In children with cerebral palsy (CP), rigid ventral shell ankle-foot orthoses (vAFOs) are often prescribed to reduce excessive knee flexion in stance and lower the energy cost of walking (ECW). However, how vAFOs affect ECW is a complex issue, as vAFOs may have an impact on lower limb biomechanics, upper body movements, and balance. Besides, the vAFO's biomechanical effect have been shown to be dependent on its stiffness around the ankle joint. We examined whether vAFO stiffness influences trunk movements and gait stability in CP, and whether there is a relationship between these factors and ECW. Fifteen children with spastic CP were prescribed vAFOs. Stiffness was varied into a rigid, stiff and flexible configuration. At baseline (shoes-only) and for each vAFO stiffness configuration, 3D-gait analyses and ECW-tests were performed. From the gait analyses, we derived trunk tilt, lateroflexion, and rotation range of motion (RoM) and the mediolateral and anteroposterior Margins of Stability (MoS) and their variability as measures of gait stability. With the ECW-test we determined the netEC. We found that wearing vAFOs significantly increased trunk lateroflexion (Wald χ2 = 33.7, p < 0.001), rotation RoM (Wald χ2 = 20.5, p < 0.001) and mediolateral gait instability (Wald χ2 = 10.4, p = 0.016). The extent of these effects partly depended on the stiffness of the vAFO. Significant relations between trunk movements, gait stability and ECW were found r = 0.57-0.81, p < 0.05), which indicates that trunk movements and gait stability should be taken into account when prescribing vAFOs to improve gait in children with CP walking with excessive knee flexion.

中文翻译：

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脑瘫踝足矫形器：踝关节僵硬对躯干运动学、步态稳定性和步行能量消耗的影响

在脑瘫 (CP) 儿童中，经常开具刚性腹壳踝足矫形器 (vAFO) 以减少站立时膝关节过度屈曲并降低步行 (ECW) 的能量消耗。然而，vAFOs 如何影响 ECW 是一个复杂的问题，因为 vAFOs 可能对下肢生物力学、上身运动和平衡产生影响。此外，已经证明 vAFO 的生物力学效应取决于其踝关节周围的刚度。我们检查了 vAFO 刚度是否影响 CP 的躯干运动和步态稳定性，以及这些因素与 ECW 之间是否存在关系。15 名患有痉挛性 CP 的儿童接受了 vAFO。刚度变化为刚性、刚性和柔性配置。在基线（仅鞋）和每个 vAFO 刚度配置，进行了 3D 步态分析和 ECW 测试。从步态分析中，我们推导出躯干倾斜、侧屈和旋转运动范围 (RoM) 以及中间外侧和前后稳定边界 (MoS) 及其可变性作为步态稳定性的度量。通过 ECW 测试，我们确定了 netEC。我们发现佩戴 vAFO 显着增加了躯干侧屈（Wald χ2 = 33.7，p < 0.001）、旋转 RoM（Wald χ2 = 20.5，p < 0.001）和内侧步态不稳定性（Wald χ2 = 10.4，p = 0.016）。这些影响的程度部分取决于 vAFO 的刚度。发现躯干运动、步态稳定性和 ECW 之间存在显着关系 (r = 0.57-0.81, p < 0.05)，这表明在开具 vAFO 以改善膝关节过度行走的 CP 患儿步态时应考虑躯干运动和步态稳定性屈曲。我们推导出躯干倾斜、侧屈和旋转运动范围 (RoM) 以及内侧和前后稳定边缘 (MoS) 及其可变性作为步态稳定性的度量。通过 ECW 测试，我们确定了 netEC。我们发现佩戴 vAFO 显着增加了躯干侧屈（Wald χ2 = 33.7，p < 0.001）、旋转 RoM（Wald χ2 = 20.5，p < 0.001）和内侧步态不稳定性（Wald χ2 = 10.4，p = 0.016）。这些影响的程度部分取决于 vAFO 的刚度。发现躯干运动、步态稳定性和 ECW 之间存在显着关系 (r = 0.57-0.81, p < 0.05)，这表明在开具 vAFOs 以改善膝关节过度行走的 CP 儿童步态时应考虑躯干运动和步态稳定性屈曲。我们推导出躯干倾斜、侧屈和旋转运动范围 (RoM) 以及内侧和前后稳定边缘 (MoS) 及其可变性作为步态稳定性的度量。通过 ECW 测试，我们确定了 netEC。我们发现佩戴 vAFO 显着增加了躯干侧屈（Wald χ2 = 33.7，p < 0.001）、旋转 RoM（Wald χ2 = 20.5，p < 0.001）和内侧步态不稳定性（Wald χ2 = 10.4，p = 0.016）。这些影响的程度部分取决于 vAFO 的刚度。发现躯干运动、步态稳定性和 ECW 之间存在显着关系 (r = 0.57-0.81, p < 0.05)，这表明在开具 vAFO 以改善膝关节过度行走的 CP 患儿步态时应考虑躯干运动和步态稳定性屈曲。和旋转运动范围 (RoM) 以及中间和前后稳定边缘 (MoS) 及其可变性作为步态稳定性的量度。通过 ECW 测试，我们确定了 netEC。我们发现佩戴 vAFO 显着增加了躯干侧屈（Wald χ2 = 33.7，p < 0.001）、旋转 RoM（Wald χ2 = 20.5，p < 0.001）和内侧步态不稳定性（Wald χ2 = 10.4，p = 0.016）。这些影响的程度部分取决于 vAFO 的刚度。发现躯干运动、步态稳定性和 ECW 之间存在显着关系 (r = 0.57-0.81, p < 0.05)，这表明在开具 vAFOs 以改善膝关节过度行走的 CP 儿童步态时应考虑躯干运动和步态稳定性屈曲。和旋转运动范围 (RoM) 以及中间和前后稳定边缘 (MoS) 及其可变性作为步态稳定性的量度。通过 ECW 测试，我们确定了 netEC。我们发现佩戴 vAFO 显着增加了躯干侧屈（Wald χ2 = 33.7，p < 0.001）、旋转 RoM（Wald χ2 = 20.5，p < 0.001）和内侧步态不稳定性（Wald χ2 = 10.4，p = 0.016）。这些影响的程度部分取决于 vAFO 的刚度。发现躯干运动、步态稳定性和 ECW 之间存在显着关系 (r = 0.57-0.81, p < 0.05)，这表明在开具 vAFOs 以改善膝关节过度行走的 CP 儿童步态时应考虑躯干运动和步态稳定性屈曲。