Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 19
1.1. Введение 19
1.2. Анализ балансав вертикальном положении 22
1.3. Исследование биомеханики походки 31
1.3.1. Регистрация временных характеристик шага 32
1.3.2. Регистрация кинематических характеристик 34
1.3.2.1. Гониометрия 35
1.3.2.2. Видеорегистрация 37
1.3.3. Регистрация реакций опоры 40
1.3.4. Стандарты исследования биомеханики походки 41
1.4. Метод биологической обратной связи 42
1.5. Метод искусственной коррекции движений 43
1.6. Нормативные параметры — их роль для клинического анализа 46
1.6.1. Нормативные параметры походки 46
1.6.2. Вариабельность нормативов стабилометрического
исследования 47
1.6.3. Вариабельность стабилометрических параметров при временной экспозиции 48
1.6.4. Методы интегральной оценки функции равновесия 50
1.6.5. «Дыхательная» частота колебаний стабилограммы 53
1.7. Оценка эффективности методов лечения средствами
биомеханической диагностики 55
1.8. Заключение 56
ГЛАВА 2. Организация работы и методы исследования 59
2.1. Организация работы 59
2.2. Методика статистической обработки результатов 74
2.3. Методы исследования и реабилитации 75
2.3.1. Исследование походки 75
2.3.2. Исследование баланса в вертикальном положении 88
2.3.3. Методика регистрации показателя функции равновесия 95
2.3.4. Методики восстановления функции равновесия с использованием биологической обратной связи 97
2.3.5. Методика искусственной коррекции движений 100
ГЛАВА 3. Результаты исследования нормативных групп.. 105
3.1. Нормативные параметры биомеханики походки 105
3.2. Нормативные параметры баланса в вертикальном положении тела 115
3.3. Влияние дыхательных экскурсий на характеристики стабильности постурального баланса 120
3.4. Показатель функции равновесия 125
3.5. Вариабельность баланса в вертикальном положении тела 126
3.5.1. Вариабельность в статике 126
3.5.2. Вариабельность в динамике 129
3.6. Заключение 134
ГЛАВА 4. Результаты исследования диагностической группы 136
4.1. Характеристика походки и вертикальной стойки у больных с поясничной люмбоишалгией 136
4.2. Характеристика походки и вертикальной стойки больных в резидуальной стадии инсульта с парезом лёгкой степени 144
4.3. Характеристика постуральной функции больных с глубоким правосторонним гемипарезом 153
4.4. Характеристика походки и вертикальной стойки у больных с рассеянным склерозом 157
4.5. Характеристика постуральной функции больных с патологией функции равновесия, сопровождающейся эмоциональными расстройствами 163
4.6. Заключение 167
ГЛАВА 5. Изменение функционального состояния двигательной сферы после лечения 169
5.1. Оценка метода искусственной коррекции движений у больных с поясничной люмбоишалгией 169
5.2. Оценка результата применения метода искусственной коррекции движений у больных с рассеянным склерозом 178
5.3. Контроль проведения мануальной терапии у больных с хронической поясничной люмбоишалгией методом стабилометрии 181
5.4. Характеристика больных с нарушением функции равновесия, сопровождающейся расстройствами эмоциональной сферы, в динамике комплексного лечения 188
5.5. Эффективность коррекции больных с нарушением функции равновесия, сопровождающейся расстройствами эмоциональной сферы, методами биологической обратной связи и лечебной гимнастикой 192
5.6. Заключение 201
ГЛАВА 6. Применение результатов биомеханического исследования 203
6.1. Стабилограммы — фундаментальная закономерность колебаний центра давления 203
6.2. Системный функциональный подход к реабилитации больных с двигательной патологией 220
Заключение
- Исследование биомеханики походки
- Методика статистической обработки результатов
- Влияние дыхательных экскурсий на характеристики стабильности постурального баланса
- Характеристика походки и вертикальной стойки больных в резидуальной стадии инсульта с парезом лёгкой степени
Введение к работе
