CC BY
53
Количественная оценка педобарографических данных при плоско-
W I W
вальгусной деформации стопы у детей
Лашковский В.В.1, Игнатовский М.И.2
Тродненский государственный медицинский университет 2Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения НАН Беларуси
Lashkovsky V.V.1, Ignatovsky M.I.2
Grodno State Medical University, Belarus 2Research center of resource-saving of the National Academy of Sciences of the Republic of Belarus
Quantitative assessment of pedobarographic data in plano-valgus deformity of the foot in children
Резюме. В работе описана стандартизированная методика проведения педюбарюметрическюгю обследования пациентов с плюскю-вальгуснюй деформацией стопы, выделены 7 участков на педобарограмме для количественного анализа, показаны 3 наиболее значимых участка подошвенной поверхности стопы, которые рационально использовать при исследовании в практическом здравоохранении. Ключевые слова: плоско-вальгусная деформация стопы, педобарометрия, количественная оценка результатов.
Summary: In the paper, a standardized method for conduction of pedobarometric examination of patients wtth pes plano-valgus is described, 7 areas on the pedobarogram are distinguished, 3 of the most significant areas of the foot sole surface, which can be reasonably applied during research in practical healthcare, are shown.
Keywords: pes plano-valgus, pedobarometry, quantitative evaluation of results.
В течение последних десятилетий было предложено большое количество способов определения ана-томо-функционального состояния стопы [1-3, 6, 7, 9 -11].
Клиническому использованию новых диагностических систем, основанных на достижениях современной микроэлектроники, должна предшествовать научно-исследовательская работа, направленная на стандартизацию методологии. В свою очередь, формирование новых методик исследования и оценки результатов лечения имеет важное значение для практического здравоохранения.
Одним из первых методов инструментальной диагностики патологии стопы стала подометрия, основанная на измерении и последующем анализе геометрических параметров стопы [10, 11]. Метод недостаточно точен, трудоемок, не лишен субъективизма, а также позволяет описать лишь антропометрические характеристики стопы, без учета ее функциональных изменений.
До настоящего времени в диагностике патологии стопы используется изучение отпечатков ее подошвенной поверхности - плантография. Плантография с применением красящих веществ постепенно вытесняется оптической планто-графией с использованием плантографа, основной деталью которого является толстая стеклянная пластина (или пакет склеенных пластин), освещаемая с двух противоположных хорошо отшлифован-
ных торцов мощными источниками света. Современные методы плантографии дают возможность фотодокументировать изображение стопы в цифровом формате, хранить, сравнивать и проводить анализ этого изображения в развитии при последующих обследованиях [1]. Однако плантографические и фотоплантографи-ческие методики позволяют оценивать преимущественно статические характеристики стопы.
Общепризнанный и наиболее распространенный метод исследования заболеваний стопы - рентгенологический. Он позволяет объективно изучать скелет стопы при статической функциональной нагрузке. Рентгенограммы анализируются и оцениваются по определенным схемам [6]. Однако используемые рентгенологические методики не отражают в полной мере истинную картину нарушений взаимоотношений костей стопы вследствие отсутствия объемности изображения. Двумерный принцип построения рентгенологического изображения в сущности является результатом проекции совокупности сложносочиненных трехмерных объектов на плоскость, не давая дополнительной информации о перспективе. Кроме того, рентгенограммы позволяют оценивать практически только статические характеристики стопы.
Подометрия, плантография, оптическая плантография, рентгенография дают возможность изучить преимущественно статическую функцию стопы.
Динамические функциональные характеристики стопы в цикле шага указанными методами определены быть не могут. В то же время ходьба человека -динамический процесс, основанный на преобразовании вращательных движений в суставах в поступательное движение всего тела [16].
Основная характеристика ходьбы -цикл шага, в течение которого происходит циклическое изменение силы реакции опоры. Для регистрации и измерения характеристик реакции опоры стопы в цикле шага оптимальным методом исследования является педобарометрия [1215]. В странах постсоветского пространства она не получила распространения в практической медицине, поскольку однозначной общепризнанной методологии проведения исследования и анализа его результатов нет.
Таким образом, актуальна разработка и совершенствование диагностических педобарометрических систем, позволяющих учитывать динамические характеристики стопы в цикле шага, оснащенных стандартизированной методологией.
