Correction of Knee Flexion Contracture in Children with Cerebral Palsy by Distal Femoral Extension Osteotomy: Evaluation of the Sagittal Profile

Full Text

Введение

Детский церебральный паралич (ДЦП) остаётся одной из ведущих причин двигательных нарушений у детей, с распространённостью 2-3 на 1000 новорождённых и общей численностью пациентов в мире около 17 миллионов [Graham HK et al., 2016; Rosenbaum P et al., 2007; Palisano RJ et al., 2008; Patel DR et al., 2020]. Несмотря на непрогрессирующий характер первичного поражения ЦНС, у пациентов постепенно формируются вторичные ортопедические осложнения: контрактуры или нестабильность в суставах конечностей, костные деформации и нарушения глобального постурального баланса [Graham HK et al., 2016; Patel DR et al., 2020]. Среди наиболее частых проблем у данной категории пациентов - сгибательные контрактуры коленных суставов (СККС), которые увеличивают энергозатраты при ходьбе, ограничивают фазу опоры, затрудняют вертикализацию и приводят к формированию crouch gait [Rodda JM et al., 2004; Novacheck TF, Gage JR, 2007; Yngve DA et al., 2021]. Эти контрактуры также ассоциированы с ранними дегенеративными изменениями коленного сустава и компенсаторными перестройками опорно-двигательного аппарата, что может приводить к развитию болевого синдрома [Rodda JM et al., 2004; Novacheck TF, Gage JR, 2007].

Интерес к проблеме СККС сегодня во многом связан с её влиянием на сагиттальный баланс. Взаимоотношения таза и позвоночника  в положении стоя в сагиттальной плоскости описывается системой параметров: pelvic incidence (PI), pelvic tilt (PT), sacral slope (SS), lumbar lordosis (LL), thoracic kyphosis (TK) и sagittal vertical axis (SVA), которые формируют гармоничную и наиболее энергетически выгодную позу [Suh SW et al., 2013; Suh DH et al., 2014; Deceuninck J et al., 2013; Le Huec JC et al., 2011]. При ДЦП укорочение двусуставных мышц задней поверхности бедра влияет одновременно на тазобедренный и коленный суставы, вызывая смещение таза и компенсаторные изменения лордоза и кифоза [Suh SW et al., 2013; Suh DH et al., 2014; Deceuninck J et al., 2013; Le Huec JC et al., 2011]. Даже небольшая СККС может приводить к значимым сдвигам этих параметров [Suh SW et al., 2013; Deceuninck J et al., 2013; Le Huec JC et al., 2011].

Хирургическая коррекция СККС может выполняться как мягкотканными, так и костными методами. Классическим и этиопатогенетически обоснованным подходом считается удлинение сгибателей голени (surgical hamstring lengthening, SHL), поскольку контрактура формируется преимущественно за счет гипертонуса и укорочения мышц задней поверхности бедра. Этот способ десятилетиями является стандартом лечения данной контрактуры, накоплена значительная доказательная база, и именно поэтому в литературе представлено наибольшее число клинических серий и аналитических исследований посвященных именно данному виду коррекции. Вместе с тем, ряд авторов указывает, что после SHL у части пациентов развивается стойкое увеличение переднего наклона таза (anterior pelvic tilt, APT) - в среднем от 3-5° и более [DeLuca PA et al., 1998; Chang WN et al., 2004; Gordon AB et al., 2008; Nazareth A et al., 2019; White H et al., 2019; Rethlefsen SA et al., 2013; Wijesekera MPC et al., 2019]. Этот эффект может зависеть от пола и двигательного уровня ребенка, а при повторных мягкотканных вмешательствах быть ещё более выраженным [White H et al., 2019; Rethlefsen SA et al., 2013; Wijesekera MPC et al., 2019]. Однако существуют и публикации, в которых не выявлено достоверных изменений APT после подобных операций, что подчёркивает неоднородность клинических реакций и возможное влияние исходного состояния постурального профиля пациента [Zwick EB et al., 2002; Mansour T et al., 2017; Osborne M et al., 2018]. Более того, в систематическом исследовании взрослых пациентов с ДЦП Cirrincione et al. (2024) показано, что даже спустя десятилетия после SHL сохраняется достоверное увеличение APT по сравнению с пациентами без такого вмешательства [Cirrincione PM et al., 2024].

