Stabilometry as a method for assessing proprioception in injuries of the capsular-ligamentous apparatus of the knee joint

Full Text

В настоящее время считается доказанной определяющая роль проприоцепторов капсульносвязочных структур коленного сустава в управлении стабилизирующей функцией околосуставных мышц. Наибольшее количество рецепторов обнаружено в крестообразной связке, капсуле сустава, менисках, связке надколенника. Отмечена прямая связь между их количеством на единицу площади и клиническим проявлением нестабильности в коленном суставе. Установлено, что после разрыва передней крестообразной связки значительно снижается уровень афферентной информации об угловом положении сустава, что приводит к рецидивирующему повреждению его стабилизаторов и прогрессированию нестабильности. При остром повреждении капсульно-связочного аппарата коленного сустава нарушается спектр афферентации от рецепторных структур, снижается проприоцептивная рецепция и увеличиваются ноцицептивные афферентные потоки, происходит защитное выключение нейрогенной стимуляции четырехглавой мышцы. В условиях выраженного искажения структуры афферентации пациент не способен «чувствовать» действие и результаты действия мышц [1, 10].

Применение артроскопической методики оперативного лечения острых повреждений капсульно-связочных структур с максимально возможным сохранением «группировок» проприоцепторов позволяет надеяться на снижение риска развития функциональных нарушений [2]. В то же время при повреждении крестообразных связок центральная нервная система способна к репрограммированию нервно-мышечной деятельности для защиты нестабильного сустава. Контроль движений тела зависит от информации с периферических рецепторов (биологическая обратная связь) и существования «обученного» характера поведения [6~8]. Эти данные подтверждаются исследованиями Basmajian [5], который показал, что пациенты могут быть натренированы таким образом, чтобы изменить порядок привлечения мышц к работе, используя биологическую обратную связь.

Перспективные разработки новых средств оперативного и консервативного лечения повреждений коленного сустава, вероятнее всего, будут базироваться на достижении максимальной сохранности и/или восстановлении проприоцептивной функции капсульно-связочного аппарата. Достаточно весомую роль в этом плане играют диагностические методики, позволяющие выявить патологические изменения в регуляции деятельности околосуставных мышц и связанные с ними функциональные нарушения в коленном суставе. Однако объективизация степени утраты проприоцепции до настоящего времени сопряжена со множеством технических и методических проблем.

В клинике обычно проводят исследования в условиях открытого и закрытого кинематического контура. В первом случае, как правило, регистрируют точность воспроизведения двигательного задания при выключении контроля со стороны зрения. Более информативной и значимой является многокомпонентная биомеханическая оценка ходьбы. Для объективной оценки проприоцептивной функции капсульно-связочных структур у больных с повреждениями коленного сустава в условиях закрытого кинематического контура мы предприняли попытку использовать стабилометрический метод.

На сегодняшний день стабилометрия является методом исследования функции поддержания равновесия в основной стойке. Сохранение равновесия — процесс динамический. Испытывая всевозможные влияния, дестабилизирующие баланс, нейромышечная система непрерывно корректирует двигательную стратегию обеспечения устойчивости тела. В качестве источников информации о положении тела выступают зрительный,
вестибулярный и соматосенсорный анализаторы. Обычно эти анализаторы в равной степени активны, но в некоторых обстоятельствах их значимость может избирательно снижаться или возрастать. Например, зрительный анализатор бесполезен в темноте, и в этом случае центральная нервная система в поддержании стабильности полагается на вестибулярные и соматосенсорные системы. При снижении роли соматосенсорного анализатора (в частности, при повреждении проприоцепторов капсульно-связочного аппарата коленного сустава) компенсация обеспечивается большей активностью двух других систем.

Подобно любому физическому объекту тело человека имеет свой центр тяжести — точку приложения результирующей сил тяжести всех частиц тела. Центр тяжести совпадает с центром масс (в медицинской литературе для обозначения центра масс в ряде случаев используется термин «общий центр масс») — геометрической точкой, для которой сумма произведений масс всех материальных точек, составляющих тело, на их радиусы-векторы, проведенные из этой точки, равна нулю. Механическое взаимодействие тела и земного шара характеризуется наличием силы тяжести — векторной величины, равной произведению массы тела на ускорение свободного падения в гравитационном поле Земли. Вектор этой силы направлен из центра масс вертикально вниз и проецируется в пределах основания (стопы и область между ними), причем при выходе вектора за эти пределы тело теряет устойчивость. Точка падения вектора силы тяжести на основание определяет локализацию центра давления. Регистрация его положения на плоскости основания во времени составляет аппаратно-программную суть стабилометрии с применением стабилометрических платформ.

