Опорная и опорно-динамическая функция нижних конечностей у больных с переломами костей голени

Одной из отличительных особенностей применения метода Илизарова при лечении больных с переломами костей голени является возможность осуществлять локомоцию с частичной или полной опорой на поврежденную конечность [1, 2]. При этом в течение первых недель лечения больные используют дополнительные средства опоры. Структура нагружения различных отделов стопы при такой ходьбе остается практически неисследованной.

Ходьба человека характеризуется рядом принципиальных особенностей: синергией, минимальным отклонением движения центра масс от равномерного и прямолинейного, сведением к минимуму энерготрат за счет параметрической оптимизации конфигурации ходьбы [3]. Кроме того, существует алгоритм стабилизации ходьбы за счет квазипериодичности, оптимальной длины и частоты шага [3]. При ходьбе в среднем темпе работа мышечных сил подстраивается к собственной частоте колебаний нижней конечности [5, 6]. При применении аппарата внешней фиксации эти механизмы нарушаются, что приводит к уменьшению темпа ходьбы и росту энерготрат.

Момент максимума вертикального давления Н.А. Бернштейн назвал передним толчком. Момент заднего толчка всегда совпадает с максимумом продольных усилий, продвигающих тело вперед. Между моментами переднего и заднего толчка ноги возникает демпферный провал, соответствующий минимуму вертикального давления. В этот момент общий центр тяжести поднимается выше всего и давление на опору, направленное вперед, сменяется давлением, направленным назад, то есть торможение сменяется отталкиванием [5, 7].

Настоящее исследование выполнено с целью определения особенностей опорной и опорнодинамической функции нижних конечностей у больных с травмами костей конечностей после перелома в условиях лечения с помощью метода чрескостного остеосинтеза.

ОБЪЁМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследованы три группы мужчин. В первую       ломами костей голени, обследованных на протя- вошли 35 больных 23-47 лет с закрытыми пере-       жении периода фиксации. Контрольную группу составили 96 обследуемых без травм конечности в возрасте от 10 до 70 лет и третью - 14 легкоатлетов 1-3 разряда 18-24 лет. Оценка статических и динамических параметров ходьбы производилась с помощью комплекса "ДиаСлед-Скан", содержащего системный блок, коммутатор и электронные стельки различных размеров, помещаемые в обувь обследуемых. Обследуемые надевали специальную обувь без каблука с вложенными электронными стельками. Первое исследование производилось в позе «стоя». Далее регистрация параметров повторялась при ходьбе в произвольном темпе. Проходимая дистанция составляла 10 метров.

Рассчитывалось давление на различные точки стопы при стоянии и при ходьбе. Во время ходьбы определялись длительность периода переката через стопу, периода переноса конечности над опорой, двуопорный период шага, время достижения пика переднего и заднего толчков, демпферного провала. Определялась величина пиков переднего и заднего толчка, демпферного провала. Оценивалась максимальная нагрузка (кг/см2) на отделы стопы, продольные и поперечные девиации шага.

Статистическая обработка полученных данных проведена с помощью пакета анализа компьютерной программы «Excel».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При ходьбе в произвольном темпе (в среднем 3 км/час) длительность цикла шага у обследуемых контрольной группы составляет в среднем 0,74 ±0,06 с. Она мало изменяется с возрастом, но у легкоатлетов сравнительно меньше (рис. 1). При этом период переката через стопу равняется 59 %, а период переноса – 42 % от длительности цикла шага.

У травматологических больных при использовании дополнительных средств опоры длительность шага в полтора раза больше (р 0,001). К концу периода фиксации она не отличается от показателей здоровых сверстников. При этом в первые недели после травмы длительность переката через стопу увеличена на 68 % (р 0,01), период переноса конечности над опорой – на 39 % (р 0,05) (рис. 2), двуопорный период шага - в 3 раза, время регистрации переднего и заднего толчка – соответственно на 87 % и 56 % (р 0,01).

В процессе лечения больных в полтора раза возрастает сила переднего и заднего толчка травмированной конечности. Соотношение силы заднего и переднего толчка снижено на обеих конечностях (рис. 3). Превалирование силы заднего толчка, обеспечивающего поступательное движение тела вперед, становится существенно выше лишь на интактной конечности в конце периода фиксации. Относительно невысокие показатели этого соотношения у спортсменов объясняются тем, что для их двигатель- ного стереотипа характерна большая скорость передвижения. При анализе показателей ходьбы в ускоренном темпе у спортсменов выявлено увеличение соотношения силы толчков до 1,45

и выше.

