX RELAX RELAX LITTLE MAX

50 60 70 80 s

Triceps surae (V)

Torque (V)

-5

0

-0.5

0

0.5

5


-2

0

2


Coude en flexion

Dystonie Spastique

Gracies, 2003



150 deg

100 deg

50 deg

0 deg

ElbowAngle

ElbowFlexorEMG


Repos – Côté non-parétique

150 deg

100 deg

50 deg

0 deg

ElbowAngle

ElbowFlexorEMG


Repos – Côté parétiqueDystonie spastique

Postures d’inhibition de Bobath…Gracies, 2003

Man 26 years old – Right occipital-parietal-frontaldamage due to gunshot wound in Dec 1994

Abnormal muscle contraction during avolitional effort, distant from the muscle groupsinvolved in the voluntary command

Pathological extra-segmentalcocontraction

(synkinesia, overflow, chorea, athetosis)

Gracies, 2001

Torque (V)

Tibialisanterior (V)

Triceps surae (V)

IPSILATERAL ARM CONTRALATERAL ARM UP UP

15 20 25 s

-1

0

1-1

-0.2

0

0.2

1

2

0

Gracies, 2005



Abnormal or exaggerated responses tocutaneous or nociceptive stimulation

Pathological nociceptive orcutaneous reflexes

Gracies, 2001

Torque (V) Tibialis anterior (V) Triceps surae (V)

B TOE PINCH

sec 100 110 120 s

-2.5

0

2.5

-5

0

-0.25

0

0.25

5

-5

0.5

Gracies, 2005sec

Gracies, 2001

Torque (V)


Triceps surae (V)

COUGH COUGH

sec

75 80 85 s-5

0

0

0

0.5

5

1.0

-55

Gracies, 2005

D BREATHE BREATHE

Torque (V) Tibialis anterior (V) Triceps surae (V)

95 100 105 s

-5

0

-5

0

0

0.5

5

1.0

5

Gracies, 2005

Coactivation motoneuronaleantagoniste

Gracies,2006

Woman 29 yo.Right AVM ruptured 4 years ago.

Cocontraction FDP2, FDP3, FPL, at leastGracies, 2002



Woman 27 yo.Meningioma resected 2 years ago.

Cocontraction FDP2, FPLGracies, 2002

Man 34 yo.Ischemic stroke R MCA 5 years ago.

Cocontraction FDP2Gracies, 2002

Gracies, 2006

Cocontraction spastique

Stretched position of spastic musclesaggravates their co-contraction in

hemiplegic patients

JM Gracies, L Wilson, S Gandevia, D BurkeAnn Neurol 1997;42(3):438-9



Contraction musculaire excessive dans desantagonistes pendant une commande volontaire surdes agonistes, en l’absence d’étirement phasique,sensible au degré d’étirement tonique

Gracies, 2002



flex extend flex extend flex extendKeyboard31Signal4

0.5

0.0

-0.5

volt

Exte

nso

r

3

5.0

2.5

0.0

-2.5

volt

Fle

xors

2

0.4

0.2

0.0

volt

Forc

e

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36s

Gracies, 2001

Coactivation motoneuronale antagoniste

Gracies, 2001 Gracies et al, 1999

Torque (V)

UP RELAX

85 90 95 s

-0.2

0

0.2

Triceps surae (V)


-0.5

0

0.5

-0.5

0

0.5

Gracies, 2005Gracies et al, 1999



Gracies et al, 1999

Dorsiflexors

Plantarflexors

Dorsiflexors

Plantarflexors




30 deg

150 deg


Flexors (V)

E lbow angle (V)

A

B

C

E

D

F

50 100 s

-0.8

-0.4

0

-0.4

0.4

0.5

0.5

Extensors (V)

0

Gracies, 2005

Different types of muscle overactivity

1. Stretch-sensitive

- Spasticity = Phasic stretch, at rest- Spastic Dystonia = Tonic stretch, at rest- Spastic Co-contraction = Voluntary command

+ tonic stretch

2. Non Stretch-sensitive

- Pathological extrasegmental co-contraction (synkinesia) - Cutaneous and nociceptive reflexes - Other

Gracies, 2001

Disabling Quantifiable at bedside

Stretch-sensitive

Spastic Co-contraction ++ Spastic Dystonia +

Non stretch-sensitive Extrasegmental co-contraction +/- Cutaneous, nociceptive reflexes + Other +/-

Muscle Overactivity in Spastic Paresis

Gracies et al, 2001

Spasticity +Amélioration de la fonction motrice

dans la parésie spastique



Fonction

Mayer et al, 2001; Gracies et al, 2002

- Rétraction tissus mous- Dystonie Spastique

Passive Active

◊ Pour modifier ces facteurs, traitement local ousystémique?

