Количественные параметры кинетики и кинематики ятрогенного Crouch паттерна

Автор: Долганова Тамара Игоревна, Долганов Дмитрий Владимирович, Чибиров Георгий Мирабович, Горбач Евгений Сергеевич, Попков Дмитрий Арнольдович

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Оригинальные статьи

Статья в выпуске: 5 т.28, 2022 года.

Бесплатный доступ

Паттерн патологической походки crouch gait у пациентов со спастическими параличами характерен для диплегических форм и проявляется при естественном развитии обычно в возрасте после 10-12 лет. Более раннее развитие такого типа патологической походки возникает при ранних оперативных вмешательствах, ослабляющих трицепс голени, в особенности, камбаловидную мышцу. Разнородность группы паттерна crouch gait достаточно выражена. Качественная оценка различия декомпенсированного crouch паттерна, особенно ассоциированная со stiff-knee gait, по графикам кинематики и кинетики суставов бывает затруднена, а количественные критерии дифференциации в литературе не отражены. Цель. Провести сравнительный анализ количественных параметров компенсированного, декомпенсированного и модели stiff-knee ассоциированного crouch паттерна. Материалы и методы. Оценка локомоторного профиля методом 3D-анализа походки (3DGA) проведена в стационарных условиях у 27 детей (54 конечности) со спастической диплегией, которым раннее были проведены чрескожные фибромиотомии по «методу» Ульзибата либо открытое удлинение ахиллова сухожилия. Средний возраст на момент обследования составлял 13,0 (8-17) лет. Группа контроля: 19 детей без ортопедической патологии (38 конечностей) того же возраста. Выделено три группы изменений внутри паттерна crouch gait, регистрируемых на отдельных конечностях: I - модель crouch паттерна типа «компенсированный» (n = 30); II - модель crouch паттерна типа «декомпенсированный» (n = 14); III - модель crouch паттерна типа «stiff-knee» (n = 10). Результаты. Анализ оценки моделей паттернов crouch походки компенсированный, декомпенсированный crouch и stiff-knee выявил по количественным показателям кинематики и кинетики критерии в их дифференциации. GPS: компенсированный и декомпенсированный crouch до 25,0, Stiff-knee - более 25,0. Угол максимальной тыльной флексии стопы в опорную фазу: компенсированный и декомпенсированный crouch до 35,0°, Stiff-knee - более 35,0°. Амплитуда разгибания коленного сустава: компенсированный crouch более 11,0°, Stiff-knee - до 6,0°. Амплитуда сгибания коленного сустава: компенсированный crouch более 11,0°, Stiff-knee - до 6,0°. Сила мышц разгибателей голени при формировании опорного толчка: компенсированный и декомпенсированный crouch менее 1,0 H*m/kg, Stiff-knee - более 1,0 Н*m/kg. Сила мышц сгибателей голени в середине опорного периода: компенсированный crouch менее 0,25 H*m/kg, Stiff-knee - более 0,75 Н*м/кг. Мощность поглощения (negative) коленного сустава: компенсированный и декомпенсированный crouch более 0,9 W/кг, Stiff-knee - менее -0,9 W/кг. Полезная пиковая мощность работы суставов: компенсированный и декомпенсированный crouch - более 0,40 W/кг, Stiff-knee - менее 0,40 W/кг. Выводы. Развитие паттерна crouch gait при отсутствии третичного компенсаторного отклонения (наклон туловища) может формироваться с присутствием или без снижения мощности работы суставов. Декомпенсированный и компенсированный типы crouch паттерна имеют достоверное различие по кинематике коленного сустава и по длительности внутреннего момента разгибания, при этом мощностные параметры работы суставов не имеют достоверных различий. Stiff-knee ассоциированный crouch паттерн является наиболее тяжёлой формой, когда снижены и все мощностные параметры работы суставов. Проявления степени выраженности данного патологического паттерна могут варьировать между правой и левой конечностями у индивидуума.

Еще

3d компьютерный анализ походки, ятрогенный сrouch, компенсированный сrouch, декомпенсированный сrouch, stiff-knee

Короткий адрес: https://sciup.org/142236790

IDR: 142236790   |   DOI: 10.18019/1028-4427-2022-28-5-675-683

Список литературы Количественные параметры кинетики и кинематики ятрогенного Crouch паттерна

