3D testing of spine muscles-stabilizers

Full Text

Введение В обеспечении стабильности позвоночника принимают участие как пассивные (кости, связки, диски), так и активные мышечные структуры расположенные как непосредственно около позвоночника, так и на определенном расстоянии от него [4]. На протяжении многих лет проблема объективной оценки функциональных возможностей его мышц-стабилизаторов привлекает внимание исследователей [1-3, 5]. Так, традиционно в комплекс методов оценки функционального статуса физкультурника и спортсмена входит измерение становой силы с использованием станового динамометра. В этом случае получаются данные, которые более или менее точно характеризуют статическую силу мышц разгибателей спины. Нужно сказать, что одновременно при таком измерении оцениваются и мышцы разгибатели бедра (прежде всего ягодичные). Для преодоления этого методического недостатка предложено множество способов, но чаще всего прибегают к пассивной фиксации таза с помощью пилотов или фиксирующих бандажей (ремней). Следует отметить, что измеряется лишь статическая сила и только одной мышечной группы. Для оценки силы мышц сгибателей, ротаторов и выполняющих боковой наклон туловища в последние годы стали применять специальные динамометры, они же обычно могут использоваться и в качестве тренажеров. Наиболее известным и удобным для подобных целей тренажером является Тергумед 3D, который обеспечивает как измерение, так и тренировку мышц-стабилизаторов позвоночника в различных плоскостях. Однако, как измерение, так и тренировка на нем выполняется лишь в статическом режиме. Вместе с тем, мышцы-стабилизаторы позвоночника как правило функционируют в динамическом режиме и экстраполировать данные статической силы не вполне правомерно. Для тестирования силы мышц в динамическом режиме еще в 60-е годы был предложен изокинетиче-ский динамометр. В настоящее время для этих целей набольшее распространение получили аппараты BIODEX (США), которые имеют специальную приставку для измерения и тренировки мышц сгибателей и разгибателей позвоночника. Наш 20-летний опыт работы с этим аппаратом показал, что наиболее информатив ным показателем является максимальный вращающий момент, прочие характеристики изоникетической кривой (график зависимости вращающего момента от угла) весьма вариабельны и не имеют существенного клинического значения. Следует обращать внимание на форму этой кривой. Обычно при возникновении анатомического препятствия или боли в момент выполнения движения происходит более или менее выраженное снижение мышечного усилия, что выражается или в волнистости ее (легкая степень), или М-образной форме (выраженные изменения), например, когда резко падает усилие из-за боли и затем восстанавливается. Несколько лет назад бельгийские исследователи предложили оригинальный аппарат BioniX Sim 3D Pro, который позволяет производить тестирование как статической, так и динамической силы в трех плоскостях в положении стоя или сидя. Методика изометрического тестирования (статическая сила) аналогична той, что используется в немецком аппарате Тергумед 3D. Итак, система BioniX Sim3 3D Pro предусматривает оценку движения вокруг трех осей: • вращение; • наклоны вперед/назад; • наклоны вправо/влево. Следует особо подчеркнуть, что эта система позволяет регистрировать усилие по всем осям движения одновременно, т.е. при сгибании или разгибании (наклон вперед\назад) фиксируются усилия вращение и наклон вправо\влево. Именно это обеспечивает получение уникальной и ранее недоступной для исследователей стабилизаторов позвоночника информации. Материалы и методы Мы имеем полугодовой опыт подобного тестирования. Произведено 48 тестов у лиц в возрасте от 23 до 62 лет. Все мужчины, кроме одной женщины. В анамнезе испытуемых были различной интенсивности и продолжительности боли внизу спины. Однако жалоб на боли в момент исследования никто не предъявлял. Данные рентгенологического обследования показали отсутствие деструктивных изменений в структурах позвоночника. В 2 случаях имелись имплантаты в поясничной области после оперативных вмешательств по поводу грыж диска. 