Диагностика и тестирование двигательной патологии инструментальными средствами

Полный текст

Введение В современной реабилитационной практике двигательная патология занимает существенное место. Вся неврологическая патология, так или иначе, приводит к изменению двигательной сферы на макро- или микроуровне. Тоже относится и к ортопедическим заболеваниям и травмам опорно-двигательной системы, заболеваниям позвоночника и суставов (Белякин С.А., с соавт. 2012). В любом случае, когда страдает система управления или реализации двигательного акта мы имеем патологию двигательной функции. В процессе выбора алгоритма реабилитации всё большее значение принимают данные объективного исследования функции опоры и движения с помощью стандартизированных методов клинического тестирования. Нарушение баланса в вертикальной стойке и возможности самостоятельно передвигаться является частой причиной инвалидности. Эти функции значительно определяют возможность самообслуживания. Восстановление функции ходьбы становится одной из главных целей реабилитации после перенесенного инсульта и другой тяжелой патологии. Если в прошлом веке в Российском здравоохранении диагностика патологии двигательной функции проводилась, практически только в контексте клинической патологии, т.е. отражение нарушений движений, имело место либо опосредованно, либо отсутствовало вообще, то современное состояние и наличие стандартов ставит вопрос о необходимости объективной диагностики. При этом, имеющиеся клинические средства объективизации, конечно лучше чем их отсутствие, но требуют критичного к себе отношения. Такие традиционные клинические инструменты объективизации двигательных нарушений, как угломер, отвес, измерительная лента, инклинометр используются уже не первое столетие. И основное их преимущество - простота и доступность, к сожалению, не искупаются статичностью и фрагментарностью получаемых данных. Функция движения может быть полноценно описана посредством нескольких физически разных параметров. Соответственно, для диагностики двигательной патологии в современном клиническом анализе движений применяется ряд стандартных методов исследования. Это регистрация кинематики движения, регистрация временных характеристик движения, динамических параметров и функциональной электромиограммы. Регистрация кинематики движения, т.е. собственно внешней структуры движения сегментов тела в пространстве и времени, графики углов движений в суставах во всех трёх плоскостях. Это одна из ключевых методик. В отличие от ручных измерений амплитуды движений в суставах - этот метод позволяет регистрировать не только амплитуду в суставе в конечных положениях, но и весь процесс движения и не только специального тестового, но и любого, в том числе, естественного движения, например ходьбы или различных движений по самообслуживанию. Общим стандартом регистрации кинематики движений в последние десятилетия стали системы видеоанализа. Из существующих на мировом рынке компаний только три выпускают комплексы, предназначенные именно для клинических исследований. Это Британский VICON, Итальянский Smart-Clinic, компании BTS и Шведский Qualysis. Все три представлены в России. Количество необходимых для корректного исследования пространственной кинематики движения маркеров составляет несколько десятков. Так, например, для исследования походки минимальный вариант (без калибровочных маркеров) - 30 штук. В наших исследованиях (Скворцова В.И. с соавт. 2010) для регистрации движений во всех сегментах тела и крупных суставах (кроме стоп и кистей, соответственно лучезапястных и голеностопных суставов) мы использовали 77 маркеров, включая калибровочные, которые не удалялись (рис. 1). Имеются и другие компании, но они больше ориентированы на другие специальные цели - создание спец. эффектов в фильмах, спортивные приложения и др. Все системы имеют в своём составе специальный интерфейсный блок для подключения и синхронизации внеш- Рис. 1. Обследуемый с фиксированными 77 маркерами (применены 8 кластеров по 4 маркера на каждом) них устройств. Стандартная лаборатория клинического анализа движений без них не обходится. Это, прежде всего, динамометрические платформы, ЭМГ регистраторы, устройства для регистрации временных характеристик и некоторые другие в зависимости от задач исследования. Данный вид систем видеоанализа стал de facto стандартом. Следующий класс систем, которые за считанное десятилетие вплотную приблизились к возможностям видеосистем - это инерционные безплатформенные системы. Ранее приборы на основе данных принципов использовались только в ракетной технике для навигации и наведения ракет на цель. Собственно