CC BY
36
DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2016.4.10
УДК 612.746: 612.763:616.831-009.11:616.711-073.756.8
к Российский
Журнал / Биомеханики
www.biomech.ru
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПРОЯВЛЕНИЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ В ПОСТУРАЛЬНЫХ ОРТОСТАТИЧЕСКИХ
СТЕРЕОТИПАХ
Лаборатория коррекции деформаций и удлинения конечностей Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А. Илизарова Министерства здравоохранения России», Россия, 640014, Курган, ул. М. Ульяновой, 6, e-mail: [email protected]
Аннотация. С целью количественной оценки проявлений двигательной патологии в стереотипах постуральной ортостатической активности использована компьютерная оптическая топография. Пространственные характеристики туловища и позвоночника в ортостатической позе исследовались по 7-14 топографическим снимкам при пролонгированном стоянии до 3,5 минут. Мониторинг постуральной активности осуществлялся в естественной позе и в условиях моделируемой разновысокости ног с интервалом от 10 до 20 с. Обследованы ортопедически здоровые люди (55) в возрасте от 6 до 30 лет и 36 пациентов с детским церебральным параличом того же возраста до и после функциональной нагрузки в виде тридцатиминутной безостановочной ходьбы в произвольном темпе. Установлено, что диагностический критерий «нормированных отклонений», основанный на оценке изменчивости постуральных биомеханических профилей туловища в популяции, адекватно не отражает признаки двигательной патологии в ортостатической активности. Для оценки патологических проявлений в постуральной деятельности необходимо определение индивидуальной вариабельности изучаемого показателя в структуре конкретного двигательного стереотипа. Разработанный показатель стабильности постурального параметра в биомеханической системе туловища находится в прямой зависимости от абсолютных значений его вариативности и отражает степень приближения характеристик опорно-двигательной системы к полезному приспособительному результату. В структуре функциональной организации постуральных ортостатических стереотипов вариабельность биомеханических характеристик вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища находится в степенной зависимости от их математически ожидаемых значений. Нормативные значения показателя стабильности для индекса нарушения формы туловища во фронтальной плоскости более -2,0 отн. ед., а значения вариативности менее 0,4а. В условиях двигательной патологии сила степенной зависимости уменьшается, что характеризует проявления двигательных расстройств, связанных с нарушением функций экстрапирамидной системы, тогда значения показателя стабильности менее -2,0 отн. ед., а значения вариативности - более 0,4а.
Ключевые слова: двигательная патология в постуральной активности, ортостатический двигательный стереотип, компьютерная оптическая топография, вариативность постуральных характеристик, показатель стабильности постурального параметра.
© Долганов Д.В., Попков Д.А., Аранович А.М., 2016
Долганов Дмитрий Владимирович, к.б.н., с.н.с. лаб. коррекции деформаций и удлинения, Курган Попков Дмитрий Арнольдович, д.м.н., зав. лаборатории коррекции деформаций и удлинения, Курган Аранович Анна Майоровна, д.м.н., г.н.с. лаборатории коррекции деформаций и удлинения, Курган
Д.В. Долганов, Д.А. Попков, А.М. Аранович
Введение
Визуальная постуральная оценка больных с заболеваниями опорно-двигательной системы - одна из первых и наиболее универсальных процедур стационарного и поликлинического осмотра. При всей своей субъективности ее диагностическая значимость в качестве функционального и биомеханического критерия тяжести двигательной патологии по-прежнему остается высокой, несмотря на все многообразие специализированных средств объективного контроля. Основанные на клинических проявлениях заболевания визуальные балльные шкалы оценок просты и удобны в профессиональном использовании [2, 15], вместе с тем, несмотря на очевидную универсальность в применении, имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, балльные системы оценки ориентируются на качественную градацию признаков, а потому имеют низкий уровень воспроизводимости и значительный компонент субъективизма. Во-вторых, шкалы не учитывают индивидуальные особенности биомеханической структуры статико-локомоторного стереотипа и обладают низким уровнем чувствительности к проявлениям двигательной патологии. Ввиду этого изучение двигательной патологии и приспособительных механизмов в такой сложноорганизованной деятельности, как например, локомоторная и постуральная активность, невозможно без использования инструментальных средств регистрации и анализа биомеханики движений [12]. Еще в прошлом веке один из основоположников отечественной биомеханики Н.