CC BY
29
Статья поступила в редакцию 25.03.2011 г.
ПАТТЕРН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА РАЗЛИЧНЫЕ ОТДЕЛЫ КИСТИ У ПОСТРАДАВШИХ С ТРАВМОЙ ШЕЙНОГО ОТДЕЛА СПИННОГО МОЗГА
PATTERN OF DISTRIBUTION OF LOADING ON DIFFERENT PARTS OF HAND IN PATIENTS WITH CERVICAL SPINAL CORD INJURY
Морозов И.Н. Morozov I.N.
Новиков А.В. Novikov A.V.
Нижегородский научно-исследовательский институт Nizhny Novgorod Scientific research institute
травматологии и ортопедии, of traumatology and orthopedics,
г. Нижний Новгород, Россия Nizhny Novgorod, Russia
Целью исследования явилось изучение распределения нагрузки на сегменты кисти в процессе осуществления цилиндрического захвата у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга. В ННИИТО проведено обследование характера и степени распределения нагрузки на различные отделы кисти во время кистевого захвата у 40 пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга на уровне С4-С7 позвонков. Установлено, что у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга нарушено распределение нагрузки на различные зоны кисти в виде увеличения давления на I палец, уменьшения - на □-V пальцы и, особенно, область тенара. Показатели распределения нагрузки на сегменты кисти при любом виде нарушения проводимости спинного мозга отличаются от нормальных значений и более выражены при нарушениях по А и В типу. Не получено достоверных различий в нагружении зон кисти в зависимости от уровня С5-Т1п1 и срока травмы - нарушение распределения нагрузки на зоны кисти сохранялось на протяжении достаточно длительного времени. Оценивая в динамике характер распределения нагрузки на зоны кисти можно прогнозировать результат реабилитации пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга. Область применения: неврология, нейрохирургия, травматология и ортопедия, реабилитация.
Ключевые слова: позвоночно-спинномозговая травма; кистевой захват.
The aim of the study was investigation of distribution of loading on hand segments in the course of realization of cylindrical capture in patients with spinal cord injury. Character and degree of distribution of loading was examined during hand capture in 40 patients with C4-C7 spinal cord injury. It was established that the patients with cervical spinal cord injury had incorrect distribution of loading on different hand zones which was expressed in increase of pressure on I finger, reduction - on II-V fingers, and, especially, on thenar. In any kind of spinal cord conductivity disorders the indicators of distribution of loading on hand segments differ from normal values and more expressed in disorders of A-B type. There were no significant differences in loading of hand zones depending on the level C5-Th1 and injury time; derangement of loading distribution was persistent during considerably long period. During dynamic estimation of character of distribution of load on hand zones the results of rehabilitation in patients with cervical spinal cord injury can be predicted.
The sphere of application: neurology; neurosurgery; traumatology and orthopedics; rehabilitation.
Key words: spinal cord injury; hand capture.
Позвоночно-спинномозговая травма на уровне шейного отдела вызывает выраженное нарушение функции как нижних, так и верхних конечностей. Как правило, это приводит к инвалидиза-ции пациентов, резко снижает качество их жизни и поддерживает психологическую дезадаптацию [1]. Очевидно, что дисфункция верхней конечности, а кисти особенно, является превалирующей, поскольку самообслуживание, перемещение в пределах кровати и палаты, поддержание вертикальной позы и передвижение с опорой невозможно без осуществления ее силовых и амплитудных захватов. Выполнение захватов кисти возможно лишь при наличии определенного синергизма мышц, который может
№ 2 [июнь]
нарушаться в результате травм или заболеваний [2]. Мышечный дисбаланс приводит, в свою очередь, к изменениям нагрузки на различные отделы кисти, что необходимо учитывать при построении адекватных программ реабилитации. Логично, что ключевым моментом реабилитации пациентов с травмой спинного мозга является определение такого дисбаланса и восстановление функциональных возможностей кисти с целью раннего начала активных реабилитационных мероприятий.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Изучение характера и степени распределения нагрузки на различные отделы кисти во время силового (цилиндрического) захвата выполнено у 40 пациентов в возрасте
"Г1
63
от 16 до 60 лет с травмой шейного отдела спинного мозга, получавших курс реабилитации в ННИИТО. Большинство из них (25 человек) поступили на восстановительное лечение в сроки до года после полученной травмы.
Повреждение спинного мозга на уровне С4 позвонка диагностировано у 10 больных, С5 — у 11, С6 — у 12, С7 — у семи.
