ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

доктор медицинских наук Скворцов Дмитрий Владимирович

АББРЕВИАТУРА И ОБОЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Введение.

1.2. Анализ баланса в вертикальном положении.

1.3. Исследование биомеханики походки.

1.3.1. Регистрация временных характеристик шага.

1.3.2. Регистрация кинематических характеристик.

1.3.2.1. Гониометрия.

1.3.2.2. Видеорегистрация.

1.3.3. Регистрация реакций опоры.

1.3.4. Стандарты исследования биомеханики походки.

1.4. Метод биологической обратной связи.

1.5. Метод искусственной коррекции движений.

1.6. Нормативные параметры — их роль для клинического анализа.

1.6.1. Нормативные параметры походки.

1.6.2. Вариабельность нормативов стабилометрического исследования.

1.6.3. Вариабельность стабилометрических параметров при временной экспозиции.

1.6.4. Методы интегральной оценки функции равновесия.

1.6.5. «Дыхательная» частота колебаний стабилограммы.

1.7. Оценка эффективности методов лечения средствами биомеханической диагностики.

Рекомендованный список диссертацийпо специальности «Восстановительная медицина, спортивная медицина, курортология и физиотерапия», 14.00.51 шифр вак

• Постуральный баланс у больных с генерализованным тревожным и паническим расстройствами в процессе лечения2008 год, кандидат медицинских наук Кривошей, Ирина Викторовна

• Исследовние клинико-МРТ-стабилометрических соотношений у больных с органической патологией головного мозга2004 год, кандидат медицинских наук Кононова, Елизавета Леонидовна

• Комплексная коррекция статических деформаций у подростков с дефектами осанки и сколиозами I и II степени2008 год, доктор медицинских наук Сквознова, Татьяна Михайловна

• Лечебная физкультура при постуральных нарушениях у детей с укорочением нижней конечности2008 год, кандидат медицинских наук Кармазин, Валерий Вячеславович

• Стабилометрия в диагностике и лечении детей с гемипаретической формой детского церебрального паралича2007 год, кандидат медицинских наук Киселев, Дмитрий Анатольевич

Введение диссертации (часть автореферата)на тему «Биомеханические методы реабилитации патологии походки и баланса тела»

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Больные с патологией органов опоры и движения остаются одним из наиболее сложных контингентов для системы медицинской и социальной реабилитации. Одной из существенных проблем при восстановительном лечении таких больных остаётся диагностика имеющихся нарушений двигательной функции и определение динамики их развития. В тоже время, последние десятилетия характеризуются прогрессивным развитием новых технологий диагностики двигательной функции при различных патологических состояниях. Наиболее применяемыми двигательны тестами стали ходьба и вертикальная стойка. Оба теста оказались выбраны неслучайно. Ходьба является естественным филогенетически древним, хорошо автоматизированным двигательным актом, в котором участвует весь опорно-двигательный аппарат. Эти качества ставят ходьбу в совершенно особенные условия по отношению к другим движениям. Столь же естественным является и состояние баланса в вертикальном положении тела, механизмы, которого так же автоматичны и не требуют, в норме, контроля со стороны сознания. Исследования биомеханики походки приобретает всё большее практическое применение (Витензон A.C., 1998; Клиническая биомеханика, 1980; Gage J., 1991; Perry J., 1992; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1990). Это же в полной мере относится и к исследованию баланса в вертикальной стойке (Клиническая биомеханика, 1980; Bronstein A.M., Brandt T., Woollacott M., 1996; Winter D.A., 1995).

С середины 70-х годов в области исследования походки формируется набор необходимых первичных параметров и соответствующих им методов исследования (Витензон A.C., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Ян-сон X. А., 1975; Inman V.T., Ralston H.J., Told F., 1981; Murray M.P., 1967; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1993) —это:

• регистрация временных характеристик,

• регистрация кинематических характеристик,

• регистрация реакций опоры.

Временные характеристики делятся на собственно общие параметры (время цикла шага, время опоры и переноса каждой ноги, время опоры на обе ноги и одну ногу) и специальные (момент и время опоры на различные отделы стопы) (Вилка И.К., 1978; Витензон A.C., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Chao E.Y. et al., 1983; Inman V.T., Ralston HJ., Told F., 1981; Murray M.P., 1967; Whittle M.W., 1991; Winter D. A., 1993).

Основу метода исследования кинематических характеристик составляет регистрация движений в крупных суставах нижней конечности, не только в сагиттальной плоскости, но и в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях— сагиттальной, фронтальной и горизонтальной (Витензон A.C., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон X.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Inman V.T., Ralston H.J., Told F., 1981; Murray M.P., 1967; Perry J., 1992; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1993). Используются различные методы: гониометрические (Витензон A.C., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986), оптические (Inman V.T., Ralston H.J., Told F., 1981; Winter D.A., 1993) и другие.