А. Бернштейн [3] в своих трудах сформулировал основные задачи и перспективы этого научного направления в клинике, показав его значимость в совершенствовании диагностических методов и средств, а также для понимания вопросов патогенеза различных нарушений опорно-двигательного аппарата. Вместе с тем, если изучение структуры динамических (локомоторных) двигательных стереотипов с использованием контактных биомеханических и оптикоэлектронных систем регистрации регулярно предпринимается [8, 14], то анализ двигательной патологии в постуральной активности ограничивается преимущественно электромиографическими и стабилометрическими средствами контроля [7, 10]. Они не в полном объеме отражают особенности формирования и организации постуральных двигательных стереотипов и не позволяют выявлять другие аспекты двигательной патологии. По данным литературы, некоторые элементы приспособительной активности в постуральной и локомоторной деятельности ортопедических больных оказались специфически не связаны с признаками функциональной недостаточности пораженной конечности [6]. Локомоторные и постуральные ортостатические стереотипы активности - это типичные признаки внешнего поведения биомеханических систем опорно-двигательного аппарата в условиях его вертикальной ориентации. Проблема интерпретации качественных диагностических критериев двигательной патологии с объективными количественными оценками должна решаться с использованием средств и приемов биомеханического анализа. Из-за того, что многозвенные биомеханические системы опорно-двигательного аппарата конкретных людей имеют существенные индивидуальные различия и большое число степеней свободы, многообразие их возможных состояний сложно прогнозировать. Основная проблема перехода качественных критериев двигательной патологии к количественным оценкам сводится к тому, чтобы выяснить, в каком диапазоне значений и какие пространственные или кинематические характеристики биомеханических систем опорно-двигательного аппарата следует считать нормой или проявлениями двигательной патологии.
Цель настоящего исследования - оценка и изучение количественных проявлений двигательной патологии во внешней структуре и функциональной организации ортостатических стереотипов.
Материал и метод исследования
Обследованы ортопедически здоровые люди (55 человек) в возрасте от 6 до 30 лет и 36 пациентов с детским церебральным параличом того же возраста, до и после функциональной нагрузки в виде тридцатиминутной безостановочной ходьбы в произвольном темпе. В половине наблюдений (в основном дети) более продолжительные маршруты совершались в присутствии сопровождающих. Биомеханический анализ мониторируемой постуральной активности туловища и позвоночника в положении стоя (ортостатика) осуществляли оптикоэлектронным методом КОМОТ [11]. Методика обследования заключалась в получении подробной информации о дорсальной поверхности туловища пациента в форме оптического сигнала. Для этого обследуемых размещали на фоне эталонной плоскости, параллельно ее поверхности в специальном перемещаемом установочном месте. Рельеф обследуемой поверхности преобразовывался телевизионной камерой в оптический сигнал после проецирования слайд-проектором сбоку на эту поверхность вертикально ориентированных светлых и темных полос одинаковой ширины. Спроецированное на дорсальную поверхность туловища пациента изображение полос деформировалось в поперечном направлении пропорционально форме рельефа, что позволяло регистрировать телевизионной камерой исследуемый ландшафт с высокой степенью точности. Привязка анализируемой поверхности к анатомическим ориентирам и костным структурам скелета, дополнительно помечаемым специальными маркерами квадратной формы (2*2 мм) из светоотражательной пленки, позволяла достаточно точно оценивать ориентацию и взаимное расположение отдельных частей туловища в пространстве.
После компьютерной цифровой обработки изображений поверхности туловища, параметры и пространственные характеристики наиболее информативных элементов позвоночника и тела схематично отображались во фронтальной, сагиттальной и горизонтальной проекциях с цифровым представлением их основных параметров в нормированных величинах. По каждой топограмме с помощью диагностической системы ТОДП (топографическая оценка деформаций позвоночника) по совокупности биомеханических параметров и критерию «сигмальных отклонений» выставляется автодиагноз доминирующих нарушений в форме туловища, а также устанавливаются локализация и степень деформации позвоночника. Кроме того, анализ состояния постуральных систем по топограммам в динамике наблюдения позволяет изучать влияние различных факторов и обстоятельств на поведение диагностически значимых биомеханических характеристик и параметров. В зависимости от возможностей и желания испытуемого участвовать в исследовании своей осанки, пространственные характеристики туловища и позвоночника оценивали при пролонгированном стоянии до 3,5 мин по 7-14 топографическим снимкам. Продолжительность интервалов между снимками составляла от 10 до 20 с. Если мониторинг постуральной активности у пациентов с детским церебральным параличом осуществлялся в привычной для них позе с удобной для самостоятельного стояния установкой стоп, то установка стоп у здоровых обследуемых добровольцев в обязательном порядке осуществлялась на одинаковом расстоянии от эталонной плоскости. Кроме того, у ортопедически здоровых лиц правосторонние и левосторонние постуральные асимметрии туловища моделировались разновысокостью ног, для этого под одну из конечностей подкладывались специальные двухсантиметровые подставки.