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 А.С., 1998; Клиническая биомеханика, 1980; GageJ., 1991; PerryJ., 1992; Whittle M.W., 1991; Winter D. А., 1990). Это же в полной мере относится и к исследованию баланса в вертикальной стойке (Клиническая биомеханика, 1980; Bronstein A.M., Brandt Т., Woollacott М., 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 А.С., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Ян-сон X. А., 1975; InmanV.T., Ralston Н.J., ToldR, 1981; Murray М.Р., 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 А.С., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Chao E.Y. et al, 1983; Inman V.T, Ralston H.J., ToldF., 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 А.С., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Inman V.T., Ralston H.J., ToldF., 1981; Murray M.P., 1967; Perry J., 1992; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1993). Используются различные методы: гониометрические (Витензон А.С, 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; ChaoE.Y., 1986), оптические (Inman V.T., Ralston H.J., ToldF., 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 А.С, 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Inman V.T., Ralston H.J., ToldF., 1981; Jacobs N.A., Skorecki J., 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 А.С, 2002; ДамулинИ.В., Брыжахина В.Г., 2002; ДоноваН.А. с соавт., 2004; Жа-воронкова Л.А. с соавт., 2003; Кожевникова В.Т., 1999; Коновалова Н.Г., 2004; Кононова Е.Л., Ананьева Н.И., Валунов О.А., 2004; Мостовой Л.Я., 2004; Радзиковская Н.В., 2003; Черникова Л.А., 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., Коц Я.М., ШикМ.Л., 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 Т., Woollacott M., 1996; GageyP.M., Weber В., 1995; HorakF., NashnerL., 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 А.С., 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 А.С., 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 Т., Moe-Nilssen R., 2004; Lafond D. et al., 2004; ThyssenH.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., Duchene J.L., 1994; GageyP.M., 1986; GageyP.M., ToupetM., 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 Л.А. 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.
Модифицировать технические методы исследования и коррекции биомеханики походки и вертикальной стойки.
Провести сравнительный анализ собственных и литературных данных о биомеханических параметрах походки и вертикальной стойки в норме.
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.
Разработать практическую экспресс методику исследования посту-рального баланса методом стабилометрии.
Изучить диагностические возможности методов регистрации биомеханических параметров походки и вертикальной стойки для объективной оценки состояния системы регуляции движений и последующей коррекции выявленных нарушений.
Провести оценку эффективности модифицированного метода искусственной коррекции движений у больных с хронической поясничной люмбоишалгией и рассеянным склерозом методами биомеханики.
Оценить возможность применения стабилометрического исследования для определения эффективности мануальной терапии у больных с хронической поясничной люмбоишалгией.
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 сочетай-
15 ,
ной 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 био-
механическую 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.
Клинически сходные формы заболеваний центральной и периферической нервной системы могут иметь существенно отличающиеся биомеханические характеристики нарушенных двигательных функций.
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 конгрес-
се «Восстановительная медицина и реабилитация» (2005-2007 гг.); на American Society of Biomechanics 17th Annual Meeting (Iowa, Iowa City, October 21-23, 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).
Исследование биомеханики походки
В медицине западных стран исследование походки стало стандартным при лечении целого ряда больных с патологией функции движения. Эффективность использования анализа походки подтверждена значительным количеством исследований в этой области (Витензон А.С., 1998; Perry1., 1992;
Winter D.A., 1990) и появлением специализированных лабораторий в крупных центрах, занимающихся данной проблемой в последние десятилетия.
Активно используется исследование биомеханики походки при гемип-легии (OlneyS.J., Griffin М.Р., McBride I.D., 1994). Успешно был применен анализ походки в реабилитационной программе для больных с гемипарезом (после инсульта) (Hesse S.A. et al., 1994) и параплегией (Stallard J., Major R.E., 1993). Данные биомеханического обследования используются для построения интенсивных реабилитационных программ постинсультных больных (MalouinF. et al., 1992), нахождения оптимума двигательной активности (Bohannon R.W., 1992). Необходимость использования данного вида информации отмечена и для проведения отдельных видов физического воздействия или коррекции, например, оптимального способа применения ортезов при гемиплегии (Miyazaki S. et al., 1993), параплегии (Stallard J., Major R.E., 1993) или гемипарезе (Lehmann J.F., 1993).