Регистрация сил реакции опоры производится посредством специального прибора— динамометрической платформы. При этом развивающиеся при проходе по платформе усилия регистрируются в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях: вертикальной, продольной и поперечной, с последующим расчётом амплитудно-фазовых показателей, построением векторных диаграмм, траекторий движений центра давления под стопой и др. (Витензон A.C., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Inman V.T., Ralston H.J., Told F., 1981; Jacobs N.A., SkoreckiJ., Charn-ley J., 1972; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1993).

В медицине развитых стран исследование походки в последнее время широко используется при лечении целого ряда больных с патологией функции движения (Kirtly С., 2006; Perry J., 1992; Whittle M.W., 1991; Winter D.А., 1993).

Другой двигательный тест, который используется в клинических биомеханических исследованиях— вертикальная стойка (Васильев A.C., 2002; Дамулин И.В., Брыжахина В.Г., 2002; ДоноваН.А. с соавт., 2004; Жа-воронкова JI.A. с соавт., 2003; Кожевникова В.Т., 1999; Коновалова Н.Г., 2004; Кононова E.JL, Ананьева Н.И., Валунов O.A., 2004; Мостовой Л.Я., 2004; Радзиковская Н.В., 2003; Черникова JI.A., 2004; Bronstein A.M., Brandt Т., Woollacott М., 1996; FurmanJ.M., 1994; GageyP.M., Weber В., 1995). Поддержание равновесия, т.е. баланса тела при стоянии— процесс динамический. Тело стоящего человека совершает колебательные движения в различных плоскостях. Баланс в вертикальной стойке — это активный процесс, в котором участвуют многие функциональные системы организма: опорно-двигательная, центральная и периферическая нервная системы, сердечно-сосудистая и дыхательная системы (Гурфинкель B.C., КоцЯ.М., Шик M.JL, 1965; Brandt Т., Woollacott М. ,1996; GageyP.M., Weber В., 1995; HorakF., NashnerL., 1986). Среди органов чувств это проприоцептивная, зрительная и вестибулярная системы.

Для исследования баланса в вертикальной стойке чаще всего используется метод стабилометрии — регистрации положения и колебаний проекции общего центра масс на плоскость опоры посредством специальной стабилометрической платформы или платформы динамометрической. Положение проекции центра тяжести, характеристика колебаний: их амплитуда, частота, направление, а также среднее положение в проекции на плоскость опоры,— являются чувствительными параметрами, отражающими состояние различных систем, включенных в процесс поддержание баланса

Brandt T., Woollacott M., 1996; GageyP.M., Weber В., 1995; HorakF., Nashner L., 1986; Winter D.A., 1995).

Исследование биомеханики походки и вертикальной стойки тесно связаны с использованием для сравнения нормативных параметров. Нормативные данные могут иметь зависимость от пола, возраста и других показателей. Для ходьбы имеет значение и темп шага (Витензон A.C., 1998; Winter D.А., 1990). Так если ходьба представляет собой устойчивый циклический двигательный акт и при этом основные биомеханические параметры походки остаются неизменными у разных авторов (Витензон A.C., 1998; InmanV.T. et al., 1981; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1990), то для параметров, характеризующих баланс в вертикальной стойке, сопоставимость данных остаётся значительно ниже. Здесь имеет место не только отличающиеся методики конкретного исследования (разное время регистрации, положения стоп, системы координат, методы расчёта параметров и др.), но и, вероятно, более высокая собственная вариабельность постуральных параметров. Имеющиеся в литературе данные по этому вопросу являются противоречивыми (Du Pasqui-er R.A. et al., 2003; Helbostad J.L., Askim T., Moe-Nilssen R., 2004; Lafond D. et al., 2004; Thyssen H.H. et al., 1982). Таким образом, если для исследования походки можно ограничиться в большинстве случаев нормативными данными для произвольного темпа шага, то постуральные параметры требуют более детального исследования их динамики изменения в норме. Остаётся недостаточно ясным вопрос влияния в норме дыхательных движений на посту-ральную устойчивость. Работы разных авторов (Bouisset S., Duchêne J.L., 1994; GageyP.M., 1986; GageyP.M., Toupet M., 1997) предлагают взаимоисключающие точки зрения.

Несмотря на активное развитие клинических биомеханических исследований, их диагностические возможности остаются неопределёнными в силу фрагментарности и концентрации на узконаправленных исследованиях.

В последние годы биомеханические методы стали активно использоваться не только для исследования развивающихся патологических изменений, но и непосредственно в процессе лечения. В соответствии с этим можно выделить два основных направления: метод искусственной коррекции движений и метод биологической обратной связи. Первый использует биомеханические параметры походки для проведения электрической стимуляции мышц синхронно с максимумом естественной активности мышцы. Для второго применяются данные о положении и движении проекции общего центра масс тела в вертикальной стойке с целью проведения тренировки на основе биологической обратной связи.