Полученные для каждого обследуемого результаты анализировали по качественным (формализованный топографический диагноз системы ТОДП) и количественным изменениям в его постуральном статусе. После предварительного
выявления аномальных элементов осанки на выходных формах и частоты появления их в стереотипах постуральной активности (топографические проявления деформаций позвоночника и отклонения контролируемых параметров за пределы значений, равных ± 2g) оценивали их динамику во времени и степень варьирования по коэффициенту вариации (KV), который после обработки изображений туловища рассчитывали по формуле
KV = —100, (1)
M
где g - среднеквадратическое отклонение; М - математическое ожидание параметра.
В объеме проводимого исследования KV рассчитывали для следующих топографических показателей: угол наклона туловища в сагиттальной плоскости (ST); угловая ориентация в сагиттальной плоскости седьмого шейного позвонка относительно вершины лордоза (SN); угол наклона туловища во фронтальной плоскости (FT); углу наклона плечевого пояса во фронтальной плоскости относительно горизонтали (FH); угол перекоса таза во фронтальной плоскости относительно горизонтали (FP); угол ротации плечевого пояса относительно таза в горизонтальной плоскости (GT). Кроме того, KV вычисляли для интегральных индексов нарушения формы туловища во фронтальной (PTIF); горизонтальной (PTI_G) и сагиттальной (PTI_S) проекциях, а также для общего индекса по всем трем плоскостям (PTI). Статистическая обработка материала производилась с помощью пакета анализа данных Microsoft Excel 2007.
Результаты исследования
Если в естественной позе аномальных элементов активности в биомеханических системах туловища у ортопедически здоровых обследуемых не выявлялось, то они успешно моделировались разновысокостью ног и проявлялись индивидуально в зависимости от продолжительности стояния, стороны и величины разновысокости.
В моделируемых ситуациях перекосы таза и дуги искривлений позвоночника по нормированным значениям выходили за пределы трех сигм, но наблюдаемые изменения в пространственной организации позвоночника имели компенсаторно-приспособительное значение при моделируемой разновысокости ног и не являлись проявлениями патологии, так как носили временный характер, варьировались в широких пределах (коэффициент вариации более 15 %) [5]. На топографические признаки ригидности искривлений позвоночника в большей степени влияет не величина и не продолжительность разновысокости, а степень функционального доминирования опорной конечности. У здоровых обследуемых в 59 % случаев топографические признаки ригидных искривлений позвоночника проявлялись только тогда, когда опорная нагрузка при стоянии перераспределялась на левую функционально не доминирующую конечность, а в 38 % случаев на функционально не доминирующую правую. При этом время наступления и частота появления элементов аномальной активности в постуральных стереотипах также не проявили признаков диагностической информативности, поскольку лишь характеризовали приспособительные ответы опорно-двигательной системы: зависели от индивидуальных особенностей обследуемых и легко корректировались восстановлением в статике привычной опорности.
В отличие от здоровых, у пациентов с детским церебральным параличом даже в максимально удобной для них позе признаки аномальной активности в двигательных стереотипах регистрировались с самого начала обследования и зависели от тяжести патологии. При этом в зависимости от локализации различных типов мышечного
гипертонуса (дистонии - постоянное либо спазматическое сокращение мышц, спастичности - непроизвольное резкое сокращение мышц и ригидности - резкое повышение тонуса мышц) аномальная активность проявлялась, как и у ортопедических больных, в соответствии с величиной разновысокости ног, а также зависела от тяжести доминирующей патологии. Кроме того, в отличие от ортопедических больных [13], у пациентов с детским церебральным параличом аномальная активность не отличалась постоянством: на фоне доминирующей аномальной активности либо эпизодически появлялись и усиливались новые элементы, либо ослабевали или исчезали ранее появившиеся (характерный отличительный признак для детского церебрального паралича). Особенно четко непредсказуемое многообразие форм аномальной активности в ортостатических стереотипах у пациентов с детским церебральным параличом обнаруживалось при функциональных пробах. После получасовой прогулки в постуральных стереотипах менялись не только сопутствующие второстепенные признаки аномальной активности, но и доминирующие в стереотипе проявления двигательной патологии (табл. 1). Нараставший в постуральном стереотипе перед началом локомоторной нагрузки левосторонний наклон туловища до 3° (FT (время 15:06:10)) переориентировался после ее проведения в противоположную сторону и соответствовал уже отрицательным значениям этого показателя (FT = -0,14 ± 0,36°). Доминировавшие до нагрузки проявления аномальной активности во фронтальной плоскости (PTIF = 1,47 ± 0,23°) после нагрузки существенно уменьшались (PTIF = 0,98±0,12°), в то время как аномальные проявления активности в горизонтальной (PTI_G) и сагиттальной (PTI_S) проекциях туловища усиливались на 15 %.