Костные вмешательства, в частности корригирующая разгибательная остеотомия дистального отдела бедра (distal femoral extension osteotomy, DFEO), чаще выполняются в сочетании с пластикой собственной связки надколенника. Эти операции позволяют эффективно устранить СККС, улучшить разгибание и кинематику походки [Stout JL et al., 2008; Healy MT et al., 2011; Boyer ER et al., 2018; Geisbüsch A et al., 2022]. Биомеханические модели подтверждают, что DFEO устраняет именно костно-геометрический компонент контрактуры и оказывает нейтральное влияние на мышечный баланс [Lenhart RL et al., 2017]. Тем не менее, отдельные работы указывают на риск увеличения APT и компенсаторного гиперлордоза при сочетании DFEO с пластикой собственной связки надколенника [Böhm H et al., 2017]. Очевидно, что единых стандартов хирургической тактики коррекции СККС нет, что подтверждается Дельфийским консенсусом Kay et al. (2022), где отмечена значительная вариабельность в показаниях и выборе техники операции [Kay RM et al., 2022].

На сегодняшний день ортопедам хорошо известны способы устранения СККС, и сам факт коррекции контрактуры не вызывает вопросов. Главный фокус исследований смещается к другому - каким образом выбранный метод коррекции отражается на функциональных состояниях пациента: параметрах походки, постуральном равновесии, сагиттальном балансе и на качестве жизни. При этом большинство публикаций оценивают преимущественно только кинематику походки, тогда как полноценные радиографические данные по PI, PT, SS, LL, TK и SVA представлены крайне ограниченно [Stout JL et al., 2008; Healy MT et al., 2011; Lenhart RL et al., 2017; Boyer ER et al., 2018; Geisbüsch A et al., 2022]. Таким образом, в современной литературе сохраняется дискуссия относительно выбора оптимальной тактики устранения СККС. С одной стороны, SHL является патогенетически обоснованным вмешательством, но может вызывать изменения сагиттального профиля. С другой стороны, DFEO считается более радикальным и технически сложным методом, однако данные о его влиянии на глобальный баланс противоречивы, особенно при сочетании с другими процедурами. В этой связи актуальной задачей является изучение изолированного эффекта DFEO на сагиттальные параметры, что и определило цель настоящего исследования.

Цель исследования - оценить влияние корригирующей разгибательной остеотомии бедра на сагиттальные спинопельвические параметры у детей с ДЦП со сгибательной контрактурой коленного сустава, за счет сравнительного анализа предоперационных и послеоперационных рентгенологических показателей.

