Sensitivity of qualitative and quantitative spasticity measures to clinical treatment with cryotherapy

This study examined the extent to which a battery of tests could detect a reduction of plantarflexor spasticity resulting from cryotherapy. The tests included a traditional qualitative spasticity scale, three potential quantitative spasticity measures and a measure of voluntary ankle muscle function. Twenty-six adult traumatic-brain-injured subjects were examined; these included 22 males and 4 females. The mean age was 28.15 years (range: 18–57, SD 10.78). The five tests were performed in random sequence on both ankles of each subject, before and after a 20 minute cold pack application to the calf. Tests were: modified Ashworth scale (MAS) scoring; H-reflex testing with and without dorsiflexor contraction (Hdf/Hctrl ratio); H-reflex testing with and without Achilles tendon vibration (Hvib/Hctrl ratio); reflex threshold angle (RTA) and timed toe tapping (TTT). Cryotherapy resulted in lowered MAS scores consistent with a reduction in spasticity. Doubly multivariate repeated measures ANOVA revealed a significant difference (F = 24.16, P < 0.001) in test scores between the pre- and post-cryotherapy test batteries. Significant pre- and post-cryotherapy differences (P ≤ 0.03) for all dependent measures contributed to the main effect for cryotherapy. However, among the potential quantitative measures of spasticity only the RTA test demonstrated appropriate sensitivity to the reduction in spasticity. In spite of spasticity reduction, TTT performance was impaired following muscle cooling. Failure of the H-reflex ratios to show a reduction consistent with reduced spasticity was attributed to competing alpha and gamma motoneuron effects resulting from peripheral cooling. Sensitivität von qualitativen und quantitativen Massen der Spastizität nach klinischer Behandlung mit Kältetherapie In dieser Studie wurde untersucht, inwieweit eine Testbatterie die Reduktion der Plantarflexorspastizität infolge einer Kältetherapie erfassen kann. Diese Tests umfaßten eine traditionelle qualitative Spastizitätsskala, drei potentielle quantitative Spastizitätsmaße und ein Maß der willkürlichen Muskelfunktion im Knöchelbereich. Es wurden 26 Patienten mit traumatischen Hirnverletzungen untersucht, 22 Männer und 4 Frauen. Das mittlere Alter lag bei 28,15 Jahren (Bereich: 18–57, SD 10,78). Die fünf Tests wurden in willkürlicher Reihenfolge an beiden Knöcheln der Patienten vor und nach 20minütiger Anwendung eines kalten Umschlags an den Waden vorgenommen. Folgende Tests kamen zum Einsatz: modifizierte Ashworth-Skala (MAS); H-Reflex-Prüfung mit und ohne Dorsalflexorkontraktion (Hdf/Hctrl-Verhältnis); H-Reflex-Prüfung mit und ohne Achillessehnenvibration (Hvib/Hctrl-Verhältnis); Muskeldehnungsreflexwinkel (Reflex Threshold Angle - RTA) und Zehenklopftest (Timed Toe Tapping - TTT). Die Kältetherapie bewirkte eine Senkung der Scores auf der MAS-Skala, die mit der Reduktion der Spastizität im Einklang stand. Die doppelt mehrdimensionale Varianzanalyse mit wiederholten Messungen ergab einen signifikanten Unterschied (F =24,16;P <0,001) für die Test-Scores zwischen den Testbatterien vor und nach der Kältetherapie. Die signifikanten Unterschiede vor und nach der Kältetherapie (P ≤0,03) für alle abhängigen Maße machten die Hauptwirkung der Kältetherapie aus. Unter den potentiellen quantitativen Maßen der Spastizität zeigte nur der RTA-Test eine angemessene Sensitivität gegenüber der Reduktion der Spastizität. Trotz der Verminderung der Spastizität war die TTT-Leistung nach der Muskelkühlung gestört. Die Unfähigkeit der H-Reflex-Quotienten, eine Reduktion nachzuweisen, die der verminderten Spastizität entspricht, wurde den aus der peripheren Kühlung herrührenden kompetitiven Alpha- und Gamma-Motoneuronenwirkungen zugeschrieben. Sensibilité des mesures qualitatives et quantitatives de spasticité pour l’évaluation du traitement par cryothérapie Cette étude a examiné la sensibilité d'une batterie de tests pour l’évaluation de l'effet