Воронкообразная деформация грудной клетки (ВДГК) является наиболее распространенной деформацией передней грудной стенки. Она вызвана дорсальным отклонением дистальной части грудины и ребер на уровне деформации, в зависимости от локального или протяженного типа деформации, и встречается у одного из каждых 400-1000 новорожденных [1]. На данный момент времени нет сомнений в том, что данный тип нарушения развития передней грудной стенки является функционально значимым из-за возможности формирования нарушений кардиореспираторных функций пациента при выраженных степенях деформации. Значительное снижение ретростернального пространства приводит к уменьшению объема грудной клетки, что, в свою очередь, обусловливает снижение жизненной ёмкости лёгких [2], нарушение функции сердечно-сосудистой системы [3] из-за компрессии сердца [4]. Это влечёт ухудшение качества жизни пациентов, проявляющееся снижением выносливости при физической нагрузке, затрудненным дыханием, одышкой, болью в груди [5]. В настоящее время стали появляться свидетельства нарушения стабильности осанки у больных с воронкообразной деформацией грудной клетки [6]. Детальное изучение вертикального баланса у таких пациентов необходимо для лучшего понимания сложного механизма функционирования их органов и систем.

Цель исследования – оценить вертикальный баланс пациентов с асимметричной воронкообразной деформацией грудной клетки тяжёлой степени при левосторонней и правосторонней локализации поражения.

Материал и методы исследования. Было проведено биомеханическое обследование 24 пациентов в возрасте от 12 до 17 лет с воронкообразной деформацией грудной клетки тяжёлой степени, которые были распределены на две однородные по возрасту группы. Одна группа состояла из 10 детей с левосторонней локализацией ВДГК (рис. 1а), средний возраст 14,8 ± 0,75 года, вторая – из 14 детей с правосторонней локализацией ВДГК (рис. 1б), средний возраст 15,2 ± 0,44 года.

а) б)

Рис. 1. Мультиспиральные компьютерные томограммы грудной клетки пациентов с ВДГК тяжёлой степени: а) пациентка Ф., 16 лет, с левосторонней локализацией деформации; б) пациент Д., 14 лет, с правосторонней локализацией деформации

В группу контроля отобрали 18 здоровых детей того же возраста без видимой патологии костно-мышечной системы. Всем детям проводили стабилометрическое обследование для оценки вертикального баланса тела с использованием двух платформ комплекса МБН «Биомеханика» (Россия) по стандартной методике с открытыми и закрытыми глазами. В процессе регистрации статокинезиограмм все дети стояли на платформах с параллельным расположением стоп. Оценку вертикального баланса осуществляли с учётом величины отклонения общего центра давления тела (ЦДО) в декартовой системе координат – его смещений Х (мм) и Y (мм), соответственно, во фронтальной и сагиттальной плоскостях. При этом определяли площади статокинезиограмм S (мм2) и оценивали качество функции равновесия КФР (%), которое является показателем стабильности вертикального баланса тела. Вычисляли значения а (град) – углов направления колебаний ЦДО относительно сагиттальной плоскости. Определяли показатели линейных скоростей V (мм/c) ЦДО и центров давления контралатеральных нижних конечностей. Для оценки координации движений между нижними конечностями вычисляли силу корреляционных связей между скоростными характеристиками центров давления левой и правой конечностей: результирующими скоростями V, а также их проекциями на оси координат V-Х и V-Y.

Статистический анализ проводили с использованием программы SPSS 11.5 (разработчик IBM, США) и Statgraphics Centurion 16.2 (разработчик Statpoint Technologies, Inc., США). Для сравнительного анализа выборок использовали критерии Манна-Уитни и Фишера с уровнем для принятия различий 0,05. Для корреляционного анализа использовали коэффициент Спирмена rs.

Результаты исследования и их обсуждение. При анализе показателей стабилометрии у пациентов с воронкообразной деформацией грудной клетки в обеих группах были выявлены значимые смещения общего центра давления тела во фронтальной плоскости (ось Х) по сравнению со здоровыми детьми (критерий Фишера, соответственно, слева F = 0,021 при p<0,001 и справа F = 0,048 при p<0,001). При этом у пациентов с левосторонней ВДГК смещение ЦДО было практически одинаковым как в левостороннем, так и в правостороннем направлении (табл. 1). В то же время у пациентов с правосторонней ВДГК наблюдалась преимущественно левосторонняя диспозиция общего центра давления (рис. 2а). У всех пациентов также наблюдалось нарушение сагиттального баланса тела, что проявлялось в смещении ОЦД вперёд по оси Y, наиболее выраженное у пациентов с правосторонней ВДГК. В то же время анализ диспозиций ЦД под нижними конечностями у пациентов с правосторонней ВДГК выявил выраженное преобладающее его переднее отклонение под правой нижней конечностью (35 [13–40] мм) по сравнению с левой (19 [8–37] мм) (рис. 2а).

