Москва: +7(495)777-90-03

 

 

Журнал «Вестник травматологии и ортопедии им Пирогова» №1, 2007

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ И ИННЕРВАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ХОДЬБЫ У БОЛЬНЫХ СКОЛИОЗОМ II-Ш СТЕПЕНИ

А. С. Витензон, Л А. Скоблин, И. Г. Алексеенко
Федеральное бюро медико-социальной экспертизы, Москва
Рассмотрены нарушения биомеханической и иннервационной структуры ходьбы боль­ных со II и III степенью сколиоза С-образного и S-образного типа. Установлен ряд изменений структуры ходьбы: снижение темпа, уменьшение длины шага и средней скорости передвижения, увеличение двуопорной фазы шага, амплитуды вращатель­ных движений таза и плечевого пояса, редукция экстремальных значений опорных реакций. Выявлено, что электрическая активность многих мышц туловища повыше­на на выпуклой стороне искривления позвоночника и снижена на вогнутой, тогда как изменения активности мышц нижних конечностей имеют противоположный харак­тер. Отмеченные нарушения структуры ходьбы резко усиливаются при переходе от II к III степени деформации и более выражены при С-образном типе сколиоза. Боль­шинство изменений структуры локомоции являются компенсаторной реакцией на снижение устойчивости при ходьбе в связи с деформацией позвоночника и прогресси­рующим ослаблением функции мышц туловища.
Disturbances of biomechanical and innervation structure of walking in patients with II and III degree of C- and S-shaped type of scoliosis were examined. Certain changes in walking structure were defined: decrease of walking rate and average velocity of movement, shortening of step length, increase of bibearing phase of step rotational movements of pelvis and shoulder girdle, reduction of extreme values of bearing responses. It was detected that electric activity of muscles was increased on the convex side of spine curvature and decreased on the concave one while the changes of muscle activity in the lower extremities were of the opposite pattern. Those changes in the walking structure sharply intensify at the transmission from the II to the III degree of scoliosis and are more marked in C-shaped type of scoliosis. Most changes in locomotion structure are the compensatory response to the deterioration of stability at walking resulting from spine deformity and progressive weakening of the trunk muscles function.
Несмотря на большое число исследований по изучению сколиотической болезни [1,4, 7], до сих пор отсутствуют подробные сведения о структуре ходьбы больных с деформацией позвоночника II-III степени. Вместе с тем выявление тонких диаг­ностических признаков, характеризующих различ­ные стадии патологического процесса, необходимо как для выбора адекватных методов лечения, так и для целенаправленного поиска мероприятий, спо­собствующих профилактике развития заболевания.
В настоящей работе сделана попытка описать и проанализировать структуру ходьбы больных с идиопатическим сколиозом II—III степени, осно­вываясь на системе биомеханических и электро­физиологических критериев.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Объектом исследования являлись здоровые ис­пытуемые подросткового возраста (12 человек) и больные идиопатическим сколиозом (50). Больные были разделены на четыре группы: 1-я группа — пациенты с С-образным сколиозом II степени (III, IV тип по King [цит. 6]) — 10 человек; 2-я — с S-образным сколиозом II степени (I, II тип по King) — 10 человек; 3-я — с С-образным ско­лиозом III степени (III, IV тип по King) — 20 чело­век; 4-я — с S-образным сколиозом III степени (I, II тип по King) — 10 человек. Рентгенологичес­кие показатели деформации позвоночника у ис­следуемых больных представлены в табл. 1.
Использовался комплекс биомеханических и электрофизиологических методик, включающий электроподографию, электрогониографию, элект-родинамографию и количественную электромио­графию [3]. Регистрации подлежали следующие ха­рактеристики ходьбы: основные — темп, длина шага, средняя скорость; временные — длитель­ность опорной, переносной, двуопорной фаз, ин­тервалов опоры на пятку, всю стопу, носок, т-ин-тервала (время от начала опоры на носок одной ноги до наступания на пятку другой ноги; являет­ся показателем устойчивости при ходьбе), коэф­фициент ритмичности; кинематические — угло­вые перемещения в тазобедренном, коленном и го­леностопном суставах, ротационные движения та­зового и плечевого пояса относительно трех плос­костей; динамические — вертикальная (Rz), про­дольная (Rx) и поперечная (Ry) составляющие главного вектора опорной реакции; электромио­графические — запись при ходьбе электрической
Табл. 1. Рентгенологические показатели деформации позвоночника у исследуемых больных (М±m


Рентгенологи­ческий признак

С-образный тип сколиоза

S-образный тип сколиоза

II сте­пень (n=10)

III сте­пень (n=20)

II сте­пень (n=10)

III сте­пень (n=10)

Общий угол основной дуги, град.

20,3±1,2

45,3±3,2

24,8±0,8

41,3±2,5

Общий угол противодуги, град.