- Faiblesse motrice- Cocontraction spastique

- Rétraction tissus mous- Dystonie Spastique

Gracies et al, 2002

Marche Taches actives mb sup Force musculaire

decreased 24c,65c

decreased 370,405,408cdecreased 94cdecreased 124c

no change 162c

decreased 199-202, 201,204,206c

decreased 256c

decreased 306,307c

Baclofen

IT BaclofenDiazepamClorazepateKetazolamClonazepamTetrazepamPiracetamProgabideGabapentinTiagabineCarisoprodolDantroleneLamotrigineRiluzolePhenytoinTizanidineClonidine

IT ClonidineThymoxaminePropanololCyproheptadineOrphenadrineChlorpromazineCyclobenzaprineCannabisThreonine,Glycine

IT midazolam IT morphine

worse 26c,25ncno change 67,68cworse 408cworse 26c,94c,93nc

better 155cno change 164cno change 171c

no change 254,256,269c

worse 462c

no change 308c

no change 369,391,402c

better 155cno change 164c

no change 201,202,206,207c

no change 254,258,263,264c

Moins hyperactif

Plus hyperactif + raccourci

Gracies, 2003

TRAITEMENT FOCAL

=

Approche pas à pas,articulation par articulation.

Gracies, 2007

1. Faiblesse motrice ◊ Entrainement focal / chirurgie

Trois problèmes à chaque articulation

Gracies, 2006

2. Hyperactivité musculaire ◊ Bloc neuromusculaire focal / chirurgie

3. Raccourcissement musculaire ◊ Etirement focal / chirurgie

2 and 3 > 1 dans les muscles raccourcis/antigravitaires:◊ TRAITEMENT FOCAL

Gracies, 2001



Gracies, 2001

Déficience motrice dépendante del’étirement dans la parésie spastique

Gracies, 2003

• Rétraction

• Hyperactivité

• Parésie

Ada & Canning, 1990

Postures, phase d’hospitalisation



Gracies, 2006




ComparisonBTX-Alcohol/Phenol

BTX Alc/PhenolStability - +Antibodies - +Cost - +

Gracies, 2001

Side Effects + -Pain at injection + - Selectivity of effect + -

Delay, duration, potency?? ◊ No comparative datausing same technique (IM)

What does the literature sayon IF and HOW

BTX helps patients with spasticity?

Gracies, 2001



Ashworth, PROM, Modified Ashworth..

Gracies, 2005

◊ BTX decreasesresistance to passive movement!

Ashworth, PROM, Modified Ashworth..Ashworth, PROM, Modified Ashworth..

Primary outcome measures in theliterature on BTX in spasticity

Ashworth, PROM, Modified Ashworth..Ashworth, PROM, Modified Ashworth..

What did we learn on IF and HOWBTX helps patients with spasticity?

1. WEAKNESS Increased “strength”? Active Range of Motion?

2. MUSCLE OVERACTIVITY Decreased overactivity? Decreased spasticity?

3. MUSCLE SHORTENING Increased muscle length?

◊Improved function?Gracies, 2005

Botulinum toxin type B in the hemiplegicupper limb: a double-blind, placebo-

controlled, dose ranging study

Goldberg S, Weisz DJ, Simpson DM, Gracies JM. Park Dis Rel Dis 2005;11(S2):121

Marinesco, 1903

BTX-B in upper limb spasticity

Gracies, 2005

Effects and optimal doses of BTX-B for thetreatment of spastic overactivity are unknown.

Primary goal: compare BTX-B (Myobloc®) athigh and low dose with placebo in spasticupper limb, with particular focus on the elbowflexors.

UPPER LIMB (sitting)Name ________________

Date _____ Passive

Motion Opposing Muscles DYSTONIA COCONT

(check) (check)

Shrug

Flexion Extension

Ext rotation

ExtensionFlexionSupinationPronation

ExtensionFlexion

Extension PIII/PIIExtension PII/MCExtension PI/MCThumb extensionThumb abduction

ShoulderLower trap, RhombsScap add (>60dg): Rhombs, MTrap, LDLD,TM,PD,LHT,PM>90dgAnt Delt, Supras, CB

Vert Abduction Lat dorsi, Pect majHor Abduction PD, T minor, Infras, Pmaj

SS,P maj, Lat,T majInt rotation Infraspinatus, Teres minor

ElbowBB, B, BRTBPT, PQSupinator, BB

WristFCR, FCU, FDS, FDPECR, ECU, EDC

FingersFDP 2,3,4,5FDS 2,3,4,5+PIOPL, PIO, LumbricalsFPL, FPBThumb adductor

PROMV1

Stretch

RAM

Active

AROM

Start End

SPASTICITYV2orV3 ANGLEStretch Diff: V1-V3

BTX-B in UL spasticity

Gracies, 2003

24 hemiparetic patients with disablingoveractivity in elbow flexors

◊ BTX-B injections into shoulder, wrist orfinger muscles as per investigator’s judgmentup to fixed total dose, either medium or high.

◊ BTX-B injections into biceps brachii mustreceive fixed dose either medium or high.



