The method of objective evaluation of joint contracture stability

Abstract

The attempt of the objective evaluation of contracture stability using BIODEX System device was undertaken. A serues of tests waas performed to obtain the parameters defining the contracture. Twenty patients with knee contracture resulted from patella fracture (2), ligaments injury (8), after surgery on the ligamento-capsular system of the knee joint (10) were examined. The suggested method allows to obtain highly precise information on contracture flexibility and thus enables to assess more objectively the rehabilitation potential as well as the efficacy of the conservative treatment.

Full Text

Можно ли надеяться на устранение контрактуры сустава консервативными методами? Для ответа на этот вопрос обычно используют данные клинического обследования больного. Прежде всего выясняют так называемую податливость (или стойкость) контрактуры. Принято считать, что у пациентов с миогенными контрактурами, поддающимися коррекции при небольшом усилии, есть значительный реабилитационный потенциал. При жестких, малоподатливых контрактурах, коррекция которых требует значительно больших усилий и времени, реабилитационный потенциал меньше. Стойкие, неподатливые контрактуры (например, обусловленные наличием анатомического препятствия восстановлению амплитуды движений в суставе), которые не удается корригировать даже при значительных нагрузках, практически бесперспективны в плане консервативного лечения.

Попытки объективной оценки податливости контрактур уже предпринимались. Например, определялось усилие, необходимое для увеличения амплитуды движения на какую-то стандартную величину угла. Для измерения использовались динамометр и угломер; был предложен и специальный прибор — контрактурометр, действие которого основано на том же принципе [1, 2]. Однако эти методики страдали большими погрешностями и потому не нашли широкого применения.

В нашей работе предпринята попытка объективно и с высокой точностью оценить стойкость контрактур с помощью аппарата для тренировки и тестирования мышц и суставов при пассивных и активных движениях системы BIODEX (США).

Аппарат состоит из двух модулей: 1) перемещаемой по направляющим с тарированной шкалой платформы с креслом для фиксации туловища пациента и перемещаемой перпендикулярно ей станины для крепления силовой установки; 2) блока управления силовой установкой (контроллер) и собственно силовой установки, соединенных с персональным компьютером IBM РС486. Процедура тренировки или тестирования отдельного звена кинематической цепи (например, коленного сустава) заключается в следующем. Пациент сидит в кресле, его туловище с помощью ремней фиксировано к спинке, проксимальный сегмент (бедро) — к сиденью, дистальный (голень) —- к специальной насадке, закрепленной на оси силовой установки. Ось тестируемого сустава совмещают с осью силовой установки. Металлический рычаг насадки ориентируют параллельно дистальному сегменту. В зависимости от задачи тестирования электродвигатель силовой установки либо оказывает противодействие движению дистального сегмента конечности, либо обеспечивает его пассивное перемещение.

Первые сообщения об аппаратах подобного типа появились достаточно давно — более 15 лет назад. Первоначально перед создателями аппаратов системы BIODEX стояла цель интенсифицировать процесс тренировки мышц и разработки движений при различной патологии опорно-двигательной системы. Внедрение высокоточных технологий металлообработки, разработок в области микропроцессорных систем, создание электроприводов с обратной связью по току (следящих приводов) создали условия для использования этих установок в качестве измерительных приборов. Примененный нами аппарат системы BIODEX позволяет с достаточной точностью регистрировать утлы перемещения, силу сопротивления движению в пассивном режиме, мышечную силу и работу в изотоническом, изометрическом, изокинетическом и эксцентрическом режимах. Все параметры записываются и обрабатываются персональным компьютером. Набор сменных насадок для тестирования и тренировки разных суставов, а также возможность перемещения кресла и силовой установки в любом направлении позволяют проводить тестирование практически всех суставов и мышечных групп.

Имеется множество публикаций протоколов исследования различных суставов в норме и при патологии [4] — плечевого [3], лучезапястного [5], коленного [6, 7].

Алгоритм тестирования в этих методиках сводится к определению функции, описывающей зависимость мышечной работы (момент вращения) от времени, которая представляется в виде графиков и цифровых значений ряда стандартных показателей (максимальный, средний момент вращения, общая работа и др.). Затем проводится их анализ — сравнение с кривой и цифровыми показателями, полученными на контралатеральной конечности. Выявление специфических графических признаков указывает на наличие той или иной патологии. Проведение тестов на этапах реабилитации позволяет объективно оценить ее эффективность.

Для получения объективных параметров, характеризующих контрактуру, была проведена серия предлагаемых нами тестов с использованием системы BIODEX. Обследовано 20 больных в возрасте от 16 до 47 лет с контрактурами коленного сустава, развившимися в результате переломов надколенника (2), повреждений связок (8), оперативных вмешательств на капсульносвязочном аппарате коленного сустава (10).

Методика исследования. Пациента фиксировали по стандартной методике «BIODEX Corporation», что обеспечивало стабильное положение сегментов нижней конечности (бедро и голень) во всем диапазоне заданной амплитуды движений при сохранении соосности коленного сустава и силовой установки. Затем проводили настройку системы с помощью контроллера (обязательная процедура при любом тесте). В режиме программирования установки пассивно (рукой исследователя) задавали пределы максимального разгибания и сгибания в поврежденном коленном суставе до появления легких болезненных ощущений. Эта амплитуда движений фиксировалась (запоминалась) процессором. В последующем аппарат переключали на режим «lift» (пассивные движения), задавали угловую скорость 10 или 30 град/с с задержкой движения в крайних точках диапазона на 10 с. Регистрировали сопротивление перемещаемого сегмента движению. Результаты измерения представлялись в виде графика зависимости момента вращения от времени (рис. 1).