С середины 70-х годов в области исследования походки был определён набор необходимых первичных параметров и соответствующих им методов исследования (Витензон А.С., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Ян-сон Х.А., 1975; InmanV.T., Ralston H.J., ToldF., 1981; Murray М.Р., 1967; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1990): регистрация временных характеристик шага, регистрация кинематических характеристик, регистрация реакций опоры,
Методы исследования имеют различные варианты аппаратной реализации.
Временные характеристики шага принято разделять на общие параметры: время цикла ходьбы (период от контакта пятки с опорой до следующего контакта пяткой этой же ноги), 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 А.С., 1983; Клиническая биомеханика, 1980; Янсон Х.А., 1975; Chao E.Y., 1986; Chao E.Y. et al., 1983; Inman V.T., Ralston H.J., ToldF., 1981; Murray M.P., 1967; Whittle M.W., 1991; Winter D.A., 1993).
Отечественными исследователями наиболее часто, используется регистрация подограммы с использованием контактных дорожек по М.Я.Чирскову (1954): сплошная металлическая дорожка представляет собой одну контактную поверхность, а металлические пластинки на носке и каблуке — другую, при замыкании контактов обуви с дорожкой во время ходьбы получают соответствующую информацию. В отечественных исследованиях, как правило, используется именно эта методика (Баскакова Н.В., Витензон А.С., 1986; Васильев А.А., Клименко В.А., 1986; Витензон А.С, 1983; Ефимов А.П., 1983), а также двухконтактная (Белый К.П. с соавт., 1983; Котельников Г.П., Краснов В.Ф., Цейтлин Д.М., 1986). Системы с одним общим контактом на обуви не получили большого распространения ввиду незначительного количества получаемых данных и чаще применялись в спортивных исследованиях (Иванов В.В., 1987; Drillis R., 1958). К недостаткам обычной двухконтактной подограммы относится невозможность регистрации времени опоры на какие-либо локальные точки стопы и оценки переката стопы во фронтальной плоскости. С этой целью рядом исследователей применяются методы четырех- и даже десятиконтактной подографии. При использовании четырех контактов последние располагаются в наиболее нагруженных точках стопы в пяточной части под головками 1 и 5 плюсневых костей и в области концевой фаланги первого пальца (Клиническая биомеханика, 1980; Но-викБ.А., 1979, 1981; Chao E.Y., HoffmanR.R., 1978; Chao E.Y. et al, 1983; Hsu L.C.S., 1985). Полнее проследить процесс переката позволяет методика с использованием десяти небольших контактных пластинок, расположенных по периметру подошвы обуви в соответствии с ГОСТ-3927-75 (Лисица И.Б., 1984; Саранцев А.В., Гербер СР., Лисица И.Б., 1983), которая была успешно использована в ЦНИИ1Ш. Погрешность контактных датчиков оценивается в ±0,01 с (Иванов В.В., 1987).
Существует и другой важный момент для исследования временных характеристик: ходьба исследуется на металлической дорожке при использовании металлических контактов на обуви обследуемого. Это существенно изменяет ходьбу и неудобно для пациентов, кроме того, требуется проводить исследование или в специальной обуви, или адаптировать контакты для обуви пациента, что не позволяет стандартизировать условия исследования.
Таким образом, наиболее приемлемой для клинического исследования временных характеристик шага может быть четырёхконтактная подометрия в наиболее нагруженных точках стопы (Chao E.Y. et al., 1983). Данный метод при минимальном количестве датчиков позволяет получить все традиционные параметры цикла шага и характеристику переката стопы, как во фронтальной, так и в сагиттальной плоскости. Желательно избежать для исследования временных характеристик шага технического решения, предполагающего использование металлической дорожки и контактов на обуви обследуемого.