Материалы и методы.
Проведено продольное проспективное исследование с участием 14 пациентов с диагнозом ДЦП, проходивших лечение в клинике НМИЦ им Г.И.Турнера с 2022 по 2025 год. 
Всем пациентам с целью коррекции СККС проводилась корригирующая разгибательная надмыщелковая остеотомия бедренной кости с последующим остеосинтезом пластиной с угловой стабильностью (тип LCP PHP 90°, модифицированная для фиксации дистального отдела бедра). Помимо стандартных пластин LCP PHP 90°, в исследовании была апробирована новая металлоконструкция, созданная в ходе российско-белорусского научного проекта. Пластина имеет геометрию, адаптированную к анатомической форме мыщелков дистального отдела бедра, и снабжена стяжным элементом для формирования компрессии в зоне остеотомии [патент, ссылка]. На момент подготовки статьи конструкция была применена у трёх пациентов. Всего проведено 26 остеотомий, при этом 12 пациентам выполнена двусторонняя остеотомия и 2 с одной стороны.
Средний возраст на момент хирургического лечения составлял 13,4 ± 1,7 лет (от 12 до 17 лет, медиана 13 лет). Среди них 6 мальчиков и 8 девочек. 
Критерии включения: сгибательное положение в коленных суставах, определяемое при обсервационном анализе походки в фазах цикла, не соответствующих физиологической кинематике коленного сустава, сгибательная контрактура коленного сустава, способность стоять самостоятельно или с опорой на вспомогательные средства передвижения, что соответствует 2-3 уровню GMFCS, возраст от 12 до 18 лет.
Критерии исключения: наличие в анамнезе хирургических вмешательств на нижних конечностях с целью устранения контрактур и деформаций, нестабильность тазобедренных суставов, определяемая на передне-задней рентгенограмме тазобедренных суставов, наличие врожденных и приобретенных деформаций позвоночника. 
Всем пациентам проводилось:
- Клиническое обследование с использованием ангулометрического метода определения степени дефицита активного разгибания в коленных суставах в положении стоя, степени сгибательной контрактуры в коленном суставе, а также теста подколенного угла в положении лежа. 
- Рентгенологическое обследование позвоночника и таза с захватом тазобедренных суставов и бедер в положении стоя в боковой проекции. Компьютерные измерения выполнялись согласно методике Mac-Thiong [Mac‑Thiong JM, Labelle H, Berthonnaud E, Betz RR, Roussouly P. Sagittal spinopelvic balance in normal children and adolescents. Eur Spine J. 2007;16(2):227–234. PMID: 16311754.].  Определялись показатели отклонение таза (Pelvis tilt, PT), наклон крестца (Sacral slope, SS), наклон таза (Pelvic incidence, PI), грудной кифоз (TK), поясничный лордоз (LL), отклонение сагиттальной вертикальной оси (Sagittal vertical axis, SVA). (рис.1,2). 
- Рентгенологическое исследование коленных суставов лежа в боковой проекции с максимальным разгибанием коленных суставов с определением бедренно-большеберцового угла, индекса Insall-Salvati [Verhulst FV, et al. Patellar height measurements: Insall‑Salvati ratio is most reliable method. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2019. PMID: 31089790.]. 
Клинико-рентгенологическое обследование проводилось непосредственно перед хирургическим лечением и через 6 месяцев после операции. 
 
Рис.1. Схематическое изображение ключевых угловых показателей таза, определяемых по стандартной боковой рентгенограмме. Pelvic incidence (PI) - угол между перпендикуляром к верхней замыкательной пластинке S1 и линией, идущей к центру головки бедренной кости. Pelvic tilt (PT) - угол между вертикалью и линией, соединяющей центр верхней пластинки S1 с центром головки бедра. Sacral slope (SS) - угол между горизонталью и верхней замыкательной пластинкой S1.

 
Рис.2. Схема измерения сагиттальных параметров позвоночника по боковой рентгенограмме. Thoracic kyphosis (TK) и lumbar lordosis (LL) определяются по углам между точками, соответствующими границам и вершинам дуг грудного и поясничного отделов позвоночника. Обозначены реперные точки (Р1-Р5), используемые для построения касательных и расчёта угловых величин.

Статистический анализ и визуализация данных осуществлялись с помощью программы SPSS Statistic v.23.0 (IBM, USA). Использовались методы описательной статистики и корреляционный анализ. Для количественных данных проводилась оценка нормальности распределения с помощью критерия Шапиро-Уилка и визуализациея Q-Q plots. Для сравнения данных использовался парный критерий Вилкоксона (для связанных выборок), корреляционный анализ с использованием коэффициента корреляции Спирмена. Интерпретация данных корреляционного анализа: r>0,7 – сильная корреляционная связь, r=0,7-0,3 умеренная корреляционная связь, r <0,3 слабая корреляционная связь. Статистически значимым считали уровень вероятности ошибки первого рода менее 5% (р<0,05).