Исследование проводимости спинного мозга с помощью шкалы ASIA [3] показало, что у восьми пациентов она была нарушена по типу А, у 10 — по типу В, у 13 — по типу С и у девяти больных наблюдалось нарушение проводимости спинного мозга по типу D.
Оперативное лечение с целью декомпрессии спинного мозга и ста-
билизации позвоночника было проведено 39 больным (97,5 %). Выполняли переднюю и(или) заднюю декомпрессии спинного мозга, которые дополняли передним и(или) задним спондиллодезом с использованием ауто-(алло-)трансплантатов и металлической конструкции.
Определение характера и степени нагрузки на различные отделы кисти проводилось с использованием программно-аппаратного комплекса <^^сап». Эта методика внедрена для изучения нагрузки на стопу во время ходьбы [4], а у больных с патологией кисти лишь начинает использоваться [5, 6].
Для выполнения исследования сенсорный элемент, коммутированный с компьютером и содержащий порядка 980 микробародатчиков, был апплицирован в виде тонкой эластической пластины на цилиндр диаметром 65 мм. Пациент по команде каждой рукой поочередно сжимал с максимальной силой цилиндр в течение двух секунд. В это время регистрировали сигналы от сенсоров. Цветное изображение распределения давления кисти на опорную поверхность цилиндра получали на экране монитора (рис. 1).
Производили измерение распределения нагрузки на выделенные сегменты: область тенара, I палец (дистальная и основная фаланги), 11-У пальцы, ладонь (ее средняя часть с гипотенаром) (рис. 2). Затем вычисляли (в %) соотношение давления в выделенной зоне к давлению на всю область контакта с цилиндром, принятой за 100 %.
Обследование проводили в начале курса реабилитации, по его окончании, затем через три, шесть и 12 месяцев и далее в процессе ка-тамнестического наблюдения.
Всем пациентам с помощью ручного динамометра измеряли силу кисти.
Поскольку вид распределения изучаемых признаков (показатели распределения нагрузки на сегменты кисти) отличался от нормального, в качестве описательной статистики использованы медианы и ин-терквартильный размах Ме (25 %; 75 %). Нормальность распределения оценивалась с помощью критерия Шапиро-Уилка. При проверке
гипотезы о значимой разнице распределения нагрузки на сегменты кисти в зависимости от уровня, степени и срока травмы использован критерий Вилкоксона [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Предварительно для расчета нормальных характеристик распределения нагрузки были обследованы правая и левая кисти 20 здоровых мужчин в возрасте от 20 до 42 лет. Достоверных различий (р > 0,1) в распределении давления на различные зоны правой и левой кисти не выявлено (табл. 1).
Рисунок 1
Схема определения нагрузки на различные зоны кисти
Полученные данные послужили основанием для объединения правой и левой кисти в одну группу и расчета единых показателей, принятых нами как нормальные: область тенара — 6,4 (5,8; 6,9), I палец - 22,5 (21,1; 24,9), 11-У пальцы - 48,9 (47,1; 49,9), ладонь - 22,1 (21,4; 22,9) (рис. 3).
Таким образом, у здоровых людей при выполнении цилиндрического захвата основная нагрузка (71 %) падает на 11-У пальцы и средние отделы ладони с гипоте-наром. Такое распределение нагрузок обусловлено основным участием мышц-сгибателей кисти
Рисунок 2
Изучаемые зоны кисти
Рисунок 3
Распределение нагрузки на зоны кисти у здоровых лиц
^ 64
ПОЛИТРАВМА
Таблица 1
Нормальные показатели распределения нагрузки в % на различные отделы кисти
при выполнении цилиндрического захвата
Отделы кисти Правая Левая
Область тенара 6,0 (5,7;6,5) 6,8 (5,8;7,1)
I палец 23,3 (21,2;25,4) 21,8 (20,9;24,8)
II-V пальцы 48,7 (47,0;49,8) 49,2 (47,3;50,1)
Ладонь 22,0 (21,4;22,9) 22,2 (21,3;23,0)
Рисунок 4
Распределение нагрузки на зоны кисти у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга
□ I палец ИМ-V пальцы □ ладонь □ область тенара
и пальцев в силе этого вида захвата, червеобразных и межкостных мышц, проксимальных и дисталь-ных межфаланговых суставов — в его стабилизации, мышц гипотена-ра — в конечном, завершающем его моменте [8, 9]. На долю I пальца и мышц тенара приходится 29 % всей нагрузки на кисть. При этом I палец c его m. abductor pollicis brevis , m.m. flexor pollicis brevis et longus осуществляет противона-жим II-V пальцам, а мышцы тена-ра, особенно m. adductor pollicis, обеспечивают его стабилизацию и силу.