Метод биологической обратной связи по стабилометрическим параметрам уже находит применение в клинической практике (Афанасьева Е.В., 2004; Жаворонкова JI.A. с соавт., 2003; Лучихин Л.А., Ганичкина И.Я., Доронина О.М., 2002; GageyP.M., Weber В., 1995), однако имеющиеся технические и методические средства не позволяют осуществлять целенаправленное изменение постурального баланса.

В настоящее время остаются не разрешёнными вопросы диагностических возможностей методов клинической биомеханики, возможности их использования для оценки эффективности различных лечебных методов. Так же в реализации лечебных методов, которые используют биомеханические параметры походки и вертикальной стойки имеются, как технические, так и методические трудности, которые ограничивают их клиническое применение.

В связи с тем, что в методологии исследования функции походки и постурального баланса доказана их высокая информативность и диагностическая значимость, а также широкий спектр их настоящего и потенциального применения, определяется актуальность решения научной проблемы изучения механизмов действия клинической и прогностической значимости определяемых параметров, в том числе, определения эффективности лечения и разработки новых методов оценки таких функциональных показателей состояния функциональной системы движения, как опора и походка.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Повышение эффективности восстановительного лечения больных с патологией двигательной сферы с помощью биомеханических методов коррекции на основании углублённого изучения количественных и качественных параметров походки и вертикальной стойки.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В соответствии с целью определены следующие задачи исследования.

1. Модифицировать технические методы исследования и коррекции биомеханики походки и вертикальной стойки.

2. Провести сравнительный анализ собственных и литературных данных о биомеханических параметрах походки и вертикальной стойки в норме.

3. Изучить постуральный баланс и влияние на него возраста, пола, установки стоп, дыхательных движений, а также групповую и индивидуальную изменчивость параметров при короткой и длительной экспозиции между повторными исследованиями для использования в процессе восстановительного лечения больных с двигательной патологией.

4. Разработать практическую экспресс методику исследования посту-рального баланса методом стабилометрии.

5. Изучить диагностические возможности методов регистрации биомеханических параметров походки и вертикальной стойки для объективной оценки состояния системы регуляции движений и последующей коррекции выявленных нарушений.

6. Провести оценку эффективности модифицированного метода искусственной коррекции движений у больных с хронической поясничной люмбоишалгией и рассеянным склерозом методами биомеханики.

7. Оценить возможность применения стабилометрического исследования для определения эффективности мануальной терапии у больных с хронической поясничной люмбоишалгией.

8. Провести оценку возможности применения стабилометрического исследования для определения результата: комплексного лечения, тренировки равновесия с применением биологической обратной связи и лечебной гимнастики у больных с нарушением функции равновесия, сопровождающейся эмоциональными расстройствами.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Впервые обобщён практический опыт использования биомеханических методов регистрации временных, кинематических и динамических параметров походки и вертикальной стойки с целью диагностики патологии функции движения.

Определены методы и биомеханические параметры, которые в наибольшей степени отвечают целям клинической функциональной диагностики двигательной патологии.

Разработаны программно-аппаратные комплексы исследования походки и вертикальной стойки, которые, в отличие от аналогов интегрируют разнородные методики исследования в целостную систему, что позволяет проводить исследования в короткие сроки одним врачом без привлечения специального технического персонала.

Разработан оригинальный программно-аппаратный комплекс с использованием принципа биологической обратной связи с возможностью целенаправленного управления процессом восстановления постуральной устойчивости.

Разработан оригинальный программно-аппаратный комплекс искусственной коррекции движений, позволяющий точно адаптировать программу стимуляции мышц и применять данный метод у больных с тяжёлой сочетайной патологией (периферические и центральные парезы, рассеянный склероз и др.).

Исследована биомеханика походки и вертикальной стойки в норме, что позволило уточнить нормативные параметры и определить, что их групповая и индивидуальная вариабельность имеют сходные пределы. Также установлен ранее неописанный феномен изменения ведущей сенсорной модальности, что существенно корректирует представления о балансе человека в норме.

Уточнена функциональная картина двигательных нарушений и двигательная симптоматика больных с поясничной люмбоишалгией в подостром периоде, в резидуальном периоде инсульта, с рассеянным склерозом и с патологией равновесия, сопровождающейся расстройствами эмоциональной сферы в процессе лечения.

Подтвержден факт подчинения колебаний проекции центра давления фундаментальному закону поведения любых флуктуирующих систем и определена его формулировка применительно к данным постурального исследования, позволяющая её использовать с целью клинического анализа стабило-метрических данных.

Исследована возможность оценки эффективности комплексного лечения, метода искусственной коррекции движений, лечебной физкультуры, метода биологической обратной связи по стабилометрическим параметрам и мануальной терапии методами биомеханики.

