background image

Spasticity

background image

Definition

Spasticity is often defined as a velocity-

dependent increase in muscle tone. 

This means that the faster the passive 

movement of the limb through its range, 

the greater the increase in muscle tone.

The definition usually also includes clonus 

and flexor and extensor muscle spasms.

background image

Spasticity occurs in the context of an 
upper motor neuron (UMN) lesion (brain or 
spinal cord pathology) and in association 
with exaggerated deep tendon reflexes.

background image

Symptoms

Spasticity reduces an individual's 
ability 
to move affected limbs actively or 
passively. 

Spasms may be a feature, and pain is 
present in some cases.

background image

Physical Examination

Spasticity occurs in the presence of other signs and 

symptoms of UMN damage, including hyperreflexia, 

Babinski responses, reduced motor control, and other
evidence of brain and/or spinal cord damage. 

Increased muscle tone in the absence of these findings 

should lead to consideration of alternative causes of 

increased muscle tone, such as dystonia, Parkinson's 

disease, paratonia associated with Alzheimer's disease, or 

pain-associated muscle spasm.

Contracture and spasticity commonly co-exist, though in 

some cases it may be difficult to determine how much 

contracture is present in an individual with severe 

spasticity. 

background image

The "clasp-knife" phenomenon, seen more commonly 

in spasticity of spinal origin, is characterized by a 

relaxation of the involved muscle after spasticity has 

been overcome. 

The presence and severity of ankle clonus, withdrawal 

reflexes, and extensor spasms should be noted. 

The skin should be inspected because abnormal 

positioning due to spasticity may directly cause skin 

injury (e.g., maceration of the palm due to a clenched 

fist) or contribute to decubitus ulcer formation.

background image

Functional Limitations

Functional limitations include difficulty with ambulation or 

brace usage, positioning in a wheelchair, urinary 

catheterization and/or hygiene, and interrupted sleep.

Impaired sexual function may result from adductor muscle 

or other muscle spasms.

In some cases spasticity may interfere with volitional 

function; yet in others, it may serve as a partial substitute 

for voluntary muscle contraction. 

In the rehabilitation setting, patients who use their 

increased tone to help them ambulate are often noted to be 

"walking on their spasticity." 

background image

A common example of substitution for voluntary 
muscle function is the hip and knee extensor 
spasticity seen after stroke, which may allow 
successful weight bearing through the weak leg 
and contribute to restored walking ability. 

Therefore, one must always be cognizant of this 
phenomenon, because overly aggressive 
treatment of spasticity may actually worsen an 
individual's ability to function.

background image

Diagnostic Studies

Spasticity is a clinical diagnosis without any 

specific laboratory confirmation. Clinical 

measurement scales to quantify the severity 

of spasticity may be useful to monitor the 

efficacy of treatment. 

The most commonly used scales are the 

Ashworth scale, which measures resistance 

of the muscle to passive stretch, and the 

Spasm Frequency scale, which characterizes 

the frequency of muscle spasms.

background image

Treatment

Pharmacotherapy with oral medications is most effective in 

spasticity of spinal origin, as occurs in spinal cord injury or many 

cases of multiple sclerosis.

Oral medications are often less effective in spasticity resulting 

from stroke or traumatic brain injury. 

Medications commonly used include baclofen, benzodiazepines, 

tizanidine, and dantrolene.

With the exception of dantrolene, these medications work centrally 

at the GABA-A receptors (benzodiazepines), GABA-B receptors 

(baclofen), and the alpha-adrenoreceptors (tizanidine). 

Dantrolene exerts its effects directly at the muscle, preventing 

calcium influx at the sarcoplasmic reticulum level and thereby 

reducing muscle force.

background image

Rehabilitation

Stretching and passive range of 
motion are key elements of spasticity 
management, regardless of etiology. 

These activities serve to prevent 
contracture and to temporarily 
reduce increased muscle tone. 

background image

Splinting a spastic limb is another critical aspect of a comprehensive 

rehabilitation program for spasticity and can include pre-fabricated splints, 

low temperature thermoplastic custom splints, and plaster or fiberglass casts. 

Physical therapists can instruct the patient and caregivers regarding 

appropriate stretching techniques.

Physical therapists with experience in casting can fabricate plaster or 

fiberglass casts or assist in selecting a prefabricated leg splint from a 

commercial vendor. 

If a sturdier device is needed (e.g., one that permits weight bearing through 

the device), an orthotist may be called upon to fabricate a custom brace. 

Occupational therapists can similarly provide instruction in stretching and 

splinting of the upper extremity. 

