CC BY
5УДК: 615.834 6.8-617.3
DOI: 10.37279/2413-0478-2020-26-3-15-18
Пономаренко Ю. Н., Лукъяненко В. Н., Богданова Л. А., Лепехина Н. В.
ОЦЕНКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛОКОМОЦИИ У БОЛЬНЫХ ОРТОПЕДО-НЕВРОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ В УСЛОВИЯХ КЛИНИЧЕСКОГО САНАТОРИЯ
ФГБУ «Евпаторийский военный детский клинический санаторий им. Е. П. Глинки» Минобороны России
Ponomarenko Yu. N., Lukyanenko V. N., Bogdanova L. A., Lepekhina N. V.
ASSESSMENT OF BIOMECHANICAL PARAMETERS OF LOCOMOTION IN PATIENTS WITH ORTHOPEDIC AND NEUROLOGICAL PROFILE IN A CLINICAL SANATORIUM
FGBU "Evpatoria Military Children's Clinical Sanatorium named after E. P. Glinka" of the Ministry of Defense of Russia
РЕЗЮМЕ
В статье анализируются биомеханические показатели, позволяющие объективно оценить всю совокупность патологических параметров локомоции, выработать индивидуальную программу реабилитационных мероприятий, что может значительно повысить эффективность лечения на санаторно-курортном этапе. Ключевые слова: детский церебральный паралич, биомеханика, электромиография, реабилитация.
SUMMARY
In the article there are analyzed the biomechanical indicators that make it possible to objectively evaluate the whole set of pathological parameters of locomotion, develop an individual program of rehabilitation measures, which can significantly increase the effectiveness of treatment at the sanatorium-resort stage. Key words: children's cerebral palsy, biomechanics, electromyography, rehabilitation.
Современные методики клинической биомеханики позволяют объективно оценить функциональное состояние опорно-двигательного аппарата и получить ряд информационно значимых характеристик локомоции детей и подростков. В условиях формирования патологического двигательного стереотипа вследствие нарушений в центральной нервной системе и опорно-двигательном аппарате у больных детским церебральным параличом складывается сложная многокомпонентная клиническая картина. Современная диагностика функционального состояния органов передвижения позволяет осуществить индивидуальный подход к выбору тактики реабилитации и объективно оценить результаты лечения.
Целью исследования является оценка биомеханических характеристик ходьбы у больных орто-педо-неврологического профиля, уточнения состояния опорно-двигательного аппарата и изучения динамики параметров локомоции в процессе реабилитации на санаторно-курортном этапе.
Материал и методы
Нами была обследована группа больных детским церебральным параличом (ДЦП), состоящая из 76 человек в возрасте от 11 до 17 лет. Контрольная группа (КГ) здоровых детей и подростков (возраст 11-17 лет) представлена учащимися кадетских и суворовских училищ, в количестве 35 человек.
Обследования включали в себя следующие методики: циклографическая подография для определения временных характеристик двойного шага и циклографическая электромиография для выяснения особенностей фазовой работы мышц в течение локомоторного цикла.
Исследования проводились на аппаратно-программном комплексе «Видеоанализ - ЗБ Биософт», разработанном специалистами ООО «Научно-медицинская фирма Биософт» (г. Москва).
Основное предназначение комплекса - проведение биомеханических и ортопедических исследований человека на основе анали-
за видеоизображений, полученных в процессе регистрации видеосигнала и сигналов с различных типов измерительных устройств. Исследование начиналось с определения ЗБ координат при помощи стандарта - тест-объекта со светоотражающими маркерами, который устанавливались в зоне видеосъемки. Данные записывались с двух позиций и анализировались с помощью программного обеспечения. Для оценки кинематических параметров локомоций обследуемого в области проекции осей вращения суставов по латеральной поверхности туловища и нижних конечностей прикреплялись светоотражающие маркеры. Программное обеспечение позволяет осуществить графопостроение сегментов тела в ЗБ-измерении при ходьбе пациента. Обработанный видеоряд позволяет получить количественные характеристики локомоторной функции (двойного шага).
После программной обработки выстраивалась временная ось подо-граммы в виде горизонтальной прямой, на которой отмечались отрезки времени каждой фазы двойного шага в процентах относительно длительности этого шага. Таким образом, становится наглядным распределение основных параметров - фазы опоры и переноса, а также распределение по временным интервалам фазы опоры - опора на пятку, на всю стопу и на передний отдел стопы.
