Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Работа проведена в рамках выполнения Государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Деформации проксимального отдела бедренной кости у детей нередко формируются после перенесенного острого гематогенного остеомиелита. Сопутствующим осложнением заболевания может являться укорочение нижней конечности на стороне поражения вследствие снижения функции или разрушения метаэпифизарного росткового хряща бедренной кости. Изменения анатомии проксимального отдела бедренной кости могут приводить к нарушению конгруэнтности суставных поверхностей тазобедренного сустава, разбалансировке мышечных векторов моментов сил и избыточному напряжению в компонентах сустава, что сопровождается ухудшением его функции [1]. В процессе роста ребенка разновеликость нижних конечностей, так же как и дисфункция тазобедренного сустава, приводят к изменениям в кинематических цепях «таз – позвоночник», что негативно сказывается на биомеханике всей опорно-двигательной системы [2, 3]. Считается, что такие патологические трансформации позвоночно-тазовых соотношений у больных являются вынужденным компенсаторным ответом организма, способствующим удержанию вертикального положения тела [4]. Однако адаптивные реакции опорно-двигательной системы при одностороннем поражении нижних конечностей изучены недостаточно, так как их анализ носит однобокий характер: внимание акцентируется исключительно на анатомо-функциональных нарушениях тазобедренного сустава [5] или только на разновеликости нижних конечностей [6]. Дальнейшее исследование особенностей биомеханики опорно-двигательной системы у пациентов с поражением проксимального отдела бедренной кости поможет внести вклад в расшифровку механизмов управления их локомоциями, что весьма актуально при проведении восстановительного лечения.

Цель исследования – оценить вклад в нарушение постурального баланса тела деформации проксимального отдела бедренной кости у детей с односторонним укорочением нижней конечности.

Материалы и методы исследования

Был исследован вертикальный баланс пациентов в возрасте от 10 до 14 лет с односторонним укорочением нижней конечности на величину от 2 до 5 см, которые были распределены на две группы по 13 чел. в каждой. В основной группе укорочение нижней конечности (в среднем 3,1 ± 0,21 см) развилось на фоне перенесенного гематогенного остеомиелита проксимального метаэпифиза бедренной кости, что сопровождалось его деформацией, а также анатомо-функциональными нарушениями тазобедренного сустава в виде подвывиха, децентрации или коксартроза (рис. 1, а, б). Контрольная группа включала пациентов только с укорочением нижней конечности (в среднем 3,4 ± 0,27 см), которое сформировалось после травматических повреждений ростковых зон бедренных костей. Группы пациентов были однородными по возрасту, величине укорочения пораженной нижней конечности, отсутствию угловой деформации коленного сустава. Для оптимизации однородности групп в выборки включали только больных, у которых общий центр давления (ЦД) тела был смещен в сторону интактной нижней конечности, что является типичным при односторонней патологии [7]. Для вычисления критериев нормы провели анализ биомеханических параметров 13 здоровых детей того же возраста.

а) б) в)

Рис. 1. Панорамные рентгенограммы нижних конечностей пациентов: основная группа – с односторонним поствоспалительным поражением проксимального отдела бедренной кости, укорочением нижней конечности: справа (а), слева (б); контрольная группа – с приобретенным укорочением нижней конечности справа (в)

Для оценки вертикального баланса тела применяли двухплатформенный стабилометрический метод с использованием комплекса «Стабилан 01-2» (ОКБ РИТМ, Россия) для регистрации движений общего ЦД тела и ЦД под каждой нижней конечностью. Обследуемый становился на две рядом расположенные стабилометрические платформы и располагал стопы на равной дистанции от их внутренних краев таким образом, чтобы оси стоп были параллельны. Расстояние между осями стоп соответствовало расстоянию между передними верхними остями таза. Обследование осуществляли последовательно сначала с открытыми, а затем – с закрытыми глазами. При этом фиксировали статокинезиограммы – траектории движения центров давления. На основании полученных статокинезиограмм рассчитывали параметры движения общего ЦД тела: диспозицию во фронтальной Х (мм) и в сагиттальной Yобщ (мм) плоскостях, угол направления колебаний статокинезиограммы общего ЦД тела αобщ (градусы), то есть отклонение ее большой оси относительно сагиттальной оси, величину векторов VX и VY – проекций линейной скорости общего ЦД тела соответственно на ось Х и ось Y. Также вычисляли соотношение VY/VX. Дополнительно оценивали показатели статокинезиограмм каждой из контралатеральных нижних конечностей: диспозицию Y (мм), площадь S (мм2), длину траектории L (мм), амплитуду колебаний центра давления А (мм), отношение длины траектории ЦД к площади статокинезиограммы LFS (мм-1), угол направления колебаний статокинезиограммы α в градусах.