Цель исследования - на основании изучения педобарографических данных стандартизировать методику обследования и количественного анализа педоба-рограмм при плоско-вальгусной деформации стопы у детей.
Материалы и методы
Нами обследовано 57 детей: 41 пациент составил основную группу и 16
№7^ 2012
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ |б9
Схема разделения педобарограммы на 7 участков:
1 - пальцевые участки, фаланги пальцев; 2, 3 - метатарзальные участки: 2 - наружная сторона костей плюсны, 3 - внутренняя сторона;
4, 5 - средний отдел стопы: 4 - опорный участок - область кубовидной кости, 5 -рессорный участок - область ладьевидной кости;
6, 7 - пяточные участки: 6 - внешняя сторона пяточной области, 7 - внутренняя сторона пяточной области
детей - контрольную. Использовались две педобарографические системы: «Комплекс электронно-механический для диагностики патологии стоп» (КЭМ) и МеСНодю «Спорт» [8]. При анализе педобарометрических данных применялось собственное программное обеспечение [4].
Обследование проводились по стандартной методике. Измерительные стельки помещались в специальную обувь с твердой плоской внутренней поверхностью подошвы для предотвращения искажения барометрических данных неравномерностью рельефа или неравномерной упругостью подошвы. Обувь плотно фиксировалась на стопе пациента, что исключало скольжение стопы по измерительной стельке. Стельки подключались к модему, расположенному на поясе пациента, и информация передавалась по радиоканалу на компьютер. С подключенной системой пациент проходил по открытому участку пола с ровной поверхностью не менее 12 метров. Регистрация педобарометрических данных включала в себя как период ходьбы, так и состояние покоя перед началом и после окончания ходьбы. Отклонения от линейной траектории ходьбы и повороты не допускались. Поскольку пиковое дав-
ление функционально зависит от скорости ходьбы, измерения проводились при одинаковой скорости ходьбы [14].
При анализе ходьбы использовался цикл шага. Особое внимание уделялось периоду опоры. В рамках педобароме-трического анализа оценки количественных биомеханических характеристик наиболее удобно использовать третью фазу периода опоры, методика определения границ которой приведена нами в литературе [2].
При изучении количественной оценки педобарографических данных использовался традиционный научный подход с выделением двух этапов: декомпозиции и синтеза. На этапе анализа выполнена функциональная декомпозиция по подсистемам. Стопа человека - сложное анатомо-функциональное образование, поэтому при анализе педобарограммы ее разбивались на подсистемы согласно анатомическим представлениям. Мы выполняли разделение подошвенной поверхности стопы на 7 анатомо-функцио-нальных участков, что учитывает деление стопы на передний, средний и задний отделы, а также на внутреннюю и наружную части (рис.1). Это представляется достаточным как для постановки диагноза, так и для моделирования двуногой ходьбы с описанием цикла шага.
При дальнейшем синтезе модели детерминируется предположение о неизменности расположения анатомических участков стопы в горизонтальной плоскости для каждого размера стопы. Т.е. несовпадение давления под выбранными участками стопы с шаблонными данными интерпретируется как неправильное функционирование этих участков.
Применение декомпозиции является инверсным методом по отношению к анализу функции стопы в цикле шага. Для его реализации был выбран метод корреляционного анализа временных последовательностей значений одноименных педобарометрических элементов. Цель корреляционного анализа заключается в определении взаимосвязи между пере-
менными. Ее наличие свидетельствует о существовании корреляции между этими переменными, что позволяет в дальнейшем предполагать синхронность и пропорциональность всех изменений этих переменных.
Сущность и границы применимости метода к анализу педобарометрии заключается в изучении коэффициентов корреляции между временными последовательностями значений одноименных элементов (датчиков давления) [16]. При этом сравниваются коэффициенты корреляции между парами элементов для определения между ними статистических взаимосвязей. Проверяется статистическая гипотеза о линейности, существующей между парами элементов зависимости, что логично для случая принадлежности этих элементов к одному функциональному участку.
Дальнейшее объединение элементов в конфигурации происходит по условию стремления коэффициента корреляции каждой пары к максимальному значению, с отслеживанием принципа непревышения максимального размера конфигураций. Эти операции могут быть проведены как для всего периода измерения, так и для каждого отдельно взятого шага.
