March, 1949 P H Y S I O T H E R A P Y Page Eleven MUSCLE SPASM IN POLIOMYELITIS ITS TREA TM EN T A N D SU G G ESTED E T IO L O G Y A P R E L I M I N A R Y R E P O R T J O S E P H L A N N O N , F . R . C . S . , E n g . , D e p a r t m e n t o f A n a t o m y , U n i v e r s i t y o f th e W i t w a t e r s r a n d a n d J O S E P H L . B R A U D O , M . B . , C h . B . , J o h a n n e s b u r g . S p a s m in p o li o m y e l it is is still r e g a r d e d a s a r e f le x tonic c o n tr a c ti o n , b a s e d o n S h e r r i n g t o n ’ s L a w o f R e c i p r o c a l I n n e r v a t i o n 1 o r th e r e v e r s a l o f this la w •is s u g g e s t e d b y B o u m a n a n d S c h w a r t z . 2 Our opinion r e g a r d i n g th e r e l a t i o n s h i p o f S h e r r i n g ­ ton’s L a w to th e e t i o l o g y o f s p a s m , is th a t it o n l y applies w h e n a c t u a l m o v e m e n t is t a k i n g pla ce . A t rest th ere is no o v e r a c t i o n o f th e a n t a g o n i s t o f a pa ra ly s ed m u s cl e. F o r i n s ta n c e , i f th e r a d i a l n e r v e lie divided t h e r e is no i m m e d i a t e c o n t r a c t i o n o f the flexors o f the w r i s t a n d f i n g e r s r e s u l t i n g in d e f o r m i t y o f the hand. W r i s t - d r o p , w h e n it o c c u r s , is d u e s o l e l y to the ef fe ct o f g r a v i t y . I f th e h a n d is p l a c e d m i d w a y between p r o n a t io n a n d s u p in a t i o n , r e s t i n g o n th e u l n a r bo rder (to e l i m i n a t e g r a v i t y ) no d e f o r m i t y en sue s. T h e s e fa c t s s u g g e s t th a t the s p a s m a n d d e f o r m i t y o cc u rr i n g in p o li o m y e l it is , in th e e a r l y s t a g e s , w h i l s t the pa tient is at rest , i s . n o t d u e to th e o v e r a c t i o n of. unopposed a n t a g o n i s t s . W e s u g g e s t a n a l t e r n a t i v e e x p l a n a t i o n f o r the me c ha n ism o f s p a s m . O u r p r e m i s e is t h a t it is d u e to sy m p a th e ti c o v e r a c t i v i t y r e s u l t i n g in h e i g h t e n e d m u s c l e to n e; i.e., th e cl i n i ca l p h e n o m e n o n k n o w n a s s p a s m . T r e a t m e n t d i r e c t e d t o w a r d s d i m i n i s h i n g o r a b o l i s h i n g the infl uenc e o f th e s y m p a t h e t i c n e r v o u s s y s t e m r e ­ sults in d r a m a t i c d i s a p p e a r a n c e o f m u s c l e s p a s m . F u r th e r m o r e , o t h e r c o n c o m i t a n t f e a t u r e s o f s y m ­ pathetic o v e r a c t i v i t y w h i c h m a y o c c u r w i t h s p a s m , n a m e ly coldness, s w e a t i n g a n d p a in , d i s a p p e a r pa ri passu wit h th e ab o li t i o n o f s pa s m . I N V E S T I G A T I O N O F S P A S M On the a b o v e p r e m i s e w e t r e a t e d 25 c a s e s o f p o l i o ­ myel it is w it h v a r y i n g d e g r e e s o f s p a s m w i t h e t a m o n , a dr u g wh ich t e m p o r a r i l y b l o c k s th e t r a n s m i s s i o n o f 'impulses, t h r o u g h a u t o n o m i c g a n g l i a . A s f a r a s w e know, this is th e fir st ti m e t h a t a d r u g w i t h this partic ula r ac ti o n h a s b e e n e m p l o y e d in th e t h e r a p