Characteristics of the electromyographic patterns of lower limb muscles during gait in patients with Parkinson's disease when OFF and ON L-Dopa treatment

Abstract

The purpose of this study was to compare the electromyographic (EMG) behavior of the triceps surae (TS), tibialis anterior (TA), quadriceps and hamstring muscles of the lower limbs during self-initiated free gait in a group of patients (n=15) with Parkinson's disease (PD), when OFF and ON L-Dopa, with that of normal controls. When OFF L-Dopa, we observed qualitative disturbances in muscle activation patterns, such as an absence or extreme reduction in TA activations in early stance or during the early and late swing phases. Other disturbances included flatter profiles of the TS activation burst at push off, and temporal alterations that included prolonged activation of the proximal muscles during the stance phase. Statistical analysis showed that the TA was the most affected muscle in most of the patients particularly during the activation burst in late swing (p<.0004). After medication (ON L-Dopa), the amplitude and timing of distal muscle activations became more similar to normal values, with the increase in EMG amplitude being dramatic in some patients. In the proximal muscles, the effects on EMG amplitude were less marked and prolonged activation often persisted even after the administration of L-Dopa.

Sommario

Lo scopo di questo studio è stato di analizzare i patterns elettromiografici (EMG) dei muscoli tricipite della sura (TS), tibiale anteriore (TA), quadricipite ed ischiocrurali, durante il cammino spontaneo ed a velocità libera, in un gruppo di soggetti (n^o 15) con malattia di Parkinson (PD) nelle condizioni di OFF ed ON L-Dopa e di compararli a quelli di un gruppo di controllo rappresentato da 10 soggetti sani. Nella condizione di OFF L-Dopa, abbiamo riscontrato la presenza di disturbi qualitativi sia dei profili di attivazione del TA, consistenti in assenza o estremamente ridotte attivazioni sia all'inizio della fase di appoggio che all'inizio ed alla fine della fase di oscillazione, che dei profili di attivazione del TS appiattiti in fase di spinta, nonché alcune disfunzioni temporali come prolungate attivazioni dei muscoli prossimali durante la fase di appoggio. L'analisi statistica ha mostrato che il muscolo più colpito nella maggior parte dei pazienti (p<.0004) è stato il TA durante l'approccio del piede al terreno (segmento finale della fase di oscillazione). Nella condizione di ON L-Dopa, l'ampiezza e la temporizzazione delle attivazioni dei muscoli distali (TS e TA) sono diventate più simili a quelle del gruppo di controllo. In alcuni soggetti, l'aumento dell'ampiezza EMG è stato molto marcato. Nei muscoli prossimali gli effetti sull'ampiezza EMG sono stati meno marcati e si è spesso osservato la persistenza di una prolungata attivazione anche dopo la somministrazione di L-Dopa.