При создании модели распределения нагрузки первоначально сравнивали показатели «патологически измененной» кисти с нормой. При этом все больные с травмой шейного отдела спинного мозга были объединены в одну группу, независимо от уровня повреждения, типа нарушения проводимости, срока, прошедшего после травмы. Установлено, что в результате травмы с последующим выполненным оперативным пособием наблюдалось перераспределение давления на зоны кисти (рис. 4). При отсутствии динамики распределения нагрузки на ладонь (p > 0,1) наблюдалось увеличение до 28,5 % (8,0; 39,0) нагрузки на I палец (р = 0,0013) и снижение ее на II-V пальцы и, особенно, на область мышц возвышения первого пальца (р = 0,0020).
На наш взгляд, причиной такого дисбаланса являлось нарушение иннервации мышц предплечья и кисти, участвующих в цилиндрическом захвате. Вероятно, что мышцы, иннервируемые срединным и локтевым нервами, страдают в большей степени, а именно они обеспечивают функцию сгибания пальцев и противопоставления
первого пальца (мышцы тенара). Это, в свою очередь, приводит к «перевесу» разгибателей кисти и пальцев, иннервируемых лучевым нервом и увеличению нагрузки на первый палец.
Выдвинув в качестве рабочей гипотезы предположение, что такая модель распределения нагрузки на различные отделы кисти у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга должна зависеть от степени нарушения проводимости, уровня повреждения, давности травмы, была изучена взаимосвязь полученных результатов и этих параметров.
Показатели распределения нагрузки на сегменты кисти при любом виде нарушения проводимости спинного мозга отличались от нормальных значений (табл. 2).
Полному отсутствию двигательной и чувствительной функции (нарушение проводимости по типу А) соответствовало выраженное нарушение распределения нагрузок на все зоны кисти: резкое снижение давления на область первого луча (область I пальца и тенара), 11-У пальцы при одновременном росте нагружения средних отделов ладони с гипотенаром (р = 0,011). По-видимому, выключение из ра-
Таблица 2
Распределение нагрузки на зоны кисти в зависимости от степени нарушения проводимости спинного мозга (п = 40)
Степень нарушения проводимости Зоны кисти (%)
Область тенара I палец II-V пальцы Ладонь
Норма 6,4 22,5 48,9 22,1
Тип А 0 (0;3) 8 (1;24) 13 (4;47) 51 (5;80)
Тип В 0 (0;0) 38 (24;51) 47 (36;56) 10 (0;15)
Тип С 1 (0;8) 30 (15;42) 39 (8;46) 19 (11;36)
Тип Д 3 (0;6) 26 (22;30) 47 (43;49) 23 (21;26)
№ 2 [июнь] 2011
65
боты крупных мышц-сгибателей и разгибателей, иннервируемых лучевым и срединным нервами, вызывало компенсаторную нагрузку на мелкие мышцы кисти, снабжаемые преимущественно локтевым нервом. Отсутствие функции мышц-сгибателей подтверждалось данными динамометрии — сила кисти у всех больных была равна нулю.
Неполное нарушение проводимости по типу В, для которого характерно сохранение чувствительности, но отсутствие двигательной функции в сегментах ниже неврологического уровня, сопровождалось полным отсутствием нагрузки на область тенара, снижением ее на ладонь, ростом давления на область I пальца (р = 0,005). Следует отметить отсутствие изменения нагрузки на 11-У пальцы (р > 0,05). Сила кисти по данным динамометрии не регистрировалась.
ентов было близко к нормальным значениям (р > 0,05). Показатели динамометрии были также достаточно высокими — 22 кг (15; 29).
Проведенный анализ показал, что при повреждении шейного отдела спинного мозга на всех уровнях показатели распределения нагрузки достоверно отличались от показателей здоровых лиц (р < 0,001) (табл. 3).
Отмечено резкое снижение нагрузки на зону тенара, 11-У пальцы, ее рост на I палец. Нагрузка на ладонь практически не менялась. Такой тип распределения нагрузки был идентичен общему паттерну. Достоверных различий в на-гружении зон кисти в зависимости от уровня травмы не получено (р > 0,05).
По нашему мнению, это обусловлено тем, что волокна периферических нервов, иннервирующие
мышцы предплечья и кисти, входят в состав аксонов двигательных нейронов передних рогов спинного мозга на уровне С5-ТЫ сегментов и выделить какой-то превалирующий конкретный уровень практически невозможно (рис. 5) [10]. Нельзя исключить и наличие перекрестной иннервации срединного и локтевого нервов на предплечье и кисти в виде анастомозов Мартина-Грубера, Берритини, Мариначчи, Рише-Канью [11].