y of one spe cif ic c o m p o n e n t o f p o li o m y e l it is , viz. s p a s m . Adm inistration o f E ta m o n . T h e d r u g c a n b e g i v e n int ra v en ou s ly o r i n t r a m u s c u l a r l y . T h e m a x i m u m dosages r e c o m m e n d e d a r e ( i n t r a v e n o u s l y ) 7 m g. pe r kg. b o d y w e i g h t a n d ( i n t r a m u s c u l a r l y ) 2 0 m g. I t is advisable not to e x c e e d th e r e c o m m e n d e d do se initially, so th a t th e r e a c t i o n o f th e p a t i e n t ’ m a y be assessed. W e f o u n d th a t th is a m o u n t w a s i n a d e q u a t e in the m a j o r i t y o f c a s e s an d, t h e r e f o r e , i n c r e a s e d it A?l ,y.*n s u b s e q u e n t i n j e c t i o n s w i t h o u t a n y ill e ff ec t s. U injections w e r e g i v e n i n t r a v e n o u s l y b e c a u s e o f innted supplies. T h e c o m m o n e f f e c t s o f i n t r a v e n o u s administration a r e :— *■ Bitter taste in t h e m o u t h . 7 ar,d p a r a e s t h e s i a e e all o v e r th e b o d y . ! p lv f r i n g a n d c o l d n e ss . 4- J. tosis an d b l u r r i n g o f th e v is io n . 3- t a c h y c a r d i a in s o m e c a se s. hypot *n ' P re ssu re re su ltin g in p ostu ral T h e l a t t e r w h i c h o c c u r r e d in o n l y tw o c a s e s , c a n be c o u n t e r a c t e d w i t h p r o s t i g m i n e o r a d r e n a l i n e . W e , h o w e v e r , di d no t u se t h e s e a n t i d o t e s o n a n y o c c a s io n . T h e a b o v e sid e e f f e c t s d i s a p p e a r w i t h i n a v e r y s h o r t time. A f t e r th e i n je c t i o n m o s t p a t i e n t s f e e l t i r e d b u t a r e still ab l e to c o - o p e r a t e . T h e n u m b e r o f i n j e c t i o n s r e q u i r e d d e p e n d s u po n th e r e s p o n s e o f th e p a ti en t . W h i l s t s p a s m is p r e s e n t , it is a d v i s a b l e to a d m i n i s t e r t h e d r u g t h r e e t i m e s a d a y r a t h e r t h a n s p a c e th e i n j e c t i o n s a t o n e - to t w o - d a y i n t e r v a l s . T h e t r e a t m e n t s h o u l d be c o n t i n u e d w h i l s t s p a s m a n d p a i n p e r s is t. A f t e r e a c h i n je c t i o n i n t e n s i v e p a s s i v e m o v e m e n t s o f th e s p a s t i c m u s c l e s s h o u l d b e p e r f o r m e d . T h i s is c o n s i d e r e d t o ' b e an i m p o r t a n t a d j u v a n t . T o t e s t th e e f f i c a c y o f e t a m o n , i ts e f f e c t in a f e w c a s e s w a s c o m p a r e d w i t h p a r a ­ v e r t e b r a l l u m b a r b lo c k s . I n no i n s t a n c e w a s th e e f f e c t o f th e b l o c k s u p e r i o r to t h a t o f e ta m o n . R E S U L T S O F T H E R A P Y 1. S ubjective Im provem ent. I m p r o v e m e n t c o m m e n c e s w i t h i n i o to 1 5 m i n u t e s o f t h e i n je c t i o n a n d is m a x i m a l w i t h in 2 - 3 ho u rs . O n c e th e d i s a g r e e a b l e s y m p t o m s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n je c t i o n h a v e d i s ­ a p p e a r e d , all th e p a t i e n t s t r e a t e d h ad m a r k e d r e l i e f o f pain . T h e m a j o r i t y s t a t e d t h a t t h e y w e r e ab l e to s le ep c o m f o r t a b l y f o r t h e f i r s t time. T h e f e e l i n g o f t i g h t n e s s in m u s c l e s d i s a p p e a r e d , r e s u l t i n g in i n ­ c r e a s e d m o b i li ty . D e s p o n d e n c y , d u e to t h e s t i f f n e s s , p a i n a n d d e f o r m i t y , g a v e w a y to s e r e n i t y a n d o p ti m i s m . 