Gracies, 2003

BTX-B in upper limb spasticityParadigm

Randomization:

- Group 1: Placebo- Group 2: BTX-B, 10,000 U total, 2,500 U biceps- Group 3: BTX-B, 15,000 U total, 5,000 U biceps

BTX-B: 5000 U/ml (Group 1: 50% 2 ml, 50% 3 ml)

Stimulation technique

Gracies, 2004

BTX-B in elbow flexor spasticityOutcome measures

Gracies, 2003

Clinical- Active range of elbow extension (goniometry)- Rapid alternating movement frequency of elbow

flexion/extension- Spasticity grade and angle (Tardieu Scale) in elbow

flexors and extensors- Elbow flexor tone (Ashworth Scale)- UL function: Global Subjective Assessment

Modified Frenchay ScalePhysiological- Cocontraction index (phasic + isometric) at elbow

Y = Angle de Spasticité= Angle d’arrêt vitesse lente YV1 moins Angle d’interruption vitesse rapide YV3

X = Grade de la spasticité0. Pas de résistance pendant le mouvement passif1. Faible résistance pendant le mouvement passif2. Interruption nette du mouvement passif a un angle précis, suivie de relâchement3. Clonus fatigable (moins de 10 sec pression maintenue) apparaissant à un

angle précis, suivi de relâchement4. Clonus infatigable (plus de 10 sec pression maintenue) apparaissant a un

angle précis

Arrêt sans relâchement: spasticité intestableInterruption avec relâchement minime : 2 if YV3 est constant and constamment < YV1


(seuil)

(gain)

L’échelle de Tardieu

Tardieu fléchisseurs du coude

0°

180°

0° = longueurminimale du muscle

180° = longueur maximale du muscle

Global Subjective Self Assessment (GSSA)

1. Do you have pain in your upper limb?

Worst pain No pain imaginable

2. Does the stiffness in your arm cause any discomfort (e.g.when walking, getting dressed, cleaning your palm)?

Worst discomfort No discomfort imaginable

3. How would you rate the function of your upper limb today?

Totally Normal

useless



BTX-B in elbow flexor spasticityHypotheses

Gracies, 2003

- Active movements:- Reduction of cocontraction should increase active

range of elbow extension and frequency of RAM elbow flexion/extension

- At rest:- Decreased elbow flexor spasticity (Tardieu)- Decreased elbow flexor tone (Ashworth)

- Subjective:- Improvement of subjective self assessment

BTX-B in elbow flexors: results

Gracies, 2005

Tolerance

No dry mouth or dysphagia among the subjects treated with BTX-B

BTX-B in elbow flexorsResults at 1 month

Gracies, 2003

100

120

140

160

180

Placebo 2,500 U 5,000 U

Act

ive

elbo

w e

xten

sion

(deg

)

PrePost

(1 month)

PrePost

(1 month)

p=0.028(ANCOVA)

Active Range of Elbow Extension(goniometry)

Gracies, 2003

0

0.5

1

Placebo 2,500 U 5,000 U

Mov

emen

t Fre

quen

cy (H

z)

NS (ANCOVA)

Rapid alternating elbow flexionextensions (over maximal range)

.

PrePost

(1 month)

PrePost

(1 month)


Gracies, 2005

1.0

Ash

wor

th S

core

2.0

3.0

4.0

Placebo 2,500 U 5,000 U

P = 0.15(ANCOVA)

*

Elbow flexor tone (Ashworth)

PrePost

(1 month)

PrePost

(1 month)


Gracies, 2005

BTX-B in elbow flexorsSubjective self assessment: all subjects

(n = 22)

3456789

V1 V2 M1 M2 M3

VA

S (0

-10) Pain

Stiffness

Function

Injection



Gracies, 2005

BTX-B in elbow flexorsGSSA total score per group

18

22

26

Pre M1 M2 M3

Sco

re

*

14

15,000 U10,000 UPlacebo

Injection

Gracies, 2005

BTX-B in elbow flexorsSubjective self assessment: stiffness

Injection

6

8**

7

5

Sco

re

Pre M1 M2 M3

15,000 U10,000 UPlacebo

Gracies, 2005

BTX-B in elbow flexors:Subjective self assessment of pain

6

7

8

9

10

Pre M1 M2 M3

Sco

re

15,000 U10,000 UPlacebo

Gracies, 2005

BTX-B in elbow flexorsSubjective self assessment: function

2

3

4

5

6

Pre M1 M2 M3

Sco

re

15,000 U10,000 UPlacebo

Gracies, 2003

BTX-B in elbow flexorsTime course of effects

Ashworth

1

2

3

Pre M1 M2 M3

P = 0.10

5,000 U2,500 UPlacebo

Gracies, 2003

Active Range of Motion(high- and low dose groups pooled)

