CC BY
70УДК 616-036.86+ 342.72/.73
ОБОСНОВАНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ АМОРТИЗАЦИОННЫХ МОДУЛЕЙ В ПРОТЕЗАХ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ
© 2018 В.Г. Сусляев, В.М. Янковский, Л.М. Смирнова, А.В. Сокуров, Т.В. Ермоленко ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, Санкт-Петербург
В статье рассматриваются вопросы целесообразности и обоснованности назначения амортизирующих модулей в составе протезов голени и бедра для пациентов различных возрастных групп и причин ампутации нижней конечности. Обосновано назначение амортизационных модулей в составе протезов для пациентов со средним или высоким уровнями двигательной активности, для которых характерно изменение скорости, продолжительности локомоции, высокие двигательные нагрузки, связанные с профессиональной деятельностью пациентов молодого и среднего (как правило, трудоспособного) возраста. Для этой категории пациентов применение модулей повышает двигательную активность, эффективность обучения и профессиональной деятельности, способствует к вовлечению занятиями адаптивной физической культурой и спортом.
Ключевые слова: протез нижней конечности, медицинская реабилитация, амортизационный модуль протеза, двигательная активность пациента, уровни двигательной активности.
Введение. После ампутации нижней конечности происходит потеря важнейших суставов и групп мышц, согласованная работа которых обеспечивает плавный и гармоничный стереотип ходьбы. Причем, чем выше уровень ампутации, тем более выраженными оказываются патологические изменения характеристик ходьбы.
Известно, что при взаимодействии протеза нижней конечности с опорной поверхностью в фазу переднего толчка (пяткой) возникают вертикальные реакции опоры (ударные нагрузки), превосходящие по величине массу инвалида до 1,5 раз при интенсивной ходьбе и отрицательно влияющие на опорно-двигательный аппарат. Также при перекате через искусственную конечность формируется ротационный момент, вызывающий вращение либо искусственной стопы относительно опоры передвижения, либо культи относительно приёмной гильзы протеза, что приводит к дискомфорту локомоции и болевым ощущениям у пациента [1]. Эти проблемы могут даже сокращать продолжительность ежедневного использования протеза, вплоть до полного отказа от него, или же способствовать травматизации культи, особенно её кожных покровов, формированию артрозов суставов нижней конечности.
Снизить уровень дискомфорта и перегрузок протезированной конечности возможно путем применения специальных протезных модулей, обладающих амортизационными свойствами [2]. Однако, как правило, в настоящее время в составе протезов после ампутации голени и бедра в большинстве случаев пренебрегают использованием таких устройств, возлагая функции демпфирования нагрузок только на искусственную стопу.
Целью данной статьи является обоснование показаний к назначению амортизационных модулей в составе протезов нижних конечностей в зависимости от двигательной активности и медико-социального статуса пациента.
Материалы и методы. Изучен контингент и результаты протезирования 213 пациентов в возрасте от 18 до 78 лет с ампутационными дефектами нижних конечностей, находившихся на лечении и протезировании в ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России в 20162017 гг. Для всех пациентов использовались методы опроса по шкале SF-36 [3] и клинического осмотра. Для 31 пациента, при протезировании которых использовались амортизаци-
онные модули, проводилось инструментальное биомеханическое обследование ходьбы методом динамобароплантографии на программно-аппаратных комплексах «ДиаСлед» и «ДиаСлед-Скан» с матричными измерителями давления в форме стелек, которые при обследовании вкладывались в обувь пациента (регистрационное удостоверение комплекса оборудования - ФСР 2009/06416 от 26.02.2010 г.).
Результаты. За указанный период под наблюдением находилось 213 человек в возрасте от 18 до 78 лет, из которых женщин было 98 чел. (46 %), мужчин - 115 чел. (54 %). Распределение пациентов по половому признаку представлено на рисунке 1.
■ мужчин женщин
Рис. 1. Распределение пациентов по полу
Все пациенты (213 чел.) были разделены на четыре группы в соответствии с уровнями их двигательной активности по принятой классификации «МОВК», которая используется в протезировании и соответствует содержанию приложения к Приказу Минтруда России от 28.12.2017 № 888н «Об утверждении перечня показаний и противопоказаний для обеспечения инвалидов техническими средствами реабилитации» [4, 5, 6].