Статистические расчеты выполнены с использованием программ SPSS 11.5 (разработчик IBM, США) и Statgraphics Centurion 16.2 (разработчик Statpoint Technologies, Inc., США). Использовали критерий Манна – Уитни, F-критерий Фишера для сравнения дисперсий выборок, применяли корреляционный анализ с использованием коэффициента Спирмена rs. Уровень для принятия различий составлял 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

В обеих группах пациентов было выявлено резко выраженное, практически одинаковое, нарушение фронтального баланса, на что указывало отклонение общего ЦД тела по оси Х в направлении интактной конечности на 20[9–38] мм в основной группе и на 12[6–22] мм – в контрольной (p = 0,09).

Таблица 1

Стабилометрические параметры контралатеральных нижних конечностей здоровых детей и пациентов обеих групп

Примечание. p1–3; 2–4 – уровень значимости различий между соименными нижними конечностями (НК) пациентов основной и контрольной групп.

В сагиттальной плоскости наблюдалось патологическое отклонение общего ЦД тела вперед, в равной степени выраженное у пациентов основной и контрольной групп, показатели координаты Yобщ которых составляли соответственно 16[-1–25] мм и 22[7–56] мм (p = 0,156). Подобная передняя диспозиция общего центра давления тела могла быть вызвана увеличением наклона таза вперед, которое характерно для больных с односторонним укорочением нижней конечности [2]. Наиболее выраженной демонстрацией нарушения сагиттального баланса тела у пациентов обеих групп являлось значительное одинаковое переднее отклонение ЦД под пораженной нижней конечностью (табл. 1). Однако на интактной нижней конечности особенности сагиттального баланса имели различия: в основной группе ЦД был смещен по сравнению с нормой назад (F = 0,021; P-value = 0,000), в контрольной группе, наоборот, вперед (F = 0,052; P-value = 0,000) (рис. 2, а). Такие расхождения в постуральных стратегиях интактных нижних конечностей между группами пациентов могут быть объяснены многообразием адаптивных механизмов опорно-двигательной системы, ориентированных на поддержание вертикального баланса тела [8].

а) б)

Рис. 2. Графическое отображение движения ЦД нижних конечностей: а) диаграмма 95 %-ных интервалов средних значений смещения ЦД в сагиттальной плоскости: (Л – левая и П – правая нижние конечности у здоровых детей, Б – «больная» и З – «здоровая» нижние конечности у пациентов); б) диаграмма квартильных значений углов α статокинезиограмм пораженных нижних конечностей у пациентов

Анализ параметров S, L и A выявил существенное их увеличение по сравнению с нормой (p < 0,05) у пациентов обеих групп на обеих нижних конечностях. При этом были установлены значимые различия в показателях между соименными конечностями основной и контрольной групп, в направленности которых не было выявлено каких-либо закономерностей (табл. 1). Для интерпретации результатов проведена комплексная сравнительная оценка параметров посредством корреляционного анализа. Если в норме сила связей между LFS и А на левой нижней конечности была слабой rs = -0,33 (p = 0,096), на правой – достаточно сильной обратной rs = -0,51 (p = 0,007), то у пациентов основной группы наблюдалась сильная обратная корреляция rs = -0,77 (p = 0,000) на пораженной конечности и умеренная rs = -0,45 (p = 0,021) на интактной. Наоборот, у пациентов контрольной группы связи LFS ~ А на пораженной и интактной нижних конечностях были очень слабые или вообще отсутствовали, составляя соответственно rs = -0,28 (p = 0,163) и rs = -0,08 (p = 0,688). Известно, что с увеличением силы корреляций LFS ~ А повышается синхронизированность механизмов обеспечения вертикального баланса [9]. В таком случае высокие значения коэффициентов корреляции у пациентов основной группы могут рассматриваться в качестве показателя усиленного постурального контроля, сформировавшегося как вынужденный компенсаторный ответ опорно-двигательной системы на нарушение фронтального баланса тела с целью минимизации энергетических затрат при сохранении вертикального положения [10]. Однако необходимо учитывать, что высокие показатели синхронизации постурального контроля могут являться признаком ее неблагополучия вследствие тяжести основного заболевания [9]. Параметры S, L и A не только взаимосвязаны, но и могут быть зависимы от других параметров вертикального баланса. Анализ величин углов направления колебаний α статокинезиограмм контралатеральных нижних конечностей выявил отклонения у пациентов обеих групп только на стороне поражения (табл. 1). Оценка уровней стандартных отклонений по F-критерию Фишера выявила значимые отличия показателей α от нормы у пациентов основной (F = 0,003; P-value = 0,000) и контрольной (F = 0,002; P-value = 0,000) групп (рис. 2, б). При этом более выраженные отклонения угла α от нормальных величин наблюдались у больных контрольной группы (табл. 1). Это может быть обусловлено различиями в структуре кинематических цепей между группами пациентов. В то время как у пациентов контрольной группы отсутствует какая-либо связь величины угла α с показателями S, L и A, у пациентов основной группы существует сильная обратная зависимость α от указанных параметров (табл. 2).

