Возрастная эволюция кинематических параметров движения туловища

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Оценка возрастной эволюции кинематики таза, туловища и головы.

Материалы и методы. Методика исследования – 3D-видеоанализ походки, анализ кинематики в программах QTM и Visual3D с автоматизированным расчетом значений. Сформированы группы обследованных: I – 13 человек 3–6 лет (4,5 ± 0,83) года; II – 18 человек 8–11 лет (9,9 ± 1,01) года; III – 15 человек 12–16 лет (15,0 ± 0,86) года.

Результаты исследований представлены в таблицах.

Выводы. Предложены нормативные значения в трех плоскостях параметров кинематики таза, туловища и головы в возрастном аспекте. Возрастная эволюция стратегии коррекции динамического баланса формируется в сагиттальной и горизонтальной плоскостях преимущественно за счет кинематики таза, во фронтальной плоскости – за счет кинематики туловища. Гендерная коррекция динамического баланса проявляется во фронтальной плоскости с 3–6 лет, функциональная зрелость достижения горизонтального взора формируется у девочек быстрее, чем у мальчиков.

Полный текст

Параметры общего баланса позвоночника рассматриваются в контексте «конуса экономии энергии» (COE – cone of economy), предложенного в 1975 г. Ж. Дюбуссе [1], куда последовательно входят скелет нижних конечностей и таза, позвоночник и голова.

У здоровых взрослых субъектов при ходьбе наблюдается прогрессивное снижение ускорения от таза к грудине (амплитуда колебания туловища меньше амплитуды колебания таза) и от грудины к голове, что отражает принятие стратегий постурального контроля для достижения горизонтального взора. Как следствие, при ходьбе голова движется по прямой с почти постоянной скоростью, что приводит к устойчивому зрительному входу и более эффективной обработке сигналов вестибулярной системы, тем самым улучшая контроль равновесия. Центральная нервная система отдает приоритет стабильности верхних частей тела над нижними сегментами, движения туловища, по крайней мере, частично отражают стратегии коррекции баланса [2], и увеличенный диапазон движения туловища и таза можно рассматривать как индикатор пониженной динамической устойчивости, функциональной незрелости походки [3].

Систематической оценки возрастной эволюции движений таза, туловища и головы не проводилось. Понимание возрастных изменений нормальной детской походки необходимо для оценки походки, вызванной патологическим паттерном ходьбы у детей, поскольку созревание и рост могут быть ошибочно приняты за динамику процесса.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Оценка возрастной эволюции кинематики таза, туловища и головы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценка локомоторного профиля методом видеоанализа походки проведена у детей в лаборатории анализа походки Центра Илизарова. Критериями включения были отсутствие неврологического, ортопедического или психологического диагноза, отсутствие проблем с опорно-двигательным аппаратом в анамнезе.

Для анализа материала по возрастному признаку сформировано три группы обследованных (M ± σ):

  1. Группа I – дети 3–6 лет. Мальчики – 6 человек, (4,5 ± 0,83) года, скорость ходьбы (0,98 ± 0,16) м/с; девочки – 7 человек, (4,43 ± 0,77) года, скорость ходьбы (0,91 ± 0,16) м/с.
  2. Группа II – дети 8–11 лет. Мальчики – 9 человек, (9,9 ± 1,01) года, скорость ходьбы (1,16 ± 0,07) м/с; девочки – 9 человек, (9,9 ± 1,03) года, скорость ходьбы (1,23 ± 1,13) м/с.
  3. Группа III – дети 12–16 лет. Мальчики – 8 человек, (14,5 ± 1,37) года, скорость ходьбы (1,24 ± 0,15) м/с; девочки – 7 человек, (15,0 ± 0,86) года, скорость ходьбы (1,15 ± 0,14) м/с.

Дети ходили самостоятельно, босиком на 7-метровой дорожке с привычной для них скоростью передвижения. Данные кинематики регистрировались оптическими камерами Qualisys 7+ (8 камер) с технологией видеозахвата пассивных маркеров. Анализ кинематики проводился в программах QTM (Qualisys) и Visual3D (C-Motion) с автоматизированным расчетом значений.