С помощью специального блока регистрации «СпортЛаб» комплекс позволяет осуществлять запись поверхностной электромио-граммы (ЭМГ) по 8 каналам. Для отведения электромиографического сигнала электроды устанавливались в области двигательной точки исследуемой мышцы. Были обследованы прямые мышцы бедра, полусухожильные мышцы, передние болыпеберцовые и медиальные икроножные мышцы.
Полученный электромиографический сигнал оценивался в границах двойного шага, определенных во время обработки подограммы. Определялся интегральный показатель амплитуды огибающей биоэлектрической активности (БА) мышц нижних конечностей, и оценивался ЭМГ-профиль каждой мышцы соответственно фазам локомоторного цикла, отмечая в которую из фаз был зарегистрирован максимум БА мышц.
Результаты и их обсуждение
По сравнению с нормальными показателями, у детей с ДЦП в целом по группе регистрируется значительное увеличение времени продолжительности двойного шага. Наиболее ярко это проявляется у детей, которые при передвижении вынуждены применять различные варианты поддержки
(ходунки, трости). В группе пациентов, передвигающихся самостоятельно, продолжительность двойного шага может быть и укорочена. Для больных ДЦП характерно нарушение соотношения опорной и переносной фаз в сторону увеличения фазы опоры, причем характерна трансформация интервалов этой фазы [2, 3]. В большинстве случа-
ев (74,7 %) начало опорной фазы не было представлено опорой на пятку, шаг начинался либо с опоры на всю стопу, либо на носок. Длительность фазы двойной опоры в подавляющем большинстве случаев увеличена [2]. В таблице 1 приведены количественные показатели подограмм больных ДЦП и КГ.
Таблица 1
Сравнительный анализ параметров подограмм у здоровых детей и больных ДЦП
Группы Параметры ходьбы
Длительность двойного шага (с) Длительность опорной фазы (°0) Длительность опоры на носок (%) Длительность двойной опоры (%)
Правая нога Левая нога Правая нога Левая нога Правая нога Левая нога Правая нога Левая нога
КГ (п=35) 1,36±0,02 1,43±0,03 65,2±0,02 65,3±0,02 22,1±0,02 20,7±0,02 14,9±0,02 15,3±0,01
ДЦП (п=76) 2,14±0,02 2,09±0,03 71,3±0,02 75,4±0,02 31.9±0.02 30,9±0,02 24,6±0,02 23,7±0,01
Статистическая оценка значимости различий между группами проводилась с использованием критерия Манна-Уитни, точного критерия Фишера и углового преобразования Фишера. Данные, полученные в результате проведения статистического
анализа показателей подограмм в обследованных группах, представлены в таблице 2.
По шести параметрам подограммы можно сделать вывод о наличии статистически значимых различий между группами пациентов с ДЦП и КГ.
Таблица 2
Статистические показатели значимости различий между группой ДЦП и КГ по параметрам циклографической подограммы
Параметры ходьбы Статистические показатели
и-Манна-Уитни крит.= 55 при р-0,05 и эмп. Точный критерий Фишера (Р) при р™0,05 Угловое преобржование Фишера (<р) Ось значимости: шин:!! У и ямт ■ 1.£4 2.31
Двойной шаг 50 0.032 2.352
Опорная фаза: 53 0.038 2.355
Интервал опоры на пятку (носок) 62 0.280 1.336
Интервал опоры на всю стопу 51 0.029 2.458
Интервал опоры на носок 48 0.024 2.525
Переносная фаза 42 0.022 3.579
Двуопорная фаза 43 0.023 2.359
При оценке функционального состояния мышц нижних конечностей у больных ДЦП было отмечено повышение интегрального показателя амплитуды огибающей биоэлектрической активности (БА) мышц. Для ЭМГ-профиля больных ДЦП было характерно отсутствие организованного максимума активности. Повышение БА в различные фазы шага не имело четкого разделения по этим фазам.
В процессе лечения биомеханические характеристики претерпевали ряд изменений. Прежде всего, отмечали тенденцию к нормализации длительности фазы опоры и фазы двойной опоры - показатели приближались к значениям КГ.
Интегральный показатель БА мышц не претерпевал существенных изменений.
ЭМГ-профиль мышц менялся в процессе реабилитации, приобретая более правильную форму. В 50,7 % в разной степени выраженности отмечалось появление организованного максимума активности. Однако ширина основания этого максимума была шире нормального.