14 Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 3^2014 Методика исследования была следующая. С помощью лазерного луча аппарат тестировал положение оси, вокруг которой затем выполнялось сгибание и разгибание. Испытуемый вставал на подвижную платформу аппарата, и она смещалась до момента соприкосновения поясницы с тазовым фиксатором, его плечи и над-плечья фиксировали пилотами (положение подбирали индивидуально и заносили в протокол исследования), скрещенными руками он захватывал ручки аппарата, в последующем пилотами фиксировали область бугристостей большеберцовых костей (ниже коленных суставов) и в последнюю очередь фиксировали пилотами крылья таза на уровне передне-верхних остей. После размещения и фиксации испытуемого последовательно измеряли амплитуду активных движений вокруг трех осей (активное сгибание\разгибание, наклоны вправо\влево и ротация) и регистрировали ее пределы. Затем приступали к изометрическому тесту - просили трехкратно максимально сильно выполнить попытку сгибания и разгибания, после паузы отдыха, аналогично измеряли силу боковых наклонов и в конце ротации. В последующем выполняли изокинетическое тестирование при движениях вокруг трех осей в пределах ранее заданной амплитуды. Тест производился в двух вариантах, а именно при угловой скорости 45 и 15 град. в сек. По результатам тестирования создавался отчет, который включал как графические данные, так и результаты математического анализа и сравнения показателей агониста и антагониста. Отдельно в отчете приводились усредненные графические данные о движении в каждом направлении и усредненные усилия вокруг других осей. Результаты и их обсуждение В качестве примера приводим следующее наблюдение. Анатолий К., 25 лет, рост 192 см, масса 79 кг, жалоб на боли в спине не предъявлял. Проведен изометрический тест (рис. 1-3). При выполнении теста отмечено, что средний вращающий момент мышц спины и живота примерно равны и составляют 182,8 и 180,2 N*m. Компенсаторная ротация при сгибании равна 25,1 N*m, а боковой наклон туловища 19,1 N*m. При разгибании же компенсаторная ротация равна 14,2 N*m, а боковой наклон 20,5 N*m. При выполнении теста отмечено, что средний вращающий момент мышц выполняющих боковые наклоны отличаются и составляют 181,6 и 209,8 N*m. Компенсаторная ротация при наклоне влево равна 11,6 N*m, а вправо 16,3 N*m. Компенсаторная попытка наклона вперед/назад более существенна и при наклоне влево составляет 47,9 N*m, а вправо 62,6 N*m. Вместе с тем по результатам изометрического теста сложно судить это попытка сгибания или разгибания туловища. Получить эту информацию позволяет изокинетический тест, о чем будет сказано далее. При выполнении теста отмечено, что средний вращающий момент при ротации туловища вправо составляет 47,5 и влево 71,0 N*m, что указывает на выраженную асимметрию. Компенсаторный наклон туловища вперед/назад в данном случае весьма значителен и при повороте влево равен 32,4 N*m, а вправо 95,8 N*m. Это много и само по себе, и весьма существенно различие при поворотах в обе стороны. Схожая картина и в отно шении компенсаторных боковых наклонов туловища при выполнении его ротации. Так, при повороте влево величина вращающего момента вокруг оси боковых наклонов составляет 60,3 N*m, а при повороте вправо доходит до 169,0 N*m, что указывает на выращенную асимметрию. Таким образом, по итогу изометрического теста можно заключить, что у испытуемого имеется скрытая, но весьма существенная асимметрия в работе мышц-стабилизаторов позвоночника. Это указывает на субклинический мышечный дисбаланс. Следует заметить, что через несколько дней после тестирования он обратился к нам с жалобами на чувство дискомфорта в области поясницы после продолжительной статической нагрузки, хотя до этого их никогда не было. Далее приводим результаты экзокинетического тестирования того же испытуемого (рис. 4-9). При выполнении теста отмечено, что средний максимальный вращающий момент мышц выполняющих наклон туловища вперед/назад составляют 118,4 и 130,2 N*m, что указывает на небольшие отличия между сгибателями и разгибателями позвоночника. Величина компенсаторных усилий при выполнении этого движения незначительна и находится в пределах от 8,2 N*m до 14,4 N*m (боковой наклон при сгибании) и от 11,6 N*m до 17,8 N*m (ротация туловища). Более наглядно это видно на рис. 5, где сплошные линии графиков у основного среднего вращающего момента, а пунктирные у компенсаторных движений. Видно, что пунктирные линии незначительно отклоняются от минимальных значений. При выполнении теста отмечено, что средний максимальный вращающий момент мышц выполняющих наклон туловища вправо/влево составляют 130,3 и 127,3 N*m, т.