de la cryothérapie sur la spasticité de la flexion plantaire. Les tests comportaient une échelle classique d’évaluation qualitative de la spasticité, trois mesures quantitatives potentielles de la spasticité et une mesure de la fonction musculaire volontaire de la cheville. La population de l’étude était composée de 26 adultes ayant eu un traumatisme cérébral, dont 22 hommes et 4 femmes, âgés en moyenne de 28,15 ans (extrêmes : 18–57, ET : 10,78). On a effectué chez chaque sujet les cinq tests selon une séquence randomisée sur les deux chevilles, avant et après application d'une poche de glace pendant 20 minutes sur le mollet. Les tests étaient les suivants : échelle d'Ashworth modifiée (EAM), évaluation du réflexe H avec et sans contraction des fléchisseurs dorsaux (rapport Hfd/Hctrl), évaluation du réflexe avec et sans vibration du tendon d'Achille (rapport Hvib/Hctrl), angle limite de déclenchement du réflexe (ALD) et percussion synchronisée des orteils (PSO). La cryothérapie a provoqué une diminution des scores EAM corroborant une diminution de la spasticité. L'analyse ANOVA sur mesures répétées à variables multiples a révélé une différence significative (F = 24,16, P < 0,001) des scores des tests avant et après cryothérapie. Les différences significatives avant et après cryothérapie (P ≤ 0,03) observées pour toutes les mesures dépendantes ont contribué à l'effet principal de la cryothérapie. Toutefois, parmi les mesures quantitatives potentielles de la spasticité, seul le test ALD a montré une sensibilité suffisante pour mettre en évidence la diminution de la spasticité. En effet, le test PSO a été perturbé par le refroidissement musculaire résultant de la cryothérapie et les rapports de réflexe H n'ont pas été sensibles, ce qui a été attribué à des effets antagonistes des motoneurones alpha et gamma résultant du refroidissement périphérique. Sensibilidad de las medidas cualitativas y cuantitativas de la espasticidad al tratamiento clı´nico con crioterapia En este estudio se examinó hasta qué punto es posible detectar mediante una baterı´a de pruebas una reducción de la espasticidad del flexor plantar después de crioterapia. Se utilizaron como pruebas una escala tradicional cualitativa de espasticidad, tres medidas cuantitativas de la espasticidad y una medida de la función voluntaria muscular del tobillo. Se examinó a 26 sujetos adultos, 22 varones y 4 mujeres, con lesiones cerebrales traumáticas. La media de edad era de 28,15 años (rango 18–57, DE 10,78). Las cinco pruebas se aplicaron en una secuencia aleatoria en los dos tobillos de cada sujeto, antes y después de la colocación de una bolsa frı´a en la pantorrilla durante 20 minutos. Las pruebas fueron, concretamente, la escala de Ashworth modificada (MAS), la prueba del reflejo-H con contracción del flexor dorsal y sin ella (proporción Hcf/Hctrl), la prueba del reflejo-H con vibración del tendón de Aquiles y sin ella (proporción Hvib/Hctrl), la prueba del ángulo umbral del reflejo (RTA) y la prueba de golpeteo cronometrado del dedo (TTT). La crioterapia provocó una reducción de la puntuación de MAS coherente con una reducción de la espasticidad. Medidas repetidas multivaribles ANOVA realizadas por duplicado revelaron una diferencia significativa (F =24,16, P< 0,001) en las puntuaciones entre la baterı´a de pruebas anterior y posterior a la crioterapia. Hubo diferencias significativas entre la fase anterior y posterior a la crioterapia (P ≤0,03) en todas las medidas dependientes, que contribuyeron al efecto principal de la crioterapia. Sin embargo, de las medidas cuantitativas de la espasticidad, sólo la prueba del RTA demostró una sensibilidad apropiada a la reducción de la espasticidad. A pesar de la reducción de la espasticidad, el resultado del TTT se alteró con el enfriamiento del músculo. La no demostración, por parte de los cocientes del reflejo-H, de una reducción coherente con la reducción de la espasticidad se atribuyó a los efectos competitivos de las motoneuronas alfa y gamma causados por el enfriamiento periférico.