115

125

135

145

155

PRE M1 M2 M3

AR

OM

(deg

) *ExtensionFlexion




Gracies, 2003

1.0

1.5

2.0

2.5

PRE M1 M2 M3

Tard

ieu

Gra

de

FlexorsExtensors


Spasticity grade(high- and low dose groups pooled)

p=0.06

Gracies, 2003

20

40

60

80

PRE M1 M2 M3

p=0.1

Tard

ieu

angl

e (d

eg)

FlexorsExtensors


Spasticity angle(high- and low dose groups pooled)

Marilyn

56 years old

Viral encephalopathy 1970

Gracies, 2004

Marilyn

Elbow extension

Injection BTX-B- Biceps 0.25 cc (1,250 U) - FCU 0.5 cc (2,500 U)- Brachialis 0.25 cc - FCR 0.5 cc- Pronator Teres 0.5 cc

Shoulder flexion

Injection procedure

Gracies, 2004

Marilyn elbow


Pre injection Two weeks post injection



Marilyn, shoulder?



Marilyn reaching


Pre injection Post injection

Marilyn at rest



Godwin

26 years old

Right occipital-parietal-frontal damage dueto gunshot wound in Dec 1994

Gracies, 2004

Godwin with small bottle

Injection BTX-B

- Pect Maj 0.5 cc (2,500 U) - Long Head Triceps 0.5 cc- Lat Dorsi 0.5 cc - Teres Major 0.5 cc- Biceps brachii 0.5 cc - Brachialis 0.5 cc


Godwin with jar




Godwin with big bottle


Conclusions (1)

Gracies, 2003

In spastic hemiparesis BTX-B injectionscompared vs placebo into overactive elbowflexors:

• were well tolerated• significantly improved, 1 month post

injection:- active range of elbow extension- subjective self assessment- elbow flexor tone.

Conclusions (2)

Gracies, 2003

Suggestions for future spasticity researchwith BTX-B:

• Test higher doses in UL• Focus on changes in active function - two

consecutive injections may give more obviousbenefit

• Assess changes perceived by and meaningful topatients (questionnaires)

• Use relatively large samples (3-4 centers betterthan 20)

Ischemic stroke 8 years beforeUses wheelchair + Ankle-foot-knee orthosis

Gracies, 20035

Isidore 78 years old

At rest

Gracies, 2004

Walking

Timedwalking

124 sec67 steps

FDL and Tib Post Medial Gastroc

Soleus FDBGracies, 2004

150 U

50 U each

50 U

50 U



Gracies, 2004


At rest

Gracies, 2004


104 sec: Speed up 16%49 steps: Step length up 27%

Gracies, 2004

Impressions post injection

Parésie Spastique :Affaiblissement musculaire multifocal

pour restauration de la marche

Jean-Michel Gracies, MD, PhDGroupe Hospitalier Chenevier-Mondor, Créteil

Marinesco, 1903


Paralysie

tt

Atteinte SNC




Paralysie

Rétraction


=

tt


Atteinte SNC


Non-utilisation





Paralysie

Rétraction


=

tt

HyperactivitémusculaireSpasticitéDystonie SpastiqueCocontraction SpastiqueAutres

Atteinte SNC


Non-utilisation



Singer et al, 2002

Gracies, 2003

Position 1

EMG fléchisseurs dorsaux

Force angulaire

Dispositif expérimental

EMG fléchisseurs plantaires

Position 2

Gracies, 2001

Torque (V)

UP RELAX

85 90 95 s

-0.2

0

0.2

Triceps surae (V)


-0.5

0

0.5

-0.5

0

0.5

Gracies, 2005

Gracies et al, 1999 Gracies et al, 1999




30 deg

150 deg


Flexors (V)

E lbow angle (V)

A

B

C

E

D

F

50 100 s

-0.8

-0.4

0

-0.4

0.4

0.5

0.5

Extensors (V)

0

Gracies, 2005



Contraction musculaire antagoniste excessivependant une commande volontaire sur un agoniste,en l’absence d’étirement phasique, sensible audegré d’étirement tonique

Gracies, 2008

Fléchisseurs plantaires Quadriceps


Spastic Co-contraction RFGracies, 2008

Hémorragie (MAV) 20 ans2nde MAV traitée by radiothérapieBobath pendant 10 ansEtat Mars 2005

Gracies, 20035

Raquel 30 ans

Gracies, 20035



Gracies, 2006

PFxrs cocontraction◊ Soleus 200 U FDB 100 U ST 100 U

Overactive PFxrs+HS

March 05

Gracies, 2006

Soleus targeting

Gracies, 2006

4 weeks post injection32 cm (+23% SL)0.4 m/sec (+18% SP)

Next:Soleus 200 UFDB 50 UTP ++ 100 U

Pre injectionSL = 26 cmSP = 0.34 m/sec

Gracies, 2006TP external accessBranch tib nerve

TP medial access FHL injection

Gracies, 2006

Soleus 200 U - 200 UFDB 100 U - 50 UTP 0 U - 100 UST 100 U - 0U

Aug 05: After 2 inj43 cm (+65%)0.59 m/sec (+73%)


