Использование клинического анализа движений в оценке функционального состояния двигательной сферы у пациентов после эндопротезирования тазобедренных суставов

¹Введение. В настоящее время отмечается большая распространенность среди населения остеоартроза (ОА) крупных суставов нижних конечностей. По данным разных авторов, ОА страдает 10-20% населения в мире. В общемедицинской практике ОА является второй по частоте причиной инвалидизации после заболеваний сердечно-сосудистой системы [1]. Тотальное эндопротезирование считается одним из наиболее действенных методов лечения тяжелой патологии суставов. Согласно рекомендациям Национального института здоровья и оказания помощи (NICE, Великобритания), следует уделять большое внимание активному вовлечению пациента и его родственников в понимание сущности патологического процесса, составлению индивидуального плана комплекса лечебных мероприятий с учетом особенностей клинического течения ОА, пола и возраста пациента, сопутствующей патологии, социальной активности и окружения, мотивации пациента к лечению. Все пациенты с ОА, особенно подвергшиеся оперативному лечению, нуждаются в регулярном наблюдении с целью оценки эффективности лечения, качества жизни, выполнения рекомендаций врача. Существенную роль играет физическая нагрузка, адекватная возрасту, клиническим проявлениям болезни, типу конституции больного, общефизической подготовке. Необходимо установить баланс между нагружением и отдыхом пораженных суставов. Обязательными являются физические упражнения, которые должны повышать способность пациента ходить пешком, удерживать равновесие, улучшать силу мышц, в целом содействовать нормализации психоэмоционального состояния [2]. Достоверную объективную информацию о функциональном состоянии двигательной сферы можно получить с использованием методов клинического анализа движений [3–6.

Немаловажным моментом в реабилитации пациентов после эндопротезирования суставов нижней конечности является проблема индивидуального назначения средств дополнительной опоры (СДО). Для корректного выбора СДО часто недостаточно основываться только на клинической симптоматике, даже при большом опыте врача. Объективными параметрами в этом случае являются статическая опо-роспособность и динамическая опороспособность конечности, определяемые с помощью динамометрической платформы. Регистрация данных показателей поможет в формировании критериев назначения, длительности использования СДО в процессе реабилитационных мероприятий данной категории пациентов [3, 5]. Таким образом, перспективным направлением является разработка персонализированного подхода к реабилитации пациентов, нуждающихся в эндопротезировании крупных суставов, с учетом параметров, получаемых при клиническом анализе движений на различных этапах лечебного процесса.

Цель: оценка функционального статуса пациентов с ОА тазобедренных суставов, нуждающихся в операции тотального эндопротезирования, их способности к восприятию механической нагрузки при стоянии и ходьбе на различных этапах медицинской реабилитации.

Материал и методы. Выполнено биомеханическое исследование 94 пациентов с первичным

двусторонним ОА тазобедренных суставов, нуждавшихся в тотальном эндопротезировании тазобедренных суставов. Возраст пациентов: от 51 до 68 лет, средний возраст составил 59,5 года. Преобладали лица гиперстенического телосложения, индекс массы тела составил в среднем 32,36. У всех пациентов на момент обследования не отмечалось обострения хронических соматических заболеваний, неврологического дефицита, вестибулярных расстройств, не имелось черепно-мозговых травм в анамнезе, состояние зрения и слуха соответствовало возрасту. Обследованные пациенты были разделены на следующие группы: 1) пациенты, страдающие коксар-трозом, до оперативного лечения (количество наблюдений 43); 2) пациенты, страдающие коксартрозом, после эндопротезирования одного тазобедренного сустава (количество наблюдений 35); 3) пациенты, страдающие коксартрозом, после эндопротезирования двух тазобедренных суставов (количество наблюдений 16). Обследование прооперированных пациентов выполнено в сроки от шести месяцев до двух лет после операции, причем большинство пациентов уже не пользовались постоянно средствами дополнительной опоры, при рентгенологическом контроле признаков нестабильности конструкций не было выявлено, положение эндопротезов было анатомически правильным. Для определения показателя асимметрии походки у обследуемых лиц была определена сторона с большей выраженностью болевого синдрома и более тяжелыми проявлениями патологических изменений опорно-двигательного аппарата.