Это предположение отчасти подтверждается и данными динамометрии. При повреждении шейного отдела спинного мозга на уровне С4 сила кисти была равна нулю кг (0; 6), на уровне С5 также равнялась нулю кг (0; 13), на уровне С6 — 19 кг (3; 29), С7 - 34 кг (31; 40).
Исследование характера распределения нагрузки на кисть в зависимости от срока с момента травмы
Таблица 3
Распределение нагрузки на зоны кисти в зависимости от уровня повреждения спинного мозга (п = 40)
Уровень повреждения Зоны кисти ( %)
Область тенара I палец П^ пальцы Ладонь
Норма 6,4 22,5 48,9 22,1
С4 0 (0;4) 30 (3;40) 43 (14;50) 21 (5;46)
С5 3 (0;9) 23 (7;36) 41 (4;53) 14 (6;23)
С6 0 (0;6) 28 (21;44) 44 (28;49) 20 (12;31)
С7 7 (5;8) 28 (25;30) 43 (39;48) 22 (15;26)
При неполном нарушении проводимости по типу С, когда двигательная функция ниже неврологического уровня сохранена, но более половины ключевых мышц ниже этого уровня имеют силу менее трех баллов, нагрузка на первый палец была повышенной, что сопровождалось уменьшением нагрузки на 11-У пальцы и область тенара (р = 0,0045). Достоверного изменения нагружения ладони не было. Сила кисти составила 13 кг (1; 29). При этом типе нарушения проводимости характер распределения нагрузки был наиболее близок к общему паттерну.
У пациентов с нарушением проводимости спинного мозга типа Д (неполное нарушение) сохранялись движения ниже уровня повреждения, а сила большинства ключевых мышц была 3 балла и выше. Поэтому распределение нагрузки на различные зоны кисти у этих паци-
Рисунок 5
Упрощенная схема формирования периферических нервов верхней конечности, иннервирующих мышцы предплечья и кисти, участвующие в цилиндрическом захвате
66
ПОЛИТРАВМА
установило практически полное соответствие общей модели (табл. 4). На протяжении длительного времени у пациентов сохранялось снижение нагрузки на область те-нара, 11-У пальцы при отсутствии изменения нагружения области ладони и ростом нагрузки на I палец. Достоверного различия биомеханических показателей в зависимости от срока травмы выявлено не было (р > 0,05). Несмотря на сохраняющуюся диссенергию в работе мышц, сила кисти по данным ручной динамометрии достоверно возрастала, что подтверждало рост их сократительной способности (р < 0,001) (рис. 6).
Не получено достоверных различий в нагружении зон кисти в зависимости от уровня С5-ТЫ травмы. Не было выявлено и разницы биомеханических показателей в зависимости от срока травмы — нарушение распределения нагрузки на зоны кисти сохранялось на протяжении достаточно длительного времени. Это определило в дальнейшем необходимость включения в программу реабилитации направленной стимуляции мышц кисти (особенно тенара) и предплечья, занятий на аппаратах с биологической обратной связью, а также подбора специфических упражнений двигательной терапии.
Оценивая в динамике характер распределения нагрузки на зоны кисти можно прогнозировать результат реабилитации пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга. Регистрация нагрузки в зонах кисти, ранее не участвовавших в сжатии или перераспределении нагрузки по зонам кисти, приближающихся к нормативным показателям, свидетельствует о потенциальном восстановлении функции кисти [12]. Диагностическая точность прогноза улучшения функции кисти для пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга составила 90,6 % (чувствительность - 89,3 %, специфичность - 100 %).
Таблица 4
Распределение нагрузки на зоны кисти в зависимости от срока травмы (п = 40)
Срок после травмы Зоны кисти (%)
Область тенара I палец П^ пальцы Ладонь
Норма 6,4 22,5 48,9 22,1
1-6 месяцев 2 (0;7) 30 (20;42) 42 (24;50) 18 (12;32)
6-12 месяцев 0 (0;6) 33 (19;49) 33 (13;50) 20 (6;41)
1-2 года 0 (0;5) 29 (20;38) 44 (32;50) 21 (13;31)
2-5 лет 1 (0;5) 28 (18;38) 42 (21;39) 27 (11;38)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом установлено, что у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга имеет место нарушение распределения нагрузки на различные зоны кисти в виде увеличения нагрузки на I палец, уменьшения давления на 11-У пальцы и, особенно, область тенара. Нагрузка на ладонь не меняется. Можно предположить, что причиной такого дисбаланса является нарушение иннервации мышц предплечья и кисти, участвующих в цилиндрическом захвате.
