Количественная оценка послеоперационного отека нижних конечностей и синовита коленного сустава методом биоимпедансного анализа у профессиональных спортсменов после пластики передней крестообразной связки на различных этапах послеоперационной реабилитации

M.N. Velichko1, ,

A.Yu. Terskov1, ,

A.M. Belyakova1, , S.P. Shchelykalina2, , A.V. Bodrov1, , 1Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical Biological Agency of Russia, Moscow, Russia

Введение. Биоимпедансный анализ состава тела (электрический импеданс) – неинвазивная медицинская диагностическая технология комплексной оценки водного, липидного и белкового обмена. В качестве исходных данных используются результаты антропометрических измерений и измерений параметров электрической проводимости тела человека [1, 2].

Биоимпедансный анализ широко применяется в медицине в качестве диагностического метода и способа динамического мониторинга состояния пациента с целью планирования инфузионной терапии, подбора препаратов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и контроля эффективности терапии.

Биоимпедансометрические исследования вошли в медицинскую практику в качестве методики, позволяющей получать информацию как в однократном, так и мониторном режимах, не привнося в организм изменений или риска развития осложнений, свойственных инвазивным методам. Отсутствие инерционности и безопасность биоимпедансных измерений позволяют использовать их в качестве средства мониторинга у самых тяжелых больных, в том числе и в медицине критических состояний [1, 11].

В настоящее время биоимпедансные технологии используются, например, в протезировании – для определения плотности прилегания протеза. Для оценки влияния различных комплектующих протезов исследователи кон- тролируют объемы жидкости в культе. Так, специально разработанная стационарная система анализа сопротивления использовалась для мониторинга свободной жидкости у пациентов с транстибиальной ампутацией [10].

В хирургии описано использование поли-сегментных биоимпедансных исследований для мониторинга объема интраперитонеальной жидкости при тестировании перитонеального равновесия [12, 14].

Измерения электрического сопротивления используются флебологами для оценки результатов лечения отека нижних конечностей при венозной недостаточности [5, 7], а также кардиологами – для оценки объема внеклеточной жидкости у пациентов, перенесших операцию шунтирования коронарных артерий [9].

Биоимпедансные технологии стали привычным инструментом в практике спортивных врачей для контроля эффективности восстановительного лечения атлетов. Часто их применяют для оперативного обследования спортсменов в динамике тренировочного цикла силами штатного медицинского персонала спортивных клубов и школ. Это позволяет судить об уровне физической подготовленности спортсменов на всех этапах тренировочного цикла в режиме мониторинга, например, для отслеживания состояния спортсмена на разных этапах подготовки к соревнованиям. Исследованию состава тела спортсменов посвящено большое количество публикаций [1, 2, 4, 13].

Биоимпедансный анализ состава тела основан на наличии объективных и устойчивых закономерностей, связывающих измеренные значения электрического сопротивления с параметрами состава тела. Эти закономерности вытекают как из физических моделей тела и его сегментов, так и из статистических зависимостей между антропометрическими, физическими и другими переменными, характеризующими человеческий организм. Биоимпе-дансный анализ состава тела заключается в первую очередь в оценке количества жидкости в биообъекте, так как именно жидкая среда создает активную составляющую проводимости [1, 2, 8].

Для определения объема внеклеточной жидкости (ВКЖ) в биоимпедансных анализаторах используют низкую частоту, как правило 5 кГц, а для оценки объема общей воды организма (ОВО) используют более высокую – 50 кГц [1, 8].

Биоимпедансные технологии позволяют исследовать не только общий состав тела человека, но и состав его отдельных сегментов. Как правило, данными сегментами являются верхние и нижние конечности, голова и туловище [3, 6]. Можно сузить область исследования до меньших сегментов (например до области коленного сустава). С уменьшением размеров исследуемых участков сегментный анализ переходит в локальный [9]. Используя метод локального исследования, мы можем получить данные для области оперированного коленного сустава и сравнить их с таковыми для контралатеральной здоровой области.

В исследованиях области тела (часть конечности обычно рассматривают как квазици-линдрический объект) опираются на следующие широко известные положения. Первое: гидратация исследуемого участка тканей обратно пропорциональна значениям сопротивления этого участка. В формулах расчета количества жидкости продольное сопротивление в степени –1. Второе: сопротивление локального участка пропорционально длине исследуемой области и ее удельному сопротивлению и обратно пропорционально площади поперечного сечения.