 

 

22,5±0,9

32,7±2,1

Угол ротации позвонков, град. Индекс стабильности

12,7±0,8 0,84±0,05

28,3±2,0 0,88±0,05

15,5±0,5 0,82±0,05

25,8±1,6 0,88±0,03

активности симметрично расположенных мышц туловища и нижних конечностей (крестцово-остис-тых, ромбовидных, широчайших, трапециевидных, прямых и наружных косых живота, больших и средних ягодичных, прямых и двуглавых бедра, икроножных).
Для регистрации электрической активности мышц использовали электромиографическую ус­тановку, состоящую из усилителя биопотенциалов УБФ-4 с устройством, обеспечивающим возмож­ность ввода в АЦП не натуральной ЭМГ, а ее огибающей при малой постоянной времени (5 мс), персонального компьютера и программного обес­печения для ввода и обработки результатов изме­рения. Для отведения электрической активности применяли биполярные накожные электроды диа­метром 10 мм при межэлектродном расстоянии 40 мм. Электроды заполняли электропроводящей пастой.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Данные исследований приведены в серии таб­лиц и графиков, позволяющих определить особен­ности параметров биомеханической и иннерваци-онной структуры ходьбы больных идиопатическим сколиозом П-Ш степени по сравнению с таковыми у здоровых испытуемых.

Основные характеристики ходьбы. Из табл. 2 и 3 видно, что у больных с различными типами сколиоза отмечается увеличение длительности двойного шага, снижение темпа ходьбы, уменьше­ние длины шага и средней скорости ходьбы. Ухуд шение основных параметров ходьбы выявляется уже при II степени сколиоза и нарастает при III степени.

 

 

Табл. 2. Основные и временные характеристики ходьбы здоровых подростков и больных с С-образным типом сколиоза II и III степени
Основные и временные характеристики ходьбы здоровых  подростков и больных с С-образным типом сколиоза II и III  степени

Табл. 3. Основные и временные характеристики ходьбы здоровых подростков и больных S-образным типом сколиоза II и III степени

Временные характеристики ходьбы. Наряду с ухушением основных показателей ходьбы про­исходят негативные изменения временных пока­зателей: снижается коэффициент ритмичности, увеличивается длительность двуопорной фазы, уменьшается т-интервал, преимущественно на вог­нутой стороне искривления, растет время опоры на всю стопу и сокращается время опоры на пятку и носок.
Полученные данные свидетельствуют о том, что при II—III степени деформации позвоночника в патологический процесс вовлекается функция нижних конечностей в связи с появлением у боль­ных неустойчивости походки.
Кинематические характеристики ходьбы. По мере прогрессирования деформации позвоноч­ника изменяются и пространственные парамет­ры ходьбы. Общая тенденция сводится к некото­рому уменьшению амплитуды движений в основ­ных суставах нижних конечностей. Более деталь­ное рассмотрение этого вопроса показывает, что уменьшается амплитуда движений преимуще­ственно в опорной фазе шага (подошвенное и тыльное сгибание в голеностопном, сгибание в ко­ленном суставе в начале опоры, разгибание в та­зобедренном суставе в конце опоры); кроме того, отмечается небольшое уменьшение сгибания в коленном суставе в переносной фазе (рис. 1). Весь комплекс этих изменений, по-видимому, также отражает стремление больных к поддержанию вертикальной позы при нарастающей неустойчи­вости походки, которая провоцируется резким увеличением колебаний туловища относительно фронтальной, сагиттальной и горизонтальной плоскостей (табл. 4, рис. 2 и 3). Увеличение ам­плитуды вращательных движений таза и плече­вого пояса наблюдается как при С-образном, так и при S-образном типе сколиоза. Прослеживает­ся четкая закономерность: размах вращательных движений растет при переходе от II степени к III степени деформации позвоночника.
Динамические параметры ходьбы. Судя по динамограммам, нарушения формы кривых опор­ных реакций мало заметны при II степени С-об-разного и S-образного сколиоза, но приобретают достаточную отчетливость при искривлении позво­ночника III степени. Из рис. 1 (II) видно, что и на вогнутой, и на выпуклой стороне деформации по­звоночника происходит уменьшение экстремаль­ных значений кривой Rz как в области переднего, так и в области заднего толчка; одновременно no вышается значение минимума кривой. Уменьша-юся экстремумы Rx кривой и несколько увеличи­вается значение Ry кривой на выпуклой стороне искривления. Отмеченные изменения опорных ре­акций отражают снижение основных параметров ходьбы (темпа и длины шага) и вместе с тем явля­ются компенсаторным приспособлением, направ­ленным на ослабление опорных толчков, так как последние способствуют усилению вращательных движений таза.