Биомеханическое обследование, проведенное с помощью клинического стабилометрического программно-аппаратного комплекса «МБН Биомеханика» (Москва), включало в себя электроподографию, стабилометрию и динамометрию.

Электроподографию выполняли с помощью подо-графических датчиков, закрепленных в специальной обуви. Регистрация проведена в привычном темпе ходьбы, при этом пройденная дистанция, которую пациент в состоянии мог преодолеть без средств дополнительной опоры, составляла 8–10 м. Один из датчиков устанавливали на пяточную область, второй — на область головок плюсневых костей. Определены следующие параметры ходьбы: цикл шага (ЦШ); период опоры (ПО); период переноса (ПП); период двойной опоры (ДО); первый период двойной опоры (ПДО); второй период двойной опоры (ВДО); период одиночной опоры (ОО); коэффициент ритмичности (КР): отношение длительности фазы опорного времени слева и справа.

Стабилометрия и динамометрия выполнены с использованием стабилометрической платформы. Во время стабилометрического исследования пациент находился на платформе в основной стойке с европейской позицией стоп, с открытыми глазами. Перед пациентом на уровне его глаз на расстоянии 50 см находился монитор, фиксированный на вертикальной стойке. Пациенту предлагалось стоять ровно, прямо, руки располагать вдоль туловища, смотреть в одну точку перед глазами — на круглый маркер на экране монитора. Время исследования составляло 51 с. Изучали следующие стабилометрические параметры: среднее положение ЦД относительно фронтальной (Х) и сагиттальной (Y) плоскости, мм; девиации ЦД относительно среднего положения во фронтальной (x) или сагиттальной (y) плоскости, мм; площадь ста-токинезиограммы S (характеризует площадь колеба-

Таблица 1

Доверительные интервалы средних арифметических величин для временных характеристик шага (р=0,05)

Изучаемый параметр	1-я группа	2-я группа	3-я группа
Цикл шага (ЦШ), с	1,31..1,49 1,33..1,48	1,27..1,44 1,28..1,43	1,19..1,57 1,27..1,55
Период опоры (ПО), %	61,00..66,59 67,18..71,32	61,91..67,20 62,9..67,7	62,44..67,79 62,42..69,67
Период переноса (ПП), %	28,67..32,94 33,42..37,67	32,78..38,08 32,21..37,09	32,20..37,55 30,32..37,57
Период двойной опоры (ДО), %	30,42..37,67 31,15..18,76	27,18..35,7 26,85..34,89	26,05..37,72 26,00..39,68
Первый период двойной опоры (ПДО), %	15,08..19,63 14,57..19,63	12,52..16,97 13,2..17,54	12,29..18,79 12,74..17,85
Второй период двойной опоры (ВДО), %	15,53..19,60 15,74..20,09	14,19..18,95 13,37..17,65	13,49..19,18 12,32..22,72
Период одиночной опоры (ОО), %	28,24..32,06 30,78..36,74	30,78..35,70 32,13..36,7	29,33..37,13 29,49..37,06
Коэффициент ритмичности (КР)	0,86..0,915	0,89..0,94	0,91..0,97

П р и м еч а н и е : в верхней половине ячейки указаны значения для стороны с большей степенью поражения.

ний ЦД, мм2); среднюю скорость колебания ЦД — V (характеризует величину пути, пройденную ЦД за единицу времени, мм/с); параметр LFS (отношение длины статокинезиограммы к ее площади, мм-1).

Динамические характеристики (реакции опоры) при ходьбе регистрировали при прохождении по ста-билометрической платформе, отдельно для правой и левой нижних конечностей, время исследования 60 с. Исследованы значения экстремумов вертикальной составляющей реакции опоры (Z1, Z2, Z3), характеризующие динамическую опороспособность конечности и выражающиеся в % от массы тела обследуемого.

Статистическую обработку данных производили с использованием программного комплекса StatSoft, Statistica (США). Анализ распределения совокупности выполнен с помощью критерия Шапиро — Уилка. Для оценки различий между выборками использован U-критерий Манна — Уитни (Mann — Whitney U-test). Для оценки корреляционной взаимосвязи показателей применен тест ранговой корреляции Спирмена [7, 8].