В постуральных системах опорно-двигательного аппарата биомеханические взаимодействия между кинематическими элементами туловища могут существенно перестраиваться, при этом визуально изменения в биомеханическом профиле оценить практически невозможно.
Поскольку в основе наблюдаемого многообразия форм постуральной активности лежит изменчивость (вариативность) пространственных характеристик туловища и его кинематических элементов, их участие в постуральной организации двигательных стереотипов не вызывает сомнений. Согласно результатам проведенного исследования (табл. 2), в ортостатических стереотипах больных с детским церебральным параличом относительная вариативность пространственных характеристик туловища статистически значимо оказалась в степенной зависимости от их математически ожидаемых значений.
Пример степенной зависимости относительной вариативности (KV, %) угла наклона туловища в сагиттальной плоскости (ST) от его математически ожидаемых значений (M, град.) представлен на рис. 1. Выявленные в результате аппроксимации данных зависимости подобного вида оказались правомерны для всех вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища. Кроме того, если величины достоверности (R ) аппроксимированных зависимостей в ортостатических стереотипах больных в отношении простых постуральных показателей (табл. 2) не опускались ниже 0,3, то в отношении комплексных (интегрированных) показателей (PTI_S; PTI_G; PTI F) картина менялась. Чем больше составляющих присутствовало в интегральном показателе, тем меньше степенная зависимость его вариативности проявлялась от математически ожидаемых значений. В норме для комплексных (интегрированных) показателей уровни статистической надежности зависимостей вариативности топографических показателей от их математически ожидаемых значений превышают 0,3, у пациентов с нарушениями координационной функции экстрапирамидной системы - менее 0,15.
Таблица 1
Изменения в постуральном стереотипе у пациента Т., 16 лет, с диплегической формой детского церебрального паралича до и после локомоторной нагрузки
До наг зузки
Время FT PTI PTIF PTIG PTIS
15:03:44 1,5 1,5 1,1 1,8 1,4
15:03:57 1,9 1,5 1,5 1,7 1,3
15:04:10 2,2 1,5 1,6 1,6 1,2
15:04:22 2,8 1,5 1,8 1,6 1,1
15:04:34 1,5 1,4 1,3 1,7 1,2
15:04:47 1,6 1,4 1,5 1,6 1
15:04:57 1,6 1,4 1,6 1,6 1
15:05:11 2,3 1,6 1,5 2 1,1
15:05:25 1,8 1,3 1,1 1,5 1,1
15:05:40 1,3 1,4 1,4 1,6 1
15:05:56 2 1,3 1,4 1,5 1
15:06:10 3 1,4 1,9 1,4 0,7
M ± о 1,96±0,5 1,43±0,08 1,47±0,23 1,64±0,15 1,09±0,17
После нагрузки
15:42:18 -0,5 1,4 1 1,8 1,4
15:42:32 -0,1 1,5 1 1,9 1,4
15:42:44 0 1,5 1 1,8 1,5
15:42:56 -0,5 1,5 1 1,8 1,6
15:43:09 0,1 1,5 0,9 1,9 1,5
15:43:21 0 1,4 1,1 1,9 1,1
15:43:34 0,5 1,3 0,9 1,8 1,1
15:43:47 0,1 1,5 1 1,9 1,3
15:44:00 -0,1 1,3 0,6 1,9 1,2
15:44:12 -0,6 1,5 1,1 1,9 1,2
15:44:25 0,2 1,4 1 1,9 1
15:44:38 -0,8 1,4 1,1 2 1
M ± о -0,14±0,36 1,43±0,06 0,98±0,12 1,87±0,06 1,26±0,19
Примечание: M - математически ожидаемое значение постурального показателя для двигательного стереотипа, ±о - его среднеквадратическое отклонение.