 

Рис. 1. Графики угловых перемещений в голеностопном (ГСУ), коленном (КУ) и тазобедренном (ТБУ) суставах (7) и опорные реакции: Ry — поперечная, Rx — продольная, Rz - вертикальная составляющие (77) в норме (пунктирная линия) и у больных сколиозом (сплошная линия).
а — больные С-образным сколиозом III степени, б — больные S-образным сколиозом III степени; А — вогнутая, Б — выпуклая сторона сколиотической деформации.
Здесь и па рис. 2—6: под графиками — подограммы. Штриховкой представлены пределы колебаний показателей у больных сколиозом.

 

Электромиографические параметры ходьбы. При исследовании электрической активности боль­шого числа симметричных мышц туловища и ниж­них конечностей выявлены общие для рассмотрен­ных типов идиопатического сколиоза изменения. Активность мышц спины и живота увеличивается на выпуклой стороне искривления и уменьшается на вогнутой. Изменения активности мышц нижних конечностей носят противоположный характер: на стороне вогнутости искривления активность возрастает, на стороне выпуклости снижается. Эта закономерность обнаруживается уже при II степени деформации и значительно усиливает­ся при III степени, проявляясь в большей мере при
С-образном типе сколиоза (табл. 5 и 6). Наряду с количественными изменениями активности про­исходят и качественные: максимумы активности уменьшаются по амплитуде и увеличиваются по длительности; для ряда мышц отмечается нивели­рование максимальных значений активности.
В качестве примера рассмотрим усредненные графики ЭМГ-профиля мышц туловища и нижних конечностей при II и III степени С-образного ско­лиоза. Из рис. 4 и 5 видно, что у больных сколио­зом II степени имеется некоторая асимметрия ак­тивности мышц. Активность мышц туловища сни­жена на вогнутой и несколько повышена на вы­пуклой стороне искривления. В то же время ак­тивность мышц нижних конечностей возрастает преимущественно на стороне вогнутости деформа­ции. В еще большей мере этот феномен проявля­ется у больных с III степенью деформации. На фоне общего снижения электрической активности мышц туловища определяется резкое уменьшение актив­ности мышц спины и живота на вогнутой стороне искривления, а в ряде случаев нивелирование обычного ЭМГ-профиля (рис. 6). Активность мышц нижних конечностей, напротив, на стороне вогнутости искривления значительно повышена, а на стороне выпуклости существенно снижена (рис. 7). Аналогичные, но менее выраженные изменения активности наблюдаются при II и III степенях S-образного сколиоза.
Табл. 4. Размах вращательных движений таза и плечевого пояса при ходьбе у здоровых подростков и у больных с С-образным и S-образным типом сколиоза II и III степени


Рис. 2. Графики угловых перемещений таза (А) и плечевого пояса (Б) при ходьбе в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом (сплошная линия).
a — больные С-образным сколиозом II степени, б — III степени; 1 — фронтальная, 2 — сагиттальная, 3 — горизонтальная плоскость; ч.с. — часовая стрелка.
Рис. 3. Графики угловых перемещений таза {А) и плечевого пояса (Б) при ходьбе в норме (пунктирная линия) и у больных S-образным сколиозом (сплошная линия).
а — больные S-образным сколиозом II степени, б — III степени. Остальные обозначения те же, что на рис. 2.
Табл. 5. Электрическая активность мышц спины и живота за цикл ходьбы у здоровых подростков (n=12) и у больных с С-образным типом сколиоза III степени (n=20)

 

Табл. 6. Электрическая активность мышц таза и нижних конечностей за цикл ходьбы у здоровых подростков (n=12) и у больных с С-образным типом сколиоза III степени (n=20)

ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные данные позволяют проследить сложную перестройку, происходящую в биоме­ханической и иннервационной структуре ходьбы в разных стадиях развития сколиотического про­цесса.
Согласно данным литературы [5], при I степени идиопатического сколиоза искривление позвоноч­ника практически полностью компенсируется мышцами туловища и связочным аппаратом. По­этому отсутствуют нарушения походки: основные и временные параметры шага приближаются к воз­растной норме, не изменяются также характер дви­жений нижних конечностей и значения опорных реакций.
При II степени сколиоза, особенно при его С-об-разном типе, вследствие усугубления деформации позвоночника и дальнейшего ослабления мышц туловища появляются нерезко выраженные изме­нения походки. Наиболее тонкими биомеханичес­кими признаками являются увеличение длитель­ности двуопорной фазы, уменьшение т-интервала, некоторое увеличение размаха вращательных дви­жений таза и плечевого пояса. Эта симптоматика регулируется уже не только мышцами туловища (усилением их функции на выпуклой стороне ис­кривления), но и мышцами «контралатеральной» нижней конечности. Последние как бы играют роль «подпорки» таза на вогнутой стороне искривления, поскольку в этом направлении происходит смеще­ние общего центра масс тела больного.


