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Comparing Clinical and Kinematic-Based Botulinum Toxin Injections for Cervical Dystonia Therapy

Published online by Cambridge University Press:  03 June 2025

Olivia Samotus
Affiliation:
London Health Sciences Centre – Lawson Health Research Institute, Department of Clinical Neurological Sciences, London, ON, Canada University of Western, Schulich School of Medicine and Dentistry, London, ON, Canada
Keith Sequeira
Affiliation:
Parkwood Institute – St Joseph’s Health Care London, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, London, ON, Canada
Mandar Jog*
Affiliation:
London Health Sciences Centre – Lawson Health Research Institute, Department of Clinical Neurological Sciences, London, ON, Canada University of Western, Schulich School of Medicine and Dentistry, London, ON, Canada
*
Corresponding author: Mandar Jog; Email: mandar.jog@lhsc.on.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Background:

Recognizing cervical dystonia (CD) movement patterns for appropriate botulinum toxin type A (BoNT-A) pattern determination depends on clinical expertise. Kinematic analysis objectively measures dystonic neck movements, and whether BoNT-A patterns determined solely using kinematics can effectively treat CD symptoms was investigated.

Methods:

Twenty-two BoNT-A-naïve CD participants were randomized to receive three BoNT-A injections determined clinically (“cb”) or by kinematic-based assessment (“kb”). Outcomes included the Toronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale (TWSTRS) and kinematic measures of CD motor symptoms (tonic deviation and dynamic movements) at re-injection (weeks 12, 24) and peak effect (weeks 6, 18, 30) compared to baseline.

Results:

Mean tonic deviation that returned to neutral was observed in 47% of “kb” and 31% of “cb” participants between weeks 6 and 30. Mean dynamic movements (root mean square amplitude) were significantly reduced in the “kb” group between weeks 12 and 30 compared to baseline. TWSTRS total score and motor severity were significantly reduced in the “cb” group, and disability sub-score was significantly reduced in both groups for all subsequent injections. Treatment-related side effects occurred in two “cb” and four “kb” participants.

Conclusion:

The study indicates that kinematic-based BoNT-A injection patterns can effectively reduce CD symptoms and disability, offering valuable guidance for both novice and experienced injectors.

Résumé

RÉSUMÉ

Comparaison des injections de toxine botulique basées sur la pratique clinique avec celles basées sur l’analyse cinématique pour le traitement de la dystonie cervicale.

Contexte :

La reconnaissance des schémas de mouvements de la dystonie cervicale (DC) en vue d’une détermination appropriée des modalités d’injection de toxine botulique de type A (BoNTA) dépend de l’expertise des cliniciens. L’analyse cinématique mesure objectivement les mouvements dystoniques du cou et l’on a ainsi cherché à savoir si les schémas de BoNTA déterminés uniquement à l’aide de cette analyse pouvaient permettre de traiter efficacement les symptômes de la DC.

Méthode :

Au total, ce sont 22 participants n’ayant jamais reçu de BoNTA qui ont été randomisés pour recevoir 3 injections de cette neurotoxine déterminées cliniquement («cb») ou en fonction d’une évaluation basée sur l’analyse cinématique («kb»). Les résultats comprenaient des résultats à la Toronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale (TWSTRS) ainsi que des mesures cinématiques des symptômes moteurs de la DC (déviation tonique et mouvements dynamiques) au moment d’une réinjection (semaines 12 et 24) et en tenant compte d’un effet maximal (semaines 6, 18 et 30) par rapport à l’amorce d’un traitement (baseline).

Résultats :

Une déviation tonique moyenne revenant au neutre a été observée chez 47% des participants «kb» et 31% des participants «cb» entrela sixième et la trentième semaine. Les mouvements dynamiques moyens (amplitude quadratique moyenne) ont été significativement réduits dans le groupe «kb» entre les semaines 12 et 30 par rapport à l’amorce d’un traitement. Les résultats totauxà la TWSTRS et la sévérité motrice ont été significativement réduits dans le groupe «cb» tandis que le sous-score d’invalidité a été significativement réduit dans les deux groupes pour toutes les injections ultérieures. Des effets secondaires liés au traitement sont survenus chez 2 participants du groupe «cb» et 4 participants du groupe «kb».

Conclusion :

Cette étude indique que les schémas d’injection de BoNTA basés sur l’analyse cinématique peuvent réduire efficacement les symptômes et l’invalidité dela DC, offrant des lignes directrices utiles aux injecteurs novices et expérimentés.

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Copyright
© The Author(s), 2025. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Figure 1. The study design, number of participants in the study and the participants included for analysis are illustrated in a Consolidated Standards of Reporting Trials (CONSORT) diagram.

Figure 1

Figure 2. Depiction of the placement of the torsiometer and goniometer sensors for kinematic cervical dystonia assessment.

Figure 2

Table 1. Summary of baseline cervical dystonia participant demographics

Figure 3

Table 2. Mean dose per muscle and mean ± standard deviation and median dose for all muscles, total dose and the number of muscles injected over the three treatment cycles per treatment group

Figure 4

Figure 3. Median kinematic changes in tonic deviations (neck posturing) from neutral (a), the mean percentage of participants who returned to neutral (alleviation of tonic deviation) (b) and median dynamic movements (c) per treatment group over the study.

Figure 5

Figure 4. Mean changes in TWSTRS total score (a), motor severity (part I) (b), disability caused by CD (part II) (c) and pain (part III) (d) in both treatment groups over the three injection cycles. Stars represent injection visits, colored asterisks (*) represent statistically significant changes compared to week 0 or between the two time-points denoted by a horizontal line per treatment group. Error bars represent standard deviation.

Supplementary material: File

Samotus et al. supplementary material

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