Gracies, 2006

Gluteus Maximus



Gracies, 2006

GM injectionGracies, 2006

Soleus 200 U 200 U 150 UGlut Max 250 UTP 0 U 100 U 50 UFDB 100 U 50 UST 100 U 0UFHL/FDL 50 U

Dec 05: After 3 inj48 cm (+83%)0.62 m/sec (+84%)


Gracies, 2006

May 06: After 5 inj

Soleus 200 U 200 U 150 U 150U 200UGlut Max 250 UGlut Med (med fibers) 100UTP 100 U 50 U 50UFDB 100 U 50 UHS 100 U 300UFHL/FDL 50 U 50U

Mar 05: Pre injection50 cm (+92%)0.77 m/sec (+126%)

SL = 26 cmSP = 0.34 m/sec

Gracies, 2007

March 07: After 8 injMar 05: Pre injection59 cm (+127%)0.91 m/sec (+168%)

SL = 26 cmSP = 0.34 m/sec

Sideviews

Gracies, 2006

Side view post inj 5

Toe clawing post inj 5Toe clawing pre

Side view pre

Gracies, 2007

Raquel

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

2/17/2005 5/28/2005 9/5/2005 12/14/2005 3/24/2006 7/2/2006 10/10/2006 1/18/2007 4/28/2007

Step length fast (m)Speed fast (m/sec)

Inj

InjInj

Inj

Inj

Inj

Inj Inj



Gracies, 2007

Raquel's walking

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

2/17/2005 5/28/2005 9/5/2005 12/14/2005 3/24/2006 7/2/2006 10/10/2006 1/18/2007 4/28/2007

Step length free (m)Speed free (m/sec)Step length fast (m)Speed fast (m/sec)

Inj

InjInj

Inj

Inj

Inj

Inj Inj

Gracies, 2006

10

20

30

40

2/17/2005 5/28/2005 9/5/2005 12/14/2005 3/24/2006 7/2/2006

Nb steps fastSpeed fast

Raquel's walking

Inj 1

Inj 2

Inj 3Inj 4 Inj 5

Gracies, 20035

• http://www.life-tech.com/pns/index.html• Pro-Med products, www.promedproducts.com• Dynamedical Inc. http://www.dynamedical.com

provides MultiStim PLEX and MultiStim VARIO.• B/Braun Inc. http://www.braunsa.com provides

Stimuplex(r) HNS11 and Stimuplex(r) DIG.• The injector must make sure that the device plugs well

into the needles used or comes with an adaptor ifnecessary.

Portable stimulators

Ischemia associated with Anti Phospholipid(APL) syndrome 4 months prior

Gracies, 20035

Jelena 32 years old

Gracies, 2004


Danny

Gracies, 2004

26 ans

Lésion hémisphérique droite due à uneblessure par balle en Déc 1994

Exemple : Récupération de lasupination active



Récupération de lasupination active

Gracies, 2006

◊ TB-A100 U RP100 U CP

Injection procedure

Gracies, 2004

Avant injection 1 mois après injection Gracies,2006

f l e x e x t e ndKeyboard310.3

0.2

0.1

0

vol

tEm

g

8

0.06

0.04

0.02

vol

tEm

g

7

0.50.0

-0.5-1.0

SPEE

D

6

-0.6

-0.8

-1.0

vol

tEl

bow

an

1

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24s

vol

tEm

g

8

vol

tEm

g

7

SPEE

D

6

vol

tEl

bow

an

1

EMG flexors

Elbow angle

Speed

EMG extensors

Voltage Moyenné RectifiéMouvement à vitesse naturelle - Côté non parétique

Flexion Extension

Gracies, 2003

Extension

Postinjection

Préinjection

Flexion Extension

EMG flexors

Speed

Elbow angle

EMG extensors

EMG flexors

Speed

Elbow angle

Gracies, 2003

EMG extensors



Gracies, 2006






Gracies, 2001 Gracies, 2001

Déficience motrice dépendante del’étirement dans la parésie spastique

Gracies, 2003

• Rétraction

• Hyperactivité

• Parésie

L’étirement facteurde croissance musculaire

-“Hypertrophie musculaire induite par l’étirement”:Étirement statique appliqué de façon incrémentale surplusieurs semaines about à une augmentation du poids dumuscle, de sa longueur, du nombre de sarcomères en série,de la surface de section des fibres du type I, et du contenuprotéique des muscles chez le rongeur.(Cox et al, 2000; Kelley, 1996; Carson and Booth, 1998; Goldspink, 1999; Egginton et al,2001)

Gracies, 2003

Masse musculaire = sensible à des durées courtes (minutes)d’étirement quotidien, même pour muscles immobilisés enposition courte (Frankeny, 1983; Bates, 1993; Williams, 1990)

L’étirement facteurde croissance musculaire

Gracies, 2003

Changements massifs et rapides = masse musculaireaugmente d’environ 80% après seulement 7 jours d’étirementdans le grand dorsal de la caille. (Carson et al, 1995)

La masse musculaire est sensible à même des duréesrelativement courtes d’étirement intermittent : chez la pouledes durées d’étirement de seulement 30 minutes par jourpermettent 50% de l’augmentation de masse musculaire quisurviendrait avec 8 heures d’étirement par jour

(Frankeny et al, 1983; Bates, 1993).