На основании установленных зависимостей предложен показатель стабильности постурального параметра в двигательном стереотипе для индекса нарушения формы туловища во фронтальной проекции (ПСш_т, отн. ед.), вычисляемого по формуле
ПСРГ/ = 1 - 7,112аМГ0'338, (2)
где аг - среднеквадратическое отклонение постурального показателя PTI_F в двигательном стереотипе, - его математически ожидаемое значение.
Таблица 2
Характеристики зависимостей вариативности вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища от их математически ожидаемых значений в ортостатических двигательных стереотипах больных с детским
церебральным параличом
Параметр n Уравнение регрессии R2
Простые постуральные показатели
ST 72 Y = 96,293Х 40,749 0,5598
SN 72 Y = 112,68 X ~0'763 0,5493
SK 72 Y = 79,29Х40'6125 0,3369
GT 72 Y = 113,48 X ~0'606 0,3188
FT 72 Y = 55,322X"0'543 0,4031
FH 72 Y = 87,157Х-0'599 0,3819
FP 72 Y = 76,162X ~0'712 0,5930
Комплексные (интегрированные) постуральные показатели
PTIS 72 Y = 19,94 X-0'6705 0,1409
PTIG 72 Y = 17,021Х0'2011 0,0285
PTIF 72 Y = 13,323X0Д555 0,0168
Примечание: У соответствует коэффициенту вариации обозначенного параметра, Х - математически ожидаемое значение обозначенного показателя, В2 - значение величины достоверности аппроксимированной зависимости, п - число наблюдений.
KV, %
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
♦ *
к"
V ♦ ♦ ♦г «•
И ♦
ги ♦
• \ ♦ ♦
* Ч** J | 1 » , й . ♦ ♦ * ♦ * *--*
,
0 5 10 15 20 25 30
М, град.
Рис. 1. Степенная форма зависимости относительного варьирования наклона туловища в сагиттальной плоскости (КУ - коэффициент вариации показателя БТ, %) от его математически ожидаемых значений (М, град.) в ортостатических постуральных стереотипах у больных с детским церебральным параличом
Расчетный показатель стабильности связан с абсолютными значениями его вариативности в постуральных стереотипах как в норме (рис. 2, а), так и у больных с двигательной патологией (рис. 2, б). Но в группе больных с координационными нарушениями диапазон этого показателя существенно расширен за счет смещения в сторону отрицательных значений, которые соответствуют большим абсолютным значениям вариативности постуральных характеристик (рис. 2, б).
В норме значения показателя стабильности для индекса нарушения формы туловища во фронтальной плоскости более -2,0 отн. ед., а показатель вариативности менее 0,4g. В условиях двигательной патологии регистрируются значения показателя стабильности менее -2,0 отн. ед., а показатель вариативности более 0,45. Введение количественных критериев позволяет оценить у пациентов с детским церебральным параличом степень нарушения стабильности постурального параметра в двигательном стереотипе по номограмме (рис. 3, б). При анализе полученных данных по значениям показателя стабильности для индекса нарушений формы туловища во фронтальной плоскости частота встречаемости различной степени нарушений составила: 77,7 % -0 степень, 12,5 % - I степень, 5,5 % - II степень, 4,3 % - III степень.
1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 0
ПСpt! Fi, отн. ед.
а
♦
III степень
II степень
V* 1 степень
0 степень
1,8 1,6 1,4 1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2 0
-8
-7
-6
-1
0
1
-5 -4 -3 -2 ПС,,77отн. ед. б
Рис. 2. Зависимость вариативности (среднеквадратического отклонения) индекса нарушения формы туловища во фронтальной плоскости (РТ1_Р) от показателя стабильности (ПС) индекса фронтальных нарушений туловища (ПСрт/ р) в двигательных стереотипах: а - у ортопедически здоровых людей, б - у больных детским церебральным параличом с критериями степени поражения на номограмме
Обсуждение результатов
При анализе проявлений двигательной патологии внимание эпизодически приходится акцентировать на поведении различных систем: функциональной, опорно-двигательной, постуральной, биомеханической, гносеологической и т.д. Учитывая многообразие определений этого понятия, следует оговориться, что под термином «система» мы подразумеваем расположение совокупности взаимосвязанных объектов познания в порядке, удобном для их исследования и изучения. В этой связи с целью идентификации и выявления диагностически значимых биомеханических характеристик в поведении постуральных систем туловища у пациентов мы обозначали их наблюдаемые поведенческие проявления терминологическим словосочетанием «постуральный ортостатический стереотип активности», который более точно индивидуализирует и конкретизирует поведенческие проявления биомеханики постуральной системы туловища конкретного человека. Кроме того, при сравнительных оценках может использоваться диагностически значимый параметр аномальной активности по критерию «сигмальных отклонений».
