Биомеханические критерии функционального состояния конечностей у больных с дефектами костей голени

Нарушение целостности костей с дефицитом ее длины является тяжелой патологией, приводящей к потере опоры на конечность и трудоспособности [11].

Оценивая функциональное состояние конечности, общепринято описывать качественные клинические изменения опорно-двигательного аппарата: болевые ощущения в суставах, скелетных мышцах, наличие патологической подвижности и деформации, нарушение функции суставов, объем совершаемых движений [7, 13].

Однако количественные критерии функционального состояния конечности у этих больных исследованы мало, проведенные работы, в основном, касаются ее кровоснабжения. Это понятно, т. к. от него зависят показания к операции, выбор ее метода и тактики, длительность послеоперационного восстановления, качество и полноценность репаративной регенерации тканей опорно-двигательного аппарата [1, 2, 3, 4, 8].

Проведённые ранее исследования показали, что для тестирования изменений функции и структуры заинтересованных мышц наиболее информативны электромиография, динамометрия и ультразвуковая сонография [6].

Цель исследования : провести сравнительный анализ биомеханических параметров функционального состояния у пациентов с дефект-псевдоартрозами и дефект-диастазами костей голени.

КОНТИНГЕНТ ОБСЛЕДОВАННЫХ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проведено комплексное обследование двух групп больных.

I группа — пациенты с дефект-псевдоартрозами костей голени — 21 человек (средний возраст 36,54±14,08). Из них нормопластическую форму отломков имели 6 человек, гиперпластическую — 10 больных, гипопластическую — 5. Не использовали дополнительные средства опоры 28 % больных, использовали одну трость — 28 % и костыли — 28 %, не применяли дополнительные средства фиксации 76 % (n=16), тутором пользовались 19 % больных и 5 % — компенсировали укорочение конечности ортопедической обувью.

II группа — пациенты с дефект-диастазами костей голени — 28 человек (средний возраст 25,71 ± 13,1 лет). Дополнительные средства опоры среди этих больных не использовали 36 % (n = 10) пациентов. Пользовались при ходьбе одной тростью 18 % (n = 5), костылями — 46 % (n = 13). Не применяли дополнительных средств фиксации конечности 28 % (n = 7), тутором пользовались 42 % (n = 11) и компенсировали укорочение конечности ортопедической обувью 30 % (n = 8) пациентов. У 88 % (n = 25) этих больных отмечена гипопластическая форма концов отломков и только у 12 % (n = 3) — нормопластическая.

Оценка статических и динамических параметров ходьбы производилась с помощью комплекса «ДиаСлед-Скан» (С.-Петербург). Проходимая дистанция составляла 10 метров. Рассчитывалось давление на различные точки стопы при стоянии и при ходьбе. Во время ходьбы определялись временные и силовые параметры цикла шага, оценивалась максимальная нагрузка (кг/см2) на отделы стопы, продольные и поперечные девиации шага.

Комплексное обследование функционального состояния мышц включало тонометрию [12], динамометрию [10], ультразвуковое сканирование передней и задней группы мышц голени (m. tibialis ant., m. ext. digitorum long., m. gastrochemius lat, m. soleus) интактной и поврежденной конечностей. Анализировались следующие параметры: максимальный момент силы мышц сгибателей и разгибателей стопы; характеристики эхоплотности (L) по данным постпроцессорной компьютерной обработки эхосигнала. Сонограммы регистрировались при единой шкале настройки изображения. Дополнительно определялась толщина мышечного слоя с расчетом величины атрофии мышц относительно интактной конечности и их контрактильность при проведении функциональной пробы (произвольное напряжение мышц) [5].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Одним из критериев опороспособности конечности в статической биомеханике является величина асимметрии распределения веса тела на обе нижние конечности.

До лечения статическая нагрузка на поврежденную конечность у пациентов с дефект псевдоартрозами — была в полном объеме и составила 92,3 ± 1,5 % (n = 21). Из-за длительного предшествовавшего лечения (6 - 9 месяцев) регистрировалось снижение показателя поперечной твердости мышц (тонуса) в 1,7 раза. Сила мышц сгибателей и разгибателей стопы составила соответственно 41,5 ± 3,15 H*m и 13,1 ± 1,09 H* m (35,2 % и 63,4 % от значений интактной конечности), т. е. задняя группа мышц голени имела большие повреждения, чем передняя, что связано с преобладающим механизмом травмы (повреждающий удар сзади).