Мы использовали компьютеризированную платформу фирмы МБН (Москва), состоящую из жесткого основания, на котором закреплены три датчика, чувствительных к вертикальной силе. Сверху на датчики установлена металлическая плита. Вычисление равнодействующей приложенной к платформе силы осуществляется программно с учетом значений каждого датчика. При спокойном стоянии обследуемого на платформе равнодействующая показывает проекцию его центра тяжести. Измерения проводятся с некоторой постоянной частотой (около 50 раз в секунду), в результате регистрируется траектория перемещения равнодействующей нагрузки, т.е. центра тяжести. Аппаратно-программный комплекс «МБН-Стабилометрия» позволяет регистрировать колебания центра масс в ряде стандартных тестов, в том числе стабилометрическом и тесте Ромберга [3]. При тестировании в течение 51 с проводится запись проекции центра масс обследуемого, стоящего на платформе в так называемой стандартной основной стойке: ноги и туловище выпрямлены, голова держится ровно, руки свободно свисают по сторонам.

В отчете приводятся положение центра давления, его девиация около среднего положения, средняя скорость движения, длина статокинезограммы (траектории движения центра давления в проекции на горизонтальную плоскость), средняя площадь статокинезограммы и показатели спектра частот, при выполнении теста Ромберга приводится коэффициент Ромберга (отношение площадей статокинезограмм, зарегистрированных при обследовании пациента с закрытыми и с открытыми глазами, умноженное на 100).

Поддержание равновесия обеспечивается напряжением мышц-стабилизаторов, причем результирующий вектор возникающих при этом сил имеет противоположную смещению центра масс направленность. Основными двигательными стратегиями сохранения баланса тела являются голеностопная (стабилизация центра масс в сагиттальной плоскости) и тазобедренная (стабилизация во фронтальной плоскости). Что касается участия околосуставных мышц коленного сустава в поддержании баланса тела в основной стойке, то здесь определяется их незначительная активность. Это обусловлено особенностями расположения вектора силы тяжести — кпереди от коленного сустава, т.е. сустав замыкается пассивно, напряжения активных стабилизаторов и затрат энергии не требуется. Однако малейшие внешние дестабилизирующие воздействия приводят к активному включению мышц бедра, причем временные характеристики их напряжения имеют тесную связь с дестабилизирующим агентом [9].

С целью повышения информативности стабилометрического исследования проприоцептивной функции капсульно-связочных структур коленного сустава в дополнение к стандартным были разработаны оригинальные функциональные тесты.

Тест А. Учитывая расположение вектора силы тяжести в основной стойке (спереди от коленных суставов) и связанное с этим минимальное участие активных стабилизаторов коленного сустава в удержании равновесия, создавали условия смещения вектора кзади от сустава: испытуемому давали задание удерживать равновесие в положении полуприседа (сгибание в коленных суставах 20~30°) (рис. 1).

 

Рис. 1. Модифицированный стабилометрический тест А (сгибание в коленных суставах 20-30°).

 

Рис. 2. Биоэлектрическая активность внутренней (I) и наружной (2) широких мышц бедра: a — в основной стойке, б — в условиях проведения модифицированного стабилометрического теста А.

 

При электромиографическом обследовании испытуемого в этом положении регистрируется высокая активность внутренней и наружной широких мышц бедра (рис. 2), что свидетельствует о более активном (по сравнению с основной стойкой) участии в удержании баланса околосуставных мышц коленного сустава.

Тест Б. Для выявления различий в двигательных стратегиях пораженной и здоровой конечностей предлагали испытуемому удерживать равновесие, стоя поочередно на выпрямленной здоровой и больной ноге (рис. 3).

При обследовании больных стандартные и предложенные оригинальные стабилометрические тесты применяли в комплексе с изокинетическими [4].

 

Рис. 3. Модифицированный стабилометрический тест Б (стоя на одной ноге).

 

Для демонстрации возможностей комплексного тестирования приводим клиническое наблюдение.

Больной Р.,34 лет. Поступил в отделение спортивной и балетной травмы ЦИТО с жалобами на боли, ограничение движений, припухлость обоих коленных суставов. Травму получил накануне, упав при спуске со склона на горных лыжах. Обратился в поликлинику ЦИТО, где произведена пункция обоих коленных суставов: получена геморрагическая жидкость. Наложена иммобилизационная шина и больной переведен для дальнейшего лечения в отделение. При осмотре левого коленного сустава: гематома по внутренней поверхности, болезненность при пальпации этой области; болезненность при пальпации наружной суставной щели; ограничение движений в суставе — сгибание 60°, дефицит разгибания 5°; баллотация надколенника. Тестирование связочного аппарата невозможно из-за блокады сустава и выраженного болевого синдрома. При обследовании правого коленного сустава: болезненность при пальпации внутренней суставной щели, баллотация надколенника; сгибание в суставе 80°, дефицит разгибания 5°; симптом переднего выдвижного ящика (+), вальгус-тест (+), симптом Лахмана (+).

Через 6 дней, после соответствующей подготовки больному произведена артроскопия обоих коленных суставов.