Таблица 1

Комплексные показатели движения общего центра давления здоровых детей и пациентов с ВДГК при открытых и закрытых глазах

Примечание: p – уровень значимости различий между дисперсиями показателей пациентов с левосторонней и правосторонней ВДГК.

Аналогичное распределение центров давлений между нижними конечностями характерно и для здоровых детей (смещение ЦД по оси Y слева 3 [-2 – 4] мм, справа 6 [2–7] мм) (рис. 2б).

а) б)

Рис. 2. Графическое представление отклонений центров давления у пациентов с ВДГК: а) примеры смещения центров давления во фронтальной и сагиттальной плоскостях; б) диаграмма 95%-ных интервалов средних значений отклонений ЦД контралатеральных нижних конечностей по оси Y. ЦДЛ – центр давления левой нижней конечности, ЦДО – общий центр давления тела, ЦДП – центр давления правой нижней конечности

Наоборот, у пациентов с левосторонней ВДГК не было выявлено значимых различий между медианными показателями сагиттальных отклонений ЦД контралатеральных нижних конечностей (смещение ЦД по оси Y слева 15 [6–17] мм, справа 11 [-1 – 21] мм). Это может быть обусловлено тем, что при левосторонней локализации деформации грудной клетки у пациентов наблюдалось равновероятное переднее отклонение центров давления как под левой нижней конечностью (рис. 2а), так и под правой.

Левостороннее отклонение ОЦД тела у пациентов с правосторонней ВДГК может быть обусловлено компенсаторным отклонением их туловища влево. Это может быть следствием раздражения рефлексогенных зон правого отдела сердца (рис. 1а), которое наиболее подвержено компрессии со стороны деформированной грудины [7]. У пациентов с левосторонней ВДГК подобная закономерность не наблюдается, так как имеет место «центральная» компрессия сердца (рис. 1б). В свою очередь частичный перенос веса тела на левую нижнюю конечность у пациентов с правосторонней деформацией грудной клетки, по-видимому, провоцирует рефлекторное смещение ОЦД тела и ЦД под нижними конечностями кпереди. Это предположение подтверждается существованием корреляционной связи между величиной отклонения общего центра давления тела по оси Y от величины его смещения по оси Х (rs = 0,28, p=0,194) у пациентов с правосторонней ВДГК. Наоборот, у пациентов с левосторонней ВДГК подобная корреляционная зависимость практически отсутствует (rs = 0,07, p=0,791). Подобное адаптивное отклонение центров давления во фронтальной и сагиттальной плоскостях имеет место у пациентов с односторонним поражением нижней конечности, что авторами было отмечено ранее [8].

Анализ статокинетических характеристик стабилограмм выявил нарушение вертикального баланса в обеих группах пациентов с ВДГК, наиболее выраженное у больных с левосторонним поражением грудной клетки.

а) б) в)

Рис. 3. Примеры графического представления облаков вершин векторов скоростей ОЦД тела при открытых глазах: а) здорового ребёнка (КФР = 84,68%); б) пациента с левосторонней ВДГК (КФР = 56,05%); в) пациента с правосторонней ВДГК (КФР = 68,16%)

Это проявлялось значимым увеличением у пациентов по сравнению со здоровыми детьми показателей линейной скорости V общего центра давления тела и площади статокинезиограмм S (p<0,05). У пациентов с левосторонней ВДГК баланс тела был менее стабильным, так как показатели площади S и скорости V у них были значимо больше, чем у пациентов с правосторонней ВДГК. При этом у всех пациентов было значимо понижено качество функции равновесия КФР по сравнению с нормальными показателями (p<0,05). Считается, что при снижении показателя КФР у человека ухудшается его способность удерживать равновесие [9]. Снижение качества функции равновесия у больных с левосторонней ВДГК было более выраженным, что демонстрировалось более низким квартильным значением Q1 = 57% параметра КФР по сравнению с больными с правосторонней ВДГК (Q1 = 68%) (рис. 3).

В настоящее время нет чёткого понимания того, почему у пациентов с воронкообразной грудной клеткой снижена способность поддерживать вертикальный баланс тела. Существует предположение, что нарушение постуральной стабильности у пациентов с ВДГК может быть обусловлено относительным снижением их мышечной массы тела, так как для них часто характерно астеническое телосложение при высоком росте, и большинство пациентов имеют определенный марфаноидный фенотип [10]. Однако указанная точка зрения не подтверждается при направленном исследовании вертикального баланса пациентов со сниженным весом и высоким ростом [11].

Направленность колебаний общего центра давления у детей с правосторонней ВДГК имела тенденцию к смещению от срединной линии в сторону положительных значений по часовой стрелке, в то время как у детей с левосторонней ВДГК колебания тела равновероятно отклонялись от срединной линии как по часовой, так и против часовой стрелки. Об этом свидетельствуют соответствующие значения угла направления колебаний а ОЦД у пациентов (табл. 1).