  • Are spasticity, weakness, selectivity, and passive range of motion related to gait deviations in children with spastic cerebral palsy? A statistical parametric mapping study / E. Papageorgiou, C. Simon-Martinez, G. Molenaers, E. Ortibus, A. van Campenhout, K. Desloovere // PLoS One. 2019. Vol. 14, No 10. P. e0223363. DOI: 10.1371/journal.pone.0223363.
  • Predicting gait adaptations due to ankle plantarflexor muscle weakness and contracture using physics-based musculoskeletal simulations / C.F. Ong, T. Geijtenbeek, J.L. Hicks, S.L. Delp // PLoS Comput. Biol. 2019. Vol. 15, No 10. P. e1006993. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1006993.
  • Sagittal gait patterns in spastic diplegia / J.M. Rodda, H.K. Graham, L. Carson, M.P. Galea, R. Wolfe // J. Bone Joint Surg. Br. 2004. Vol. 86, No 2. P. 251-258. DOI: 10.1302/0301-620x.86b2.13878.
  • Natural history of flexed knee gait in diplegic cerebral palsy evaluated by gait analysis in children who have not had surgery / G.E. Rose, K.A. Lightbody, R.G. Ferguson, J.C. Walsh, J.E. Robb // Gait Posture. 2010. Vol. 31, No 3. P. 351-354. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2009.12.006.
  • Indications for gastrocsoleus lengthening in ambulatory children with cerebral palsy: a Delphi consensus study / E. Rutz, J. McCarthy, B.J. Shore, M.W. Shrader, M. Veerkamp, H. Chambers, J.R. Davids, R.M. Kay, U. Narayanan, T.F. Novacheck, K. Pierz, J. Rhodes, J. Shilt, T. Theologis, A. van Campenhout, T. Dreher, K. Graham // J. Child. Orthop. 2020. Vol. 14, No 5. P. 405-414. DOI: 10.1302/1863-2548.14.200145.
  • Botulinum Toxin in the Management of Children with Cerebral Palsy / I. Multani, J. Manji, T. Hastings-Ison, A. Khot, K. Graham // Paediatr. Drugs. 2019. Vol. 21, No 4. P. 261-281. DOI: 10.1007/s40272-019-00344-8.
  • Effective mechanical advantage about the ankle joint and the effect of Achilles tendon curvature during toe-walking / C. Harkness-Armstrong, H.A. Debelle, C.N. Maganaris, R. Walton, D.M. Wright, A. Bass, V. Baltzopoulos, T.D. O'Brien // Front. Physiol. 2020. Vol. 11. P. 407. DOI: 10.3389/fphys.2020.00407.
  • Prevalence of specific gait abnormalities in children with cerebral palsy revisited: influence of age, prior surgery, and Gross Motor Function Classification System level / S.A. Rethlefsen, G. Blumstein, R.M. Kay, F. Dorey, T.A. Wren // Dev. Med. Child. Neurol. 2017. Vol. 59, No 1. P. 7988. DOI: 10.1111/dmcn.13205.
  • Use of 3D gait analysis as predictor of Achilles tendon lengthening surgery outcomes in children with cerebral palsy / G. Pilloni, M. Pau, F. Costici, C. Condoluci, M. Galli // Eur. J. Phys. Rehabil. Med. 2019. Vol. 55, No 2. P. 250-257. DOI: 10.23736/S1973-9087.18.05326-1.
  • Клинико-биомеханические результаты многоуровневых ортопедических вмешательств при crouch gait / Т.И. Долганова, О.И. Гатамов, Г.М. Чибиров, Д.В. Долганов, Д.А. Попков // Гений ортопедии. 2020. Т. 26, № 3. С. 325-333. DOI: 10.18019/1028-4427-2020-26-3-325-333.
  • Popkov D.A. Understanding in Children with Cerebral Palsy: Orthopedic Problems. Ed. by Popkov D.A. NOVA Science Publishers. 2020. 351 р.
  • Многоуровневые одномоментные ортопедические вмешательства у детей с ДЦП. Роль 3D-анализа походки в диагностике ортопедических нарушений и планировании оперативного вмешательства / Д.А. Попков, Г.М. Чибиров, Т.И. Долганова, Д.В. Долганов // Детская и подростковая реабилитация. 2019. № 4 (40). С. 52-53
  • Richards J.D. The Comprehensive Textbook of Clinical Biomechanics: with access to e-learning course [formerly Biomechanics in Clinic and Research]. 2nd Edition. Elsevier Churchill Livingstone. 2018. 382 p.
  • Instrumented assessment of motor function in dyskinetic cerebral palsy: a systematic review / H. Haberfehlner, M. Goudriaan, L.A. Bonouvrie, E.P. Jansma, J. Harlaar, R.J. Vermeulen, M.M. van der Krogt, A.I. Buizer // J. Neuroeng. Rehabil. 2020. Vol. 17, No 1. P. 39. DOI: 10.1186/s12984-020-00658-6.