Рис. 1. Длительность периода шага у больных в процессе лечения и у обследуемых контрольных групп

Рис. 2. Длительность периода переноса больной (светлые столбики) и интактной конечности у больных с травмой голени и у обследуемых контрольных групп

Таблица 1

Основные расчетные показатели графиков длительности появления пиков нагрузки на стопу при ходьбе (М±m)

Группы обследуемых и сроки лечения	Передний толчок (сек)		Демпферный провал (сек)		Задний толчок (сек)
	Больная	Интактная	Больная	Интактная	Больная	Интактная
14	0,28 0,04	0,27 0,04	0,23 0,09	0,23 0,09	0,50 0,06	0,62 0,06
21	0,25 0,04	0,29 0,03	0,13 0,05	0,20 0,06	0,50 0,07	0,60 0,06
45	0,24 0,02	0,19 0,03	0,25 0,06	0,27 0,04	0,42 0,04	0,43 0,02
70	0,14 0,02	0,11 0,01	0,09 0,05	0,14 0,04	0,34 0,02	0,36 0,02
Контрольн.	-	0,15 0,004	-	0,19 0,014	-	0,32 0,007
Спортсмены	-	0,08 0,001	-	0,18 0,014		0,31 0,016

Рис. 3. Соотношение величин заднего и переднего толчка у больных и обследуемых контрольных групп

Щадящий режим функционального нагружения пораженной конечности и использование дополнительных средств опоры приводит к тому, что при нагружении травмированной конечности не выявляется демпферный провал. Этот провал может быть не выражен и при ходьбе без дополнительных средств опоры (рис. 4). Следует заметить, что с увеличением возраста обследуемых величина демпферного провала становится больше, что свидетельствует о снижении рессорных свойств элементов опорно-двигательной системы (рис. 5). Время наступления этого провала сокращается (рис. 6).

Рис. 4. Графики нагружения поврежденной (черная заливка) и интактной (серая заливка) конечностей б-го Ж., 26 лет, с закрытым винтообразным переломом костей левой голени через 15, 49 и 65 дней после остеосинтеза

Рис. 5. Возрастная динамика величины демпферного провала у обследуемых контрольной группы

Рис. 6. Возрастная динамика времени достижения пика демпферного провала у обследуемых контрольной группы

Усредненное значение максимальной нагрузки на различные отделы стопы у больных в статике в первые недели на 20-30 % больше, чем при ходьбе, когда используются дополнительные средства опоры. Однако в дальнейшем динамическая нагрузка становится относительно больше (табл. 2). Нагрузка на опорную поверхность стопы интактной конечности у больных наибольшая при ходьбе. По мере лечения динамическая нагрузка на обе конечности продолжает возрастать. У здоровых людей динамическая нагрузка на 35-80 % больше статической. При этом у спортсменов в статике максимальная нагрузка на отделы стопы выше, чем у неспорт-сменов, по-видимому, за счет более высокой упругости тканей подошвенной поверхности стопы [8].

Коэффициент асимметрии нагружения конечностей у больных в первые недели лечения при стоянии меньше, чем при ходьбе (соответственно 37 % и 55 %). У обследуемых кон- трольных групп этот коэффициент относительно меньше при ходьбе (в норме соответственно 5 и 2 % и у спортсменов - 14 и 7 %).

Следует также обратить внимание на снижение у больных при ходьбе вариативности проекции центра давление стопы поврежденной конечности относительно ширины и длины стопы (рис. 7). Площадь траектории общего центра давления в статике по мере лечения увеличивается (рис. 8). Эти показатели свидетельствуют о том, что в процессе лечения происходит совершенствование регуляции позы при стоянии и центра массы тела при ходьбе.

Таким образом, исследование биомеханических параметров нагружения конечностей при стоянии и ходьбе позволяет не только объективизировать динамику улучшения функции локомоторного аппарата при лечении больных по Илизарову, но и выявить механизмы компенсации нарушения функций поврежденной конечности.

Средние значения максимальной нагрузки на стопу (М m)

Таблица 2

Группы обследуемых	n	Статическая нагрузка на стопу (кг/см2)		Нагрузка на стопу при ходьбе (кг/см2)
		Больная	Интактная	Больная	Интактная
2-14 дней	8	0,78 0,27	1,17 0,22	0,65 0,19	1,69 0,19
15-29 дней	10	0,86 0,22	1,37 0,15	0,65 0,13	1,53 0,08
30-59 дней	8	1,52 0,09	1,22 0,13	1,46 0,13	1,95 0,08
60-79 дней	7	1,01 0,22	1,03 0,04	1,14 0,13	2,00 0,11
Контрольная	24	-	0,89 0,02	-	1,60 0,03
Спортсмены	26	-	1,26 0,15	-	1,70 0,15

Рис. 8. Площадь траектории общего центра давления при стоянии

Рис. 7. Вариативность проекции центра давления при ходьбе (в процентах от длины и ширины стопы)