С учетом такого подхода оценка влияния на ортостатический стереотип туловища моделируемой разновысокости ног показала, что в норме по топографической диагностике приспособительные изменения в пространственной ориентации кинематических элементов туловища не отличаются от аналогичных изменений при двигательной патологии. Простота моделирования аномальной активности в двигательных стереотипах свидетельствует о том, что наблюдаемые нарушения в форме туловища и позвоночника являются неспецифическими адаптационными проявлениями опорно-двигательной системы к биомеханически измененным условиям функционирования и не могут использоваться в качестве критериев двигательной патологии. Следовательно, универсальный и широко используемый в морфометрии критерий «нормированных отклонений» в инструментальном контроле сложноорганизованных соматических функций обоснован не в полной мере [9] и требует дополнительных коррекций. Поза и постуральные стереотипы не могут рассматриваться лишь в биомеханическом аспекте как простое статическое расположение различных сегментов тела [4]. В реальности поза включает интегрированную совокупность биомеханических, нейрофизиологических и нейропсихических процессов, которые влияют друг на друга и взаимно компенсируются в каждый момент времени. В отличие от менее лабильных вегетативных и слабо лабильных структурных (морфометрических) показателей, для оценки аномальности исследуемого биомеханического параметра только величины «сигмального отклонения» по выборочной совокупности недостаточно. Для полноты и адекватности оценок двигательной патологии необходимы специальные функциональные пробы, которые позволяют выявить индивидуальную вариабельность кинематического показателя в структуре двигательного стереотипа для нахождения адаптационного резерва исследуемого параметра. Под влиянием функциональных нагрузок индивидуальный размах изменчивости некоторых признаков в приспособительной деятельности опорно-двигательной системы может значительно превышать диапазон его встречаемости даже в репрезентативных выборочных совокупностях. Такая ситуация возможна, когда приспособительный диапазон признака очень широкий, а исследуемые его в популяции параметры контролируются в очень узком функциональном диапазоне значений, например, только в условиях физического или постурального комфорта.
Инструментальный анализ показал, что если клинические признаки поражения пирамидной системы количественно обнаруживаются в появлении аномальных элементов и нарушениях формы туловища на основании критериев выборочной
изменчивости в популяции здоровых людей [5], то при поражении экстрапирамидной системы клинические признаки в виде нарушений функции равновесия и координационной точности количественно проявляются в вариативности постурального параметра конкретного стереотипа. Наиболее информативными являются составные постуральные показатели, интегративно характеризующие ортостатические стереотипы по нарушению формы туловища, например, во фронтальной проекции (PTI_F).
Сопоставительный анализ показателей координационной эффективности по величинам стабильности постуральных стереотипов во фронтальной проекции показал, что в группе больных с координационными нарушениями диапазон этого показателя существенно расширен за счет смещения в сторону отрицательных значений, которые соответствуют большим абсолютным значениям вариативности постуральных характеристик (рис. 2, б). Если в соответствии с текущими потребностями организма постуральные ортостатические стереотипы являются приспособительным ответом опорно-двигательной системы к конкретным биомеханическим условиям стояния, то с позиций теории функциональных систем [1] проявления стабильности (снижение вариабельности) свидетельствуют о степени приближения постуральной системы к получению полезного приспособительного результата. В функциональных системах при положительном подкреплении результатов длительной и избыточной приспособительной стабильности может достигаться противоположный эффект. Чрезмерная стабилизация или иммобилизация функциональных элементов, например, суставов и позвоночно-двигательных сегментов может перерастать в различные формы двигательной патологии [5].
Таким образом, для количественной оценки проявлений двигательной патологии в постуральной ортостатической активности только определения степени популяционной изменчивости регистрируемого параметра недостаточно. Для диагностической информативности наряду с характеристиками пространственной ориентации кинематических элементов туловища и позвоночника не меньшее значение имеет их вариативность в постуральном стереотипе. Коэффициенты вариации топографических показателей, вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища и позвоночника находятся в степенной зависимости от их математически ожидаемых значений и проявляют специфичность к функциональному состоянию экстрапирамидной системы. Математическая аппроксимация эмпирически установленных зависимостей в отношении информативно значимых постуральных характеристик позволит путем сопоставления ожидаемых параметров с их фактически регистрируемыми значениями производить количественную оценку текущих состояний экстрапирамидной системы конкретного пациента.
Пример оценки степени нарушения стабильности постурального параметра пациента Б., 23 года, с детским церебральным параличом.
