Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ДИНАМИКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА У БОЛЬНЫХ ПОСЛЕ ТОТАЛЬНОГО ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ КРУПНЫХ СУСТАВОВ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ НА ФОНЕ ИСКУССТВЕННОЙ КОРРЕКЦИИ ДВИЖЕНИЙ

Ромакина Н.А. 1 Сертакова А.В. 1 Коршунова Г.А. 1 Пучиньян Д.М. 1 Ульянов В.Ю. 1, 2
1 Научно-исследовательский институт травматологии, ортопедии и нейрохирургии ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России
2 Частное учреждение образовательной организации высшего образования «Медицинский университет «Реавиз»
Проведен анализ результатов реабилитации пациентов после тотального эндопротезирования крупных суставов, поскольку часть больных испытывает сложности в восстановлении полноценной функции конечности. Оценку состояния локомоторной системы проводили с помощью биомеханических параметров методов стабилометрии, электроподографии и динамометрии. Реабилитацию осуществляли методом искусственной коррекции движений (ИКД), посредством комплексной электромиостимуляции мышц. Функциональные результаты пациентов после сеансов ИКД оценивались как отличные (30 %), хорошие (48 %) и удовлетворительные (12 %). Таким образом, метод ИКД с помощью контролируемой электромиостимуляции позволяет улучшить состояние кинематической и локомоторной функции опорно-двигательной системы у пациентов после ТЭП крупных суставов. Наиболее значимую положительную динамику демонстрировали подографические параметры: 1) коэффициент ритмичности, который до реабилитации был 0,93–0,94, после реабилитации приблизился к норме и составлял 0,95–1 (р<0,05); 2) время цикла шага, до стимуляции составлявшее 0,9–1,6сек., после стимуляции было в пределах нормы, т.е. 1–1,4 сек. (р<0,05). Положительную динамику продемонстрировали и стабилометрические параметры (положение центра давления во фронтальной и сагиттальной плоскостях, длина и площадь статокинезиограммы, а также экстремумы вертикальной составляющей опоры).
тотальное эндопротезирование
биомеханическое обследование
искусственная коррекция движений
электромиостимуляция
1. Cottino U. Long-Term Results after Total Knee Arthroplasty with Contemporary Rotating-Hinge Prostheses / U. Cottino, M. Abdel, K. Perry [et al.] // Journal of Bone & Joint Surgery. – 2017. – Vol. 99. – No. 4. – P. 324–330.
2. Zeng W-N. Total hip arthroplasty for patients with Crowe type IV developmental dysplasia of the hip: Ten years results / W-N. Zeng, L. Jun-Li, F-Y. Wang, Zhang X. [et al.] // International Journal of Surgery. – 2017. – No. 42. – P. 17-21.
3. Carneiro S.M. Statistical gait analysis in patients after total hip arthroplasty / S.M. Carneiro // Final Report of the Project traineeship submitted to Escola Superior de Tecnologia e GestгoInstitutoPolitĕnico de Braganča. – 2012. – 89 p.
4. Nilsdotter A. Measures of Hip Function and Symptoms / A. Nilsdotter, A. Bremander // Arthritis Care & Research. – 2011. – Vol. 63. – No. S11. – P. S200-S207.
5. Beaulieu M. Lower limb biomechanics during gait do not return to normal following total hip arthroplasty / M. Beaulieu, M. Lamontagne, P. Beaule // Gait&Posture. – 2010. – Vol. 32. – No. 2. – P. 269–273.
6. Витензон А.С. Физиологические обоснования метода искусственной коррекции движений посредством программируемой электростимуляции мышц при ходьбе / А.С. Витензон, К.А. Петрушанская // Российский журнал биомеханики. – 2010. – № 2 (48). – С. 7–27.
7. Призов А.П. Опыт использования искусственной коррекции движений посредством программируемой электромиостимуляции мышц в реабилитации после тотальной артропластики коленного сустава доступом midvastus / А.П. Призов, А.С. Канаев, Ф.Л. Лазко, Е.Ш. Ломтатидзе // Вестник РУДН. – 2012. – № 4. – С. 65-71.
8. Ромакина Н.А. Использование методов биомеханики в оценке состояния и коррекции патологии опорно-двигательной системы / Н.А. Ромакина, А.С. Федонников, С.И. Киреев [и др.] //Саратовский научно-медицинский журнал. – 2015. – № 3. – С. 310-316.
9. Ромакина Н.А. Использование клинического анализа в оценке функционального статуса двигательной сферы у пациентов после эндопротезирования тазобедренных суставов /Н.А. Ромакина, С.И. Киреев, А.Н. Решетников // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2016. – Т.12. – № 2. – С. 185-190.
10. Liberson W. Functional electrotherapy: Stimulation of the common peroneal nerve synchronised with the swing phase of gait of hemiplegic subjects / W. Liberson, H. Holmquest, M. Scott // Arch Phys Med Rehabil. – 1961. – Vol. 42. – P. 202-205.