сенсор представляет собой небольшую пластиковую коробку размером со спичечный коробок. Внутри находится довольно сложная система микромеханических датчиков, состоящая из трёх акселерометров, расположенных в трёх взаимно-перпендикулярных плоскостях, трёх гироскопов и трёх магнитометров, так же в трёх плоскостях (рис. 2). Рис. 2. Регистрирующее устройство инерционной безплатформенной системы. Показаны оси системы координат, по которым производится регистрация, как колебаний, так и вращений. Обработка данных посредством сложных алгоритмов позволяет с высокой точностью определить ориентацию в пространстве (поворот во всех трёх плоскостях) самого сенсора. При этом основными точками отсчёта служат вертикаль силы тяжести и магнитное поле земли. Ещё несколько лет назад подобного рода устройства имели изрядный вес и работали только по кабелю (Gill J. et all., 2001; Moe-Nilssen R., Helbostad J.L., 2002; Adkin A.L., Allum J.H.J., Bloem B.R., 2005; Hegeman J. et all, 2007). В последние несколько лет существующая современная электронная база позволила разработать такие системы с автономным питанием (рис. 3) и передачей данных по радиоканалу (www.xsens.com: www.noraxon. com; www.neurocor.ru). Чем привлекательны безплатформенные инерционные системы - тем, что в них происходит прямая регистрация движений сегментов тела, в отличие от оптических, где вычисляется движение сегмента в пространстве на основе перемещений, распознанных на его поверхности маркеров. Инерционный датчик сразу регистрирует повороты сегмента, к которому он фиксирован в пространстве. При этом получить графики, например, движений в суставах гораздо проще. Достаточно по каждой из трёх координат произвести вычитание показаний для дистального сегмента относительно проксимального по соответствующим направлениям. Это с точки зрения теории, а на практике существуют готовые методики исследования, и врач получает уже обработанный результат в реальном режиме времени, что для видеосистем практически не реально - потребуются очень значительные вычислительные мощности. Клиническое применение данного вида систем показало их высокую эффективность, как при исследовании основных базовых локомоций (Lamoth C.J. et all., 2011; Martinez-Mendez R., Sekine M., Tamura T., 2011); общей оценки двигательной активности (Mannini A., Sabatini A. M., 2011), что совсем недавно требовало более громоздких и менее удобных методов; стало возможным детальное исследование тремора (Veluvolu K.C., Ang W.T., 2011), оценка двигательных нарушений до и после лечения (Teskey W.J., Elhabiby M., El-Sheimy N., 2012). Временные характеристики - неотъемлемая часть движения, поскольку любое движение происходит не только в пространстве, но и во времени. Циклические локомоции, наиболее часто используются в клинической практике. Они удобны именно своей повторяемостью и возможностью исследовать, как общие, так и специальные функциональные возможности пациента. Основной функциональной единицей с точки зрения временных параметров является длительность цикла движения, выражаемая обычно в секундах. При этом внутренние фазы цикла движения выражаются в процентах к длительности основного цикла. Динамические (силовые) характеристики регистрируются так же посредством специальных приборов непосредственно во время двигательного акта. С этой целью применяются различные электронные динамометры и такие стандартные приборы, как динамометрические платформы. Динамометрическая платформа способна регистрировать прилагаемое к ней усилие в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях и координату равнодействующей приложения силы, т.е. координату точки приложения усилия. В идеальном варианте регистрация динамических характеристик производится синхронно с кинематическими и временными. Функциональная ЭМГ. Это поверхностная ЭМГ, регистрируемая накожными электродами так же во время движения. Раньше в отечественной литературе такой вид ЭМГ называли глобальной и не совсем корректно - интегрированной. Сейчас иногда ещё применяется термин - суммарная ЭМГ. Обычный миограф для этой задачи не приспособлен. Последнее десятилетие разработано и производится несколько моделей удобных телеметрических многоканальных (от 8 до 16 каналов) миографов (рис. 4). Имеются ЭМГ системы с выполненным отдельно телеметрическим каналом ЭМГ, количество таких каналов так же может достигать 16-ти. Все такие ЭМГ системы имеют возможность синхронизации получаемых данных с другими - кинематическими, временными, динамическими. Регистрация функциональной ЭМГ позволяет оценить включение мышц в двигательный акт, увидеть внутреннюю структуру движения. Несколько особняком от перечисленных выше стоит метод стабилометрии - регистрации проекции центра тяжести тела на плоскость опоры и его колебаний. Данный метод обладая простотой выполнения и диагностически ценной информацией так же в последние годы стал активно применяться в реабилитационной практике и вошёл в приказ по оснащению реабилитационных отделений. Обычно, стабилометрические комплексы имеют специальное программное обеспечение для тренировки функции равновесия методом биологической обратной связи, что позволяет расширить возможности метода от диагностического до реабилитационного [Васильева Ю.