Материалы и методы. На базе отделения спортивной травматологии и спортивной медицины Федерального медицинского биофизического центра им. А.И. Бурназяна ФМБА России для отработки методики было проведено биоимпедансное обследование 15 пациентов. Все они на момент исследования являлись членами сборных команд РФ по различным видам спорта. Исследование включало в себя биоимпедансный анализ до реконструктивной операции на коленном суставе (пластика передней крестообразной связки), после операции, а затем аналогичные исследования проводились на этапах реабилитации. Пяти пациентам из данной группы выполнено локальное биоимпедансное исследование области коленного сустава до и после его пункции с эвакуацией жидкости.

Биоимпедансное исследование было выполнено на биоимпедансном анализаторе обменных процессов и состава тела ABC-02 «МЕДАСС» с полисегментной технологией. При этой методике электроды накладываются на дистальные отделы нижних и верхних конечностей – кисти и стопы. Для исследования использовали биоадгезив- ные кардиографические электроды с креплением «под крокодил». Для исследования содержания общего количества жидкости в организме спортсменов электроды накладывали в соответствии с рекомендованной производителем прибора схемой [2]. Для локального биоимпедансного обследования области коленных суставов использовалась разработанная авторами методика наложения электродов, а именно: электроды на бедренной кости устанавливаются на 3–4 поперечных пальца (6 см) выше верхнего полюса надколенника, токовые на 4 см проксимальнее. На большеберцовой кости измерительные электроды устанавливались кнаружи от гребня большеберцовой кости на уровне бугристости, токовые – на 4 см дистальнее. Обследование всегда выполнялось утром до приема пищи в положении пациента лёжа на спине. Процедуре предшествовал 10 минутный отдых в исходном положении. После отдыха производились измерения по стандартной методике [2]. Затем электрод перемещали на область коленных суставов для локального исследования. Пяти пациентам, не отклеивая электродов, делали пункцию коленного сустава и повторно проводили замеры по той же методике для локального обследования.

Результаты исследования. Значения сопротивления тканей на частоте 5 Гц для 15 обследованных спо р тсменов до и после операции представлены в таблице.

У восьми пациентов, которым были произведены измерения до о перации и на момент выписки, определялась сходная тенденция. О н а заключалась в изменении сопротивления в оперированном коленном суставе в сторону у м еньшения на фоне послеоперационного отека (рис. 1).

У 6 из 7 пациентов, кому было произвед е но биоимпедансное исследование в начале и конце I этапа реабилитационных мероприят и й, определялась сходная тенденция. Она заключалась в измене н ии сопротивления в оперированном коленном суставе в сторону у м еньшения на фоне ответной реакции коленного сустава на нагрузку в виде умеренного отека (рис. 2).

Рис. 1. Графическое представление изменений сопротивлений оперированной и здоровой конечностей до и после операции

Fig. 1. Differences in resistance between the operated and healthy limbs before and after surgery

ф С[ о S о. ф

5 ад ^ С о 8 g § id О. cd Р^ « d-ю Я 2 О cd cd cd m .31

1

1

1

% о<

m 40^ О

04 Ч О

1

m 0" 04

co 0^ 0

0 co^ 0

4

1

CO 40^ 4 0

1

О ^ .S .2 Ю о 5 № W £ £ ^ Чю £ 15 ° 2 cd 8 cd ОЭо£

40 40

О IT)

Ог о" 40

40 40^ 00

co 04^ 4 40

co 40^ 4 00

04 40^ 4 oo

co 04^ 4 40

5 2 С . О § .§ о М ^ *^£ В -С X со р Щ cd

ID СО^ Ч

04 04^ оо"

m ч

m 00" 00

9 ч

40 m^

04 40^ 04

О

4 04

or CO

О § .§ § ^ 2 S  S | . я £ 2 § 0-10 £ 5 "ад 2  cd  0  cd  CD С о Оч^ ^) ОйО^

ОО СО^ Ч

ш ОО

о оо^ оо"

ID 40^ ч ID

ID LD^ ч

00 04

Ю 40

ID 04 O" 04

O"