Большинство пациентов после тотального эндопротезирования (ТЭП) крупных суставов нижних конечностей отмечают исчезновение болевого синдрома как основной жалобы, а также значимое улучшение функции как прооперированного сустава, так и всей конечности в целом [1,2]. Однако определенная часть больных испытывает сложности в восстановлении полноценного функционального статуса, в частности, статического баланса и цикла ходьбы [3]. Предрасполагающими факторами в данной ситуации служат тяжелая степень поражения сустава, связанная с длительностью патологического процесса, нарушением оси конечности и/или укорочением сегмента, снижением чувства проприорецепции; слабость параартикулярных мышц и связок; наличие сопутствующих заболеваний, в том числе сердечно-сосудистой, эндокринной, вертебро-неврологической патологии [4].

В результате основные биомеханические показатели баланса и ходьбы пациента нарушаются и характеризуются биомеханически невыгодным положением основной стойки, асимметрией цикла шага, неадекватностью опорных реакций при нагрузке [3,5]. Однако существует эффективный метод реабилитации биомеханических нарушений после ТЭП крупных суставов в виде искусственной коррекции движений (ИКД) посредством программируемой функциональной электромиостимуляции (ФЭС). В последние десятилетия данный метод находит все большее распространение при лечении пациентов с патологией нервной системы, опорно-двигательной системы [6,7]. Основным показанием к использованию данного метода является дефицит мышечной функции любого происхождения, приводящий к патологической локомоции. Перспективным представляется применение ФЭС у пациентов после ТЭП крупных суставов, определение показаний и противопоказаний к использованию метода, выявление контингента пациентов, нуждающихся в активной реабилитации с использованием данного метода. Наше исследование посвящено изучению динамики биомеханических и электрофизиологических параметров локомоторной системы больных после ТЭП, которым проведена реабилитация в виде ИКД.

Материалы и методы. Проведен анализ статуса локомоторной системы 25 пациентов, страдающих деформирующим остеоартрозом тазобедренных суставов (16 женщин и 9 мужчин, средний возраст 64,3±0,8 года) через 6–12 месяцев после оперативного вмешательства. Обследование проводилось на стабилометрическом программно-аппаратном комплексе «МБН Биомеханика» (г.Москва). Стабилометрия позволяла регистрировать положение общего центра давления (ОЦД) в основной стойке с европейской позицией стоп и биомеханически сложившийся паттерн статической позы. С использованием электроподографии и динамометрии исследованы временные характеристики шага и реакции опоры. Полученные данные изучены с помощью разработанной нами ранее программы для ЭВМ «Программа для оценки кинематической и статической функции опорно-двигательной системы на основе данных биомеханических исследований» (свидетельство о государственной регистрации №2016663559). Учитывали следующие параметры: среднее положение в центре давления во фронтальной и сагиттальной плоскостях и среднюю скорость колебания, длину и площадь статокинезиограммы, коэффициент ритмичности, период опоры и период одиночной опоры, экстремумы вертикальной составляющей реакции опоры [8,9]. Всем пациентам после имплантации эндопротеза тазобедренного сустава для повышения активационных способностей мышц окружающих сустав и мышц бедра оперированной конечности и контралатеральной стороны проведена комплексная ФЭС с использованием прибора «Стимул» фирмы МБН (г. Москва) с комплектом накожных электродов. Выбор мышц для стимуляции осуществляли по данным электромиографического (ЭМГ) паттерна, проведенного до оперативного лечения с определением характера мышечного дефицита (абсолютный, относительный) согласно рекомендациям профессора А.С. Витензона, К.А. Петрушанской [6]. В соответствии с нашими наблюдениям, а также данным литературных источников наиболее пораженными мышцами у больных с артрозом тазобедренного сустава являются ягодичные мышцы, мышцы передней группы бедра и передняя большеберцовая мышца на пораженной стороне и противоположной конечности [10]. Поэтому мы проводили функциональную электростимуляцию большой и средней ягодичных мышц, прямой мышцы бедра и передней большеберцовой мышцы с индивидуальным подбором параметров тока и размещением электродов на двигательных точках мышц согласно рекомендациям проведения ИКД. В качестве синхронизирующего датчика использовали гониометрический датчик, расположенный на коленном суставе, так как движения в тазобедренном суставе имели нарушенную периодичность. В связи с небольшим периодом времени прошедшим после операции и возрастом пациентов применялся малый или средний темп ходьбы. Частота стимулируемых импульсов не превышала 50Гц. Длительность импульса колебалась от 100 до 160 мкс. Амплитуда стимулирующего тока была наименьшей у пациентов с небольшими отклонениями биомеханических и ЭМГ–данных и составляла 35-42 мА. У больных с ЭМГ-признаками поражения всех составляющих мионеврального комплекса амплитуда тока была выше и колебалась от 58 до 70 мА. Электромиостимуляцию проводили двумя-тремя курсами по 10–15 сеансов в каждом с перерывами между ними по 3–4 недели. Статистический анализ показателей до, в процессе и после стимуляции проводился с помощью непараметрического критерия Уилкоксона для связанных выборок.