2. O b jective Im p rovem ent : i. D i s a p p e a r a n c e o f S p a s m . T h i s w a s d e m o n s t r a t e d b y an i n c r e a s e in th e r a n g e o f p a s s i v e a n d a c t i v e m o v e m e n t o f th e m u s c l e s i n v o l v e d . F o r e x a m p l e , p r i o r to th e i n je c t i o n s o m e p a t i e n t s h a d p o k e r - s t i f f b a c k s a n d c o m p l a i n e d o f s e v e r e p a in a n d d i s c o m f o r t w h e n f l e x i o n o f th e s p i n e w a s a t t e m p t e d . S o o n a f t e r th e t r e a t m e n t , h o w e v e r , p a s s i v e a n d a c t i v e s p i n a l ' f l e x i o n w a s c a r r i e d o ut c o m f o r t a b l y a n d no t u n ­ c o m m o n l y th e p a t i e n t w a s a b l e to a p p o s e th e f o r e ­ h e a d to t h e k n e e s . E x t e n s i o n a t th e k n e e w i t h th e hip f l e x e d , w h i c h , p r i o r to t h e r a p y , did n o t r e a c h 90 d e g r e e s , w a s n o w n o t i c e a b l y i n c r e a s e d . ii. D i s a p p e a r a n c e o f P a i n . P a i n is a d i s t r e s s i n g a n d c o n s t a n t s o u r c e o f i r r i t a t i o n to th e p a t i e n t w i t h p o li o m y e l it is . H e c a n n e i t h e r s l e e p n o r m o v e a r o u n d in b e d w i t h o u t a g g r a v a t i n g t h is d i s a b i li t y . T h e r e a r e s e v e r a l t y p e s o f pain, n a m e l y :— ( a ) P a i n at r es t , w h i c h is c o n s t a n t , n o n s e g m e n t a l a n d di ff use . (b ) P a i n o n p r e s s u r e o f th e s p a s t i c m u s c l e s . ( c) P a i n p r o d u c e d b y a c t i v e a n d p a s s i v e m o v e m e n t s o f i n v o l v e d m u s c l e s . ' ( d ) P a i n due to h y p e r a e s t h e s i a o f th e skin . A l l t h e a b o v e v a r i e t i e s w e r e e i t h e r a b o l i s h e d o r c o n s i d e r a b l y r e l i e v e d b y o n e o r m o r e i n je c t i o n s . A s a r e s u l t o f th is r el ie f, p h y s i o t h e r a p y cou ld be s t a r t e d i m m e d i a t e l y . R ep ro du ce d by S ab in et G at ew ay u nd er li ce nc e gr an te d by th e P ub lis he r (d at ed 2 01 3. ) Page Twelve P H Y S I O T H E R A P Y March, 1949 iii. D i s a p p e a r a n c e o f D e f o r m i t i e s . I n f o u r c a s e s an e q u i n o v a r u s d e f o r m i t y o f o n e o r b o t h fe e t d i s a p p e a r e d i m m e d i a t e l y a i t e r e ta m o n . T h e r e s u l t w a s d r a m a ti c . I n tw o o t h e r c a s e s , fl e x i o n d e f o r m i t i e s o f t h e w r i s t an d f i n g e r s , w i t h m a r k e d a d d u c t io n at th e s h o u l d e r join t, r e s u l t e d in c o m p l e t e f u n c t i o n a l d i s a b i l i t y o f the a r m . S o o n a f t e r t r e a t m e n t th e d e f o r m i t i e s w e r e c o r r e c t e d w i t h c o m p l e t e r e t u r n o f fu n ct io n. iv. I n