Результаты. По данным подографии, приведенным в табл. 1, у пациентов до операции ритм ходьбы нарушен из-за значительной асимметрии фаз опор- ного и переносного времени шага справа и слева. Показатель асимметрии, рассчитанный по опорному периоду [3], составил 15%. Коэффициент ритмичности ходьбы снижен. На более пораженной стороне во всех случаях отмечено укорочение всей фазы опоры и времени одиночной опоры. При подографическом исследовании в группе пациентов после эндопротезирования одного сустава отмечены умеренные нарушения ритма ходьбы, коэффициент ритмичности возрос. Сохранялась также асимметрия опорного и переносного периодов шага. Показатель асимметрии составлял 4,7%. В группе пациентов, перенесших тотальное эндопротезирование обоих тазобедренных суставов (несмотря на то что все пациенты субъективно отмечали улучшение походки и координации, были способны к самостоятельному передвижению без средств дополнительной опоры), сохранялась умеренная асимметрия временных характеристик шага справа и слева, оставались изменения длительности внутренних интервалов цикла шага. Показатель асимметрии составил 2,5%.

Результаты стабилометрического исследования, представленные в табл. 2, показали, что у пациентов до оперативного вмешательства вертикальная поза

Таблица 2

Доверительные интервалы средних арифметических величин для стабилометрических параметров (р=0,05)

Изучаемый параметр 1-я группа 2-я группа 3-я группа Среднее положение ЦД относительно фронтальной (Х) плоскости, мм –10.62..–0,7 –6,98..2,04 –7,39..2,75 Среднее положение ЦД сагиттальной (Y) плоскости, мм –23,2..–13,38 –21,2..–11,61 –29,53..–5,99 Девиации ЦД относительно среднего положения во фронтальной (x) плоскости, мм 9,5..13,05 7,65..10,07 7,29..12,19 Девиации ЦД относительно среднего положения в сагиттальной (y) плоскости, мм 12,25..15,18 11,67..15,19 12,21..17,73 Площадь статокинезиограммы (S), мм2 392,49..632,33 303,71..490,67 239,95..528,61 Средняя скорость колебания ЦД, мм/с 9,01..10,45 8,80..10,46 9,32..11,9 Отношение длины статокинезиограммы к ее площади (LFS), мм-1 1,13..1,5 1,4..1,9 1,05..2,8 асимметрична и неустойчива за счет смещения ОЦД более 10 мм во фронтальной плоскости в сторону менее пораженной конечности и смещения ОЦД в сагиттальной плоскости вперед. Выявлено повышение скорости перемещения ОЦД, что отражает неустойчивость и наличие напряжения по поддержанию вертикальной позы [3, 9–11]. Площадь статокинезио-граммы, характеризующей рабочую площадь опоры человека, превышала норму в 2–3 раза. У пациентов после эндопротезирования одного и двух тазобедренных суставов выявлено меньшее отклонение ОЦД во фронтальной плоскости, но у ряда пациентов после эндопротезирования обоих тазобедренных суставов отмечено отклонение ОЦД в сагиттальной плоскости кзади. Площадь статокинезиограммы во второй и третьей группах пациентов уменьшилась, хотя превышала норму в 1,5–2 раза. Скорость перемещения ОЦД уменьшилась в этих группах пациентов, но достоверно значимых различий данного показателя не выявлено.

Произведена проверка распределения наблюдаемых параметров на нормальность с использованием критерия Шапиро — Уилка. Результаты теста показали, что гипотеза о нормальном распределении для большинства параметров должна быть отвергнута, в связи с чем были применены методы непараметрической статистики. Полученные значения критерия Манна — Уитни указаны в табл. 3. Выполнено сравнение выборок до операции и после тотального эндопротезирования одного тазобедренного сустава

(U1-2), до операции и после эндопротезирования обоих тазобедренных суставов (U1-3). P-значение критерия, меньшее критического, принятого равного 0,05, свидетельствует о статистически значимых различиях между средними в двух сравниваемых группах по данному параметру. Наиболее чувствительными показателями при сравнении первой и второй групп, характеризующими изменения биомеханического статуса, являются: период опоры, первый, второй периоды двойной опоры, период переноса для менее пораженной стороны, девиации ЦД относительно среднего положения во фронтальной плоскости (x). Менее чувствительными показателями, но также отражающими изменения биомеханического статуса, являются период одиночной опоры, плотность ста-токинезиограммы. Наиболее чувствительными показателями при сравнении первой и третьей групп являются коэффициент ритмичности, период опоры, период переноса для менее пораженной стороны.

