Влияние отводящего ортеза на кинематические показатели тазобедренного сустава при ходьбе у детей со спастическими формами ДЦП
Одними из значимых причин усугубления статодинамических нарушений у детей со спастическими формами ДЦП нередко являются приводящие или сгибательно-приводящие установки нижних конечностей в тазобедренном суставе. С целью коррекции указанных нарушений в клинической практике часто наблюдаем применение отводящих ортезов на тазобедренные суставы. Цель исследование изучить влияние отводящего ортеза на тазобедренные суставы н биомеханические параметры ходьбы у детей со спастическими формами ДЦП.
Введение
У пациентов со спастическими формами ДЦП в структуре ортопедических нарушений приводящие установки/контрактуры нижних конечностей в тазобедренных суставах занимают значимое место в нарушении стереотипа ходьбы. Согласно данным литературы, может сформироваться мнение, что коррекция указанных нарушений в основном достигается инвазивным путем. Отчасти это обусловлено тем, что количество источников, посвященных исследованию консервативных методов лечения, в частности, роли ортезов на тазобедренные суставы, крайне мало. В этих работах ортезы рассматриваются в основном в контексте их влияния на состояние тазобедренных суставов в комбинации с хирургией, применения ботулинического токсина типа А и т.д. В практике значительное количество больных использует отводящий ортез на тазобедренные суставы с целью улучшения функции опоры и передвижения за счет устранения приводящих установок. В то же время в мировой литературе не обнаружено значимых публикаций о влиянии применения данных отводящих ортезов на статодинамическую функцию и стереотип передвижения пациента, за исключением работы одной группы ученых. В указанной работе авторы сообщают о положительном влиянии применения ортеза типа SWASH на пространственно-временные характеристики ходьбы ребенка с ДЦП. На наш взгляд, данная работа имеет ограничения по дизайну, так как в качестве объективного инструмента оценки указанных параметров ходьбы применен аппаратный комплекс на основе программного обеспечения (ПО) «Kinect», который, согласно Ma Y. и соавторам, может быть применен только в качестве скринигового метода.
С учетом вышесказанного, исследование влияния отводящих ортезов на биомеханические параметры опоры и передвижения с использованием высокоточного метода – 3D-видеоанализа, являющегося «золотым» стандартом обследования за рубежом, представляется актуальным.
Цель – исследовать влияние отводящего ортеза на тазобедренные суставы на кинематические параметры ходьбы у детей со спастическими формами ДЦП.
Материалы и методы
Проведено одномоментное экспериментально-аналитическое контролируемое количественное исследование «случай-контроль».
Пациенты получали комплексную медицинскую реабилитацию в Федеральном государственном бюджет- ном учреждении «Федеральный научный центр реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта» Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации.
По результатам клинического осмотра для проведения биомеханического обследования сформирована группа из шести пациентов в возрасте от 5 до 16 лет включительно (т.е. с уже сформировавшимся стереотипом ходьбы) с подтверждённым диагнозом «ДЦП, спастическая диплегия» либо «ДЦП, спастический тетрапарез» с уровнем двигательной активности GMFCS 3 и уровнем спастичности Ashworth scale 2–3.
Критерии исключения − невозможность ходьбы даже с использованием средств дополнительной опоры (костылей, тростей, ходунков); значимое когнитивное нарушение или эмоциональное состояние обследуемого, не позволяющее добиться с ним контакта для проведения биомеханического обследования; ботулинотерапия в анамнезе менее чем за 6 месяцев до обследования; хирургическое лечение в анамнезе менее чем за 12 мес. до обследования. Все пациенты прошли 2 теста – в отводящем ортезе на тазобедренные суставы и без него.
Требования к ортезу: наличие жесткого низкопрофильного корсета на туловище и манжет на оба бедра, соединенных между собой посредством располагающихся монолатерально бедренных стержневых шин и беззамковых шарниров, с применением для крепления корсета на туловище и манжет на бёдрах лент «велкро». У четырех детей в качестве отводящего ортеза на тазобедренные суставы применялся ортез иностранного производства (Швеция), у двух пациентов – аппарат на тазобедренные суставы российского производства.