c r e a s e in M o b i l i t y . A n i m p o r t a n t f e a t u r e in s o m e c a s e s w a s th e r e s t o r a t i o n o f f u n c t i o n in m u s c l e s w h ic h h i t h e r t o w e r e r e g a r d e d a s “ p a r a l y s e d . ” T h i s w a s d u e to th e f a c t t h a t th e m u s c u l a r p o w e r w a s d i s ­ g u is e d b y t h e e x i s t i n g s p a s m in th e m u s c l e s t h e m ­ s e lv e s o r th e ir a n t a g o n i s t s . T h i s f u n c t i o n a l r e t u r n ha d a g r e a t e f f e c t p s y c h o l o g i c a l l y in t h a t the p a t i e n t s n o t i c i n g th e r a p i d i m p r o v e m e n t , lo s t th e ir d e p r e s s i o n an d a p a t h y . W e t h i n k t h a t a c t i v e p h y s i o t h e r a p y s h o u l d be i n i t i a t e d a s s o o n as p a i n a n d s p a s m h a v e b e e n r e li e v e d . T h i s still f u r t h e r i n c r e a s e s th e c o ­ o p e r a t i o n o f th e pa ti e n t , m i n i m i s e s m u s c l e w a s t i n g an d e f f e c t i v e l y r e s t o r e s m u s c l e c o - o r d i n a t i o n . v. D i s a p p e a r a n c e o f V a s o - M o t o r D i s t u r b a n c e s . T h e cold, c l a m m y li m b s w e r e r e p l a c e d b y w a r m , d r y ones. D I S C U S S I O N . S i n c e K e n n y r e - e m p h a s i s e d the p h e n o m e n o n o f m u s c l e s p a s m , a t t e m p t s h a v e b e e n m a d e to e x p la i n its m e c h a n i s m . T o o m e y r e g a r d s s p a s m a s a r e f l e x to n ic c o n t r a c t i o n o c c u r r i n g a f t e r p a r e s i s o r p a r a l y s i s ha s e s t a b l i s h e d i ts e lf . H e do es no t r e c o g n i s e s p a s m as a s e p a r a t e e n t i t y b u t r e g a r d s it a s a s e c o n d a r y m a n i f e s t a t i o n in a n t a g o n i s t s w h e n p a r a l y s i s ha s d e v e lo p e d in th e a g o n i s t s . B o u m a n a n d S c h w a r t z 2 s t a t e th a t s p a s m is a r e f l e x p h e n o m e n o n no t a s s o ­ c ia t e d w i t h l o c a li s e d le s i o n s in th e m u s c l e its elf , t h e r e b y d i f f e r i n g f r o m P o h l 3 w h o p o s t u l a t e s local m u s c l e p a t h o l o g y . A c c o r d i n g to the fo r m e r , s p a s t i c i t y is d u e to a r e v e r s a l o f S h e r r i n g t o n ’ s L a w . S p a s t i c i t y a n d w e a k e n ­ i n g o f m u s c l e s a r e tw o s e p a r a t e p h e n o m e n a , each d e p e n d e n t u p o n d i s t u r b a n c e s o f s p e c if ic fu n c t i o n s o f th e a n t e r i o r ho rn c e lls . K a b a t a n d K n a p p , - - a s c r i b e s p a s m to l o c a li s e d le s io n s , o f th e i n t e r n u n c i a l n e u r o n e s o f th e sp i n a l cord. ' O u r c o n c e p t o f th e "et io lo gy o f s p a s m d i f f e r s f r o m th e a b o v e m e n t i o n e d in t h a t w e r e g a r d it as a m a n i ­ f e s t a t i o n o f , s y m p a t h e t i c o v e r a c t i v i t y . 