Рис. 4. Графики распределения электрической активности мышц туловища за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом II степени (сплошная линия).
А — вогнутая, Б — выпуклая сторона сколиотической деформации; 1 — крестцово-остистая мышца, 2 — ромбовидная, 3 — широчайшая мышца спины, 4 — трапециевидная, 5 — прямая мышца живота, 6 — наружная косая мышца живота.
Рис. 5. Графики распределения электрической активности мышц таза и нижних конечностей за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом II степени (сплошная линия).
А — вогнутая, Б - выпуклая сторона сколиотической деформации; 1 — икроножная мышца, 2 — двуглавая мышца бедра, 3 — прямая мышца бедра, 4 — большая ягодичная мышца, 5 — средняя ягодичная мышца.

Указанный процесс нарастает при III степени деформации позвоночника в результате прогрес­сирующего ослабления мышц туловища и еще большего смещения общего центра масс тела. При этом для обеспечения прямохождения требуется увеличение амплитуды вращательных движений таза и плечевого пояса. Отметим, что вся совокуп­ность изменений походки происходит на фоне ре­дукции опорных реакций, усиление которых, со­гласно данным литературы [2], является основным фактором увеличения ротационных движений таза. По-видимому, у больных сколиозом уменьшение опорных толчков и ослабление сгибательной пози­ции нижних конечностей в опорной фазе шага слу­жит компенсаторным приспособлением, содейству­ющим улучшению вертикальной позы при ходьбе.
Следовательно, увеличение вращательных дви­жений туловища, вызывающее прогрессирование деформации позвоночника [8], имеет единственную причину — дальнейшее ослабление работы мышц спины и живота. Поэтому существенным способом уменьшения неустойчивости больных сколиозом при ходьбе, наряду с усилением функции мышц туловища на выпуклой стороне искривления, яв­ляется улучшение функции мышц «контралате-ральной» нижней конечности. Как видно, вся цепь биомеханических событий, развертывающихся у больных со II и III степенями сколиоза, по суще­ству сводится к поддержанию прямохождения в условиях деформации позвоночника и значитель­ного ослабления работы мышц туловища.


Рис. 6. Графики распределения электрической активности мышц туловища за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом III степени (сплошная линия). Обозначения те же, что на рис. 4.
Рис. 7. Графики распределения электрической активности мышц таза и нижних конечностей за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом III степени (сплошная линия). Обозначения те же, что на рис. 5.
выводы
1. У больных со сколиотической деформацией II и III степени независимо от типа сколиоза отме­чаются следующие нарушения биомеханических параметров ходьбы: увеличение длительности ло­комоторного цикла, уменьшение длины шага, сни­жение средней скорости передвижения, большая по сравнению с нормой продолжительность дву­опорной фазы, меньшая величина т-интервала, возрастание амплитуды вращательных движений таза и плечевого пояса.
2. Характерными изменениями ЭМГ-парамет-ров ходьбы у больных сколиозом II и III степени являются повышение активности мышц туловища на выпуклой стороне искривления, снижение ее на вогнутой стороне и противоположные изменения активности мышц нижних конечностей. Наряду с количественными наблюдаются и качественные изменения ЭМГ: максимумы активности снижают­ся по амплитуде и увеличиваются по длительности.
3. Все отмеченные нарушения биомеханичес­кой и иннервационной структуры ходьбы резко усиливаются при переходе от II к III степени ско­лиоза и более выражены при С-образном типе ис­кривления.
4. Большинство изменений структуры локомоции являются компенсаторной реакцией организ­ма на снижение устойчивости при ходьбе в связи с искривлением позвоночника и прогрессирующим ослаблением функции мышц туловища.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беленький В.Е. Биомеханические аспекты патогенеза и лечения диспластического сколиоза: Дис.... д-ра мед. наук. — М., 1982.
2. Витензон А.С., Беленький В.Е. //Ортопед, травма-тол. — 1976. — N 6. — С. 58-64.
3. Гриценко Г.П., Витензон А.С., Славуцкий Я.Л., Сут-ченков И.А. //Протезирование и протезостроение. — 1997. — Вып. 94. — С. 84-87.
4. Казьмин A.M., Кон И.И., Беленький В.Е. Сколиоз. — М., 1981.
5. Паламарчук Е.Э. Клинико-биомеханическое и физио­логическое обоснование электростимуляции мышц при ходьбе у больных с начальными степенями ско­лиоза: Дис. ... канд. мед. наук. — М., 1995.
6. Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю. Вертебрология в терми­нах, цифрах, рисунках. — СПб, 2002. — С. 148-150.
7. Чаклин В.Д., Абальмасова Е.А. Сколиоз и кифозы. — М., 1973.
8. Farkas A. //J. Bone Jt Surg. — 1954. — Vol. 36A. — P. 17-67.