Для статистической обработки данных применяли программу AtteStat 12.0.5. С учетом количества наблюдений в группа, для обработки результатов использована непараметрическая статистика с принятием уровня значимости р ≤ 0,05. Количественные характеристики выборочных совокупностей представлены в таблицах в виде медианы с уровнем распределения процентилей 25÷75 % и числа наблюдений (n). Статистическую значимость различий определяли с использованием непарного критерия Вилкоксона.

На проведение исследований было получено разрешение комитета по этике при ФГБУ «НМИЦ ТО им. акад. Г.А. Илизарова» № 2(70) от 21.10.2021.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты исследований представлены в табл. 1–3.

В сагиттальной плоскости с возрастом уменьшается амплитуда кинематики таза при ходьбе и в III группе обследованных (12–16 лет) относительно I группы (3–6 лет) у мальчиков она уменьшена на 4,18σ, а у девочек на 1,34σ. Во фронтальной плоскости достоверных различий амплитуды движения таза при ходьбе в группах по полу и возрасту не выявлено. В горизонтальной плоскости амплитуда движения таза также уменьшалась с возрастом, но у девочек быстрее и относительно группы I (3–6 лет) уже в группе II (8–11 лет) уменьшалась на 1,23σ, а к 12–16 годам – на 2,31σ. У мальчиков значимое различие амплитуды движения таза в горизонтальной плоскости относительно детей группы I формировалось к возрасту детей группы III (1.35σ).

 

Таблица 1

Амплитуда кинематики таза, градус, Me (25÷75 %)

Группа I (3–6 лет)

Группа II (8–11 лет)

Группа III (12–16 лет)

М

n = 6

Д

n = 7

М

n = 9

Д

n = 9

М

n = 8

Д

n = 7

Сагиттальная плоскость

5,0 (4,7÷5,3)

4,6 (3,6÷4,9)

4,3 (3,5÷5,1)

4,4 (3,8÷4,8)

3,4 (2,9÷4,3)

Р1 = 0,0013

3,6 (3,2÷3,9)

Р1 = 0,0082

Фронтальная плоскость

5,8 (5,4÷6,4)

7,2 (6,3÷10,0)

7,3 (5,6÷8,9)

8,1 (5,9÷9,2)

6,8 (5,6÷8,6)

8,4 (8,0÷9,0)

Горизонтальная плоскость

16,8 (12,7÷18,6)

17,9 (15,1÷19,1)

15,0 (10,9÷18,8)

14,7 (11,8÷15,4)

Р2 = 0,0215

11,7 (9,6÷13,8)

Р1 = 0,0057

10,5 (8,1÷12,2)

Р1 = 0,0026

1 уровень значимости при сравнении параметра групп I и III;
2 уровень значимости при сравнении параметра групп I и II.

 

Кинематика движения туловища в сагиттальной и горизонтальной плоскостях относительно калибровочного уровня (пола) и таза не имела статистически значимых различий в группах по полу и возрасту. Во фронтальной плоскости амплитуда движения туловища относительно калибровочного уровня во всех возрастных группах у девочек была меньше и к 12–16 годам уже статистически достоверно отличалась от значений у мальчиков (p = 0,00075).

 

Таблица 2

Амплитуда кинематики туловища, градус, Me (25÷75 %)

Группа I (3–6 лет)

Группа II (8–11 лет)

Группа III (12–16 лет)

М

n = 6

Д

n = 7

М

n = 9

Д

n = 9

М

n = 8

Д

n = 7

Относительно калибровочного уровня (пола)

Сагиттальная плоскость

3,5 (3,0÷3,9)

4,0 (3,1÷4,4)

4,2 (3,7÷5,0)

3,8 (3,2÷4,4)

2,8 (2,4÷3,9)

3,0 (2,5÷5,0)

Фронтальная плоскость

4,4 (2,7÷5,4)