L’étirement dépresseurdu réflexe d’étirement

- Réduction rapide des réflexes d’étirement après étirementbref

(Morgan et al, 1984; Proske et al, 1993; Jahnke et al, 1989; Wilson et al, 1999)

Gracies, 2003

- Réduction de l’hypertonie spastique consécutive à degrands mouvements articulaires passifs répétés, disparitionaprès 1 contraction (Wilson et al, 1999; Schmidt et al, 2000)

- Réduction de spasticité après un seul étirement maintenude 30 min à 3 h (Odeen and Knutsson, 1981; Tremblay et al., 1990; Gracies et al., 2000)

- Plâtres ou attelles dynamiques réduisent la spasticité et ladystonie spastique plus que des exercices traditionnels demouvements passifs répétés (Otis et al., 1985; Hill, 1994; McPherson et al., 1985)



L’étirement facilitateurde la commande volontaire

- Dans la paraparésie spastique, les cocontractions desadducteurs de hanche pendant les efforts d’abductionactive réduites après 1 seule séance de 30 min d’étirement

(Odeen, 1981)

Gracies, 2007

- L’étirement soutenu améliore le contrôle volontaire dumuscle étiré et de son antagoniste (Tremblay et al, 1990; Carey, 1990)

- Plâtres sériés des fléchisseurs plantaires dans l’IMC :augmentation de la torque développée par les musclesétirés à partir de positions en flexion dorsale (Brouwer et al., 2000)

Le traitement de la rétractionpar étirement chronique

dépend de la durée et de la “charge”

- Moseley et al, 1997; Singer et al, 2002; etc..

- Récurrence fréquente de la raideur et de l’hyperactivitémusculaire une fois interrompue une immobilisation decourte durée (Zachazewski et al, 1982; Tona and Schneck, 1993)

- Chez les enfants IMC, un étirement musculaire à faiblecharge (“au delà d’un seuil de longueur minimal”) par desattelles de nuit pendant plusieurs mois n’ont empêché lasurvenue de rétractions des mollets que lorsque le soléaireétait étiré plus de 6 h par jour (Tardieu C et al., 1988)

Gracies, 2003

Le traitement de la rétractionpar étirement chronique

dépend de la durée et de la “charge”

- L’étirement intermittent 30 minutes par jour, mais pas15 minutes tous les 2 jours, est suffisant pour prévenir laperte de sarcomères et l’atrophie musculaire typiquementassociée avec une immobilisation en position courte chezla souris.

(Williams, 1988; 1990; Herbert, 2004)

- Ada L, Goddard E, McCully J, Stavrinos T, Bampton J.Thirty minutes of positioning reduces the development ofshoulder external rotation contracture after stroke: arandomized controlled trial. Arch Phys Med Rehabil.2005;86(2):230-4.

Gracies, 2003 Ada & Canning, 1990

Postures

Ada L et al.Arch Phys Med Rehabil. 2005;86(2):230-4.

- OBJECTIF: Efficacité des positionnements de l’épaule parétiqueen flexion et en rotation externe pour prévenir la contracturerapidement après un AVC.- DESIGN: Essai Prospectif, randomisé en groupes parallèles.- PARTICIPANTS: 36 sujets (age = 68), 1er AVC dans les 20 joursprécédent inclusion.- INTERVENTIONS: Groupe expérimental : deux séances de 30min/jour, 5 jours/semaine, pendant 4 semaines, de posture du MSparétique en position de rotation externe maximale confortable del’épaule et 90 degrés de flexion. Les groupes expérimental etcontrôle ont reçu jusqu’à 10 min d’exercices standard de l’épaule etdu mb sup.

Gracies, 2003

Ada L et al.Arch Phys Med Rehabil. 2005;86(2):230-4.

- MESURES de suivi : courses maximales des mouvements passifsde rotation externe et de flexion de l’épaule parétique comparée avecl’épaule non parétique, 2 et 6 semaines après AVC (évaluateuraveugle quant au groupe)- RESULTATS: Le programme de 30-minute de postures de l’épauleen rotation externe maximale a significativement réduit ledéveloppement de rétractions dans le groupe expérimental parrapport au groupe contrôle (P =.03).-Le programme de 30-minute de postures de l’épaule en flexion à 90degrés maximale n’a pas réduit le développement de rétractions dansle groupe expérimental, par rapport au groupe contrôle (P =.88).-CONCLUSIONS: 30 minutes par jour de positionnement del’épaule parétique en rotation externe devrait être démarré aussi tôtque possible après AVC