Журнал «Вестник травматологии и ортопедии им Пирогова» №1, 2007

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ И ИННЕРВАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ХОДЬБЫ У БОЛЬНЫХ СКОЛИОЗОМ II-Ш СТЕПЕНИ

А. С. Витензон, Л А. Скоблин, И. Г. Алексеенко
Федеральное бюро медико-социальной экспертизы, Москва
Рассмотрены нарушения биомеханической и иннервационной структуры ходьбы боль­ных со II и III степенью сколиоза С-образного и S-образного типа. Установлен ряд изменений структуры ходьбы: снижение темпа, уменьшение длины шага и средней скорости передвижения, увеличение двуопорной фазы шага, амплитуды вращатель­ных движений таза и плечевого пояса, редукция экстремальных значений опорных реакций. Выявлено, что электрическая активность многих мышц туловища повыше­на на выпуклой стороне искривления позвоночника и снижена на вогнутой, тогда как изменения активности мышц нижних конечностей имеют противоположный харак­тер. Отмеченные нарушения структуры ходьбы резко усиливаются при переходе от II к III степени деформации и более выражены при С-образном типе сколиоза. Боль­шинство изменений структуры локомоции являются компенсаторной реакцией на снижение устойчивости при ходьбе в связи с деформацией позвоночника и прогресси­рующим ослаблением функции мышц туловища.
Disturbances of biomechanical and innervation structure of walking in patients with II and III degree of C- and S-shaped type of scoliosis were examined. Certain changes in walking structure were defined: decrease of walking rate and average velocity of movement, shortening of step length, increase of bibearing phase of step rotational movements of pelvis and shoulder girdle, reduction of extreme values of bearing responses. It was detected that electric activity of muscles was increased on the convex side of spine curvature and decreased on the concave one while the changes of muscle activity in the lower extremities were of the opposite pattern. Those changes in the walking structure sharply intensify at the transmission from the II to the III degree of scoliosis and are more marked in C-shaped type of scoliosis. Most changes in locomotion structure are the compensatory response to the deterioration of stability at walking resulting from spine deformity and progressive weakening of the trunk muscles function.
Несмотря на большое число исследований по изучению сколиотической болезни [1,4, 7], до сих пор отсутствуют подробные сведения о структуре ходьбы больных с деформацией позвоночника II-III степени. Вместе с тем выявление тонких диаг­ностических признаков, характеризующих различ­ные стадии патологического процесса, необходимо как для выбора адекватных методов лечения, так и для целенаправленного поиска мероприятий, спо­собствующих профилактике развития заболевания.
В настоящей работе сделана попытка описать и проанализировать структуру ходьбы больных с идиопатическим сколиозом II—III степени, осно­вываясь на системе биомеханических и электро­физиологических критериев.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Объектом исследования являлись здоровые ис­пытуемые подросткового возраста (12 человек) и больные идиопатическим сколиозом (50). Больные были разделены на четыре группы: 1-я группа — пациенты с С-образным сколиозом II степени (III, IV тип по King [цит. 6]) — 10 человек; 2-я — с S-образным сколиозом II степени (I, II тип по King) — 10 человек; 3-я — с С-образным ско­лиозом III степени (III, IV тип по King) — 20 чело­век; 4-я — с S-образным сколиозом III степени (I, II тип по King) — 10 человек. Рентгенологичес­кие показатели деформации позвоночника у ис­следуемых больных представлены в табл. 1.
Использовался комплекс биомеханических и электрофизиологических методик, включающий электроподографию, электрогониографию, элект-родинамографию и количественную электромио­графию [3]. Регистрации подлежали следующие ха­рактеристики ходьбы: основные — темп, длина шага, средняя скорость; временные — длитель­ность опорной, переносной, двуопорной фаз, ин­тервалов опоры на пятку, всю стопу, носок, т-ин-тервала (время от начала опоры на носок одной ноги до наступания на пятку другой ноги; являет­ся показателем устойчивости при ходьбе), коэф­фициент ритмичности; кинематические — угло­вые перемещения в тазобедренном, коленном и го­леностопном суставах, ротационные движения та­зового и плечевого пояса относительно трех плос­костей; динамические — вертикальная (Rz), про­дольная (Rx) и поперечная (Ry) составляющие главного вектора опорной реакции; электромио­графические — запись при ходьбе электрической
Табл. 1. Рентгенологи­ческие показатели деформации позвоночника у исследуемых больных (М±m


Рентгенологи­ческий признак

С-образный тип сколиоза

S-образный тип сколиоза

II сте­пень (n=10)

III сте­пень (n=20)

II сте­пень (n=10)

III сте­пень (n=10)

Общий угол основной дуги, град.

20,3±1,2

45,3±3,2

24,8±0,8

41,3±2,5

Общий угол противодуги, град.

