Функциональные методы исследования

Оценка функционального состояния опорно-двигательной системы при различных ее патологических состояниях представляет собой сложную задачу. Обычно она основывается на визуальной оценке врачом актов ходьбы и стояния пациента, что является субъективной характеристикой, зависящей от опыта и знаний специалиста. В травматологии – ортопедии данные тесты обычно дополняются измерениями длины и объемов конечностей (антропометрия); определением активного и пассивного объема движений в суставах (гониометрия); мышечной силы (динамометрия); регистрация электрической активности мышц (электромиография). Эти методы являются объективными, однако они не дают реального представления о картине функциональных нарушений, развивающихся вследствие поражения той или иной составляющей опорно-двигательной системы.

В пользу этого заключения, рассмотрим простой пример. Для оценки амплитуды активного сгибания – разгибания коленного сустава у больных с нестабильностью коленного сустава часто применяется простой механический гониометр, выполненный по типу транспортира. Производится замер данного показателя в положении больного лежа, т. е. оценка производится в искусственных условиях. Предположим, что амплитуда составила 110° (разгибание — 0°, сгибание — 110°). Однако это весьма условный показатель функциональной состоятельности сустава, т. к. при обычной повседневной ходьбе здорового человека за цикл шага сустав сгибается в среднем до 55° и амплитуда составляет соответственно только 55°. Излишнее сгибание коленного сустава в период переноса конечности при ходьбе ведет к дополнительным усилиям со стороны задней группы мышц бедра и, соответственно, избыточному расходу энергии и быстрой утомляемости пациента. При нестабильности коленного сустава в фазу субкомпенсации и, особенно, декомпенсации часто можно наблюдать снижение данного показателя в момент ходьбы при сохранении его в покое на уровне 60°, а при пассивном форсированном сгибании – до 40°. Выполнить адекватную оценку избыточной фронтальной девиации и ротации голени относительно бедренной кости таким способом обычно не представляется возможным.

Целью данной главы является ознакомление врачей с современными методами функциональной диагностики состояния опорно-двигательной системы. Использована информация фирм: «МБН», г. Москва (http://www. mbn. ru) и действительного члена международного научного общества клинического анализа движений, члена редакционной коллегии журнала «Функциональная диагностика», эксперта по вопросам клинической биомеханики, к. м. н. Д. В. Скворцова; международной ортопедической компанией ООО «Интурспорт», г. Ярославль (http://www. stopa. info) и ее генерального представителя С. В. Кузнецова; ООО «КОМОТ», г. Новосибирск (http://www. metos. org) и ее директора, академика АМТН РФ, к. т. н. В. Н. Сарнадского.

Методы клинического анализа движений

Для объективизации результатов обследования в настоящее время, в основном, применяются два подхода: видеорегистрация и аппаратно — программная диагностика акта ходьбы с использованием специальных датчиков, помещенных непосредственно на тело обследуемого, а также стабилометрическое исследование. Преимуществом последних является то, что кроме исследования локомоций в суставах нижних конечностей происходит измерение биоэлектрической активности выбранных исследователем мышц, реакции опоры и, самое главное, выполняется подометрия. Это важно тем, что все получаемые объективные данные привязаны к фазам цикла шага и это позволяет проводить глубокий анализ функциональных изменений со стороны опорно-двигательной системы. Стабилометрическое исследование, применяемое для анализа вертикальной стойки, является важным тестом анализа статических нарушений.

Одним из лучших на сегодняшний день аппаратно — программных комплексов подобного рода является «МБН – Биомеханика», разработанный в Москве в 1994 году.

Комплекс включает все классические методы исследования движений:

• подометрия — измерение временных характеристик шага;

• гониометрия — измерение кинематических характеристик движений в суставах;

• элекромиография — регистрация поверхностной ЭМГ;

• динамометрия — регистрация реакций опоры;

• стабилометрия — регистрация положения и движений общего центра давления на плоскость опоры при стоянии.

Подометрия.  С помощью специальных кнопок (рис.1-6) регистрируются моменты нагрузки на четыре зоны на каждой стопе: пяточная, головки первой и пятой плюсневых костей и носок.

А Б

Рис. 1-6. Подометрические датчики

А- общий вид; Б – Положение на стопе

В отличие от распространенной в отечественных исследованиях в 60-80-х годах двухконтактной подометрии, четырехконтактная позволяет регистрировать, кроме базовых временных параметров, характеристики переката, как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскости и ряд других показателей.

Гониометрия.  Используются цифровые трёхкомпонентные гониометры (рис. 1-7, 1-8), позволяющие регистрировать синхронно движения сгибания-разгибания, отведения-приведения и ротационные движения в различных суставах или сегментах тела. Погрешность измерения данного датчика составляет 0,1°.