1' O u r r e a s o n s f o r s t a t i n g th is a r e as f o l l o w s : I t w a s .noticed d u r i n g th e 1945 e p i d e m ic o f p o l i o m y e l i t i s in S o u t h A f r i c a t h a t a l a r g e n u m b e r o f c a s e s w i t h cold, s w e a t y limb s h a d m u s c l e s p a s m . P a r a v e r t e b r a l b l o c k s w e r e g i v e n p r i m a r i l y to i n c r e a s e ' th e t e m p e r a t u r e o f th e limb. F o l l o w i n g a s u c c e s s f u l blo c k, m u s c l e s p a s m a n d pain w e r e r e l i e v e d s i m u l t a n e o u s l y . I n t h e 1948 ep i d e m ic th e se a s s o c i a t i o n s , v i z . ; s p a s m , v a s o - m o t o r a n d sud o- m o t o r d i s t u r b a n c e s , w e r e a g a i n e v id e n t a n d w e a t t r i b u t e d t h e s e p h e n o m e n a to s y m p a t h e t i c o v e r ­ a c t i v i t y b e c a u s e o f t h e i r d r a m a t i c a l l e v i a t i o n f o l l o w i n g i n h i b i ti o n o f this a c t i v i t y e i t h e r b y t h e u s e o f e t a m o n o r p a r a v e r t e b r a l blo ck . B o t h t h e s e t h e r a p e u t i c a g e n t s a c t o n s y m p a t h e t i c g a n g li a . I n 25 c a s e s o f s p a s m in p o l i o m y e l it is , in h i b i ti o n o f s y m p a t h e t i c to n e b y m e a n s o f e t a m o n -resulted in c o m p l e t e d i s a p p e a r a n c e o f th e m u s c l e s p a s m . I n s o m e i n s t a n c e s one' i n je c ti o n w a s s u f fi c i e n t to p r o d u c e a p e r m a n e n t t h e r a p e u t i c r e s p o n s e . S i n c e e t a m o n a c ts p r i m a r i l y o n g a n g l i a o f t h e s y m p a t h e t i c n e r v o u s s y s t e m , it is r e a s o n a b l e to p o s t u l a t e th a t s p a s m is i n t i m a t e l y c o n n e c t e d w i t h a u t o n o m i c fu n c t io n . T h e r e is a s t r o n g b o d y o f o p i n i o n w h i c h s u p p o r t s di r e c t s y m p a t h e t i c i n f l u e n c e on m u s c l e to n e .' ( B o e k e , D u s s e r de B a r e n n e , K u n t z a n d K e r p e r , F r i d m a n and S p i e g e l . ) I n p o li o m y e l it is , p a t h o l o g i c a l c h a n g e s h a v e b ee n d e s c r i b e d in th e s y m p a t h e t i c g a n g l i a o f h u m a n s and c h i m p a n z e e s . ' 7 T h e a b s e n c e o f n e u r o n e d e s t r u c t i o n a s e m p h a s i s e d b y B o d i a n a n d H o w e is c l i n i c a l l y s u b ­ s t a n t i a t e d b y th e f a c t th a t in a g r e a t n u m b e r o f c a s e s o f p o l i o m y e l it is , no i n s t a n c e o f s y m p a t h e t i c p a r a l y s i s o c c u r r e d in t h e limbs. O u r c l i n i c a l o b s e r v a t i o n s , d e m o n s t r a t e the p r e s e n c e o f s y m p a t h e t i c o v e r a c t i v i t y w h i c h c a n b e e x p l a i n e d b y th e e x i s t e n c e o f p a t h o l o g i c a l c h a n g e s in s uc h g a n g l i a a s d e s c r i b e d b y th e a b o v e w o r k e r s . T h e p h e n o m e n o n o f s p a s m is o f v a r i a b l e du r at i o n . T h e r e a s o n m a y b e as f o l l o w s : T h e n e u r o t r o p i c v ir u s o f p o l i o m y e l i t i s is a b s o r b e d f r o m th e g a s t r o - i n t e s t i n a l tr a c t a l o n g s y m p a t h e t i c p a t h w a y s . H e n c e th e first s t r u c t u r e s it e n c o u n t e r s in its c e n t r i p e t a l p r o g r e s s t o w a r d s th e s p i n a l c o r d a r e th e s y m p a t h e t i