Gracies, 2003



Membre inférieur parétique

- Études récentes dans la para et la tétra parésie spastique appliquantdifférentes charges d’étirement peuvent facilement être mises enopposition :- Un étirement à faible charge (7.5 Nm) appliqué sur les fléchisseursplantaires 30 minutes par jour pendant 4 semaines n’a abouti à aucunchangement dans la course du mouvement passif en flexion dorsale.(Harvey et al, 2000)- Un autre étirement à relativement faible charge (30Nm) appliquésur les fléchisseurs plantaires 30 minutes par jour pendant 4semaines non plus (Harvey et al, 2003)- Par contre, la verticalisation sur table pendant 30 minutes(étirement à forte charge), 3 fois par semaine pendant 12 semaines aamélioré la mobilité de la cheville de 4 degrés (Ben et al, 2005).

Gracies, 2003

Modalités d’étirement dans laparésie spastique

- Étirements longs à faible charge plus efficaces quedes Mouvements passifs répétés = Étirements brefs àforte charge, pour corriger des rétractions (Light et al, 1984)

Gracies, 2007

- Auto-étirement dans les muscles distaux:- peut permettre une durée plus longue d’étirement quotidien, selon la discipline du patient- réduction de coût en économisant du temps de thérapie- augmentation de la conscience du membre et diminution de la sous-utilisation.

- Attelles statiques : facilement enlevées, mais aggravation de lasous-utilisation (usage la nuit!), problèmes d’observance, deconfort, douleur si force d’étirement excessive, atrophie musclesi force d’étirement insuffisante, pbs cutanés.

(Bunnell, 1956; Farber and Huss, 1974; Krajnik and Bridle, 1992)

Gracies, 2003

- Attelles dynamiques : évite l’immobilisation; difficulté àmettre ou à enlever seul?

- Position de l’étirement:- “posture de repos”? (Bobath) = non optimal?- “position d’étirement musculaire maximal”, ou “à 5

ou 10 degrés de la course maximale du mouvement passif”:bons résultats en ouvert (Brennan, 1959; Kaplan, 1962; King, 1982; Mills, 1984)

Modalités d’étirement dans laparésie spastique

Tendon transfer

Surgeries

(Tonkin et al, 2001)

Surgery

(Hospital for Special Surgery, NY; Surgeon: L. Root)

April 1991

April 1992: after bilateral hip derotation and Achilles lengtheningGracies, 2003

Twelve years later

Gracies, 2004





Gracies, 2006




Gracies 206Ada & Canning, 1990

Postures

Idée : Coût socioéconomique de programmesd’entraînement = prohibitif si la participation d’unprofessionnel est requise.

Étude pilote en ouvert de > 3 ansd’autorééducation dans l’AVC

- Étirement de muscles hyperactifs par postures- Mouvements alternatifs rapides impliquant ces

muscles et leurs antagonistes

Gracies, Ann Med Phys, 2003

Objectifs: évaluation pilote sur 3-4 d’autorééducationintensive au membre supérieur hémiparétique :

Gracies 208

Contract for individualised daily program

Pilot Study

1. Passive: Submaximal stretch postures for 15-20 minfor each hyperactive muscle group, alternating with:

3. Diary: nb minutes each stretching posture and nbmovements completed in 1 min on each activeexercise. Given to doctor at each visit (every 1-3 mths).

2. Active: One-minute sessions of RAM at maximalspeed over AROM for each involved joint;


Gracies 209Gracies, 2008

Shoulder flexions Gracies 210

Marilyn, shoulder?

Pre injection 2 weeks post injection





Shoulder abductions Gracies 212Gracies, 2008

Elbow extensions


Shoulder external rotationsGracies 214

Gracies, 2008

StretchSoleus Gastrocnemius Close up

Hamstrings Adductors


Stretch

Shoulder adductors Lg head of triceps Elbow flexors

Gracies 216Gracies, 2008Stretch

Pron teres Pron quadratus Wrist flexors

Thumb flexors FDP-FDS II, III FDP-FDS IV, V



Gracies 217

Marilyn elbow


Pre injection 2 weeks post injection

Gracies 218

Beforeinjection

1 mth postinjection

Gracies,2008

1 yearinto program

Gracies 219Wrist and fingers Gracies 220

One year of training

Pre injection 1 year into program

Gracies 221Gracies, Ann Med Phys, 2003 Gracies 222

Initially and at Y3 in 7 chronic hemiparetics (age 24-53)cognitively able to follow training program

Evaluation

Modified Frenchay Scale: video recordings of 10 ADLtasks, uni- et bimanual, rated by blinded reviewer

Global Subjective Assessment (GSA):Subjective opinion of patient in 3 domains, active

fonction, stiffness (comfort), pain, on VAS




Gracies 223

Global Subjective Assessment (GSA)