Обработанные таким образом результаты педобарометрического обследования позволяют выделить признаки плоско-вальгусной деформации стопы на педобарограмме (рис. 2), заключающиеся в коррелировании, т.е. пропорциональной и синхронной нагружаемости в течение цикла шага элементов средней части стопы, расположенных как кнаружи, так и кнутри.
На рис. 2б это отражено сплошными полосами в средней части стопы, идущими перпендикулярно длинной оси от ее внутренней границы к наружной. На рис. 2а рессорный участок области ладьевидной кости выделен практически идеально, поскольку формирующие его элементы не коррелируют с элементами, собранными в опорный участок области кубовидной кости.
Результаты и обсуждение
При обследовании 57 детей по 7 участкам подошвенной поверхности стопы (16 чел. - контрольная группа, 41 - основная) нами получены результаты, представленные на рис. 3.
У детей контрольной группы относительное значение величины подошвенного давления в период опоры в фазу контакта пятки с опорной поверхностью
Рисунок 2
Педобарограммы, построенные при помощи корреляционного анализа: а - здоровая стопа, б - плоско-вальгусная деформация стопы
а
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ
№7^ 2012
70
Рисунок 3
Распределение подошвенного давления на суммарной педобарограмме (± стандартное отклонение) на 7 участков стопы: 1 - контрольная группа; 2 - основная группа, плоско-вальгусная деформация
характеризуется преобладанием нагрузки в области латерального бугра пяточной кости - 22,2 ± 4,5 (р < 0,05). При наступлении фазы полного касания стопы опорной поверхности после переднего толчка начинается процесс уменьшения давления, что связано с увеличением площади подошвы стопы, которая соприкасается с опорной поверхностью. Нагрузка концентрируется в области кубовидной кости, и величина давления уменьшается до значения 17,4 ± 0,9 (р < 0,05). Рост подошвенного давления под 1-м и 2-м пальцами в фазе заднего толчка ограничивался значением 21,5 ± 2,1 (р < 0,05), что близко к значениям величины подошвенного давления в области латерального бугра пяточной кости. Таким образом, можно отметить, что биометрически передний и задний толчки имеют близкие энергетические характеристики.
В группе детей с плоско-вальгусной деформацией стопы выявлены значительные отличия педобарографических данных в сравнении с показателями, полученными в контрольной группе. Так, в момент касания стопы опорной поверхности в фазу контакта пятки максимум давления смещен кнутри пяточного бугра, и его величина принимает относительное значение 18,4 ± 0,9 (р < 0,05) в то время как относительное давле-
ние на этом же участке контрольной группы составило 14,1 ± 2,2.
Далее, при наступлении фазы полного касания стопы опорной поверхности нагрузка концентрируется не в опорной области, области кубовидной кости, а на участке 5 области ладьевидной кости. Давление на этом участке более чем в два раза превышает показатели контрольной группы (14,3 ± 2,1 и 6,7 ± 1,8). В фазе заднего толчка рост подошвенного давления происходит под головкой 3-й плюсневой кости, т.е. смещается кнаружи.
Таким образом, наиболее информативными участками опорной поверхности стопы в цикле шага (период опоры) являются: область наружной поверхности пяточной кости (участок 7), область ладьевидной кости (участок 5) и точка под головками 2-3-й плюсневых костей.
Выводы:
1. Педобарометрическое обследование пациентов с плоско-вальгусной деформацией стопы и анализ количественных характеристик является методом получения релевантных биометрических данных, имеющих важное значение в практической подиатрии.
2. Выделение 7 участков на педоба-рограмме дает возможность получить достаточную количественную оценку распределения нагрузки на подошвенной поверхности стопы и проводить ее анализ на основании анатомо-функциональных представлений.
3. Предложенный количественный анализ педобарометрической информации важен для практического использования, так как за счет выделения трех пар наиболее значимых участков подошвенной поверхности стопы он позволяет стандартизировать и упростить методику обследования пациентов.