Most occupational therapists are trained in fabrication of custom hand splints.

background image

Procedures

Injections for spasticity are an effective means of 

obtaining substantial reduction in spasticity in specific 

muscles with little risk of systemic side effects. 

Local anesthetic injections may be useful to assess the 

efficacy and benefits of more permanent injections. 

Intramuscular botulinum toxin type A injection 

provides local relief of spasticity for 3 to 4 months.

Botulinum toxin type B is likely to prove effective as 

well, although efficacy and dosing are not yet 

established.

background image

Perineural phenol injection may provide more long-term 

relief and may in some cases cause permanent reduction of 

spasticity. 

Botulinum toxin injections may use anatomic guidance for 

large, easily identified muscles (e.g., biceps brachii), but 

EMG or nerve stimulator guidance is necessary for smaller, 

harder to identify muscles (e.g., forearm muscles). 

Botulinum toxin type A doses for spasticity generally vary 

from 30–200 units per muscle, with larger muscles requiring 

higher doses. 

Dosage for spasticity management has not been 

established for type B. 

background image

Type A is generally diluted to 100 units/cc with 

nonpreserved sterile saline, although more dilute 

concentrations are useful for small doses. 

After dilution, the toxin is drawn into a small syringe (1–3 

cc), and a Teflon-coated injection needle is connected via a 

wire to either an EMG machine or a nerve stimulator. 

Given the limited motor control and muscle synergies seen 

in spasticity, nerve stimulator guidance often proves more 

useful than EMG guidance in distinguishing different 

muscles. 

With nerve stimulator guidance, the muscle is stimulated 

and the clinical response observed (e.g., finger flexion when 

the flexor digitorum profundus is stimulated). 

background image

Toxin is then injected in small aliquots distributed in the 

muscle.

Early post-injection symptoms are unusual, and related 

more to the effects of an intramuscular injection than to the 

botulinum toxin itself. 

There are no specific activity restrictions necessary post-

injection. Clinical effects are generally evident 24–72 hours 

after the injection.

background image

Surgery

Neurosurgical intervention includes the placement 

of an intrathecal baclofen pump—a highly effective 

treatment for individuals with intractable bilateral 

lower extremity spasticity.

 Alternative neurosurgical procedures useful in 

carefully selected patients include rhizotomy and 

myelotomy. 

Orthopedic surgery, including tendon lengthening, 

tenotomy, or joint fusion, can be used after failure 

of more conservative measures (e.g., stretching, 

casting, and blocks) to provide adequate control of 

spasticity and contracture.

background image

Potential Disease 

Complications

Permanent loss of range of motion can 
result from inadequately controlled 
spasticity or insufficient stretching and 
splinting. 

Contractures can hinder seating; contribute 
to skin breakdown; and interfere with 
hygiene, ambulation, and transfers.

background image

Potential Treatment 

Complications

As noted earlier, some individuals function better with a 

degree of spasticity because it can substitute for lost motor 

function. 

Therefore, overly aggressive treatment of spasticity may 

result in a decline in functional ability.

All centrally acting medications can cause significant 

sedation, which often determines the upper limit of the 

dose that can be tolerated. 

In individuals with pre-existing cognitive impairments (e.g., 

stroke, TBI), this maximally tolerated dose may be 

insufficient to control the symptoms of spasticity and may 

indicate the need to consider alternative therapies. 

background image

Abrupt discontinuation of oral antispasticity medications is 

inadvisable, since seizures have been described after 

abrupt discontinuation of baclofen, and rebound spasticity 

is a concern with all of these medications.

Phenol poses some risk of painful dysesthesia if peripheral 

nerves with cutaneous sensory representation are injected. 

Botulinum toxin is generally very well tolerated in 

therapeutic doses but can cause transient (3 to 4 months) 

weakness of muscles adjacent to those targeted by 

treatment due to diffusion of toxin. 

Dysphagia has been described after injection of the 

sternocleidomastoid and other cervical muscles.

background image

Injection of excessive doses of botulinum toxin could lead to 

symptoms of systemic botulism, though this can be prevented by 

restricting injection to 6 units/kg of botulinum toxin type A or less 

within any 1-month period. 

Antibodies to botulinum toxin can develop after repeated injection—

this causes lack of efficacy; however, allergic or anaphylactic 

reactions have not been reported.

Intrathecal baclofen pump treatment can result in iatrogenic 

meningitis or infection of the external surface of the pump. 

Catheter failures can result in need for surgical intervention. 

Both overdosage due to programming errors and severe withdrawal 

symptoms due to pump failure have been described. 


Document Outline