Тест ранговой корреляции Спирмена показал наличие сильной взаимосвязи на уровне значимости p<0,01 между периодами переноса и одиночной опоры, первым и вторым периодами двойной опоры, между площадью статокинезиограммы S и параметром LFS, девиацией ЦД относительно среднего положения во фронтальной плоскости (x). Данные отражены в табл. 4.

Обсуждение. Согласно литературным данным [3, 9, 10], несколько противоречивыми являются мнения о том, какая асимметрия допустима. По данным

Таблица 3

Оценка различий между выборками с использованием критерия Манна — Уитни

Изучаемый параметр	U1-2-значение критерия Манна — Уитни	p1-2-значение	U1-3-значение критерия Манна — Уитни	p1-3-значение
КР	621,0000	0,188150	194,0000	0,010805
ЦШ	672,5000 646,0000	0,424473 0,286915	314,5000 334,5000	0,620992 0,878045
ПО	665,5000 537,5000	0,384842 0,031167	253,0000 216,0000	0,122829 0,029717
ПП	665,5000 537,5000	0,384842 0,031167	253,0000 216,0000	0,122829 0,029717
ДО	595,0000 579,5000	0,114732 0,083097	278,0000 253,0000	0,264095 0,122829
ПДО	502,5000 650,0000	0,012191 0,305492	276,5000 315,0000	0,253313 0,627024
ВДО	678,0000 542,5000	0,457221 0,035317	314,0000 275,5000	0,614985 0,246298
ОО	566,5000 737,5000	0,062379 0,884180	200,5000 277,5000	0,014764 0,260467
Х (мм)	657,5000	0,342427	319,0000	0,676151
Y (мм)	639,0000	0,256276	303,0000	0,489868
x (мм)	551,0000	0,043455	273,0000	0,229359
y (мм)	733,5000	0,852556	271,0000	0,216417
S (мм2)	589,0000	0,101515	282,0000	0,294379
V (мм/с)	752,5000	0,995992	264,0000	0,175271
LFS (1/мм)	568,0000	0,064527	278,0000	0,264095

П р и м еч а н и е : в верхних половинах ячеек подографических параметров указаны значения для стороны с большей степенью поражения. Статистически значимые различия выделены жирным шрифтом.

Таблица 4

Корреляционная матрица биомеханических параметров пациентов после оперативного лечения

Изучаемый параметр	ПО*	ПО	ПП *	ПП	ДО*	ДО	ПДО*	ПДО	ВДО*	ВДО	ОО*	ОО	x (мм)	S (мм2)	LFS (1/ мм)
ПО*	1,000	0,249	–1,000	–0,249	0,687	0,462	0,581	0,445	0,585	0,502	–0,09	–0,505	–0,101	0,087	–0,159
ПО	0,249	1,000	–0,249	–1,000	0,732	0,638	0,707	0,453	0,551	0,534	– 0,843	–0,001	0,337	0,355	–0,346
ПП *	–1,000	–0,249	1,000	0,249	–0,687	–0,462	–0,581	–0,445	–0,585	–0,502	0,091	0,505	0,101	–0,087	0,159
ПП	–0,249	–1,000	0,249	1,000	–0,732	–0,638	–0,707	–0,453	–0,551	–0,534	0,843	0,0001	–0,337	–0,355	0,345
ДО *	0,687	0,732	–0,687	–0,732	1,000	0,749	0,767	0,655	0,857	0,574	–0,600	–0,433	0,211	0,277	–0,290
ДО	0,462	0,638	–0,462	–0,638	0,749	1,000	0,577	0,872	0,755	0,647	–0,654	–0,606	0,389	0,450	–0,323
ПДО *	0,582	0,707	–0,582	–0,707	0,767	0,577	1,000	0,320	0,450	0,693	–0,566	–0,229	0,199	0,300	–0,358
ПДО	0,445	0,453	–0,445	–0,453	0,655	0,872	0,320	1,000	0,850	0,344	–0,521	–0,737	0,264	0,261	–0,099
ВДО*	0,585	0,551	–0,585	–0,551	0,857	0,755	0,450	0,850	1,000	0,378	–0,558	–0,588	0,186	0,234	–0,169
ВДО	0,502	0,534	–0,502	–0,534	0,574	0,647	0,693	0,344	0,378	1,000	–0,423	–0,278	0,223	0,315	–0,311
ОО*	–0,091	– 0,843	0,091	0,843	–0,600	–0,654	–0,566	–0,521	–0,558	–0,423	1,000	0,082	–0,341	–0,291	0,226
ОО	–0,505	–0,000	0,505	0,000	–0,433	–0,606	–0,229	–0,737	–0,588	–0,278	0,082	1,000	–0,110	–0,086	–0,039
x (мм)	–0,101	0,337	0,101	–0,337	0,211	0,389	0,199	0,264	0,186	0,223	–0,341	–0,110	1,000	0,788	–0,707
S (мм2)	0,087	0,355	–0,087	–0,355	0,277	0,450	0,300	0,261	0,234	0,315	–0,291	–0,086	0,788	1,000	–0,883
LFS (1/ мм)	–0,159	–0,345	0,159	0,345	–0,290	–0,323	–0,358	–0,099	–0,169	–0,311	0,226	–0,039	–0,707	–0,883	1,000