Анализ соотношений медианных показателей углов направления колебаний а общего центра давления тела и медианных показателей координат ЦД контралатеральных нижних конечностей выявил у обследованных детей следующую закономерность.

а) б) в)

Рис. 4. Графическое представление соотношений медианных показателей углов а общего центра давления (ЦДО) тела и медианных показателей координат ЦД левой (Л) и правой (П) нижних конечностей при открытых и закрытых глазах: а) здоровых детей; б) пациентов с левосторонней ВДГК; в) пациентов с правосторонней ВДГК. Красная линия – медианное значение угла направления колебаний а ОЦД

У здоровых детей наблюдается более вентральное смещение ЦД под правой нижней конечностью и более дорзальное – под левой по отношению к ОЦД тела. Поэтому линия, соединяющая ЦДЛ и ЦДП контралатеральных нижних конечностей, повёрнута относительно оси Х против часовой стрелки (рис. 4а). В то же время направленность колебаний ОЦД (угол а) смещена от сагиттальной оси также против часовой стрелки. В результате у здоровых детей линия направления колебаний располагается строго перпендикулярно линии, соединяющей ЦДЛ и ЦДП (величина угла 90º). Аналогичные графические построения у пациентов выявили, что у детей с левосторонней ВДГК линия направления колебаний располагается почти перпендикулярно линии, соединяющей ЦДЛ и ЦДП (величина угла 89º) (рис. 4б). В то же время у детей с правосторонней ВДГК линия направления колебаний резко отклонена от линии, соединяющей ЦДЛ и ЦДП, образуя с ней угол, превышающий норму на 17º (рис. 4в). Подобное отклонение линии направления колебаний можно расценивать как патологическое, что предполагает нарушение адаптивных механизмов обеспечения постурального контроля у пациентов с правосторонней воронкообразной деформацией грудной клетки.

Корреляционный анализ скоростных характеристик движения центров давления выявил у пациентов с правосторонней ВДГК достаточно сильные взаимосвязи между указанными параметрами контралатеральных нижних конечностей, характер которых в совокупности соответствовал таковому у здоровых детей (табл. 2).

Таблица 2

Сила корреляционных связей между скоростными характеристиками движений центров давления левой и правой нижних конечностей у здоровых детей и пациентов

Примечание: V – результирующая скорость, V-Х и V-Y – проекции результирующей скорости на оси координат, Л – левая сторона, П – правая сторона.

Данный факт указывает на достаточно высокую синхронность колебательных движений контралатеральных нижних конечностей у больных с правосторонней ВДГК, что является показателем скоординированности системы постурального контроля [12]. У пациентов с левосторонней ВДГК сила корреляционных связей в соотношенияхVЛ ~ VП и V-YЛ ~ V-YП оказалась резко повышенной по сравнению с пациентами с правосторонней ВДГК. Это может свидетельствовать об избыточном повышении степени координации движений между контралатеральными нижними конечностями пациентов, что требует неоправданно высоких затрат энергии со стороны их опорно-двигательной системы. Подобная гиперсинхронизация движений контралатеральных нижних конечностей пациентов наблюдается при раздражении рефлексогенных зон, расположенных в других отделах костно-мышечной системы [13]. В целом, чрезмерно высокая синхронность параметров системы постурального контроля является патологической [14]. Для объяснения описанного локомоторного феномена, выявленного в настоящем исследовании у пациентов с левосторонней ВДГК, необходимо учитывать, что у человека система контроля вертикального баланса регулируется множественными сигналами, поступающими преимущественно от зрительных, вестибулярных и проприоцептивных рецепторов. У больных с левосторонней ВДГК наблюдается «центральная» компрессия сердца деформированной грудиной, которая, по-видимому, является более выраженной по сравнению с «латеральной» компрессией у больных с правосторонней ВДГК (рис. 1). Поэтому можно предположить, что у пациентов с левосторонней ВДГК в значительно большей мере нарушаются характеристики нервных импульсов, поступающих от рецепторов рефлексогенных зон сердца в центральную нервную систему [15]. Трансформированные таким образом нервные импульсы встраиваются в поток кортикоспинальных сигналов, непрерывно следующих от головного мозга к мышцам опорно-двигательной системы, что у больных с левосторонней ВДГК провоцирует более выраженные патологические изменения нейромышечных механизмов корректировки вертикального баланса тела.

Заключение. Различия в постуральных стратегиях между пациентами с левосторонней и правосторонней воронкообразной деформацией грудной клетки могут быть следствием формирования у них разнородных моторных программ организма, в зависимости от характера нарушений спектра проприоцептивных сигналов, поступающих со стороны рефлексогенных зон сердца, компрессированного деформированной грудиной. Для выяснения закономерностей аномального развития опорно-двигательной системы у детей с асимметричной воронкообразной деформацией грудной клетки важно осознавать механизмы нарушения у них постурального баланса, что целесообразно принимать во внимание при планировании тактики хирургических вмешательств.