2,7 (1,8÷3,5)

3,8 (2,9÷5,5)

2,6 (1,7÷3,9)

4,6 (3,8÷6,5)

2,8 (1,8÷3,2)

Р3 = 0,0007

Горизонтальная плоскость

5,7 (4,0÷7,4)

6,0 (5,2÷6,5)

5,8 (4,5÷6,9)

6,7 (5,0÷9,8)

8,7 (5,7÷10,2)

7,4 (6,2÷9,2)

Кинематика грудной клетки относительно таза

Сагиттальная плоскость

3,9 (2,6÷4,6)

3,9 (3,5÷4,9)

4,6 (3,4÷6,4)

4,5 (3,6÷6,4)

3,6 (2,3÷4,7)

4,2 (3,3÷5,8)

Фронтальная плоскость

6,4 (5,6÷7,3)

8,6 (7,2÷10,4)

10,0 (7,7÷14,2)

10,8 (6,5÷13,0)

12,2 (9,2÷17,0)

Р1 = 0,0049

11,0 (8,6÷11,7)

Горизонтальная плоскость

12,8 (10,3÷15,1)

13,6 (12,3÷15,8)

11,8 (11,0÷15,9)

16,3 (14,4÷18,1)

12,1 (10,9÷15,1)

11,8 (8,3÷12,5)

1 уровень значимости при сравнении параметра групп I и III;
3 уровень значимости при сравнении параметра в группе III между мальчиками и девочками.

 

Кинематика движения туловища относительно таза с возрастом имела тенденцию к увеличению больше у мальчиков (р = 0,0049), чем у девочек. Кинематика движения головы в сагиттальной плоскости относительно калибровочного уровня с возрастом имела тенденцию к уменьшению у мальчиков и у девочек, но в возрастной группе 3–6 лет у мальчиков она была достоверно больше, чем у девочек (р = 0,03).

 

Таблица 3

Амплитуда кинематики головы в сагиттальной плоскости, градус, Me (25÷75 %)

Группа I (3–6 лет)

Группа II (8–11 лет)

Группа III 12–16 лет)

М

n = 6

Д

n = 7

М

n = 9

Д

n = 9

М

n = 8

Д

n = 7

Относительно калибровочного уровня (пола)

6,1 (4,7÷7,7)

3,7 (3,1÷4,8)

Р4 = 0,03

5,3 (4,1÷7,5)

4,3 (3,1÷5,3)

3,9 (3,2÷6,5)

4,0 (2,6÷6,2)

Относительно таза

4,1 (2,7÷5,6)

2,4 (1,2÷3,5)

4,6 (2,9÷6,2)

3,0 (2,0÷3,7)

3,4 (1,5÷4,8)

3,6 (2,4÷4,8)

4 уровень значимости при сравнении параметра в группе I между мальчиками и девочками.

 

Развитие контроля динамического равновесия требует больше времени для созревания по сравнению с изолированными кинематическими и кинетическими паттернами и возрастной диапазон очень широк – от 7 до 14 лет [4].

По нашим данным, движения таза с возрастом уменьшаются в сагиттальной и горизонтальной плоскостях, возрастная и гендерная динамика кинематики туловища определяется только во фронтальной плоскости. Полученные результаты согласуются с данными литературы: для механически менее энергосберегающей походки у детей младшего возраста [1] характерно большее угловое смещение и увеличение амплитуды колебания таза и туловища при ходьбе [5], которое также зависит и от скорости ходьбы [6]. Движения грудной клетки и таза постепенно уменьшаются с увеличением возраста до 14 лет [7] или даже до 16 лет [8].