Рис. 1-7 Внешний вид гониометрического датчика

1 – проксимальная бранша, 2 – дистальная бранша, 3 – датчик движений сгибания-разгибания, 4 – датчик движений отведения-приведения, 5 – датчик движений ротации, 6 – коробка разъёма гониометра, 7 – тугой шарнир

Рис. 1-8Положение гониометра для регистрации движений в коленном суставе

Итоговая, статистически обработанная, графическая информация в отчете — гониограмма — выглядит следующим образом (рис. 1-9).

Рис. 1-9. Гониограмма правого тазобедренного сустава

По горизонтали от 0 до 100 — проценты цикла шага. Тонкая кривая — гониограмма тазобедренного сустава в норме. Толстая кривая — гониограмма тазобедренного сустава пациента. Первая слева вертикальная линия обозначает конец периода опоры в норме, вторая — пациента

Электромиография.ЭМГ-исследование походки или любой другой пространственной локомоции требует специальной аппаратной реализации. Применяется специализированный автоматический электромиограф с предварительным усилением сигнала, непосредственно на отводящем электроде. Отличительные конструктивные решения электромиографа: полная обработка первичного сигнала (усиление, и оцифровка), снимаемого с ЭМГ-электродов непосредственно на пациенте в портативном носимом блоке. Электромиограф выполнен в одном корпусе с системным носимым блоком (фиксируемым на поясе обследуемого). Три электрода (активный, пассивный и «земля») расположены в колодке, расстояние между ними выдержано в едином стандарте (Рис. 1-10). В этой же колодке находится планарная микросхема предварительного усилителя. Таким образом, сигнал усиливается непосредственно в месте его съема. Это исключает наличие помех даже в незащищенном помещении.

А Б

Рис. 1-10. Электромиографические датчики

А – общий вид; Б – размещение на пациенте

1 – колодка с предварительным усилителем и электродами, 2 – разъёмы, 3 – кабели.

Конечный этап обработки — это нормирование ЭМГ к циклу шага и усреднение биоэлектрической активности Метод огибающей ЭМГ, приведенной к циклу шага, стал общепринятым стандартом в исследовании походки. Конечный этап обработки — это нормирование ЭМГ к циклу шага и усреднение биоэлектрической активности нескольких циклов шага (рис. 1-11).

Рис. 1-11. Конечный результат обработки огибающей ЭМГ

Тонкая линия — средняя норма, прерывистая — пределы нормы, толстая линия — усредненный профиль биоэлектрической активности мышцы пациента.

Динамометрия.  Для этой методики разработана цифровая шестикомпонентная динамометрическая платформа (рис. 1-12).

Рис. 1-12. Общий вид одной из моделей динамометрической платформы

Платформа имеет разъём для подключения к компьютеру, приспособления для установки (для некоторых платформ существует специальный цоколь с коробом для бетонирования в специальной нише в полу).

Динамометрическая платформа позволяет проводить измерения реакций опоры при ходьбе (рис. 1-13).

Рис. 1-13. Результат регистрации вертикальной и продольной составляющей реакции опоры при ходьбе

Тонкая линия — норма, жирная — данные пациента. Согласно стандарта данные нормируются в % к весу тела пациента. Горизонтальная линия со значением 100 на графике вертикальной составляющей показывает уровень 100% веса тела пациента.

Стандартный режим работы комплекса позволяет проводить исследование локомоций синхронно с использованием всех аппаратных средств (рис. 1-14).

Рис. 1-14. Проведение клинического анализа движений

Как уже говорилось ранее, во время ходьбы пациента исследуются временные характеристики шага, движения в трёх взаимно-перпендикулярных плоскостях в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах, реакции опоры (динамическая опороспособность) и функциональная ЭМГ по четырём мышцам. Синхронизацией и первичной обработкой получаемой первичной информации занимается ЭВМ (рис. 1-15).

Рис. 1-15. Вид экрана исследования после выполнения прохода

Окончательное заключение по этим данным делает врач, чаще всего травматолог-ортопед или невропатолог, имеющий соответствующую специализацию. Само обследование в среднем занимает около 45 – 60 минут, а для написания развернутого заключения может потребоваться еще столько – же времени.

Стабилометрия. Это методика исследования вертикальной позы. во время стояния больного на динамометрической платформе. Производится регистрация положения и колебания общего центра масс тела (рис. 1-16).

Рис. 1-16. Проведение стабилометрического исследования

Методика очень чувствительна к самым незначительным воздействиям на опорно-двигательную, нервную, зрительную и психоэмоциональную сферы. Отчет в программе формируется автоматически (рис. 1-17).

Рис. 1-17. Фрагмент отчёта стабилометрического исследования

Слева — положение проекции центра тяжести тела в норме (по центральной линии) и его отклонения от среднего значения, ниже аналогичные данные пациента. Справа — статокинезиограмма (траектория движения проекции центра тяжести)