2. Do you have discomfort due to stiffness in your arm(e.g. when walking, getting dressed, cleaning palm)?

Worst discomfort No discomfort imaginable

1. Do you have pain in your arm?

Worst pain No pain imaginable

3. How would you rate the function of your arm today?

Totally Normal Useless

Gracies et al, Handbook of Botulinum Toxin Treatment, 2002Gracies 224

1. Open and close jam jar - two hands

No movement Normal2. Draw line on paper using ruler - two hands

No movement Normal3. Big bottle affected hand (pick up and release)

No movement Normal4. Small bottle affected hand (pick up and release)

No movement Normal5. Glass affected hand (pick up and bring to mouth)

No movement Normal6. Clip clothes pegs on paper pad – two hands

No movement Normal7. Comb affected hand (pick up and mimic combing)

No movement Normal8. Put toothpaste onto toothbrush – two hands

No movement Normal9. Knife and fork two hands (pick up and mimic cutting on paperpad)

No movement Normal10. Broom two hands (sweep the floor) No movement Normal

Modified Frenchay Scale

Gracies et al, Handbook of Botulinum Toxin Treatment, 2002

Gracies 225

Patients

Monthssince injury

Edema,sweat, cold

Nb Sex Age Stroketype

Affectedside

pain Sensorydeficit

1 H 49 27 ISCH G + +2 H 46 26 HMRG G - -3 F 27 59 TBI G + -4 F 26 15 HMRG G + +5 H 23 61 TBI G + ++6 H 30 36 ISCH G + +7 H 51 14 ISCH D + -

n=7 5M/2F 36 ± 12 34 19 3 ischemic 6G-1D 6/7+ 4/7+±

Gracies, Ann Med Phys, 2003 Gracies 226

- Compliance with program (diary): good in 5/7patients.

Subjective Results

- 6/7 patients consider their fonction better than atbeginning of program.


Changements subjectifs après contrat d’autorééducation guidée

0

5

10

Fonction active Confort(raideur)

Douleur

Scor

e (0

-10)

19982001/02

p=0.02*

p=0.047*

Gracies, Ann Med Phys, 2003Gracies 228

Impressions on objective results

- Objective improvement: spectacular in 2 patients.

- Proprioception = critical prognostic factor.




Gracies, 2006

Homme de 54 ans - AVC sylvien droit juillet 1996

Kiné + ergo 2x/semaine jusqu’à juillet 1998Gymnase 3x/semaine pour “travail sur la force

des bras et des jambes”

Etat à l’automne 1998

Programme =1. Blocs neuromusculaires ciblés2. Entraînement ciblé (muscle le plus faible)3. Etirement ciblé (muscle le plus court)

Gracies, 2006

2 semaines après l’AVC

Gracies, 2003

Sept 1998Gracies, 2003

Mouvementsalternatifs

rapides

Gracies, 2003

Mouvementsalternatifs

rapides

Gracies, 2008

Flexions de l’épaule (1 min)



Marilyn, flexions de l’épaule

Pré injection 2 sem post injectionInjection TB-B

- Biceps 0.25 cc (1250 U) - CA 0.5 cc (2500 U)- Brachialis (1250 U) - GP 0.5 cc (2500 U)- Rond pronateur (2500 U)

Gracies, 2008

Abductions de l’épaule (1 min)

Gracies, 2008

Rotations externes épaule (1 min)

Gracies, 2008

Extensions du coude (1 min)

Marilyn, extensions de coude

Pré injection 2 sem post injection

Injection TB-B- Biceps 0.25 cc (1250 U) - CA 0.5 cc (2500 U)- Brachialis (1250 U) - GP 0.5 cc (2500 U)- Rond pronateur (2500 U)

Préinjection 1 ms post injection

Gracies,2008

1 and’autorééducation



Poignet et doigts

Mouvements alternatifs rapides aumembre inférieur

Gracies, 2008

Postures d’étirement à domicileSoléaire Jumeaux Gros plan

Ischio-jambiers Adducteurs

Gracies, 2008

Adducteurs del’épaule

Lg chef du triceps Fléchisseurs ducoude

Postures d’étirement à domicile

Gracies, 2008

Rond pronateur Carré pronateur Fléchisseurs dupoignet

Fléchisseurs dupouce

FCP-FCS II, III FCP-FCS IV, VEtirements domicile

Un an d’entraînement

Début 1 an



Gracies, Ann Med Phys, 2003Gracies, 2003

Nom

1 minute mvts alternatifs (étirement 5 minutes avant et après)

Dates

Antépulsions épaule (hanche - cible)

Abductions épaule (hanche - cible)

Ext Rotations épaule (abdomen - mur)

Extensions coude (nez - mur)

Supinations (“hand tapper”)

Extensions poignet (tapes main)

Extensions pouce

Extensions index

Extensions majeur

Extensions annulaire

Extensions auriculaire

Flexions hanche (sol - main)

Escaliers (10 marches haut- bas)

Marche 2 minutes

Contrat d’Autorééducation Guidéeau domicile

Abductions pouce



Parésie Spastique : Physiopathologie, traitement focal et...

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