Ортез использовался пациентом до исследования не менее 4 недель, при этом ношение изделия не вызывало дискомфорта. Отводящий ортез на тазобедренный сустав приобретался пациентом до поступления в стационар либо выдавался непосредственно в клинике на период реабилитации. Решение о рекомендации снабжения ортезом принималось по итогу проведения медико-технической комиссии. В состав медико-технической комиссии входили три врача травматолога-ортопеда (председатель МТК, заведующий отделением, лечащий врач), научный сотрудник института протезирования и ортезирования, а также как минимум один техник-ортезист. Отведение нижних конечностей осуществлялось до физиологического положения.
Видеоанализ выполнен с помощью системы «Qualisys» Miqus M5 (Швеция). Регистрация кинематики осуществлялась 12 камерами с разрешением 4Мп и частотой 100 Гц. Использовался метод IOR установки пассивных маркеров для реконструкции скелета человека.
Анализ кинематики проводился в программах QTM (Qualisys), Visual3D (C-Motion) и с помощью клинического PAF Gait модуля, встроенного в программное обеспечение. Расчет индекса ходьбы (the gait profile score) производился для всех суставов нижних конечностей и описан в литературе. Опыт использования данного индекса и нормативной базы Qualisys показал, что нормой можно считать общее значения ниже 8,5, тогда как более высокие значения данного показателя указывают на дисфункцию опорно-двигательного аппарата.
Результаты
В рамках исследования изучались три блока основных переменных, позволяющих произвести комплексную оценку функции опоры и передвижения: пространственно-временные параметры ходьбы; кинематика крупных суставов нижних конечностей; интегральный показатель – индекс походки (GPS), который рассчитан как глобально для правой и левой нижней конечности, так и отдельно для тазобедренного, коленного и голеностопного суставов. Кроме того, для более наглядного представления различий в ходьбе у обследованных детей в отводящем ортезе на тазобедренные суставы и без него рассчитано отличие медианных значений ΔМеi исследованных переменных.
Исследование кинематики движения крупных суставов нижних конечностей выполнялось в трех плоскостях – сагиттальной, фронтальной и трансверсальной. В сагиттальной плоскости изучались сгибание и разгибание в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, во фронтальной – отведение в тазобедренном суставе, в трансверсальной – ротационное положение стоп.
По данным, видно, что использование ортеза улучшило общий индекс походки для левой и правой нижней конечности на 12,5 и 5,7 % соответственно. Детальный анализ индекса походки для крупных суставов нижних конечностей по отдельности продемонстрировал улучшение биомеханики ходьбы, за исключением разворота правой стопы.
Дискуссия
На протяжении последних нескольких десятилетий отводящие ортезы позиционируются как ортопедические изделия, предназначенные, прежде всего, для профилактики прогрессирования миграции головки бедренной кости. Возможно, связи с этим в немногочисленных работах данные ортезы рассматриваются в основном в контексте их влияния на состояние тазобедренных суставов, при этом чаще в комбинации с хирургией и инъекциями ботулинического токсина типа А и т.д., реже – самостоятельно. Несмотря на это, убедительных данных о влиянии отводящих ортезов на состояние тазобедренных суставов нет. Вместе с тем, наглядным как для специалистов, так и для родителей является тот факт, что использование ортезов указанной конструкции позволяет снизить выраженность или полностью устранить приводящие установки нижних конечностей в тазобедренных суставах, а также повысить устойчивость ребёнка при опоре и ходьбе. Интересно, что эти практические наблюдения никак не освещены в научных публикациях, в то время как именно этот аспект первичный с учётом такого распространённого проявления спастичности как приводящая и сгибательно-приводящая установка или контрактура нижних конечностей. В связи с этим исследовалось не только пространственно-временные показатели, которые нередко можно наблюдать при визуальной оценке, но и такие более тонкие и сложные для анализа переменные как гониограммы крупных суставов нижних конечностей в двух плоскостях, а также интегральный показатель – индекс походки.
Так, анализ пространственно-временных показателей продемонстрировал их улучшение при использовании отводящего ортеза на тазобедренные суставы. Максимальное улучшение отмечено по таким переменным как база шага и длительность двухопорного периода (23,6 и 17,2 % соответственно), минимальное – длина и скорость шага (5,1 и 6,6 % соответственно). С точки зрения биомеханики, ключевой переменной, позволяющей оценивать устойчивость испытуемого, является длительность двухопорного периода, уменьшение которой характеризует повышение устойчивости ребенка. Этот факт обусловлен значительным (23,6 %) увеличением базы шага в ортезе. Косвенное подтверждение этому можем получить из данных литературы, где сообщается о том, что устойчивость тела человека может изменяться в зависимости от изменения факторов устойчивости и возрастает при увеличении его массы, снижении уровня общего центра тяжести, увеличении площади опоры.