У всех пациентов с дефект-диастазом большеберцовой кости была значительно снижена статическая нагрузка на конечность до 49,5 ± 4,15 % относительно значений интактной конечности и осуществляясь в основном за счет дополнительных средств фиксации.

Нужно отметить, что функциональная статическая нагрузка существенно зависела от величины дефекта (рис. 1). У больных с дефектом костной ткани голени не более 10 % (до 2 см) и щелевидным диастазом отломков (дефект–псевдоартроз), нагрузка на больную конечность составила 59,7 ± 4,1 % (n = 21).

У больных с величиной дефекта большеберцовой кости более 10 см и диастазом 3-6 см (n = 28) статическая нагрузка на конечность была значительно ниже и равнялась 28,7 ± 4,8 %.

У больных с дефект-псевдоартрозом костей голени при давности заболевания свыше 1 года поперечная твердость икроножной мышцы была снижена на поврежденной конечности относительно значений интактной конечности на 35 %, у больных с дефект-диастазом — на 70 % (табл. 1). Такое выраженное снижение тонуса у больных II группы сочетается со степенью атрофии мышц и снижения показателей их динамометрии.

У больных с дефектами костей голени до лечения снижены показатели динамометрии всех исследованных групп мышц и составляют в I группе для разгибателей стопы 14 %, сгибателей стопы — 60 %, во II группе — 60 % и 87 % соответственно относительно значений интактной конечности.

У больных с дефект-псевдоартрозами преобладало повреждение задней группы мышц голени, и силовой индекс антагонистов увеличивался в 2 раза. По данным подографии, при ходьбе без дополнительных средств опоры снижена регистрация заднего толчка (рис. 2). У пациентов с дефект-диастазом отмечается уменьшение силового индекса антагонистов, что указывает на преобладающее повреждение передней группы мышц голени, которое зависит и от области повреждения площади прикрепления мышцы этой группы — на протяжении диафиза большеберцовой кости. По данным подографии, ограничена опорная реакция конечности и при ходьбе с использованием дополнительных средств опоры (рис. 3) отсутствует регистрация заднего толчка — опора только на пяточный отдел стопы, отсутствует тыльное сгибание в ГСС, отсутствует рессорная функция нижней конечности (табл. 2).

При величинах дефекта более 15 см функциональная дееспособность мышц отсутствовала, показатели динамометрии не регистрировались.

Ограничение диапазона сократительной способности мышц сочетается с данными сонографии: на больной конечности у больных обеих групп акустическая плотность мышечной ткани повышена на 20 - 50 % и зависит от тяжести патологии. Атрофия мышечного слоя и снижение контрактильности как по передней, так и по задней группе мышц наиболее выражена у пациентов с дефект-диастазом костей голени. У них в 80 % наблюдений выражена неоднородность внутримышечной структуры, в частности отсутствует характерная продольная исчерченность, исчезают разграничительные прослойки между порциями мышц, не представляется возможным отдифференцировать отдельные мышцы. В литературе данная картина трактуется как признак развития рубцовых и дегенеративно-деструктивных изменений мышечной ткани [9].

Рис. 1. Зависимость статической нагрузки на больную конечность от величины дефекта костей голени

Таблица 1

Структурные и функциональные характеристики мышц у больных с дефектами большеберцовой кости до лечения