 

 

22,5±0,9

32,7±2,1

Угол ротации позвонков, град. Индекс стабильности

12,7±0,8 0,84±0,05

28,3±2,0 0,88±0,05

15,5±0,5 0,82±0,05

25,8±1,6 0,88±0,03

активности симметрично расположенных мышц туловища и нижних конечностей (крестцово-остис-тых, ромбовидных, широчайших, трапециевидных, прямых и наружных косых живота, больших и средних ягодичных, прямых и двуглавых бедра, икроножных).
Для регистрации электрической активности мышц использовали электромиографическую ус­тановку, состоящую из усилителя биопотенциалов УБФ-4 с устройством, обеспечивающим возмож­ность ввода в АЦП не натуральной ЭМГ, а ее огибающей при малой постоянной времени (5 мс), персонального компьютера и программного обес­печения для ввода и обработки результатов изме­рения. Для отведения электрической активности применяли биполярные накожные электроды диа­метром 10 мм при межэлектродном расстоянии 40 мм. Электроды заполняли электропроводящей пастой.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Данные исследований приведены в серии таб­лиц и графиков, позволяющих определить особен­ности параметров биомеханической и иннерваци-онной структуры ходьбы больных идиопатическим сколиозом П-Ш степени по сравнению с таковыми у здоровых испытуемых.

Основные характеристики ходьбы. Из табл. 2 и 3 видно, что у больных с различными типами сколиоза отмечается увеличение длительности двойного шага, снижение темпа ходьбы, уменьше­ние длины шага и средней скорости ходьбы. Ухуд шение основных параметров ходьбы выявляется уже при II степени сколиоза и нарастает при III степени.

 

 

Табл. 2. Основные и временные характеристики ходьбы здоровых подростков и больных с С-образным типом сколиоза II и III степени
Основные и временные характеристики ходьбы здоровых  подростков и больных с С-образным типом сколиоза II и III  степени

Табл. 3. Основные и временные характеристики ходьбы здоровых подростков и больных S-образным типом сколиоза II и III степени

Временные характеристики ходьбы. Наряду с ухушением основных показателей ходьбы про­исходят негативные изменения временных пока­зателей: снижается коэффициент ритмичности, увеличивается длительность двуопорной фазы, уменьшается т-интервал, преимущественно на вог­нутой стороне искривления, растет время опоры на всю стопу и сокращается время опоры на пятку и носок.
Полученные данные свидетельствуют о том, что при II—III степени деформации позвоночника в патологический процесс вовлекается функция нижних конечностей в связи с появлением у боль­ных неустойчивости походки.
Кинематические характеристики ходьбы. По мере прогрессирования деформации позвоноч­ника изменяются и пространственные парамет­ры ходьбы. Общая тенденция сводится к некото­рому уменьшению амплитуды движений в основ­ных суставах нижних конечностей. Более деталь­ное рассмотрение этого вопроса показывает, что уменьшается амплитуда движений преимуще­ственно в опорной фазе шага (подошвенное и тыльное сгибание в голеностопном, сгибание в ко­ленном суставе в начале опоры, разгибание в та­зобедренном суставе в конце опоры); кроме того, отмечается небольшое уменьшение сгибания в коленном суставе в переносной фазе (рис. 1). Весь комплекс этих изменений, по-видимому, также отражает стремление больных к поддержанию вертикальной позы при нарастающей неустойчи­вости походки, которая провоцируется резким увеличением колебаний туловища относительно фронтальной, сагиттальной и горизонтальной плоскостей (табл. 4, рис. 2 и 3). Увеличение ам­плитуды вращательных движений таза и плече­вого пояса наблюдается как при С-образном, так и при S-образном типе сколиоза. Прослеживает­ся четкая закономерность: размах вращательных движений растет при переходе от II степени к III степени деформации позвоночника.
Динамические параметры ходьбы. Судя по динамограммам, нарушения формы кривых опор­ных реакций мало заметны при II степени С-об-разного и S-образного сколиоза, но приобретают достаточную отчетливость при искривлении позво­ночника III степени. Из рис. 1 (II) видно, что и на вогнутой, и на выпуклой стороне деформации по­звоночника происходит уменьшение экстремаль­ных значений кривой Rz как в области переднего, так и в области заднего толчка; одновременно no вышается значение минимума кривой. Уменьша-юся экстремумы Rx кривой и несколько увеличи­вается значение Ry кривой на выпуклой стороне искривления. Отмеченные изменения опорных ре­акций отражают снижение основных параметров ходьбы (темпа и длины шага) и вместе с тем явля­ются компенсаторным приспособлением, направ­ленным на ослабление опорных толчков, так как последние способствуют усилению вращательных движений таза.

 

Рис. 1. Графики угловых перемещений в голеностопном (ГСУ), коленном (КУ) и тазобедренном (ТБУ) суставах (7) и опорные реакции: Ry — поперечная, Rx — продольная, Rz - вертикальная составляющие (77) в норме (пунктирная линия) и у больных сколиозом (сплошная линия).
а — больные С-образным сколиозом III степени, б — больные S-образным сколиозом III степени; А — вогнутая, Б — выпуклая сторона сколиотической деформации.
Здесь и па рис. 2—6: под графиками — подограммы. Штриховкой представлены пределы колебаний показателей у больных сколиозом.