Показатели распределения нагрузки на сегменты кисти при любом виде нарушения проводимости спинного мозга отличаются от нормальных значений и более выражены при нарушениях проводимости по А и В типу.
Литература:
Рисунок 6
Динамика силы кисти у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга
1. Леонтьев, М.А. Изучение показаний к восстановлению локомоторных функций у пациентов с ТБСМ и препятствующих локомоции факторов /М.А. Леонтьев, О.Д. Овчинников //Вестник Кузбасского научного Центра СО РАМН. - 2005. - Вып. 1. - С. 131-136.
№ 2 [июнь] 2011
67
2. Brand, P.W. Biomechanics of balance in the hand /P.W. Brand //J. Hand Ther. - 1993. - Vol. 6, N 4. - P. 247-251.
3. Белова, А.Н. Шкалы, тесты и опросники в неврологии и нейрохирургии: руководство для врачей и научных работников /А.Н. Белова. - М., 2004. - 434 с.
4. Young, C.R. The F-SCAN system of foot pressure analysis /C.R. Young //Clin. Pediatr. Med. Surg. - 1993. - Vol. 10, N 3. - P. 455-461.
5. Новиков, А.В. Перспективы применения F-SCAN в реабилитации больных с патологией кисти /А.В. Новиков, Н.В. Лоскутова //Тезисы докладов IV Всероссийской конференции по биомеханике «Биомеханика-98». - Н. Новгород, 1998. - С. 179.
6. Parliitz, D. Assessment of dynamic finger forces in pianists: Effects of training and expertise /D. Parliitz, T. Peschel, E. Altenmuller //J. Biomechanics. - 1998. - Vol. 31, N 11. - P. 1063-1067.
7. Гланц, С. Медико-биологическая статистика: пер. с англ. / С. Гланц. - М.: Практика, 1999 - 459с.
8. Thayer, D.T. Distal interphalangeal joint injuries /D.T. Thayer //Hand Clin. - 1988. - Vol. 4, N 1. - P. 1-4.
9. Матеев, И. Реабилитация при повреждениях руки /И. Матев, С. Банков. - София: Медицина и физкультура, 1981. - 256 с.
10. Мак-Комас, А.Д. Скелетные мышцы (строение и функции) /А.Д. Мак-Комас. - Киев: Олимпийская литература, 2001.
- 406 с.
11. Dogan, N.U. The communication between the ulnar and median nerves in upper limb /N.U. Dogan, L.L. Uysal, М. Seker //Neuroanatomy. - 2009. - Vol. 8. - Р. 15-19.
12. Пат. 2374990 РФ МПК А61В 5/11 Биомеханический способ прогнозирования восстановления функции кисти у пациентов с травмой шейного отдела спинного мозга /Морозов И.Н.
- № 2008135051/14 ; заявл. 27.08.2008; опубл. 10.12.2009; Бюл. № 34.
Сведения об авторах: Information about authors:
Морозов И.Н., к.м.н., старший научный сотрудник отделения ре- Morozov I.N., MD, senior researcher, rehabilitation department, Ni-
абилитации, Федеральное Государственное Учреждение «Нижегород- zhniy Novgorod scientific research institute of traumatology and orthope-
ский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» dics, Nizhniy Novgorod, Russia.
Министерства здравоохранения и социального развития Российской
Федерации, г. Нижний Новгород, Россия.
Новиков А.В., д.м.н., руководитель отделения реабилитации, Novikov A.V., PhD, head of rehabilitation department, Nizhniy
Федеральное Государственное Учреждение «Нижегородский научно- Novgorod scientific research institute of traumatology and orthopedics,
исследовательский институт травматологии и ортопедии» Министер- Nizhniy Novgorod, Russia.
ства здравоохранения и социального развития Российской Федерации,
г. Нижний Новгород, Россия.
Адрес для переписки: Address for correspondence:
Морозов И.Н., Верхне-Волжская наб., 18/1, г. Нижний Новгород, Morozov I.N., Verkhnevolzhskaya naberezhnaya, 18/1, Nizhniy
Россия, 603155 Novgorod, Russia, 603155
Тел: (831) 436-04-27, факс: (831) 436-80-07 Tel: (831) 436-04-27, fax: (831) 436-80-07
E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]
т
ПОЛИТРАВМА