Методика статистической обработки результатов
Статистическая обработка результатов исследования проводилась методами вариационной параметрической статистики (Лакин Г.Ф., 1990; Гланц С, 1999) средствами электронного табличного процессора Excel с использованием стандартных статистических функций. Для оценки статистически достоверных отличий применялся непарный (при сравнении различных групп) и парный критерий Стьюдента (при сравнении одних и тех же групп обследуемых). Критерием достоверности отличий принимался уровень, начиная с р 0,05. Предварительно каждая выборка проверялась на соответствие нормальности распределения. Коэффициенты корреляции, вариации, наклона и показатель тренда рассчитывались по стандартной методике. Для статистической оценки малых выборок применялись формулы, включающие соответствующую математическую коррекцию (Лакин Г.Ф., 1990). При этом малый объём выборки не оказал существенного влияния, так как разделение на подгруппы происходило по функциональным количественным параметрам.
В двух группах с особо малой выборкой (6 человек) основной задачей исследования была проверка изменения или не изменения качественного состояния обследованных.
Комплекс поддерживает стандарт для данного вида исследований разработанный G.Wu, P.R.Cavanagh (1995), G.Wu с соавт. (2002). Комплекс включает в свой состав следующие методы исследования биомеханики походки: измерение временных характеристик шага; измерение кинематических характеристик движений в суставах; регистрация реакций опоры; регистрация профиля биоэлектрической активности мышцы в цикле шага; регистрация положения и движений общего центра давления на плоскость опоры в вертикальном положении.
Аппаратно-программный комплекс "МБН-БИОМЕХАНИКА" состоит из персонального компьютера с периферией, системного носимого блока, оп-то-электронных гониометров, датчиков временных характеристик шага, активных ЭМГ-электродов, системного кабеля, управляемого блока питания, трёхкомпонентной динамометрической платформы и программного обеспечения. Комплекс реализует синхронную регистрацию параметров по всем перечисленным методикам.
Программно-методический пакет «Клинический анализ движений» разработан для операционной среды WINDOWS. Особенность пакета в том, что он ориентирован для пользователя врача и позволяет выполнять все необходимые действия от введения паспортных данных пациента в базу данных до получения отчёта исследования. Программный пакет позволяет пользователю формировать собственные методики исследования. В комплексе проведена стандартизация методов исследования, графического и цифрового представления информации, а также классификации анализируемых параметров и терминологии в соответствии с имеющимися рекомендациями.
В комплекс «БИОМЕХАНИКА-МБН» входят и два других специализированных пакета для работы с методиками стабилометри: пакет диагностических методик «Стабилометрия» и реабилитационных, основанных на методе биологической обратной связи «БОС-Стабило».
Первичная обработка данных исследования походки всегда исключает результаты первого и последнего шага для каждой стороны. Остальные параметры усредняются для всех выполненных проходов (от 1 до 20). Имеются специальные инструменты для отбраковки данных и другие сервисные функции.
Нами были разработаны специальные датчики, фиксируемые на подошву босой стопы. При этом ходьба могла осуществляться по обычному полу с использованием стандартных покрытий (паркет, линолеум, ковролин). Такое решение так же позволило, и стандартизировать условия исследования и исключить влияние индивидуальной или стандартной обуви. Такой путь не исключает в случае необходимости проведение исследования в собственной обуви обследуемого.
Данный метод, как следует из обзора литературы, позволяет наиболее полно исследовать временную структуру цикла шага, а при необходимости и процесс переката стопы, как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскости.
Частота регистрации временных параметров составляет 100 Гц, что позволяет получить точность измерения не менее 0,01 с. Ниже приведена временная диаграмма, получаемая при исследовании (рис. 4).
Внешний вид временной диаграммы во время ходьбы пациента (вверху) и соответствие регистрируемых временных интервалов зонам стопы. Вертикальные риски на верхней линии соответствуют длительности в 1 секунду.
Программный пакет позволяет вычислять временные параметры походки за то количество отдельных проходов, которые выполнены обследуемым. Для каждого прохода исключаются первый и последний шаг и левой и правой ноги. По остающимся шагам вычисляется среднее арифметическое значение параметров.