е. фактически равные значения. Величина компенсаторных усилий при выполнении этого движения также незначительна и находится в пределах от 12,7 N*m до 24,8 N*m (наклон вперед/ назад) и от 14,9 N*m до 12,3 N*m (ротация туловища). Более наглядно это видно на рис. 7, где сплошные линии графиков у основного среднего вращающего момента, а пунктирные у компенсаторных движений. Видно, что пунктирные линии незначительно отклоняются от минимальных значений. При выполнении теста отмечено, что средний максимальный вращающий момент мышц выполняющих наклон туловища вправо/влево составляют 56,8 и 55,9 N*m, т.е. фактически равные значения. Вместе с тем нужно обратить внимание на саму форму кривых вращающих моментов при поворотах в обе стороны. Они имеют волнообразный характер, что, как уже говорилось, указывает на скрытый или субклинический мышечный дисбаланс. Величина компенсаторных усилий при выполнении этого движения также, кажется, на первый взгляд незначительна и находится в пределах от 30,2 N*m до 23,4 N*m (наклон вперед/назад). Они существенны и находятся в пределах от 34,4 N*m до 87,8 N*m (боковые наклоны туловища). Вместе с тем следует обратить внимание на то, что направление этих компенсаторных движений при повороте влево даже меняет вектор, а при повороте Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, 15 способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 3^2014 Сгибание/Разгибание Рв^к&щи« |,^ч. СгнЕмм зоа-г-™-: - О 5 10 15 20 25 М 35 Вреия (5) Рис. 1. Изометрическое тестирование наклон вперед/назад Рис. 2. Изометрическое тестирование - боковой наклон (сгибание/разгибание). вправо/влево. вправо существенно увеличивается. Более наглядно это видно на рис. 7, где сплошные линии графиков у основного среднего вращающего момента, а пунктирные у компенсаторных движений. Видно, что пунктирные линии значительно отклоняются от нулевых значений и фактически приближаются по величине и форме к графику вращающего момента основного ротационного движения, но имеют иной вектор. Заключение Оценка функциональных возможностей мышц-стабилизаторов позвоночника может быть выполнена с использованием современной технологии 3D тестирования на ряде аппаратов. Это может быть Тергумед 3D или BioniX Sim3 3D Pro. Тергумед 3D дает возможность производить тестирование в изометрическом режиме. BioniX Sim3 3D Pro позволяет выполнять тестирование, как в изометрическом, так и изокинетическом режиме. По результатам изометрического и изокинетического тестирования мышц-стабилизаторов можно выявлять не только грубую патологию и недостаточность отдельных мышц, но и определять субклинические нарушения Ротация fleÊD |^ч О 5 10 15 20 Ï5 30 35 Время (£) Рис. 3. Изометрическое тестирование - ротация туловища вправо/влево. мышечного баланса, что является основой для составления индивидуальных программ реабилитации при патологии позвоночника. Рис. 4. Изокинетический тест - наклон туловища вперед/назад (сгибание/разгибание) 16 Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 3^2014 Рис. 5. Графики вращающих моментов основного и компенсаторного движения при наклоне туловища вперед/назад Рис.6. Изокинетический тест - боковой наклон туловища Рис.7. Графики вращающих моментов основного и компенсаторного движения при наклоне туловища вправо/влево. Рис.8. Изокинетический тест - ротация туловища. Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, 17 способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 3^2014 Рис.9. Графики вращающих моментов основного и компенсаторного движения при ротации туловища

About the authors

M. B Tsykunov

«Central Scientific-Research Institute of Traumatology and orthopedics n.a. N.N. Priorova»

Email: rehcito@mail.ru

References

Supplementary files