Из всех обследованных низкий уровень двигательной активности был выявлен у 57 человек (12 %). Он встречался при ампутации обеих нижних конечностей на уровне бедра или голени. Для такого уровня активности характерны невозможность ходьбы на протезах и использование их лишь в косметических целях. Передвижение таких пациентов осуществлялось только на кресле-коляске в пределах отделения клиники. В данной группе пациентов амортизационные модули не использовались.
Сниженный уровень двигательной активности наблюдался у 73 пациентов (34 %). Данный уровень был характерен у пациентов с ампутационными дефектами либо обеих конечностей на уровне бедра или голени, либо - одной конечности на уровне бедра. Пользование протезами у лиц данной категории было затруднено. Передвижение на протезах было возможно в пределах палаты, квартиры, офиса на расстояние нескольких метров с опорой на костыли или с посторонней помощью. Все пациенты имели мотивацию к повышению двигательной активности. Состояние системы кровообращения находилось в стадии субкомпенсации. Наблюдалось умеренное снижение толерантности к физической нагрузке. У данных пациентов амортизационные модули также не применялись, учитывая незначительные ударные нагрузки при медленной ходьбе (из-за сниженной двигательной активности) и значительную дополнительную массу модулей, которые дополняют массу протеза [5, 7].
Средний уровень двигательной активности был выявлен у 45 человек (35 %), которые имели ампутационный дефект одной конечности на уровне бедра или голени, или двух конечностей на уровне голеней. Пациенты активно пользовались протезами. У них редко наблюдались сопутствующие заболевания системы кровообращения. Ходьба осуществлялась с опорой на трость или без дополнительной опоры, костыли использовались лишь ограниченное время. Для таких пациентов было возможно передвижение по улице более 1 км, поль-
зование общественным транспортом. В то же время ходьба с преодолением препятствий была незначительно ограничена. Пациенты этой группы имеют высокую мотивацию к повышенной активности.
Высокий уровень двигательной активности имели 38 человек молодого активного возраста (18 %), которые занимались адаптивной физической культурой и спортом. Они имели односторонний ампутационный дефект голени (15 чел.) или бедра (3 чел.). Для них было характерно активное пользование протезами с профессиональным занятием адаптивным спортом или трудоустройством, связанным с физическим трудом. Ходьба выполнялась без дополнительной опоры. Перемещение без ограничения по времени осуществлялось по улице или пересеченной местности на расстояние более 3 км, с преодолением препятствий. Снижение толерантности к физической нагрузке в этой группе пациентов не выявлено.
Распределение наблюдаемых нами пациентов по уровню двигательной активности представлено на рисунке 2.
Целесообразность использования амортизационных модулей в протезе для групп пациентов со средним и высоким уровнем двигательной активности объясняется значительными ударными нагрузками при быстрой ходьбе, которая свойственна этим группам. При этом выявлялась способность управления (переносом над опорой) протеза с повышенной массой.
Нацеленность использования амортизирующих модулей в составе протеза состояла в переводе из третьей группы двигательной активности в четвертую.
Кроме двигательной активности пациента при назначении амортизационных модулей протезов нижних конечностей следует также учитывать медико-социальные показания, а именно, навык ходьбы на протезе, наличие пороков и болезней культи, способность и готовность заниматься физической культурой и спортом.
Во время спортивных нагрузок многократно увеличиваются ударные нагрузки, которые передаются на культю, и могут служить причиной травматизации тканей. Кроме того, амортизирующий модуль аккумулирует энергию в момент переднего толчка и возвращает ее при заднем толчке. Этот эффект помогает при беге или быстрой ходьбе.
Также важным медико-социальным аспектом, который необходимо учитывать при назначении амортизирующих модулей, является отсутствие навыков ходьбы на протезе, что характерно первичному протезированию. В нашем случае таких пациентов зарегистрировано 56 человек (26 %). Повторно протезируемых пациентов было 157 чел. (74 %). Распределение пациентов по наличию опыта протезирования представлено на рисунке 3.