4 0

a h ? Ч Q-^z ад ” =5 ” О 2

ч

9 ч

04 04" о

LD Ч 00

О 4

co 0" co

co 40^ 4

00^ 00"

О    8 2m 0            . ё § q_£ Ogos

04 •d ч чо

1/4

04 40^ ч 40

СО 9

ID or

00 5

0

m co^ 4 00

g Is Л O§|& 2 &^ « ° ° 2 o о 2 3 m ^Щ

о

ю оо" 00

00 Ог 00

9 о"

40 ч

ОО С<4^ ч ОО

04 О^ о"

ID 4

0 m^ 0" co

04 CO

04 O^ O" CO

2     & О S с ср Ч ад ад ^ и 0 S г? С 'cd 2 2 ° 8 с 0 аЗ о зо^

ОО Ч о

04

я о" 00

го 1/4 О

о Ч о

40" ОО

ОО о>^ Ч 04

CO 04

0 00^ 4

40 °3 0" co

co 4

н , S д s .2 2 'cd С

m

m

2

m Ч

m 21

rt

S S

PQ О

К u

u и

e и

2 0

U 4

< a

Рис 2. Графическое представление изменений сопротивлений оперированной и здоровой конечностей на I этапе реабилитации (начало реабилитационных мероприятий и конец)

Fig. 2. Differences in resistance between the operated and healthy limbs at the beginning and end of the first phase of rehabilitation

Обсуждение. Сохранение отека на протяжении реабилитационного периода после оперативного вмешательства является актуальной проблемой современной восстановительной медицины и реабилитации. Данное состояние влияет на качество и скорость реабилитации пациентов [11].

Полученные нами данные, а именно об уменьшении сопротивления в оперированной конечности после операции, свидетельствуют о наличии тканевого отека. Исследование проводилось на частоте 5 Гц. На данной частоте внутриклеточная жидкость не вносит значимого вклада в общую проводимость (1,2). Из этого следует, что цифры в основном отражают динамику изменения внеклеточной жидкости. Чем меньше сопротивление в сегменте, тем больше в нем свободной жидкости.

Графики изменения сопротивлений отражают вышеописанные закономерности. Так, на рис. 1 отмечается выраженное снижение сопротивления в оперированной конечности после операции (исследование проводилось до операции и в день выписки, в среднем на

7-е сутки после операции). Интересно, что при этом в здоровой ноге сопротивление практически не меняется или повышается. П о следнее, вероятно, м о жет быть связано с мышечной гипотрофие й и связанной с этим потерей свободной жидкости. Всего в одном случае имело место сни ж ение сопротивления в з доровой конечности.

Еще показательней картина изменения сопротивлений на протяжении первой фазы реабилитации (она начиналась в среднем через 4 недели после операции). Динамика сопротивлений представлена на рис. 2. Сопротивление продолжает снижаться в оперированной конечности. Но теперь аналогичная картина наблюдается и в здоровой. Такое изменение, вероятно, связано с увеличением отека оперированной конечности на фоне реабилитационных мероприятий. Причины увеличения свободной жидкости в левой ноге остаются неизвестными. Может быть, имеет место нарушение венозного оттока от конечности, вследствие длительного бездействия. Снижение сопротивлений в здоровой ноге происходит на меньшую величину в сравнении с оперированной конечностью.

В ходе наших исследований выяснилось, что локальный вариант биоимпедансного исследования является достаточно чувствительным для фиксации изменений объема внутрисуставного выпота. В частности, эвакуация от 20 до 75 мл жидкости выражается в увеличении сопротивления области коленного сустава на 3,63–6,32 %.

Выпот в коленном суставе – это ответная реакция организма на хирургическую травму или нагрузку. Целью наших экспериментов была попытка количественной оценки данной реакции. Первый опыт показывает рацио- нальность использования для этой цели измерений текущих значений сопротивления. Однако для разработки воспроизводимого клинического метода необходимо продолжить исследование.

Заключение. Опробованная технология биоимпедансного анализа проста, неинвазивна и позволяет выполнять мониторинг количества свободной жидкости в оперированной конечности и выпота в коленном суставе. Эта технология имеет перспективы применения в клинической практике для количественной оценки динамики послеоперационного отека и выраженности синовита после операций на коленном суставе.