А. с соавт. 2013]. Собственно стабиломе- трическая платформа представляет собой упрощенный вариант динамометрической - регистрируется только одна вертикальная составляющая (рис. 5). Баланс в основной стойке — активный процесс, в котором участвуют многие функциональные системы организма: опорно-двигательная, центральная и периферическая нервная системы (Прокопенко С.В., Ондар В.С., Аброськина М.В., 2012; Скворцова В.И., с соавт., 2012). Из органов чувств - проприорецептивная и зрительная системы, которые физиологически несут основную нагрузку; имеет значение также и вестибулярный аппарат; в определенных случаях в регуляцию процесса баланса тела подключаются другие органы и системы включая когнитивную сферу (Звоников В.М., Паков М.М., Степанова В.Е., 2012). В последние годы появился новый класс инструментов, которые так же позволяют получать точные стабилометрические параметры в системе координат пациента при любой его установке. Это пододинамометриче- ские приборы. Изначальное их предназначение - регистрация давления под стопой. Поверхность прибора покрыта сенсорами, чувствительными к давлению. При постановке пациента на данную сенсорную поверхность (рис. 6) получаем не только распределение давления под стопой и сами отпечатки стоп, но и проекцию центра давления (ЦД). На сегодняшний день имеется уже предложение подобного рода устройств, ориентированных специально для проведения стабилометрических исследований. Такие приборы имеют существенное преимущество, поскольку сразу дают и расположение стоп пациента. В развитых странах платформы этого типа уже существенно потеснили традиционные стабилометри- ческие платформы. Как и любая методика клинического исследования, стабилометрия имеет свои требования. Основные Рис. 6. Изображение, получаемое с пододинамоме- трического прибора. Положение ЦД показано контрастным квадратом требования были собраны и сформулированы в рекомендациях Международного общества исследования основной стойки в 1983 г. (Kapteyn T.S. et al., 1983). В последующие годы были опубликованы многочисленные авторские дополнения. Данные требования освещены и в отечественной литературе (Скворцов Д.В., 2007). Технические требования к стабилометрической платформе опубликованы в работе (Bizzo G. et al., 1985), а на русском языке (Скворцов Д.В., 2007). Основной информацией получаемой со стабилометрической платформы является проекция ЦД в системе координат пациента, т.е. относительно его стоп и амплитуда колебаний ЦД около среднего положения (рис. 7). Для отечественных клиник стало доступно оборудование, позволяющее проводить детальную количественную и качественную диагностику двигательных нарушений, а в ряде случаев и полноценную функциональную диагностику двигательной патологии. С другой стороны, в последнее десятилетие появилось значительное количество новых методов восстановления функции движения и оборудование для их реализации. При этом информация о том, для каких целей предназначено данное оборудование, и какие задачи оно может решать часто является неполной или дого метода исследования функции движения будут отражает лишь некоторые возможности. Детали каж- освещены в последующих работах.

Об авторах

Д. В Скворцов

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И.Пирогова» Минздрава России

Email: dskvorts63@mail.ru
профессор кафедры реабилитации и спортивной медицины, д.м.н.

Б. А Поляев

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И.Пирогова» Минздрава России

заведующий кафедрой реабилитации и спортивной медицины, д.м.н.

Л. В Стаховская

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И.Пирогова» Минздрава России

профессор кафедры фундаментальной неврологии и нейрохирургии МБФ, директор НИИ цереброваскулярной патологии и инсульта, д.м.н.

Г. Е Иванова

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И.Пирогова» Минздрава России

профессор кафедры реабилитации и спортивной медицины, заведующая отделом медицинской и социальной реабилитации НИИ цереброваскулярной патологии и инсульта, д.м.н.

Список литературы

Дополнительные файлы