 

Электромиографические параметры ходьбы. При исследовании электрической активности боль­шого числа симметричных мышц туловища и ниж­них конечностей выявлены общие для рассмотрен­ных типов идиопатического сколиоза изменения. Активность мышц спины и живота увеличивается на выпуклой стороне искривления и уменьшается на вогнутой. Изменения активности мышц нижних конечностей носят противоположный характер: на стороне вогнутости искривления активность возрастает, на стороне выпуклости снижается. Эта закономерность обнаруживается уже при II степени деформации и значительно усиливает­ся при III степени, проявляясь в большей мере при
С-образном типе сколиоза (табл. 5 и 6). Наряду с количественными изменениями активности про­исходят и качественные: максимумы активности уменьшаются по амплитуде и увеличиваются по длительности; для ряда мышц отмечается нивели­рование максимальных значений активности.
В качестве примера рассмотрим усредненные графики ЭМГ-профиля мышц туловища и нижних конечностей при II и III степени С-образного ско­лиоза. Из рис. 4 и 5 видно, что у больных сколио­зом II степени имеется некоторая асимметрия ак­тивности мышц. Активность мышц туловища сни­жена на вогнутой и несколько повышена на вы­пуклой стороне искривления. В то же время ак­тивность мышц нижних конечностей возрастает преимущественно на стороне вогнутости деформа­ции. В еще большей мере этот феномен проявля­ется у больных с III степенью деформации. На фоне общего снижения электрической активности мышц туловища определяется резкое уменьшение актив­ности мышц спины и живота на вогнутой стороне искривления, а в ряде случаев нивелирование обычного ЭМГ-профиля (рис. 6). Активность мышц нижних конечностей, напротив, на стороне вогнутости искривления значительно повышена, а на стороне выпуклости существенно снижена (рис. 7). Аналогичные, но менее выраженные изменения активности наблюдаются при II и III степенях S-образного сколиоза.
Табл. 4. Размах вращательных движений таза и плечевого пояса при ходьбе у здоровых подростков и у больных с С-образным и S-образным типом сколиоза II и III степени


Рис. 2. Графики угловых перемещений таза (А) и плечевого пояса (Б) при ходьбе в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом (сплошная линия).
a — больные С-образным сколиозом II степени, б — III степени; 1 — фронтальная, 2 — сагиттальная, 3 — горизонтальная плоскость; ч.с. — часовая стрелка.
Рис. 3. Графики угловых перемещений таза {А) и плечевого пояса (Б) при ходьбе в норме (пунктирная линия) и у больных S-образным сколиозом (сплошная линия).
а — больные S-образным сколиозом II степени, б — III степени. Остальные обозначения те же, что на рис. 2.
Табл. 5. Электрическая активность мышц спины и живота за цикл ходьбы у здоровых подростков (n=12) и у больных с С-образным типом сколиоза III степени (n=20)

 

Табл. 6. Электрическая активность мышц таза и нижних конечностей за цикл ходьбы у здоровых подростков (n=12) и у больных с С-образным типом сколиоза III степени (n=20)

ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные данные позволяют проследить сложную перестройку, происходящую в биоме­ханической и иннервационной структуре ходьбы в разных стадиях развития сколиотического про­цесса.
Согласно данным литературы [5], при I степени идиопатического сколиоза искривление позвоноч­ника практически полностью компенсируется мышцами туловища и связочным аппаратом. По­этому отсутствуют нарушения походки: основные и временные параметры шага приближаются к воз­растной норме, не изменяются также характер дви­жений нижних конечностей и значения опорных реакций.
При II степени сколиоза, особенно при его С-об-разном типе, вследствие усугубления деформации позвоночника и дальнейшего ослабления мышц туловища появляются нерезко выраженные изме­нения походки. Наиболее тонкими биомеханичес­кими признаками являются увеличение длитель­ности двуопорной фазы, уменьшение т-интервала, некоторое увеличение размаха вращательных дви­жений таза и плечевого пояса. Эта симптоматика регулируется уже не только мышцами туловища (усилением их функции на выпуклой стороне ис­кривления), но и мышцами «контралатеральной» нижней конечности. Последние как бы играют роль «подпорки» таза на вогнутой стороне искривления, поскольку в этом направлении происходит смеще­ние общего центра масс тела больного.


Рис. 4. Графики распределения электрической активности мышц туловища за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом II степени (сплошная линия).
А — вогнутая, Б — выпуклая сторона сколиотической деформации; 1 — крестцово-остистая мышца, 2 — ромбовидная, 3 — широчайшая мышца спины, 4 — трапециевидная, 5 — прямая мышца живота, 6 — наружная косая мышца живота.
Рис. 5. Графики распределения электрической активности мышц таза и нижних конечностей за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом II степени (сплошная линия).
А — вогнутая, Б - выпуклая сторона сколиотической деформации; 1 — икроножная мышца, 2 — двуглавая мышца бедра, 3 — прямая мышца бедра, 4 — большая ягодичная мышца, 5 — средняя ягодичная мышца.