c g a n g li a . T h e d u r a t i o n a n d s e v e r i t y o f the s p a s m w i l l d ep en d u p o n tw o f a c t o r s , viz . th e i n t e n s i t y o f th e p a t h o lo g i c a l c h a n g e i n d u c e d b y th e v i r u s a n d its le n g t h o f s t a y in/ th e g a n g l i a . ' O u r v i e w th a t s p a s m ' i n p o li o n jy e li t i s is d u e to s y m ­ p a t h e t i c o v e r a c t i v i t y is b o r n e o ut b y th e f a c t th at t h e r a p e u t i c m e a s u r e s a b o l i s h i n g th is o v e r a c t i v i t y , r e s u l t in d i s a p p e a r a n c e o f th e s p a s m . F u r t h e r m o r e , o u r o b s e r v a t i o n s s u p p o r t th e pr i n c ip le o f d i r e c t s y m ­ p a t h e t i c i n f l u e n c e on m u s c l e tone. C O N C L U S I O N S . 1. A p h y s i o l o g i c a l c o n c e p t o f th e e t i o l o g y o f s p a s m in p o li o m y e l it is is p r e s e n t e d . 2. T h i s is r e la t e d to le s i o n s in s y m p a t h e t i c g a n g li a , p r o d u c n g s y m p a t h e t i c o v e r a c t i v i t y . 3. T r e a t m e n t d i r e c t e d t o w a r d s d e c r e a s i n g o r a b o l i s h ­ i n g th is a b n o r m a l au to n o m i c ' o v e r a c t i v i t y w a s u n d e r ­ ta k e n , u s i n g e t a m o n o r p a r a v e r t e b r a l bloc k. 4. T h e d e s c r i b e d m e t h o d o f t r e a t m e n t wil l ac co m - ■ pl is h the f o l l o w i n g :— i. R e l i e v e s pa s m . ii. R e l i e v e pain. iii. R e l i e v e cold, c l a m m y limbs. iv. E n h a n c e t h e . m o b i l i t y o f a f f e c t e d pa rt s. v. D i m i n i s h d e f o r m i t y . vi. S h o r t e n h o s p it a li s a t i o n . T h a n k s a r e due to D r s . S. H e y m a n n a n d S. N i J a v e t t f o r t h e i r i n v a l u a b l e a d v i c e a n d a s s i s t a n c e ; a l s c j to M r . R . K r y n a u w o f th e N e u r o - S u r g i c a l D e p a r t m e n t a n d M r . J . E d e l s t e i n o f th e O r t h o p a e d i c D e p a r t m e n t o f th e J o h a n n e s b u r g G e n e r a l H o s p i t a l , f o r a d v i c e and g r a n t i n g f a c i li t i e s in t h e i r r e s p e c t i v e D e p a r t m e n t s ; a l s o to D r . P . B a y e r o f th e J o h a n n e s b u r g F e v e r H o s p i t a l a n d to M r . N. C. J o h n s t o n e , te c h n ic a l a s s i s t a n t o f th e N e u r o - S u r g i c a l unit, a n d M r . B . B. M a c G i l l i v a r y . R E F E R E N C E S . 1. T o o m e y , J . A . ( 19 47 ) : B r i t . J . P h y s . M e d . , 10, 185. 2. B o u m a n , H . D. a n d S c h w a r t z , R . P . (19 44 ), N. Y o r k S t a t e J . M e d . , 44, 147. 3. P o h l , J . F . ( 19 47 ) : J . B o n e J o i n t S u r g . , 29, 1026. 4. K a b a t , H . a n d K n a p p , M . E . ( 1 9 4 4 ) : J . P e d i a t . , 24, 123. 5. K u n t z , A . T h e A u t o n o m i c N e r v o u s S y s t e m . 6. B o d i a n , D. a n d H o w e , H . A . ( 1 9 4 7 ) : J . E x p e r . M ed., 85, 2 3 1 . 7. F a b e r , H K . an d S i l v e r b n r g , R . (1946 ) : J . E x p e r . M e d . , 83, 329. R ep ro du ce d by S ab in et G at ew ay u nd er li ce nc e gr an te d by th e P ub lis he r (d at ed 2 01 3. )