Рис. 2. Распределение пациентов по уровню двигательной активности
Рис. 3. Распределение пациентов по наличию опыта протезирования (первичных и повторных)
При первичном протезировании наличие дополнительного модуля может осложнить процесс обучения пользования протезом [8]. Кроме того, увеличивается масса протеза, что также является нежелательным. Применение амортизирующих модулей при первичном протезировании обосновано только при сочетании порочной или болезненной культи с уровнем активности выше среднего.
Более широкие показания к использованию амортизационных модулей возникают при повторном протезировании. Пациенты, которые обучены пользованию протезом, могут адекватно оценить преимущества ходьбы с дополнительными устройствами. У повторно протезируемых данные модули можно устанавливать практически у всех пациентов, однако, наиболее эффективно их положительное влияние проявляется при уровне двигательной активности выше среднего.
Ещё одним важным медицинским критерием, который следует учитывать при решении вопроса о целесообразности назначения протеза с амортизационными модулями, является состояние культи.
Среди обследованных порочные культи наблюдались более чем у половины пациентов -118 человек (55 %), что объясняется обращаемостью на сложное протезирование или лечение по поводу пороков и болезней культи в условиях клиники ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России.
Наиболее часто встречались болезненные рубцы (34 человека - 29 %), болезненные невромы (29 человек - 25 %), болезненные остеофиты (18 человек - 15 %), неправильно обработанный костный опил (15 человек - 13 %), прочие пороки (22 человек - 18 %). Распределение пациентов по наличию пороков и болезней культи представлено на рисунке 4.
Рис. 4. Распределение пациентов по наличию пороков и болезней культи
Показания к применению амортизационных модулей в зависимости от уровня двигательной активности и медико-социальных показаний представлены в таблице 1.
Противопоказаниями к назначению амортизационных модулей были приняты: низкий или сниженный уровень двигательной активности, а также этап первичного протезирования ввиду отсутствия опыта пользования протезами.
Таблица 1
Показания к назначению амортизирующих модулей* протезов нижних конечностей в зависимости от уровня двигательной активности
Уровень двигательной активности Медико-социальные показания для назначения амортизационных модулей
отсутствие навыка ходьбы на протезе (лечебно -тренировочное протезирование) выработанный стереотип ходьбы (повторное протезирование) наличие болезненной порочной культи занятие физической культурой и спортом
Низкий Не рекомендуется Возможно использование при наличии болезненной или порочной культи Возможно при наличии выработанного стереотипа ходьбы на протезе -
Сниженный Не рекомендуется Возможно использование при наличии болезненной или порочной культи Возможно при наличии выработанного стереотипа ходьбы на протезе -
Средний Возможно использование при наличии порочной и болезненной культи Возможно использование при наличии болезненной или порочной культи Возможно при наличии выработанного стереотипа ходьбы на протезе -
Высокий Показано при наличии болезненной или порочной культи Показано использование при наличии болезненной или порочной культи Показано при наличии выработанного стереотипа ходьбы на протезе Показано использование амортизационных модулей
Примечание. * В качестве амортизационных модулей возможно использование следующих конструкций: 4А048, производства РКК «Энергия», 4R120, 4R121 - «OTTO-BOCK», TT Pro - «Endolite».
В то же время показанием к назначению амортизационного элемента является наличие болезненной или порочной культи нижней конечности. При ходьбе основная травматизация тканей происходила в фазу опоры, причем, чем активнее выполнялась ходьба, тем была больше ударная («пиковая») нагрузка с повышенной травматизацией тканей культи. Амортизационный модуль позволяет значительно снизить ударные («пиковые») нагрузки и тем самым предотвратить травматизацию тканей культи и появление болевого синдрома.
Из общего числа всех наблюдаемых нами пациентов (213 человек), учитывая рассмотренные показания и противопоказания для назначения амортизационных модулей, подходило только 6 %, т.е. 31 пациент с односторонним ампутационным дефектом голени и бедра, со средним или высоким уровнем двигательной активности, без пороков и болезней культи. Среди этих пациентов 15 человек (50 %) занимались спортом (вертикальным хоккеем на льду и горными лыжами).