Кинематика движения головы в сагиттальной плоскости, определяющая постуральный контроль для достижения горизонтального взора, уменьшалась с возрастном, но только в группе детей 3–6 лет имела статистически значимые гендерные отличия, которые не проявлялись в более старшем возрасте. Полученные различия отражают функциональную зрелость стратегии коррекции баланса, которая формируется у девочек быстрее, чем у мальчиков. В основной своей массе дети только с 7 лет могут выполнять одновременную двигательную и когнитивную задачу [9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследования сформулированы следующие выводы:

  1. Предложены нормативные значения параметров кинематики таза, туловища и головы в возрастном аспекте в трех плоскостях.
  2. Формирование двигательного контроля динамической устойчивости продолжается до 16 лет.
  3. Возрастная эволюция стратегии коррекции динамического баланса формируется в сагиттальной и горизонтальной плоскостях преимущественно за счет коррекции кинематики таза, во фронтальной плоскости – за счет коррекции кинематики туловища.
  4. Гендерная возрастная эволюция коррекции динамического баланса проявляется только во фронтальной плоскости с 3–6 лет: уменьшение у девочек движения туловища относительно калибровочного уровня (пола) – более плавная походка; увеличение у мальчиков углового ускорения туловища относительно таза к периоду пубертатного скачка роста
  5. В возрастном аспекте 3–6 лет функциональная зрелость стратегии коррекции баланса достижения горизонтального взора формируется у девочек быстрее, чем у мальчиков.

 

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The author declares that they have no competing interests.

×

Об авторах

Лидия Владимировна Смолькова

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: slv@odb45.ru
ORCID iD: 0000-0001-9665-0427

аспирант

Россия, Курган

Анатолий Олегович Трофимов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова

Email: a4texa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3455-4530

аспирант

Россия, Курган

Иван Дмитриевич Черепанов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова

Email: smilyha@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8261-8581

аспирант

Россия, Курган

Тамара Игоревна Долганова

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова; Курганский государственный университет

Email: rjik532007@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-0117-3451

доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник научной лаборатории клиники нейроортопедии и системных заболеваний, научный сотрудник академической кафедры «Анатомия и физиология человека» имени профессора, заслуженного деятеля науки РФ А.П. Кузнецова

Россия, Курган; Курган

Дмитрий Владимирович Долганов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова

Email: paradigma-dv@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-8708-1303

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник научной лаборатории клиники нейроортопедии и системных заболеваний

Россия, Курган

Список литературы

  1. Дюбуссе Ж. 3D-анализ развития сколиотической деформации и 3D-цепь баланса пациента со сколиозом. Хирургия позвоночника. 2016;13(3):108–113.
  2. Van de Venis L., Weerdesteyn V., Konijnenburg A. et al. Increased trunk movements in people with hereditary spastic paraplegia: do these involve balance correcting strategies? Journal of Neurology. 2022;269:4264-4269.
  3. Shih H.S., Gordon J., Kulig K. Trunk control during gait: walking with wide and narrow step widths present distinct challenges. Journal of Biomechanics. 2021;114:110135.
  4. Cimolin, V., Cau. N., Sartorio. A. et al. Symmetry of gait in underweight, normal and overweight children and adolescents. Sensors. 2019;19(9):2054.
  5. Bach M.M., Daffertshofer A., Dominici N. The development of mature gait patterns in children during walking and running. European Journal of Applied Physiology. 2021;121:1073–1085.
  6. Begue J., Peyrot N., Lesport A. et al. Segmental contribution to whole-body angular momentum during stepping in healthy young and old adults. Scientific Reports. 2021;11(1):19969.
  7. Leban B., Cimolin V., Porta M. et al. Age-Related Changes in Smoothness of Gait of Healthy Children and Early Adolescents. Journal of Motor Behavior. 2020;52(6):694–702.
  8. Li Y., Koldenhoven R.M., Liu T., Venuti C.E. Age-related gait development in children with autism spectrum disorder. Gait Posture. 2021;84:260–266.
  9. Hinton D.C., Vallis L.A. Children Age 7 Complete Complex Gait and Postural Tasks Differently Than Adults Under Dual-Task Conditions. Journal of Motor Behavior. 2016;48(3):193–204.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Смолькова Л.В., Трофимов А.О., Черепанов И.Д., Долганова Т.И., Долганов Д.В., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 79562 от 27.11.2020 г.