4. Анализ величины подошвенного давления в фазу контакта пятки с опорной поверхностью дает объективную возможность оценить функциональное
положение заднего отдела стопы в цикле шага, а также необходимость его коррекции.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Аносов, В.С. Компьютерно-фотоплантографи-ческая диагностика и контроль коррекции деформации стопы у детей: автореф. ... дис. канд. мед. наук. - Минск, 2007. - 24 с.
2. Биомеханика и коррекция дисфункций стоп / под ред. А.И. Свириденка, В.В. Лашковского. - Гродно: ГрГУ им. Я.Купалы, 2009. - 279 с.
3. Ефимов, А.П. Акселерометрическая стабилогра-фия / А.П. Ефимов, В.А. Антонец, Н.М. Анишкина // Ортопед., травматол. и протезир. - 1991. - №1. -С. 55 - 59.
4. Игнатовский, М.И. О методике анализа последовательностей барометрических данных для описания походки человека / М.И. Игнатовский, А.И. Сви-риденок, Б.О. Крупич // Материалы, технологии, инструменты. - 2007. - Т. 12, № 2. - С. 101-103.
5. Игнатовский, М.И. Педобарометрия / А.И. Сви-риденок // Дерлятка М. Биомеханика и коррекция дисфункции / М. Дерлятка, М.И. Игнатовский,
B.В. Лашковский [и др.]. - Гродно: ГрГУ, 2009. -
C. 100-140.
6. Лашковский, В.В. Рентгенологические классификационные характеристики плоско-вальгусной деформации стопы у детей / В.В. Лашковский // Журн. Гродн. мед. ун-та. - 2010. - №1. - С. 57-61.
7. Назаров, Е.А. Применение метода стабиломет-рии в клинике ортопедии при патологии суставов нижних конечностей / Е.А. Назаров, А.В. Селезнев, М.Н. Рябова // Вестн. травматол. ортопед. - 2009. -№ 4. - С. 42-48.
8. Пат. 3374 U BY МКИ A 61F 5/00. Механо-компью-терный комплекс для диагностики патологии стоп / Болтрукевич С.И., Свириденок А.И., Точицкий Э.И., Кочергин В.В., Татур В.Г., Сергеенко С.Е., Лаш-ковский В.В., Сычевский Л.З., Игнатовский М.И., Максименко А.Д, Аносов В.С., Мармыш А.Г. - No U20060437; Заявл. 29.06.2006; Опубл. 28.02.2007 // Афщыйны бюл. Нац. цэнтр 1нтэлектуал. уласнасцг -2007. - № 1. - С. 151-152.
9. Скворцов, Д.В. Клинический анализ движений. Стабилометрия / Д.В. Скворцов. - М.: MBN, 2000. -192 с.
10. Фридланд, М.О. Ортопедия / М.О. Фридланд. -5-е. изд. - М.: Медгиз, 1954. - 508 с.
11. Фридланд, М.О. Статические деформации стопы у взрослых и детей / М.О. Фридланд // Ортопед., травматол. - 1960. - № 8. - С. 3-9.
12. Grieve, D.W. Pressures under normal feet in standing and walking as measured by foil pedobarography /
D.W. Grieve, T Rashdi // Ann. Rheum. Dis. - 1984. -Vol. 43. - P. 816-818.
13. Homme, A-K. 3-Dimensional Foot Geometry and Pressure Distribution Analysis of the Human Foot. Visualization and Analysis of two Independent Foot Quantities for Clinical Applications / A-K. Homme,
E. Hennig U. Hartmann // Springer Proceedings in Physics. - 2007. - Vol. 114, Part IV - P. 308-313.
14. Hughes, J. The clinical use of pedobarography / J. Hughes // Acta Orthop. Belgica. - 1993. - Vol. 59, № 1. - P. 10-16.
15. Imamura, M. Pedobarometric evaluation of the normal adult male foot / M. Imamura, S.T. Imamura et al. // Foot Ankle Int. - 2002. - Vol. 23. - P. 804-810.
16. Krupicz, B. Wady stop. Biomechanika, diagnostyka, leczenie / B. Krupicz [red.], J. Pauk, M. Rogalski, M. Derlatka, I. Kazimerczak, A. Sviridenok, U. Lashkouski, M. Ihnatouski, L. Sychevski. - Bialystok: Politechnica Bialostocka, 2008. - 107 s.
Поступила 08.04.2011 г.
№7« 2012
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ |71