Рис. 1. График зависимости момента вращения от времени в норме.

Здесь и на рис. 2, 4 и 5: а — фаза движения голени из положения максимального сгибания до точки максимального разгибания, б — фаза задержки движения в точке максимального разгибания (10 с), в — фаза обратного хода, г — фаза задержки движения в точке максимального сгибания.

Результаты. Приводим несколько клинических наблюдений.

Больной М., 47 лет. Диагноз: краевой перелом левого надколенника, посттравматическая контрактура левого коленного сустава. Получил травму в результате удара бампером в область левого коленного сустава. После 3-недельной иммобилизации приступил к разработке движений в травматологическом пункте по месту жительства. Из-за отсутствия эффекта и усиления болевого синдрома обратился в ЦИТО. Проведена компьютерная томография левого коленного сустава: выявлен краевой перелом левого надколенника. Амплитуда движений ограничена: разгибание 160°, сгибание 110°.

На рис. 2 представлены результаты тестирования. Обращает на себя внимание пологий спуск кривой в фазе б и волнообразный характер кривой в фазе г на поврежденной ноге. Поскольку эти фазы соответствуют 10-секундной экспозиции в точках максимального разгибания и сгибания, можно полагать, что при максимальном разгибании околосуставные мягкие ткани и мышцы оказывают противодействие дальнейшему движению, которое экспоненциально снижается в течение 2 с на 5 Н • м, а за оставшиеся 8 с линейно на 2 Н • м. Такая зависимость, по нашему мнению, характеризует стойкость контрактуры. На здоровой ноге отмечается отсутствие изменений кривой в фазе б и значительно меньшее (в 2 с лишним раза) сопротивление при той же амплитуде разгибания. Изменения в фазе г на здоровой ноге также отсутствовали при разнице сопротивления 2 Н • м. Следует отметить, что регистрируемые показатели в фазах экспозиции близки к величине приложенной корригирующей силы, так как перемещение дистального сегмента составляет малую величину, а его направление соответствует обратному ходу, т.е. фиксируется работа по перемещению сегмента в направлении обратного хода. При проведении стандартного изо- кинетического теста (рис. 3) выявлено 5-кратное снижение работоспособности мышц поврежденной конечности и характерное для патологии надколенника изменение формы кривой (отрезок 1-2).

Рис. 2. Результаты тестирования больного М.

Вверху — поврежденная нога, внизу — здоровая.

В результате 3-недельного курса комплексного восстановительного лечения болевой синдром купирован, подвижность в суставе восстановлена.

Больная К., 24 лет. Диагноз: закрытый оскольчатый перелом правого надколенника, состояние после остеосинтеза, контрактура правого коленного сустава. Получила автодорожную травму. Доставлена в общехирургическое отделение ближайшей районной больницы, где произведен остеосинтез надколенника и наложена гипсовая повязка. После прекращения иммобилизации больная приступила к разработке движений в поликлинике по месту жительства. Из-за отсутствия положительной динамики обратилась в ЦИТО. При поступлении амплитуда движений ограничена: разгибание 175°, сгибание 130°.

Рис. 3. Данные изокинетического исследования больного М.

Вверху — поврежденная нога, внизу — здоровая.

Проведено обследование с использованием предложенных нами тестов (рис. 4). Обращает на себя внимание наличие признаков сгибательной контрактуры, аналогичных описанным в предыдущем примере. Видно значительное увеличение противодействия сгибанию (фаза г) на поврежденной ноге, что указывает на разгибательную контрактуру. Форма этого участка кривой характеризует ее как податливую. Податливость контрактуры была подтверждена уже через 5 дней комплексного консервативного лечения: разгибание восстановилось полностью, сгибание увеличилось до 100°.

Рис. 4. Результаты тестирования больной К.

Вверху — поврежденная нога, внизу — здоровая.

Больной В., 16 лет. Диагноз: повреждение медиальной коллатеральной и передней крестообразной связки левого коленного сустава, частичное повреждение внутреннего мениска, состояние после аутопластики связок, послеоперационная контрактура. Исследование проведено сразу после прекращения 5-недельной иммобилизации. При измерении параметров подвижности поврежденного коленного сустава с помощью гониометра выявлено: разгибание 180°, сгибание 135°, на здоровой ноге — соответственно 190 и 30°.

Данные проведенного тестирования представлены на рис. 5. Анализ кривых выявил скрытую рекурвацию в поврежденном суставе: при трехкратном тестировании в течение 20 мин уровень фазы б снизился с 35 до 25 Н • м, при повторной установке предельных значений сгибания и разгибания получена кривая, характерная для контрактуры при угле разгибания, превышающем исходный на 8°. Мы полагаем, что 20 мин пассивной разработки движений (механотерапия) устранили ограничение разгибания, обусловленное миогенным компонентом контрактуры. В отношении сгибания картина была аналогичной: через 20 мин механотерапии получена кривая, характерная для разгибательной контрактуры при угле сгибания, на 11° большем исходного, а уровень фазы г снизился на 5 Н • м.

Рис. 5. Результаты тестирования больного В.

Вверху — поврежденная нога, внизу — здоровая.

Таким образом, в этом наблюдении нам удалось объективно и точно оценить эффект процедуры механотерапии.

Надеемся, что предложенная методика поможет травматологу и ортопеду получать объективную и точную информацию о такой важной функциональной характеристике, как стойкость (податливость) контрактур. Это позволит лучше определять реабилитационный потенциал и следить за эффективностью применения средств консервативного лечения.