П р и м е ч а н и е : знаком *обозначены подографические параметры стороны с большей степенью поражения. Показатели, имеющие корреляцию на уровне значимости p<0,01, выделены жирным шрифтом.

ряда авторов, средняя физиологическая асимметрия составляет 2-4% (коэффициент ритмичности 0,96..0,98). Другие исследователи предлагают принять уровень асимметрии 5% как верхнюю границу нормы, а асимметрию более 10% считать значительной, приводящей к нерациональным энергетическим затратам при осуществлении локомоций.

Снижение динамической опороспособности менее 100% массы тела и приближение AZ к нулевому значению свидетельствуют об ограничении способности к самостоятельному передвижению и нуждаемости в дополнительной опоре. У всех пациентов выявлено снижение динамической опороспособности конечностей и снижение переменных динамических нагрузок, представляющих собой разность между максимальным и минимальным значением экстремумов вертикальной составляющей (ΔZ). В норме этот показатель составляет около 35% массы тела [3]. У всех пациентов, обследованных в предоперационном периоде, Z1 и Z3 были менее 100%. У большинства обследованных пациентов вертикальная составляющая реакции опоры имела вид П-образной кривой, т.е. отсутствовали переменные динамические нагрузки, что свидетельствует о выраженных функциональных нарушениях и нуждаемости в средствах дополнительной опоры [3, 5]. В послеоперационном периоде у пациентов второй и третьей групп Z1, Z3 достигали 95-105%. При обследовании пациентов в сроки более года после операции отмечено улучшение толчковых реакций, кривая вертикальной составляющей приближалась к характерному виду двугорбой кривой с максимумами Z1, Z3 и минимумом Z2.

Заключение. Метод клинического анализа движений помогает объективно оценить степень нарушения локомоторных функций у пациентов с ДОА крупных суставов: ритмичность ходьбы, сохранение баланса в вертикальном положении, энергетические затраты на поддержание позы, толчковые реакции. Данный вид инструментального исследования позво- ляет прослеживать в процессе медицинской реабилитации динамику восстановления утраченных функций, нуждаемость пациента в дальнейших лечебных мероприятиях, средствах дополнительной опоры.

С учетом суммарного анализа наиболее чувствительными показателями, отражающими состояние биомеханического статуса пациентов с коксартрозом на различных этапах хирургического лечения, являются: период переноса, первый и второй периоды двойной опоры, девиация ЦД относительно среднего положения во фронтальной плоскости (x).

При анализе биомеханических показателей, полученных на различных этапах лечебного процесса, после выполненного оперативного вмешательства в целом отмечается положительная динамика (уменьшение асимметрии левого и правого шага до 2,5%, повышение коэффициента ритмичности до 0,94 (0,91..0,97), улучшение способности поддерживать тело в зоне равновесия, повышение толчковых реакций), но сохраняющиеся отклонения параметров свидетельствуют о существовании патологического двигательного стереотипа. Таким образом, только лишь восстановление анатомии костно-суставного аппарата недостаточно, требуется воздействие на других уровнях контроля локомоций.