Исследуемые мышцы	Интактная	Больная конечность
	конечность	С дефект-псевдоартроом (n = 21)	С дефект-диастазом (n = 28)
m. tibialis ant.
L (отн. ед)	23,9 ± 3,84	23,0 ± 0,82	32,1 ± 2,8*
Контрактильность (%)	18,6 ± 3,6	15,9 ± 6,61	6,8 ± 3,15*
Атрофия (%)	0	13,0 ± 4,0	21,0 ± 3,65
m. digitorum long.
L (отн. ед)	33,4 ± 3,14	44,6 ± 3,91*	38,1 ± 1,69*
Контрактильность (%)	20,9 ± 4,05	20,3 ± 2,25	8,1 ± 2,58*
Атрофия (%)	0	7,0 ± 2,6*	10,0 ± 7,58
m. gasrocnemius
L (отн. ед)	34,2 ± 3,09	41,6 ± 2,55*	44,1 ± 2,11*
Контрактильность (%)	25,6 ± 4,8	29,2 ± 4,44	12,8 ± 6,6*
Атрофия (%)	0	0 ±	26,0 ± 5,43
m. Solius
L (отн. ед)	29,7 ± 2,31	34,6 ± 0,73*	37,2 ± 1,73*
Контрактильность (%)	16,2 ± 3,07	13,7 ± 3,83	7,9 ± 2,19*
Атрофия (%)	0	8,0 ± 2,7	12,1 ± 5,39
Поперечная твердость мышц (усл. ед.)	129 ± 9,22	85,3 ± 9,21*	39,0 ± 7,11*
Сила мышц разгибателей стопы (Н*м)	48,1 ± 8,08	41,5 ± 3,15*	3,71 ± 0,56*
Сила мышц сгибателей стопы (Н*м)	97,9 ± 15,9	39,5 ± 7,3*	14,4 ± 0,41*
Примечание: * — показана достоверность различия р ≤ 0,05

Таблица 2

Изменения количественных показателей подограммы у пациентов с дефект-диастазом и дефект-псевдоартрозом костей голени

Показатели	Дефект-псевдоартроз	Дефект-диастаз
Использование дополнительных средств опоры	Ходьба без дополнительных средств опоры или с тростью	Ходьба только с использованием дополнительных средств опоры — 2 костыля
Длительность цикла шага (сек)	Соответствует норме	Свыше 1,00
Период переката через стопу (сек)	Увеличение асимметрии до 15 %	Увеличение асимметрии свыше 15 %
Одноопорный период шага (сек)	Относительное уменьшение длительности периода на пораженной конечности менее 30 % цикла шага, увеличение асимметрии — свыше 15 %
Главный минимум нагрузки (% от веса)	Снижен до 10 %	Отсутствует на больной конечности
Передний толчок (% от веса)	Соответствует норме	Снижен на больной конечности, асимметрия свыше 50 %
Задний толчок (% от веса)	Снижен на больной конечности, асимметрия до 50 %	Отсутствует на больной конечности
Соотношение задний/передний толчок	На больной конечности — менее 1,0, асимметрия до 40 %	Отсутствует на больной конечности
Вариабельность траектории ЦД (% от ширины стопы)	Увеличение асимметрии до 30–50 %	Увеличение асимметрии до 60–80 %
Длина траектории ЦД (% от длины стопы)	Уменьшение до 50 %, увеличение асимметрии до 20 %	Уменьшение до 30 %, увеличение асимметрии до 50 %
Асимметрия нагрузки на стопы в статике (кг/кв. см)	Соответствует норме	Увеличение асимметрии до 40 %
Асимметрия нагрузки на стопы при ходьбе (кг/кв. см)	Увеличение асимметрии до 30 %	Увеличение асимметрии до 75 %

ВЫВОД

Биомеханические параметры функционального состояния конечности отражают тяжесть патологии у пациентов с дефект-диастазом костей голени.

По данным динамометрии, сонографии, тонометрии у больных с дефект-псевдоартрозами преобладает повреждение задней группы мышц, силовой ин- декс антагонистов увеличивается в 2 раза. У пациентов с дефект-диастазом отмечается уменьшение силового индекса антагонистов — преобладает повреждение передней группы мышц голени, которое зависит от области повреждения площади прикрепления мышцы этой группы — на протяжении диафиза большеберцовой кости.

Рис. 2. Подограмма больного Н., 35 лет. Диагноз: посттравматический дефект-псевдоартроз нижней трети левой голени. Ходьба без дополнительных средств опоры

Рис. 3. Подограмма больного А., 42 лет. Диагноз: посттравматический дефект-диастаз костей правой голени. Ходьба с опорой на 2 костыля