На рисунке 1 представлены изменения параметров двойного шага у пациента Г.Л., 11 лет (диагноз - ДЦП, спастическая диплегия средней степени тяжести) до и после комплексного санаторно-курортного лечения. Обращает на себя внимание, что до лечения была увеличена продолжительность двойного шага по сравнению с нормальной, нарушено соотношение фаз опоры и переноса вследствие резкого увеличения длительности фазы опоры. Отмечалась трансформация структуры самой фазы опоры: опора на пятку отсутствовала, этот интервал был представлен опорой на носок. Были удлинены интервалы опоры на стопу и носок, увеличена длительность фазы двойной опоры. После лечения отмечалась тенденция к снижению продолжительности двойного шага. Нормализовалось соотношение длительностей опорной и переносной фаз, снизилась длительность фазы двойной опоры. Полученные данные нами расценены как положительная динамика в состоянии локомоторной функции данного пациента (рис.1).
ЩШЛОГРЛ ФПЧЕСКАЯ ПОДОГРА ФИЯ оп печеная
ЦИКЛОГРАФИЧЕСКАЯ ПОДОГРА ФИЯ после лечения
Пациент Г Л
и лет
Папиент Г. Л
Вазвасх. X1 я«
Параметры ходьбы Интервал
Пациента
факт.
пряряя лепяи
ногя НОГЯ
Средняя скорость (м/с) 0.56 с пиддержкой
Двойной шаг: ¿,10 (с) 2,13 (с)
100% 100%
Опорвая фаза: 83,3 81,2
Ин1ервал опоры на пятку 0,9 0,9
(носок)
Интервал опоры на всю 44,3 57,3
стопу
Интервал опоры на носок 38,1 23,0
Переносная фаза 16,7 18,8
Двузпорная фаза 43,8 21,6
Параметры ходьбы Пациента Интервал % факт.
пряияя ногя леняи ялгя
Средняя скорость (м/с) 0.38 с -оддержкон
Две зон шаг: 1,93 (с) 100% 1,84 (с) 100%
Опорвая фаза: 64,2 68,5
Интервал опоры на пятку (носок) 0,5 1,0
Интервал опоры на всю стопу 36,2 26,5
Интервги опоры на чосок 27,5 41,0
Переносная таза 35,8 31,5
Дву^орная фаза 11,4 25,0
Рисунок 1. Пшснснпс параметров двойного шага в процессе реабилитации бо.1гьного ДЦП
V—=
X ^ 7-
I 4 тмоииивявмгвлмакямамгяяччимап*
до лечения
после лечения
Рисунок 2. ЭМГ-профиль икроножных мышц пациента Г.Л., Илет
На рис. 2. представлен ЭМГ-профиль медиальных икроножных мышц больного ДЦП до и после курса реабилитации.
У данного пациента отмечался постоянно высокий уровень БА мышц в обеих конечностях, представленный на графике в виде высоких и укороченных по протяженности волн БА, наличия множества дополнительных волн и повышения активности БА мышц во время всех фаз двойного шага. Это может свидетельствовать о нарушении регуля-торных механизмов локомоторного цикла, повышении тонуса мышц и невозможности их расслабления, что и характерно для больных ДЦП [2, 3]. После проведения комплексного лечения ЭМГ-профиль прямой мышцы бедра и медиальной икроножной мышцы стал выглядеть значительно более организованно, появились четко обозначенные высокие волны в фазе опоры, после которых следовало снижение амплитуды активности. В ЭМГ-профиле прямой мышцы бедра обозначилась дополнительная невысокая волна активности в конце
фазы переноса. Полученные данные могут служить подтверждением позитивных сдвигов в регуляции локомоторной функции, достигнутых во время лечения у данного пациента.
Контрольная группа состояла из учащихся суворовских и кадетских училищ Минобороны России. При анализе полученных результатов у ряда обследованных выявлены определенные особенности локомоции. Отмечали негрубые изменения в структуре шага. Обнаружена асимметричная активность мышц нижних конечностей. В 44 % случаев регистрируется отсутствие соответствия фазы шага и активности мышцы, то есть происходит несвоевременная активация мышечного сокращения. Например, на рисунке 3 отражены изменения ЭМГ-профиля икроножных мышц: их активность начинает проявляться в самом начале фазы опоры, а не к ее середине, как в норме. Кроме того, в большинстве исследований обнаружена асимметричная активность мышц и отсутствие симметрии в графиках подограммы (рис.3).