При артроскопическом обследовании правого коленного сустава обнаружены отрыв передней крестообразной связки от бедренного места прикрепления, комбинированный горизонтально-поперечный разрыв наружного мениска. Произведены подшивание культи передней крестообразной связки к задней крестообразной связке из дополнительного постеромедиального доступа, частичная резекция наружного мениска. При артроскопическом обследовании левого коленного сустава выявлены отрыв передней крестообразной связки от бедренного места прикрепления с продольным разволокнением, паракапсулярный разрыв заднего рога внутреннего мениска, комбинированный разрыв тела и заднего рога наружного мениска, разрыв медиального поддерживающего аппарата надколенника, медиальной капсулы сустава. Произведены иссечение культи передней крестообразной связки, шов внутреннего мениска методом «снаружи—внутрь», субтотальная наружная менискэктомия, подкожный шов медиального поддерживающего аппарата надколенника и медиальной капсулы сустава. На оба коленных сустава наложены иммобилизирующие шины сроком на 4 нед. После прекращения иммобилизации проведен курс восстановительного лечения.

При обследовании через 8 мес после операции пациент предъявляет жалобы на небольшие боли в левом коленном суставе при спуске и подъеме по лестнице. Определяется незначительная гипотрофия околосуставных мышц слева — длина окружности левого бедра на 1,5 см меньше, чем правого. Симптом переднего выдвижного ящика слева (+), справа (-), симптом Лахмана слева (+), справа (-).

Протокол стандартного стабилометрического теста Ромберга приведен на рис. 4, а. Обращают на себя внимание отклонение центра масс вправо (5,42 мм), которое уменьшается при отключении зрительного контроля (2,74 мм), а также увеличение длины и площади статокинезограмм в отсутствие зрительного контроля (с открытыми глазами соответственно 574,53 мм и 292,55 мм², с закрытыми — 866,74 мм и 641,74 мм²). Коэффициент Ромберга равен 219. Результаты теста свидетельствуют о вероятной разгрузке левой ноги, а также о повышении роли зрения в контроле баланса.

Проведение функционального теста А (рис. 4, б) выявило аналогичные тенденции в положении центра масс: смещение вправо на 8,52 мм при открытых и на 5,20 мм при закрытых глазах (значительное отклонение по оси Y связано с условиями выполнения теста), но более выраженные изменения длины и площади статокинезограммы в отсутствие зрительного контроля (с открытыми глазами соответственно 788,59 мм и 383,09 мм², с закрытыми — 1436,25 мм и 1619,78 мм²). Коэффициент Ромберга составил 422. Изменение положения вектора силы тяжести привело к вовлечению околосуставных мышц бедра в процесс удержания равновесия, следовательно, выявленное повышение роли зрительного анализатора направлено на компенсацию проприоцепции капсульносвязочных структур коленных суставов.

Анализ показателей смещения центра масс в сагиттальной плоскости свидетельствует о том, что при наличии зрительного контроля у пациента проявляется тенденция активно смещать вектор силы тяжести кпереди: разница положений центра масс по оси Y в стандартном тесте Ромберга составила 7,46 мм, в тесте А —14,76 мм.

Проведение теста Б (рис. 4, в) выявило более выраженное смещение центра масс кпереди (на 14,55 мм) и латерально (на 4,43 мм) при стойке на левой ноге. На наш взгляд, это связано с функциональной недостаточностью внутренней широкой и прямой мышц бедра и, как следствие, стремлением пациента сместить вектор силы тяжести.

 

Рис. 4. Протоколы стабилометрических исследований.a — тест Ромберга (серая линия — запись в отсутствие зрительного контроля); б — модифицированный тест А (серая линия — запись в отсутствие зрительного контроля); в — модифицированный тест Б.

 

Рис. 5. Протокол изокинетического теста (показатели правой ноги — пунктирная линия).

 

Рис. 6. Протокол изометрического теста: a — правая нога, б — левая.

 

Изокинетическое исследование на аппарате «Biodex» показало уменьшение силы мышц левого бедра (рис. 5), а исследование изометрических параметров — снижение способности к силовой дифференцировке разгибателей голени слева (рис. 6).

Комплексная функциональная оценка определила более высокий уровень компенсации правого коленного сустава у обсуждаемого больного. Примечательно, что степень повреждения обоих суставов была у него практически одинаковой. Различие оперативной тактики заключалось в сохранении справа поврежденной передней крестообразной связки и подшивании ее культи к задней крестообразной связке.

Предложенные стабилометрические тесты были применены в комплексном исследовании компенсации функции коленного сустава после оперативного лечения травматических повреждений капсульно-связочного аппарата у 18 больных. Результаты тестирования позволили в определенной степени объективизировать процесс восстановления проприоцептивной функции. В настоящее время ведется работа по синхронизации записи статокинезограммы с регистрацией биоэлектрической активности мышц, что даст возможность более подробно анализировать участие активных стабилизаторов в обеспечении равновесия тела.

About the authors

V. S. Vetrila

Hospital of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Chisinau

I. S. Kosov

Central Institute of Traumatology and Orthopedics. N.N. Priorova

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow

A. K. Orletsky

Central Institute of Traumatology and Orthopedics. N.N. Priorova

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files