Результаты исследования. Функциональные результаты пациентов после курса реабилитации были оценены как отличные у 7 человек (28 %), хорошие – у 11 (44 %), удовлетворительные – у 4 (16 %) и неудовлетворительные – у 3 (12 %). В группе отличных результатов интегральный показатель оценки кинематической и статической функции опорно-двигательной системы (обозначенный как показатель К) после реабилитации был в пределах 22–33, т.е. нарушения отсутствовали. До реабилитации значения показателя К составляли 34–38 (р<0,05) и достоверно отличались от полученных данных после стимуляции. Наиболее значимую положительную динамику демонстрировали подографические параметры – коэффициент ритмичности, который до реабилитации был 0,93–0,94, а после реабилитации приблизился к норме и составил 0,95–1 (р<0,05); время цикла шага, до стимуляции составлявшее 0,9–1,6 сек, а после стимуляции достигшее нормальных величин (1–1,4 сек) (р<0,05).

Положительную динамику также продемонстрировали стабилометрические параметры: положение центра давления во фронтальной и сагиттальной плоскостях, длина и площадь статокинезиограммы, а также экстремумы вертикальной составляющей опоры (рис. 1).

Рис. 1. Динамика средних значений биомеханических показателей кинематической и локомоторной функции локомоторной системы у пациентов до и после реабилитации.

Обозначения: L – длина статокинезиограммы, S – площадь статокинезиограммы, КР – коэффициент ритмичности, Z1,Z3 – максимумы вертикальной составляющей реакции опоры, Z2 – минимум вертикальной составляющей реакции опоры

В группе хороших результатов после реабилитации интегральный биомеханический показатель К составил 29–33, в то время как до реабилитации этот показатель был 38–41 (р<0,05). У 4-х пациентов в этой группе показатель К был свыше 35, что соответствовало выраженным функциональным нарушениям. Учитывая тот факт, что у данных пациентов удалось нормализовать подографические и динамические параметры, характеризующие устойчивость при ходьбе и ее симметричность, мы отнесли результаты их лечения к хорошим. Данные электромиографического исследования в этой группе пациентов показали, что, несмотря на хорошие биомеханические показатели, амплитуда ЭМГ большой и средней ягодичных мышц на стороне пораженного сустава отличалась от нормы и не превышала 656+23,3 мкв и 346+34,6 мкв соответственно. Частотные характеристики соответствовали норме (не более 400 Гц), структурные изменения ЭМГ-кривых отсутствовали. Показатели прямой мышцы бедра в большинстве случаев соответствовали данным нормы. В этой группе больных мы не выявили признаков мышечного поражения, а снижение уровня миоактивности ягодичной группы связывали с функциональной недогрузкой мышц из-за болевого синдрома, ограничивающего разгибание и отведение в тазобедренном суставе.

У пациентов с удовлетворительными исходами оперативного лечения изменения электрогенеза мышц были более выраженными. Показатели ЭМГ-паттерна ягодичных мышц не превышали 45 % от данных нормы. Наиболее сниженной была амплитуда ЭМГ средней ягодичной мышцы, значения которой составили 280+11,8 мкв (р<0,05). В группах пациентов с удовлетворительными результатами выявлены структурные изменения кривых, характерные для миодистрофической перестройки двигательных единиц. Более низкие показатели интерференционного паттерна были отмечены также в прямой мышце бедра и составили 480,3+32,1мкв (р<0,05), в передней большеберцовой мышце – 378,2+11,9 мкв (р<0,05). Снижение сократительной способности мышц перонеальной группы голени регистрировалось с 2-х сторон и чаще было связано с радикулярными поражениями, о чем свидетельствовал сдвиг амплитудно-частотных характеристик ЭМГ.