(Х.Е.13ЛП)
_а_
/V. I ¥\ к 1\\
t i i it V 21 а я и и « * « м i» м и n n к и n ti i' wi
//
7
/V
Ж
Измененный профиль
Нормальный профиль
Рисунок 3. ЭМГ-ирофиль медиа.ньных икроножных мышц детей КГ
По полученным данным нами сделан вывод, что регуляция изменений БА мышц нижних конечностей во время ходьбы у детей данной возрастной группы находится еще в фазе становления. Отклонения ЭМГ-профиля мышц от нормального распределения пиков активности мышц во время двойного шага отчасти связано с наличием определенных ортопедических проблем. Так, при анализе ортопедического статуса обследованного контингента у 31,5 % детей отмечено нарушение осанки, у 20,0 % - плоскостопие. Для формирования правильной иннерва-ционной программы, отвечающей за локомоторную функцию детей и подростков, необходимы совместные усилия преподавателей по физической подготовке и медицинского персонала училищ. С нашей точки зрения важно учитывать степень зрелости структур нервно-мышечной системы учащихся при выборе комплексов фи-
зических упражнений на занятиях по физической подготовке.
Результаты, полученные с помощью цифрового анализа двигательной активности пациентов орто-педо-неврологического профиля, позволяют объективно оценить всю совокупность патологических параметров локомоции, выработать индивидуальную программу реабилитационных мероприятий, что может значительно повысить эффективность лечения на санаторно-курортном этапе. Использование методов клинической биомеханики способствуют объективизации результатов проведенного лечения.
Данные биомеханических исследований, проведенных учащимся суворовских и кадетских училищ Минобороны России, вероятно, могут быть полезными при планировании занятий по физической подготовке с целью формирования правильного двигательного стереотипа.
Литература/References
Воронов А. В. Анатомическое строение и биомеханические характеристики мышц и суставов нижней конечности. - М.: Физкультура, образование и наука; 2003. [Voronov А. V. Anatomicheskoe stroenie i biomeklianicheskie harakteristiki myshc i sustavov nizhnej konechnosti. Moscow: Fizkul'tura, obrazovanie i nauka; 2003. (ill Russ.)] Витензон А. С., Миронов E. M., Петрушанская К. А., Скоб-лин А. А. Искусственная коррекция движений при патологической ходьбе. - М.: ООО «Зеркало»; 1999. [Vitenzon A. S., Mironov Е. М., Fetrushanskaya К. A., Skoblin A. A. Iskusstvennaya korrekciya dvizhenij pri patologicheskoj hod'be. Moscow: ООО «Zerkalo»; 1999. (ill Russ.)]
Коршунов С. Д., Давлетьярова К. В., Капилевич JI. В. Биомеханические характеристики ходьбы у детей с врожденными расстройствами локомоций. // Вестник Томского государственного университета. - 2014. - Т.387. - С.203-207. [Korshunov S. D..
Davlet'yarova К. V., Kapilevich L. V. Biomeklianicheskie harakteristiki hod'by u detej s vrozhdennymi rasstrojstvami lokomocij. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. 2014;387:203-207. (ill Russ.)]
Петрушанская К. А., Витензон А. С. Исследование структуры ходьбы больных детским церебральным параличом. // Российский журнал биомеханики. - 2005. - Т.9. - №3 - С.56-69. [Petrushanskaya К. A., Vitenzon A. S. Issledovanie struktury hod'by bol'iiyh detskim cerebral'iiym paralichom. Rossijskij zhumal biomeklianiki. 2005;9(3):56-69. (in Russ.)]
Петрушанская К. А., Витензон А. С. От естественного к искусственному управлению локомоцией. - M.: Научно-медицинская фирма МБН; 2003. [Petrushanskaya К. A., Vitenzon A. S. Ot estestvennogo k iskusstvennomu upravleniyu lokomociej. Moscow: Nauchno-medicinskaya firma MBN; 2003. (in Russ.)]
Сведения об авторах :
Пономаренко Юрий Николаевич - начальник ФГБУ «Евпаторийский военный детский клинический санаторий имени Е. П. Глинки», е-mail: nachalnik(Â!lekardeti.ru. Служебный адрес: 297408, Российская Федерация, Республика Крым, г. Евпатория, ул. Дувановская, 21 Тел. (36569) 2-80-35.3-05-65
Лукьяненко Владимир Николаевич - заведующий отделением функциональной диагностики ФГБУ «Евпаторийский военный детский клинический санаторий имени Е. П. Глинки» Минобороны России, г. Евпатория. Служебный адрес: 97400, Россия, Республика Крым, г. Евпатория, ул. Дувановская, 21.
Information about author:
Ponomarenko Yu. N. - https://orcid.org/0000-0002-6436-8Q29
Конфликт интересов. Авторы данной статьи заявляют об отсутствии конфликта интересов, финансовой или какой-либо другой поддержки, о которой необходимо сообщить.
Conflict of interest. The authors oi this article confirmed financial or any other support with should be reported.
Поступила 20.08.2020 г.
Received 20.08.2020