Указанный процесс нарастает при III степени деформации позвоночника в результате прогрес­сирующего ослабления мышц туловища и еще большего смещения общего центра масс тела. При этом для обеспечения прямохождения требуется увеличение амплитуды вращательных движений таза и плечевого пояса. Отметим, что вся совокуп­ность изменений походки происходит на фоне ре­дукции опорных реакций, усиление которых, со­гласно данным литературы [2], является основным фактором увеличения ротационных движений таза. По-видимому, у больных сколиозом уменьшение опорных толчков и ослабление сгибательной пози­ции нижних конечностей в опорной фазе шага слу­жит компенсаторным приспособлением, содейству­ющим улучшению вертикальной позы при ходьбе.
Следовательно, увеличение вращательных дви­жений туловища, вызывающее прогрессирование деформации позвоночника [8], имеет единственную причину — дальнейшее ослабление работы мышц спины и живота. Поэтому существенным способом уменьшения неустойчивости больных сколиозом при ходьбе, наряду с усилением функции мышц туловища на выпуклой стороне искривления, яв­ляется улучшение функции мышц «контралате-ральной» нижней конечности. Как видно, вся цепь биомеханических событий, развертывающихся у больных со II и III степенями сколиоза, по суще­ству сводится к поддержанию прямохождения в условиях деформации позвоночника и значитель­ного ослабления работы мышц туловища.


Рис. 6. Графики распределения электрической активности мышц туловища за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом III степени (сплошная линия). Обозначения те же, что на рис. 4.
Рис. 7. Графики распределения электрической активности мышц таза и нижних конечностей за цикл ходьбы в норме (пунктирная линия) и у больных С-образным сколиозом III степени (сплошная линия). Обозначения те же, что на рис. 5.
выводы
1. У больных со сколиотической деформацией II и III степени независимо от типа сколиоза отме­чаются следующие нарушения биомеханических параметров ходьбы: увеличение длительности ло­комоторного цикла, уменьшение длины шага, сни­жение средней скорости передвижения, большая по сравнению с нормой продолжительность дву­опорной фазы, меньшая величина т-интервала, возрастание амплитуды вращательных движений таза и плечевого пояса.
2. Характерными изменениями ЭМГ-парамет-ров ходьбы у больных сколиозом II и III степени являются повышение активности мышц туловища на выпуклой стороне искривления, снижение ее на вогнутой стороне и противоположные изменения активности мышц нижних конечностей. Наряду с количественными наблюдаются и качественные изменения ЭМГ: максимумы активности снижают­ся по амплитуде и увеличиваются по длительности.
3. Все отмеченные нарушения биомеханичес­кой и иннервационной структуры ходьбы резко усиливаются при переходе от II к III степени ско­лиоза и более выражены при С-образном типе ис­кривления.
4. Большинство изменений структуры локомоции являются компенсаторной реакцией организ­ма на снижение устойчивости при ходьбе в связи с искривлением позвоночника и прогрессирующим ослаблением функции мышц туловища.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беленький В.Е. Биомеханические аспекты патогенеза и лечения диспластического сколиоза: Дис.... д-ра мед. наук. — М., 1982.
2. Витензон А.С., Беленький В.Е. //Ортопед, травма-тол. — 1976. — N 6. — С. 58-64.
3. Гриценко Г.П., Витензон А.С., Славуцкий Я.Л., Сут-ченков И.А. //Протезирование и протезостроение. — 1997. — Вып. 94. — С. 84-87.
4. Казьмин A.M., Кон И.И., Беленький В.Е. Сколиоз. — М., 1981.
5. Паламарчук Е.Э. Клинико-биомеханическое и физио­логическое обоснование электростимуляции мышц при ходьбе у больных с начальными степенями ско­лиоза: Дис. ... канд. мед. наук. — М., 1995.
6. Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю. Вертебрология в терми­нах, цифрах, рисунках. — СПб, 2002. — С. 148-150.
7. Чаклин В.Д., Абальмасова Е.А. Сколиоз и кифозы. — М., 1973.
8. Farkas A. //J. Bone Jt Surg. — 1954. — Vol. 36A. — P. 17-67.

 

 

  • Лечение позвоночника, телефон в Москве: +7(495)777-90-03 (многоканальный), +7(495)225-38-03
  • метро Нагатинская, улица Нагатинская, дом 1, корпус 21: +7(495)764-35-12, +7(499)611-62-90,

    метро Академика Янгеля, улица Академика Янгеля, дом 3: +7(495)766-51-76.
Мы Вконтакте Мы на facebook Мы в twitter

В случаях копирования материалов и размещения их на других сайтах, администрация сайта будет поступать согласно с законодательством РФ об авторском праве.

Иследование биомеханической и иннервационной структуры ходьбы у больных сколиозом ii-ш степени

Вверх