Выраженные функциональные нарушения получены у 3-х человек, у которых интегральный биомеханический показатель составлял 46–49 баллов, результаты их лечения были расценены как неудовлетворительные. Причинами подобных результатов, на наш взгляд, послужили несколько факторов: преклонный возраст (свыше 73 лет), невыполнение элементарной гимнастики для суставов, наличие сопутствующей патологии (дегенеративный стеноз позвоночного канала, хроническая ишемия головного мозга, снижение остроты зрения из-за возрастных изменений). Больные с неудовлетворительными результатами лечения выделялись значительным снижением ЭМГ-паттерна мышц ягодичной группы, мышц бедра и голени, как на оперированной конечности, так и противоположной стороне. Практически у всех пациентов амплитуда ЭМГ средней ягодичной мышцы не превышала 100 мкв, прямой мышцы бедра – 230 мкв. Структурные нарушения ЭМГ кривых мышц бедра и голени носили полиморфный характер. Регистрировались признаки невропатического и миодистрофического поражения.

Результаты электрофизиологического исследования свидетельствовали о необходимости повышения активационных свойств мышц бедра и голени для нормализации локомоторных функций нижних конечностей и снижения энергозатрат при передвижении. Применение метода ИКД позволило не только снизить уровень дефицита мышечной активности нескольких мышц, но и исправить ослабленные элементы ходьбы. После курса ФЭС отмечены следующие клинические признаки его эффективности: повышение устойчивости при ходьбе, повышение скорости передвижения, прохождение более длительного отрезка пути без ощущения дискомфорта, ослабление нагрузки на дополнительную опору или отказ от нее, увеличение амплитуды движений в суставах. Сопоставление результатов ЭМГ-исследования до и после ИКД показало, что наибольший прирост мышечной активности был отмечен у больных с удовлетворительными функциональными результатами. Достоверное увеличение ЭМГ показателей средней и большой ягодичных мышц на 35–46 %, прямой мышцы бедра – на 28–34 % относительно исходных данных свидетельствовало о повышении сократительных свойств стимулированных мышц (рис. 2).

Рис. 2. Динамика амплитудных характеристик мышц нижних конечностей у больных до и после эндопротезирования тазобедренного сустава до и после применения функциональной электромиостимуляции

Менее выраженный, но достоверный сдвиг ЭМГ-профиля регистрировался у пациентов с выраженным дефицитом мышечной активности в виде тенденции к повышению амплитуд ЭМГ-кривых большой ягодичной и четырехглавой мышц бедра.

Обсуждение. Длительное время восстановление функционального статуса пациента после ТЭП крупных суставов сводилось к применению методов лечебной физкультуры и физиотерапии. Относительно недавно был разработан новый эффективный метод, удачно сочетающий положительные эффекты традиционных методов реабилитации – ИКД (W.T. Liberson, 1961) [9]. Благодаря ему во время сознательной локомоции пациента происходит сокращение необходимых мышц, подобное естественному. Кроме того, сеансы ИКД в послеоперационном периоде у пациентов с ТЭП крупных суставов позволяют снизить или устранить дефицит мышечной функции, устранить асимметричность походки и ускорить функциональное восстановление прооперированной конечности. Основными преимуществами данного метода реабилитации являются возможность включения в работу мышц в основные фазы двигательного цикла, соответствующие фазам естественного возбуждения и сокращения; стимуляционное воздействие не на отдельную мышцу, а на конечности и туловище в целом; приближение к норме патологического двигательного стереотипа в результате усиления функции ослабленных мышц и коррекции нарушенных движений. Показаниями к назначению активных реабилитационных мероприятий являются выраженные нарушения походки и основной стойки по данным подографии и стабилометрии, нарушения динамической опороспособности конечности, а также выраженная асимметрия и снижение ЭМГ-данных по сравнению с контралатеральной конечностью.

Заключение. Таким образом, метод искусственной коррекции движений с помощью контролируемой электромиостимуляции позволяет улучшить состояние кинематической и локомоторной функции опорно-двигательной системы у пациентов после ТЭП крупных суставов. Хотя положительная динамика в отношении функции нижних конечностей отмечается уже после одного курса проводимой электромиостимуляции, по нашим наблюдениям, данная категория пациентов нуждается в проведении не менее двух курсов ИКД для повышения эффективности реабилитационных мероприятий.


Библиографическая ссылка

Ромакина Н.А., Сертакова А.В., Коршунова Г.А., Пучиньян Д.М., Ульянов В.Ю. ДИНАМИКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА У БОЛЬНЫХ ПОСЛЕ ТОТАЛЬНОГО ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ КРУПНЫХ СУСТАВОВ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ НА ФОНЕ ИСКУССТВЕННОЙ КОРРЕКЦИИ ДВИЖЕНИЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 4.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26697 (дата обращения: 20.08.2019).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252