Для последующего анализа использовались следующие основные параметры длительности: цикла шага (ЦШ), периода опоры (ПО), суммарного периода двойной опоры (ДО), первого периода двойной опоры (ПДО), второго периода двойной опоры (ВДО), периода одиночной опоры (00),
Влияние дыхательных экскурсий на характеристики стабильности постурального баланса
Полученные данные показали, что достоверные изменения имеются для показателей: скорости центра давления, которая уменьшается при апноэ, площадь статокинезиограммы значительно и высокодостоверно снижается, максимальная амплитуда колебаний во фронтальной плоскости уменьшается почти вдвое, максимальная амплитуда колебаний в сагиттальной плоскости уменьшается почти втрое с высокой степенью достоверности, вторая по величине амплитуда колебаний в сагиттальной плоскости уменьшается вдвое с высокой степенью достоверности, третья по величине амплитуда колебаний во фронтальной плоскости уменьшается практически в два раза, третья по величине амплитуда колебаний в сагиттальной плоскости уменьшается более, чем в два раза с высокой степенью достоверности, а её частота при этом увеличивается вдвое, уровень основной энергии спектра в сагиттальной плоскости смещается незначительно, но достоверно на более высокую частоту, максимальная амплитуда колебаний ЦД в вертикальной плоскости достоверно смещается на более высокую частоту.
Таким образом, в отсутствие дыхания баланс в вертикальной стойке имеет более стабильные характеристики по амплитудам и частотам колебаний, скорости ЦД и площади статокинезиограммы. Дыхательные экскурсии несомненно вносят заметный вклад в увеличение амплитуды колебаний как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскости. Поэтому все три наиболее крупные амплитуды колебаний в сагиттальной и фронтальной плоскости значительно снижаются в состоянии апноэ, а частоты их колебаний увеличиваются. Эти изменения отражаются на незначительном, но достоверном смещении основного уровня энергии спектра колебаний в сагиттальной плоскости в более высокочастотную часть.
С точки зрения работы модели баланса в виде перевёрнутого маятника полученная реакция на задержку дыхания не противоречит данной модели. Снижение влияния внутренних, равно как и внешних возмущений, приводит к лучшей стабилизации маятника. Однако данное исследование не позволяет сделать вывод о том, что в условиях нормального баланса в вертикальной стойке существует специфичная частота, которая может быть однозначно ассоциирована с дыхательными экскурсиями. В том числе и известная частота в районе 0,2 Гц. Анализ индивидуальных данных исследований обнаружил ещё более убедительные результаты, которые согласуются со среднестатистическими в эксперименте. Ниже приведен график анализа спектра частот в сагиттальной плоскости обследуемого А.В.Ф-ина (рис. 30).
Основная по амплитуде частота, она же минимальная в данном исследовании — 0,24 Гц, никак не изменяется (кроме статистически известного снижения амплитуды) при выключении дыхания. Если бы она действительно была несущей дыхательной частотой, то при выключении дыхания колебания на этой частоте должны были бы исчезнуть, чего не произошло.
Другой типичный пример— обследуемый И.И.С-ин (рис. 31). При выключении дыхания основные несущие частоты практически не изменили своего положения, но несколько возросли по амплитуде (кроме пика на частоте 0,3 Гц, который снизил свою амплитуду). Таким образом, так же не произошло выключения «дыхательной» частоты при задержке дыхания.
Как можно увидеть из таблицы 18 наибольшее значение ПФР наблюдается в возрастной группе 17-20 лет. Далее с возрастом стабильность постепенно снижается и после 60 лет у мужчин и после 50 лет у женщин стабильность резко снижается. Однако женщины во всех возрастных группах до возраста 50 и более лет показывают лучшую по сравнению с мужчинами стабильность.
Установленные особенности в анализе индивидуальных результатов ПФР характеризуют физиологическую стабильность системы у отдельных лиц и широкие пределы этого показателя внутри каждой возрастной группы на фоне неуклонного снижения показателей ПФР с увеличением возраста обследуемых. Аналогичные изменения были отмечены и при вычислении предложенного ранее показателя ПФС, что в свое время позволило дифференцировать подход к её качественной оценке функции равновесия с учётом возрастного и полового аспекта.