При обследовании пациента до функциональной нагрузки обнаружено: M ± g = 1,65 ± 0,16 комбинированного показателя индекса нарушения формы туловища во фронтальной плоскости PTIF, полученные в выходных формах методики при обработке топограмм из 12 снимков при стоянии в течение 3 мин. Показатель стабильности (ПС) рассчитываем по формуле (2): ПСРТ1 F = 0,039. В соответствии с номограммой определяем 0 степень, или отсутствие нарушения стабильности постурального параметра в двигательном стереотипе. При обследовании пациента после функциональной нагрузки (ходьба в произвольном темпе в течение 30 мин) получено: M± g = 3,29 ± 0,78 показателя PTIF из 12 снимков при стоянии в течение 3 мин. ПСРТ1^ = -2,71. В соответствии с номограммой определяется II степень
нарушения стабильности постурального параметра в двигательном стереотипе. Отрицательная динамика показателя, выявляемая после функциональной нагрузки, свидетельствует об усилении нарушений функции равновесия и координации.
Выводы
1. Клинические признаки поражения пирамидной системы в форме спастичности (непроизвольное резкое сокращение мышц), ригидности (резкое повышение тонуса мышц) и их последствий обнаруживаются в появлении аномальных элементов активности и нарушениях биомеханического профиля формы туловища. Количественная оценка их проявлений в стереотипах постуральной активности на основании критериев выборочной изменчивости по величинам нормированных отклонений не может рассматриваться в качестве специфических признаков заболевания, так как отслеживает приспособительные ответы опорно-двигательной системы на текущие потребности и обстоятельства.
2. Моделирование в постуральных системах туловища топографических проявлений сколиотической патологии позвоночника у ортопедически здоровых людей величинами разновысокости ног (до 2 см) свидетельствует о том, что универсальный диагностический критерий «двух и более сигмальных отклонений», основанный только на оценке выборочной изменчивости изучаемого признака в популяции, не отражает специфических признаков двигательной патологии.
3. Клинические признаки поражения экстрапирамидной системы (в виде нарушений функции равновесия и координационной точности) в стереотипах постуральной активности обнаружили свою специфичность и количественно проявлялись в вариативности простых и комплексных постуральных показателей, характеризующих пространственную ориентацию вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища.
4. Для количественной оценки признаков двигательной патологии, связанной с поражением экстрапирамидной системы, необходимо, чтобы в структуре конкретного двигательного стереотипа дополнительно определялась вариабельность изучаемого биомеханического показателя. В исследованных ортостатических стереотипах разработанный показатель стабильности постурального параметра напрямую связан с абсолютными значениями его вариативности, и его функциональная информативность отражает степень приближения биомеханических характеристик опорно-двигательной системы к полезному приспособительному результату.
5. В структурах функциональной организации постуральных ортостатических стереотипов вариабельность пространственных характеристик вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища находится в степенной зависимости от их математически ожидаемых значений. В условиях двигательной патологии сила функциональных зависимостей ослабевает и характеризует проявления двигательных расстройств, связанных с нарушением функций экстрапирамидной системы.
6. Предложена оценка степеней нарушения функции экстрапирамидной системы по показателю стабильности постурального параметра во фронтальной биомеханической системе туловища. В норме показатель стабильности более -2,0 отн. ед., а показатель его вариативности менее 0,4g; при двигательной патологии показатель стабильности менее -2,0 отн. ед., а вариативности - более 0,4g.
Список литературы
1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина, 1975. - 447 с.
2. Баранов А.А., Намазова-Баранова Л.С., Куренков А.Л., Клочкова О.А., Каримова Х.М., Мамедьяров А.М., Жердев К.В., Кузенкова Л.М., Бурсагова Б.И. Комплексная оценка двигательных функций у пациентов с детским церебральным параличом: учеб.-метод. пособие. - М.: Педиатр, 2014. - 84 с.
3. Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений / под ред. В.П. Зинченко. - М.: Институт практической психологии; Воронеж: МОДЭК, 1997. - 608 с.
4. Гаже П.-М., Вебер Б., Бонье Л., Боке Ж., Корню Ж.-И., Ферре Ж., Маруччи К., Пишон Ж., Шайбель А., Тупе М., Вильнёв Ф., Замфиреско Ф. Постурология. Регуляция и нарушения равновесия тела человека / пер. с фр. под ред. В.И. Усачева - СПб.: СПбМАПО, 2008. - 316 с.