  • Rectus femoris transfer versus rectus intramuscular lengthening for the treatment of stiff knee gait in children with cerebral palsy / M.D. Ellington, A.C. Scott, J. Linton, E. Sullivan, D. Barnes // J. Pediatr. Orthop. 2018. Vol. 38, No 4. P. e213-e218. DOI: 10.1097/BPO.0000000000001138.
  • Onabotulinum toxin-A (Botox) for spastic equinus in cerebral palsy: a prospective kinematic study / T. Hastings-Ison, M. Sangeux, P. Thomason, B. Rawicki, M. Fahey, H.K. Graham // J. Child. Orthop. 2018. Vol. 12, No 4. P. 390-397. DOI: 10.1302/1863-2548.12.180044.
  • Davids J.R., Bagley A.M. Identification of common gait disruption patterns in children with cerebral palsy // J. Am. Acad. Orthop. Surg. 2014. Vol. 22, No 12. P. 782-790. DOI: 10.5435/JAAOS-22-12-782.
  • Stiff-knee gait in cerebral palsy: how do patients adapt to uneven ground? / H. Böhm, M. Hösl, H. Schwameder, L. Döderlein // Gait Posture. 2014. Vol. 39, No 4. P. 1028-1033. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2014.01.001.
  • How much muscle strength is required to walk in a crouch gait? / K.M. Steele, M.M. van der Krogt, M.H. Schwartz, S.L. Delp // J. Biomech. 2012. Vol. 45, No 15. P. 2564-2569. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2012.07.028.
  • How crouch gait can dynamically induce stiff-knee gait / M.M. van der Krogt, D.J. Bregman, M. Wisse, C.A. Doorenbosch, J. Harlaar, S.H. Collins // Ann. Biomed. Eng. 2010. Vol. 38, No 4. P. 1593-1606. DOI: 10.1007/s10439-010-9952-2.
  • Методология видеоанализа в диагностике нарушений локомоторной функции у детей с церебральным параличом при использовании ограниченного числа светоотражающих камер (обзор литературы) / А.Ю. Аксенов, Г. Хит, Т.А. Клишковская, Т.И. Долганова // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 1. С. 102-110. DOI: 10.18019/1028-4427-2019-25-1-102-110.
  • Chambers H. The Delphi consensus technique: oracle of gait analysis // Dev. Med. Child. Neurol. 2016. Vol. 58, No 3. P. 228. DOI: 10.1111/ dmcn.12954.
  • А.с. № 2020665238 РФ. Программа формирования отчета биомеханики ходьбы человека: свидетельство Рос. Федерация / Аксенов А.Ю., Клишковская Т.А. 2020.
  • Umberger B.R., Martin P.E. Mechanical power and efficiency of level walking with different stride rates // J. Exp. Biol. 2007. Vol. 210, Pt 18. P. 3255-3265. DOI: 10.1242/jeb.000950.
  • Zelik K.E., Honert E.C. Ankle and foot power in gait analysis: Implications for science, technology and clinical assessment // J. Biomech. 2018. Vol. 75. P. 1-12. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2018.04.017.
  • Гайдышев И.П. Решение научных и инженерных задач средствами Excel, VBA и С/С++. СПб. : БХВ-Петербург, 2004. (Мастер решений). 512 с.
  • Distal rectus femoris surgery in children with cerebral palsy: results of a Delphi consensus project / R.M. Kay, K. Pierz, J. McCarthy, H.K. Graham, H. Chambers, J.R. Davids, U. Narayanan, T.F. Novacheck, J. Rhodes, E. Rutz, J. Shilt, B.J. Shore, M. Veerkamp, M.W. Shrader, T. Theologis, A. van Campenhout, T. Dreher // J. Child Orthop. 2021. Vol. 15, No 3. P. 270-278. DOI: 10.1302/1863-2548.15.210044.
  • Изменения походки у взрослых и подростков с ДЦП после многоуровневых вмешательств при исходном типе ходьбы, классифицируемом как stiff knee gait / О.И. Гатамов, Т.И. Долганова, Д.В. Долганов, Д.Ю. Борзунов, Г.М. Чибиров, Д.А. Попков // Гений ортопедии. 2020. Т. 26, № 2. С. 185-190. DOI: 10.18019/1028-4427-2020-26-2-185-190.
  • Importance of preswing rectus femoris activity in stiff-knee gait / J.A. Reinbolt, M.D. Fox, A.S. Arnold, S. Ounpuu, S.L. Delp // J. Biomech. 2008. Vol. 41, No 11. P. 2362-2369. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2008.05.030.