Предложена модель организационной структуры интеграции технологий биомеханической диагностики и реабилитации патологии двигательной функции в практическую лечебную работу.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. В системе восстановительного лечения больных с нарушениями функции опоры и движения необходимо проводить инструментальную биомеханическую диагностику двигательной патологии. В качестве основных диагностических тестов следует использовать ходьбу и вертикальную стойку. Исследование биомеханических характеристик функции опоры и движения в динамике позволяет объективно определить эффективность проводимого восстановительного лечения.

2. Клинически сходные формы заболеваний центральной и периферической нервной системы могут иметь существенно отличающиеся биомеханические характеристики нарушенных двигательных функций.

3. Разработанные методы биомеханической диагностики и реабилитации позволяют осуществлять объективную функциональную диагностику двигательной патологии, контроль над эффективностью лечебных воздействий и целенаправленным восстановлением функции опоры и движения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Определены основные методы и параметры функционального исследования двигательной функции на примере таких тестов, как ходьба и вертикальная стойка. Разработаны промышленные образцы оборудования для исследования биомеханики походки и вертикальной стойки и проведения восстановительного лечения функции движения и опоры. Определены нормативные параметры походки и вертикального положения тела, а также их вариабельность и повтояемость. Получены данные, позволяющие использовать биомеханичекие методы для проведения диагностики двигательной патологии и оценки эффективности различных методов лечения. Разработана общая модель внедрения биомеханических технологий в практику восстановительного лечения больных с двигательной патологией.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты исследования внедрены в работу поликлиники восстановительного лечения №7 ЦАО, городских клинических больниц №№1; 8; 18; 55;

Российской Детской Клинической Больницы; Федерального Центра патологии речи и нейрореабилитации г. Москвы, детского реабилитационного центра «Бонум» г. Екатеринбурга, Самарской Государственной Медицинской Академии, Красноярской Государственной Медицинской Академии, НИИ Авиакосмической Медицины г. Москвы, НИИ Колопроктологии г. Москвы; НИИ нейрохирургии им. Поленова г. Санкт-Петербурга; НИИ Медико-биологических Проблем г. Москвы; НИИ детской ортопедии им. Г.И.Турнера г. Санкт-Петербурга; НИИ Наркологии г. Москвы; НИИТО г. Нижнего Новгорода; Центра реабилитации детей г. Архангельска, РЦЦ «Детство» Московской области, Казахстанского НИИТО г. Астаны; Кафедры неврологии РМАПО г. Москвы; кафедры травматологии-ортопедии и военно-полевой хирургии Ивановской Государственной Медицинской Академии и других лечебных учреждениий.

Апробация результатов исследования

Материалы диссертации доложены на заседаниях: двадцатой научно-практической конференциии детских ортопедов-травматологов г. Москвы (1997 г.); научно-практической конференции «Актуальные вопросы мануальной медицины (2000 г.), на втором всероссийском съезде мануальных терапевтов (г. Санкт-Петербург, ноябрь, 2002 г.), на второй научно-практической конференции «Организация, методология и клиническая практика восстановительной медицины и медицинской реабилитации» (г. Москва, 2005 г.); на конгрессах «Восстановительная медицина и реабилитация» (г. Москва, 2004, 2005, 2006 гг.); на 3-ем международном конгрессе «Современные технологии в травматологии и ортопедии» (г. Москва, 2006 г. ); на IX Всероссийском съезде неврологов (г. Ярославль, 2006 г.); на международных конференциях «Высокие технологии восстановительной медицины: профессиональное долголетие и качество жизни» (г. Сочи, 2001-2006 гг.); на Чтениях для врачей функциональной диагностики (г. Москва, 2006); на Международном конгрессе «Восстановительная медицина и реабилитация» (2005-2007 гг.); на American Society of Biomechanics 17th Annual Meeting (Iowa, Iowa City, October 2123, 1993); на GCMAS Annual Meeting University of Waterloo (Canada, 1995), ESMAC Annual Meeting (Basel, Switzerland, 1997), ISPG Annual Meeting (Maastriht, Nederlands, 2000); на 9-th annual IFESS Conference (Bournemouth, UK, 6-9 September, 2004); на The International Congress on Gait and Mental Function (Madrid, February 3-5, 2006) и др.

Публикации

Опубликовано 58 печатных работ: из них три монографии, две монографии в соавторстве, 27 журнальных публикаций, из них 20 в изданиях, рекомендуемых ВАК, 2 патента (Способ программируемой электростимуляции мышц и устройство для его осуществления — Патент РФ №2265461; приоритет от 27 апреля 2004 г; Компьютерный мультимедийный медицинский комплекс — Патент РФ № 48783; приоритет от 15 марта 2005 г).