В свою очередь, увеличение скорости и длины шага можно считать атрибутом повышения устойчивости и баланса тела пациента. Следует отметить, что назначение ортеза любой конструкции нередко сопровождается нарушением кинематики смежных суставов. Так, согласно полученным ранее данным, ношение ортеза на тазобедренные суставы может приводить к избыточному сгибанию конечностей в коленных суставах и/или усилению патологической ротации нижних конечностей. В связи с этим уделено значительное внимание оценке кинематики крупных суставов нижних конечностей.
Так, изучение гониограммы тазобедренного сустава показало, что использование отводящего ортеза на тазобедренные суставы привело к оптимизации угла сгибания в фазе контакта стопы с опорной поверхностью по сравнению с тестом без ортеза, тогда как симметрия и амплитуда сгибания в указанном суставе в ортезе и без ортеза оказались сопоставимы. Анализ гониограммы, описывающей траектории отведения в тазобедренном суставе, продемонстрировал, что использование ортеза позволяет достичь более синхронной работы правой и левой нижней конечности, чем при его отсутствии (об этом свидетельствует разница диастаза между линиями – правая и левая нижняя конечность). Однако анализ гониограммы коленного сустава показал, что независимо от теста пациенты входили в начальную фазу периода опоры в положении сгибания в коленных суставах. Полного разгибания не происходило и в конце указанного периода, следовательно, период переноса начинался также со сгибательной установки в коленных суставах. Анализ гониограммы голеностопного сустава (взаимоположение плоскости подошвенной поверхности к плоскости опорной поверхности – foot pitch) показал ее стремление к нормативным показателям вне зависимости от условий теста. Сагиттальный угол движения стопы продемонстрировал улучшенные показатели между 0 и 50 % цикла шага, если сравнить с нормативными данными, и стопа полностью касалась поверхности пола. Исходя из анализа кинематики суставов можно утверждать, что у детей с ДЦП, принявших участие в исследовании, ношение ортеза не сопровождалось нежелательным эффектом со стороны крупных суставов нижних конечностей, более того, так или иначе улучшало кинематику тазобедренных суставов.
По данным литературы, существенное значение имеет такой показатель ходьбы как индекс походки (GPS), широко используемый в мировой клинической практике с целью оптимизации анализа значительного массива данных, получаемых при использовании высокоточных методов исследования и видеоанализа, в частности отмеченных в ряде источников. Данный индекс применен для интегральной оценки походки пациентов в ортезе и без ортеза. Использование ортеза на тазобедренные суставы обусловило улучшение значений индекса походки левой и правой нижней конечности на 12,5 и 5,7 % соответственно. Более детальный анализ показал положительное влияние ортеза на работу тазобедренного (сгибание) и голеностопного (сгибание) суставов обеих нижних конечностей в диапазоне от 3,9 до 21,0 %. Изменение индекса походки коленного сустава в тестах с ортезом и без него продемонстрировало значимые различия. Влияние ортеза на внутриротационное положение стоп оказалось явно положительным для левой стопы (18,6 %) и умеренно отрицательным для правой стопы (5,9 %). При этом необходимо отметить, что, несмотря на такую разнонаправленную тенденцию, симметрия положения стоп в ортезе улучшилась. Тем не менее, рекомендуется провести более детальное исследование с использованием динамометрических платформ для расчета кинетики работы суставов, а также оценки активности работы основных мышц нижних конечностей.
Выводы
Использование отводящего ортеза на тазобедренные суставы благоприятно повлияло на пространственно-временные характеристики ходьбы: базу шага, длину и скорость шага, длительность двухопорного периода. Ношение ортеза улучшило функцию тазобедренного сустава (во фронтальной и сагиттальной плоскостях) без отрицательного влияния на работу коленного и голеностопного суставов. Глобально использование отводящего ортеза положительно повлияло на паттерн ходьбы обследованных детей со спастическими формами ДЦП, о чем также свидетельствует улучшение переменных интегрального показателя – индекса походки.
Аксенов А.Ю., Кольцов А.А., Джомардлы Э.И.
Гений ортопедии. 2022. Т. 28, № 5. С. 669-674.
17.01.2023