  • Can toe-walking contribute to stiff-legged gait? / D.C. Kerrigan, D.T. Burke, T.J. Nieto, P.O. Riley // Am. J. Phys. Med. Rehabil. 2001. Vol. 80, No 1. P. 33-37. DOI: 10.1097/00002060-200101000-00009.
  • Long-term results after distal rectus femoris transfer as a part of multilevel surgery for the correction of stiff-knee gait in spastic diplegic cerebral palsy / T. Dreher, S.I. Wolf, M. Maier, S. Hagmann, D. Vegvari, S. Gantz, D. Heitzmann, W. Wenz, F. Braatz // J. Bone Joint Surg. Am. 2012. Vol. 94, No 19. P. e142 (1-10). DOI: 10.2106/JBJS.K.01300.
  • Moreira B.L., Karakostas T., Dias L.S. Hip Power and "Stiff Knee" Gait: A Tool for Identifying Appropriate Candidates for Rectus Transfer // J. Pediatr Orthop. 2018. Vol. 38, No 9. P. e514-e518. DOI: 10.1097/BPO.0000000000001220.
  • Influence of impaired selective motor control on gait in children with cerebral palsy / J.Y. Zhou, E. Lowe, K. Cahill-Rowley, G.B. Mahtani, J.L. Young, J. Rose // J. Child. Orthop. 2019. Vol. 13, No 1. P. 73-81. DOI: 10.1302/1863-2548.13.180013.
  • Функциональное состояние нижних конечностей у больных с внутрисуставными переломами коленного сустава после лечения аппаратом Илизарова в сочетании с артроскопией / Т.И. Долганова, Т.В. Сизова, Е.А. Карасев, Т.Ю. Карасева, А.Г. Карасев // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2013. Т. 21, № 2. C. 124-129. DOI: 10.17816/PAVLOVJ20132124-129.
  • Ishihara M., Higuchi Y. Kinetic Relationships between the Hip and Ankle Joints during Gait in Children with Cerebral Palsy: A Pilot Study // J. Phys. Ther. Sci. 2014. Vol. 26, No 5. P. 737-740. DOI: 10.1589/jpts.26.737.
  • Unidirectional variable stiffness hydraulic actuator for load-carrying knee exoskeleton / J. Zhu, Y. Wang, J. Jiang, B. Sun, H. Cao // Int. J. Adv. Robot. Syst. 2017. Vol. 14, No 1. DOI: 10.1177/1729881416686955.
  • Compressive tibiofemoral force during crouch gait / K.M. Steele, M.S. Demers, M.H. Schwartz, S.L. Delp // Gait Posture. 2012. Vol. 35, No 4. P. 556-560. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2011.11.023.
  • Muscle fatigue during a short walking exercise in children with cerebral palsy who walk in a crouch gait / A. Parent, A. Pouliot-Laforte, F. Dal Maso, Y. Cherni, P. Marois, L. Ballaz // Gait Posture. 2019. Vol. 72. P. 22-27. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2019.05.021.
  • Knee joint biomechanics in physiological conditions and how pathologies can affect it: a systematic review / L. Zhang, G. Liu, B. Han, Z. Wang, Y. Yan, J. Ma, P. Wei // Appl. Bionics Biomech. 2020. Vol. 2020. 7451683. DOI: 10.1155/2020/7451683.
  • Показатели кинетики локомоторных стереотипов у здоровых детей в различных скоростных диапазонах передвижения / Т.И. Долганова, Д.А. Попков, Д.В. Долганов, Г.М. Чибиров // Гений ортопедии. 2022. Т. 28, № 3. С. 417-424. DOI: 10.18019/1028- 4427-2022-28-3-417-424.
  • Mooney L.M., Herr H.M. Biomechanical walking mechanisms underlying the metabolic reduction caused by an autonomous exoskeleton // J. Neuroeng. Rehabil. 2016. Vol. 13. P. 4. DOI: 10.1186/s12984-016-0111-3.
  • Altered post-stroke propulsion is related to paretic swing phase kinematics / J.C. Dean, M.G. Bowden, A.L. Kelly, S.A. Kautz // Clin. Biomech. (Bristol, Avon). 2020. Vol. 72. P. 24-30. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2019.11.024.
  • Varying negative work assistance at the ankle with a soft exosuit during loaded walking / P. Malcolm, S. Lee, S. Crea, C. Siviy, F. Saucedo, I. Galiana, F.A. Panizzolo, K.G. Holt, C.J. Walsh // J. Neuroeng. Rehabil. 2017. Vol. 14, No 1. P. 62. DOI: 10.1186/s12984-017-0267-5.
  • Van der Krogt M.M., Delp S.L., Schwartz M.H. How robust is human gait to muscle weakness? // Gait Posture. 2012. Vol. 36, No 1. P. 113-119. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2012.01.017.
Еще
Статья научная