Разработанная нами методика и нормативные данные позволяют проводить исследование системы контроля баланса тела в веритикальном положении и оценить роль участия в нём сенсорных систем с учётом возрастного и полового аспекта.
Характеристика походки и вертикальной стойки больных в резидуальной стадии инсульта с парезом лёгкой степени
Для обеих групп характерно отклонение ЦД на здоровую сторону. При левостороннем гемипарезе ЦД отклоняется вправо, при правостороннем — влево (показатель X). Так как в группе нормы ЦД так же смещён вправо, то для группы с левосторонним поражением, т.е. с правосторонним смещением ЦД, отличие не достигает значимого предела (р 0,05), а для больных с правосторонним гемипарезом — высоко достоверно (р 0,05). Положение ЦД в сагиттальной плоскости (показатель Y) характеризуется смещением вперёд, в среднем, на величину около 9 мм для обеих групп, но не достигает уровня достоверности (р 0,05). Колебания ЦД превышают норму как для фронтальной, так и для сагиттальной плоскости, но для фронтальной плоскости отличие достигает значимого уровня (р 0,05). Площадь статокинезиограммы так же превышает норму, что достоверно для подгруппы с левосторонним геми-парезом (р 0,05). Скорость ЦД так же достоверно выше нормы для обеих подгрупп (р 0,05).
Обсуждение полученных результатов
Из всего массива полученных симптомов отметим неспецифические симптомы, т.е. симптомы, не являющиеся специфическими для данного заболевания, а именно симптомы замедления походки. Из временных параметров к ним относится увеличение длительности ЦШ, что является следствием снижения скорости ходьбы у больных этой категории. Остальные показатели находятся в пределах нормы, а обнаруженные асимметрии, являющиеся по сути симптомами разгрузки поражённой стороны, настолько незначительны, что оказались статистически недостоверными.
В отношении движений в суставах наблюдается аналогичная картина: общее уменьшение всех амплитуд — результат снижения темпа, длины шага, т.е. замедления ходьбы. Этот синдром не является патогномоничным и не требует дальнейшего обсуждения. Более интересным является то, что уменьшение амплитуд движений в большей степени выражено на больной стороне. Это верно для обеих групп и для всех основных, маховых, амплитуд суставов (ТО, Т2, КЗ, ГЗ). Таким образом, на уровне движений в суставах имеется отчётливая функциональная асимметрия.
То, что данное наблюдение не подтверждается статистически, приводит к следующим выводам.
1. Обнаруженные функциональные изменения в отдалённые сроки после инсульта у данной группы клинически выражены незначительно. Действительно, отличия от нормы по всем анализируемым параметрам не существенны, но являются отражением основных компенсаторных реакций. 2. Лёгкая степень двигательной недостаточности требует более однородно подобранной группы для их статистического подтверждения. Полученные данные полностью согласуются с опубликованными ранее. Однако в проведённых ранее исследованиях авторы обследовали более тяжёлую группу больных, для которых описанные нами в данной работе компенсаторные двигательные реакции были более выраженными. Однако, в целом, характер их остался без изменений.
Для динамических показателей характерно уменьшение амплитуд Z1, Z3, Yl, Y2 и увеличение Z2 является не столько особенностью походки обследованных пациентов, сколько теми же симптомами медленной ходьбы.
В данных показателях имеются прямые симптомы снижения функциональной нагрузки на поражённую конечность. Можно отметить, что в начале периода опоры нагрузка на больную сторону незначительно ниже, чем на здоровую (параметр Z1). Такая закономерность наблюдается и для остальных параметров. Соответственно показатель Z2 больше на больной стороне, чем на здоровой. Аналогичные изменения фиксируются по продольной составляющей (Y1 и Y2). Каждый из этих показателей не только меньше нормы в результате снижения темпа шага, но и меньше на больной стороне, чем на здоровой в обеих группах. По последнему показателю имеется достоверное отличие, несмотря на незначительное количество исследований. Данное наблюдение является уже специфическим симптомом для постинсультных больных, так как является последствием снижения функции трёхглавой мышцы голени на поражённой стороне.