Для всех пациентов всего изготовлено 292 протезно-ортопедических изделия, из которых протезов голени была 151 единица, протезов бедра - 141 единица.
Распределение пациентов по использованию амортизационных модулей в протезе представлено на рисунке 5.
Рис. 5. Распределение пациентов по использованию амортизационных модулей в протезе
В качестве амортизационных модулей в составе протезов голени и бедра использовались следующие конструкции:
- 15 человек пользовались протезами с торсионным модулем Delta Twist компании ОТ-ТО-БОКК;
- 2 человек пользовались протезами с модулем 4А048 РКК «Энергия»;
- 10 человек пользовались протезами с модулями конструкции РКК «Энергия»;
- 2 человека пользовались протезами с торсионным пилоном TT Pro фирмы «Endolite»;
- 4 человека пользовались протезами с экспериментальным амортизационным модулем со сменным набором пружинящих элементов.
Распределение пациентов по типу амортизационных модулей, использованных в протезе, представлено на рисунке 6.
Рис. 6. Распределение пациентов по типу амортизационных модулей, использованных в протезе
Демпфирование чрезмерных вертикальных и ротационных нагрузок на культю нижней конечности может достигаться за счёт амортизационных свойств искусственной стопы или специализированных функциональных протезных модулей («шок-абсорберов» с функцией демпфирования вертикальных нагрузок, ротационных поглотителей с функцией снижения ротационных движений, комбинированных устройств, обладающих свойствами как «шок -абсорберов», так и ротационных поглотителей).
Для оценки преимущества этих амортизационных модулей, в целях снижения ударных нагрузок при ходьбе, обследование каждого из 31 пациентов проводилось как с использованием амортизационного модуля, так и без него. В последнем из этих двух вариантов роль демпфера нагрузок играла искусственная стопа.
Обследования проводились по комплексной программе, включающей в себя клинический осмотр и анализ ходьбы, а также инструментальное биомеханическое исследование методом динамобароплантографии на комплексах «ДиаСлед» и «ДиаСлед-Скан».
Как показали биомеханические исследования, амортизационных свойств стопы было недостаточно для снижения ударных нагрузок у пациентов со средней и высокой двигательной активностью, что сопровождалось снижением толерантности к физической нагрузке, дискомфортом при ходьбе, высоким риском травматизации культи и суставов усечённой конечности, формированием компенсаторных движений при выполнении локомоций. Снижение или даже устранение этих проблем достигается при использовании специально предназначенных для этого модулей протезов - амортизационных устройств, которые, как правило, устанавливаются в промежутке между стопой и приемной гильзой.
Биомеханические исследования показали положительное влияние амортизационных модулей на качество протезирования пациентов с высоким уровнем двигательной активности. Эффект от включения данных устройств в протез проявляется в виде снижения динамических нагрузок на культю в процессе передвижения при сохранении достаточного уровня переднего и заднего толчков в перекате, что является необходимым для поддержания быстрой ходьбы. Субъективно это ощущалось пациентами как «смягчение» ударных нагрузок и снижение дискомфорта при быстрой ходьбе, увеличение толерантности к физической нагрузке, повышение способности к передвижению.
Кроме того, использование амортизационных модулей сохраняет ритм ходьбы при изменении направления движения. Это подтверждалось сохранением продолжительности шага, изменениями динамики нагрузки под обеими стопами (рис. 7), распределением давления под искусственной стопой, особенно пяточным отделом (рис. 8). Показатели были практически такими же, как и при ходьбе по прямой, в отличие от ходьбы на протезах у пациентов без амортизирующего модуля (рис. 7).
Рис. 7. Графики изменения нагрузки на стопы (получены на программно-аппаратном комплексе «ДиаСлед-Скан») при ходьбе с изменением направления движения (с поворотом) на протезе правого бедра без амортизационного модуля (1) и с его наличием в протезе (2)
Рис. 8. Распределение давления под стопами (получены на программно-аппаратном комплексе «ДиаСлед-Скан») при ходьбе с изменением направления движения (с поворотом) на протезе правого бедра без амортизационного модуля (1) и с его наличием в протезе (2)
При ходьбе на протезе тех же пациентов без амортизационных модулей при изменении направления движения наблюдалось:
- увеличение продолжительности переката через сохранную стопу;
- снижение давления в области пятки искусственной стопы;
- смещение давления в переднем отделе этой стопы в латеральную или медиальную сторону, в зависимости от направления поворота, соответственно: «плечо со стороны сохранной конечности - вперёд» или «плечо со стороны протезированной конечности - вперёд».