5. Губин А.В., Долганов Д.В. Стереотипы постуральной приспособительной активности позвоночника до и после оперативной коррекции укороченной конечности // Хирургия позвоночника. -2012. -№ 4. - С. 32-41.
6. Долганов Д.В., Тёпленький М.П., Долганова Т.И., Олейников Е.В. Специфические и неспецифические компенсаторные проявления функциональной недостаточности конечности у пациентов с диспластическим коксартрозом после реконструктивного лечения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - № 8. - C. 35-40.
7. Мугерман Б.И., Парамонова Д.Б., Сабиров Р.Б. Патогенез прогрессирующих нарушений позы и произвольных движений у больных детским церебральным параличом // Паллиативная медицина и реабилитация. - 2014. - № 2. - С. 19-22.
8. Петрушанская К.А., Витензон А.С. Исследование структуры ходьбы больных детским церебральным параличом // Российский журнал биомеханики. - 2005. - Т. 9, № 3. - С. 56-69.
9. Применение методов статистического анализа для изучения общественного здоровья и здравоохранения: учеб. пособие для практических занятий / под ред. В.З. Кучеренко. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006 . - 188 с.
10. Савельев М.Ю., Зиновьева С.Е. Особенности поддержания равновесия у детей младшего школьного возраста с перинатальным поражением центральной нервной системы (по данным стабилометрического исследования) // Бюллетень СГМУ. - Архангельск, 2004. - № 1. - С. 215-217.
11. Сарнадский В.Н., Фомичев Н.Г., Садовой М.А. Мониторинг деформации позвоночника методом компьютерной оптической топографии: пособие для врачей. - Новосибирск: НИИТО, 2003. - 44 с.
12. Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. - М. : ЧП Андреева М.М., 2007. - 640 с.
13. Шевцов В.И., Волокитина Е.Л., Сафонов В.Л., Атманский И.А., Югай А.Н.-X. Типы позно-тонической организации осанки у больных с патологией тазобедренного сустава // Гений ортопедии. - 2001. - № 3. - С. 42-46.
14. Camera A., Zavatsky A., Stebbins J., Theologis T., Shefelbine S.J. Determination of gait patterns in children with spastic diplegic cerebral palsy using principal components // Gait Posture. - 2009. -Vol. 29. - P. 71-75.
15. Oeffinger D.J. Gross motor function classification system and outcome tools for assessing ambulatory cerebral palsy: a multicenter study // Dev. Med. Child. Neurol. - 2004. - Vol. 4, № 5. - P. 311-319.
QUANTITATIVE EVALUATION OF MOTOR PATHOLOGY MANIFESTATIONS IN POSTURAL ORTHOSTATIC STEREOTYPES
D.V. Dolganov, D.A. Popkov, A.M. Aranovich (Kurgan, Russia)
Computed optical topography has been used for quantitative evaluation of motor pathology manifestations in postural orthostatic stereotypes. Spatial characteristics of the trunk and spine in orthostatic position were investigated by 7-14 topographic images with prolonged standing up to 3.5 minutes. Monitoring of postural activity was carried out in a natural position and under the conditions of modeled limb length discrepancy with the interval from 10 to 20 seconds. Orthopedically normal persons (n = 55) at the age of
6-30 years, and 36 patients with children cerebral paralysis of the same age have been examined before and after the functional load as non-stop random-rate walking for 30 minutes. As it has been established, the diagnostic criterion of "standardized deviations" based only on the variability assessment of the studied sign in the population, does not adequately reflect the signs of motor pathology in orthostatic activity. It is necessary to determine the individual variability of the studied parameter in the structure of a specific motor stereotype in order to assess the pathologic manifestations in postural activity. The developed stability indicator (SI) of the postural parameter is directly related to the absolute values of its variability, and it reflects the degree of the locomotorium characteristic approximation to a useful adaptive result. In the structure of functional organizing of the postural orthostatic stereotypes, the variability of spatial characteristics of vertically and horizontally oriented kinematic trunk elements is in degree-related dependence on their mathematically expected values. The normative values of SI for the index of affecting the shape of the trunk are more than -2.0 relative units in the frontal plane, and the values of variation are less than 0.45. Under the conditions of motor pathology, the strength of power dependence decreases that characterizes manifestations of the motor disorders associated with the extrapyramidal system dysfunctions, then the values of SI are recorded less than -2.0 relative units and the values of variance more than 0.45.
Key words: motor pathology in postural activity, orthostatic motor stereotype, computed optical topography, variability and stability of postural characteristics, stability indicator of the postural parameter.
Получено 15 ноября 2016