Таблица 2

Корреляционные связи между стабилометрическими параметрами пораженной нижней конечности у пациентов обеих групп

Примечание. Числа в скобках означают достигнутый уровень значимости p коэффициента корреляции.

По-видимому, у больных основной группы, вследствие более грубых анатомических нарушений проксимального отдела пораженного бедра, опорно-двигательная система вынужденно включает адаптивные механизмы, направленные на нивелирование ее функциональных нарушений. Поэтому у этих пациентов при патологическом увеличении показателей площади, длины траектории и амплитуды колебаний центра давления пораженной конечности угол отклонения α статокинезиограммы компенсаторно снижается в сторону нормализации (рис. 3).

а) б) в)

Рис. 3. Примеры величин площадей статокинезиограмм в зависимости от величины и направления отклонения угла α: на левой нижней конечности у здорового ребенка (а); на пораженной нижней конечности у пациента основной группы (б) и пациента контрольной группы (в). Отмечается увеличение площади статокинезиограммы при уменьшении угла α

Анализ величин углов направления колебаний статокинезиограмм общего ЦД тела αобщ показал незначительное его отклонение от сагиттальной оси у здоровых детей, в среднем -4[-9–0] градусов. У больных обеих групп отклонение угла αобщ было одинаковым (p = 0,784) и резко выраженным по сравнению с нормой: 16[-6–35] градусов (p = 0,006) у пациентов основной группы и 18[-8–35] градусов (p = 0,016) у пациентов контрольной группы. Отличительной особенностью пациентов контрольной группы являлась сильная обратная зависимость угла αобщ от соотношения сагиттальной и фронтальной составляющих VY/VX результирующего вектора скорости V: rs = -0,43 (p = 0,031). Иными словами, при увеличении параметра αобщ происходит уменьшение соотношения VY/VX, так как ориентация результирующего вектора скорости V в общей сложности совпадает с направлением длиной оси колебаний общего ЦД тела (рис. 4, б).

а) б)

Рис. 4. Примеры направления результирующего вектора скорости V по отношению к направлению длинной оси колебаний общего ЦД тела: а) у пациента основной группы; б) у пациента контрольной группы (VY – сагиттальная и VX – фронтальная составляющие вектора V)

Совершенно другая зависимость αобщ ~ VY/VX имелась у пациентов основной группы, которая была незначительной (rs = 0,06; p = 0,763). Это может быть обусловлено несовпадением ориентации вектора скорости V с длинной осью колебаний общего ЦД тела (рис. 4, а). Такая бессистемная направленность вектора V с точки зрения биомеханики может квалифицироваться как энергетически невыгодная.

Заключение

У детей с односторонним укорочением нижней конечности на фоне поствоспалительных изменений проксимального отдела бедра выявлены грубые нарушения вертикального баланса тела и контралатеральных нижних конечностей. В указанной группе пациентов наблюдалась дезорганизация постурального контроля, которая по структуре адаптивных реакций организма имела отличия от таковых у пациентов контрольной группы с изолированным укорочением нижней конечности после травматических повреждений ростковых зон бедренных костей. Общим для всех пациентов являлось грубое нарушение фронтально-сагиттального баланса тела и пораженной нижней конечности. Однако на интактной нижней конечности у больных основной группы отмечалась задняя диспозиция центра давления, в то время как в контрольной группе – передняя. Значимые различия между группами пациентов выявлены в показателях синхронизации параметров постурального контроля, в величине отклонения угла направления колебаний, а также его зависимости от других стабилометрических параметров. Это может являться следствием односторонних анатомических нарушений проксимального отдела бедренной кости, способствующих адаптивной реорганизации в кинематических цепях организма «таз – позвоночник», что приводит к формированию патологической постуральной стратегии удержания вертикального баланса тела.