Заключение. Целесообразность и обоснование назначения амортизирующих модулей в составе протезов голени и бедра для пациентов различных возрастных групп и причин ампутации нижней конечности базируются на следующих выводах:
1. Нарушения структуры переката характерны для неустойчивой ходьбы из-за недостаточной возможности изменения фронтального угла наклона в искусственной стопе и низкой адаптивности её к изменению направления движения. Минимизация этих биомеханических нарушений за счёт использования демпфирующих и ротационных свойств амортизационных модулей подтверждает целесообразность использования этих изделий для повышения качества протезирования. Однако для достижения необходимого эффекта следует руководствоваться рассмотренными в статье показаниями и противопоказаниями к их назначению.
2. Применение амортизирующих устройств позволяет повысить толерантность культи к физической нагрузке и достичь оптимального комфорта при передвижении как в обычных условиях, так и при форсированных нагрузках. Положительное влияние амортизационных модулей у пациентов с высоким уровнем двигательной активности подтверждено объективными биомеханическими методами.
3. Назначение дополнительных устройств в виде амортизирующих модулей необходимо осуществлять со строгим учетом двигательной активности пациента, владения опытом ходьбы на протезе, наличия пороков и болезней культи, способности и готовности пациента к высокой двигательной активности.
4. Не рекомендуется устанавливать амортизационные модули в случаях низкого или сниженного уровня двигательной активности, при первичном протезировании. Исключением является наличие пороков и болезней культи, при которых снижение ударных нагрузок является приоритетным по сравнению со снижением веса протеза.
5. Абсолютным показанием к назначению амортизационного модуля является высокий уровень двигательной активности пациента и занятие его спортом.
6. Наибольший эффект от использования амортизационных модулей наблюдается у лиц с высоким уровнем двигательной активности, а также при занятиях спортом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Курдыбайло С.Ф., Герасимова Г.В. Лечебная физкультура после ампутации конечностей и при заболеваниях опорно-двигательной системы : метод. пособие. - СПб.: Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов имени Г.А. Альбрехта, 2004. -268 с.
2 Пат. № 2033772 Российская Федерация, МПК A61F2/62. Ротационно-демпфирующее устройство протеза нижней конечности / Г.Д. Лопатков, Л.М. Смирнова; опубл. 30.04.95.
3 Звонарёва Е.В. Роль двигательной активности в медико-социальной реабилитации инвалидов после ампутации нижних конечностей: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.В. Звонарёва. - СПб.: РНИИТО, 2004. - 26 с.
4 Гусев М.Г. и др. Модули протезов нижних конечностей, рекомендованных к использованию при лечебно-тренировочном и первично-постоянном протезировании инвалидов вследствие боевых действий и военной травмы: справочное пособие. - СПб: Человек и здоровье, 2006. - 74 с.
5 Гусев М.Г., Сусляев В.Г. Методика назначения модулей протезов нижних конечностей: методическое пособие. - СПб.: Ресурс, 2014. - 84 с.
6 Приказ Минтруда России от 28.12.2017 № 888н «Об утверждении перечня показаний и противопоказаний для обеспечения инвалидов техническими средствами реабилитации».
7 Назначение амортизирующих модулей с учетом медико-социальных показаний и уровня двигательной активности: методическое пособие / В.М. Янковский, К.К. Щербина, М.Г. Гусев и др. - СПб: НЦЭПР, 2010. -22 с.
8 Сусляев В.Г. и др. Подготовка и лечебно-тренировочное протезирование инвалидов пожилого возраста с культёй голени и бедра: метод. рекомендации. - СПб.: Р КОПИ, 2017. - 75 с.
Рукопись получена: 17 мая 2018 г. Принята к публикации: 22 мая 2018 г.