Результаты.
Хирургическое вмешательство во всех наблюдениях позволило устранить СККС. До операции средний дефицит активного разгибания (ДАР) в положении стоя составлял 18,6 ± 4,3°, после DFEO он снизился до 0,9 ± 1,2° (p<0,001). Аналогичная динамика отмечена при тесте подколенного угла: показатель уменьшился с 37,1 ± 6,5° до 12,8 ± 3,7° (p<0,001). Таким образом, достигнута достоверная клиническая коррекция контрактуры и восстановление разгибания коленного сустава (табл. 1).
Табл.1.   Клинико-рентгенологические данные выборки до хирургического лечения и через 6 месяцев после хирургического лечения. 
Параметр    До хирургического лечения (n=26)    Через 6 месяцев после хирургического лечения (n=26)    Разница    P value
Сгибательная контрактура коленного сустава, (°)    13,9±5,9° (5-25)    0° (-5-5)    -13,9°    p<0,001*
Тест подколенного угла, (°)    107,1±7,5° (90-120)    164,2±4,3° (160-170)    +57,1°    p<0,001*
Дефицит активного разгибания коленного сустава, (°)    18,5±7,9° (5-35)    0° (-5-5)     -18,5°     p<0,001*
Индекс Insall-Salvati    1,5±0,1 (1,4-1,8)    1,4±0,1 (1,1-1,7)    -0,1    p<0,001*
Бедренно-большеберцовый угол, (°)    163,2±8,6° (147-178)    176,6±3,2° (171-180)    +13,4°    p<0,001*
 *-статистически значимый показатель (p<0,05)
Рентгенологические данные подтвердили клинические результаты. Бедренно-большеберцовый угол увеличился с 103,4 ± 4,8° до 178,9 ± 2,1° (p<0,001), что указывает на полное устранение деформации (табл. 2). Индекс Insall-Salvati (ИС) оставался стабильным (0,94 ± 0,1 до и 0,96 ± 0,09 после операции; p=0,317), что свидетельствует об отсутствии патологических изменений в положении надколенника.
При оценке сагиттальных параметров позвоночника и таза выявлено статистически значимое увеличение поясничного лордоза (LL) с 39,2 ± 6,3° до 45,8 ± 5,9° (p=0,018). Остальные показатели глобального сагиттального профиля (PI, PT, SS, TK и SVA) – достоверных изменений не продемонстрировали (p>0,05; табл. 3, рис. 1).
Для оценки клинической значимости изменений был проведён анализ дельт параметров. Средняя динамика составила: ΔPT = -1,6 ± 9,7° (p=0,650), ΔPI = +3,9 ± 11,3° (p=0,209), ΔSS = +5,7 ± 14,8° (p=0,103), ΔTK = -0,9 ± 12,2° (p=0,330), ΔLL = +4,3 ± 13,5° (p=0,049), ΔSVA = +7,2 ± 76,9 мм (p=0,802). Значимые изменения наблюдались только для LL, что подтверждает умеренное увеличение поясничного лордоза после операции (рис. 1).
 
Рисунок 1. Скрипичная диаграмма показывает распределение, средние значения (пунктирные линии) и стандартные отклонения сагиттальных параметров позвоночника и таза (PT, PI, SS, TK, LL, SVA) до и через 6 месяцев после хирургического лечения. * p<0,05

Результаты корреляционного анализа по Спирмену до операции показали значимые умеренные положительные связи между SS и PI (ρ=0,612), PI и SVA (ρ=0,538), SS и LL (ρ=0,661), а также отрицательные связи между SS и TK (ρ=-0,629) и TK и SVA (ρ=-0,788) (p<0,05). Через 6 месяцев после вмешательства сохранялись умеренные положительные корреляции между SS и PI (ρ=0,726) и между SS и LL (ρ=0,547) (p<0,05).
Корреляционный анализ дельт клинических показателей (ΔСККС, ΔДАР, Δподколенного угла) и дельт сагиттальных параметров не выявил значимых связей (все p>0,05; коэффициенты ρ от -0,43 до 0,33). Например, ΔДАР коррелировал с ΔPT (ρ=-0,28, p=0,335) и ΔSVA (ρ=-0,31, p=0,281) слабо и недостоверно. Аналогично, ΔСККС и ΔSVA показали слабую отрицательную корреляцию (ρ=-0,31, p=0,281).
Таким образом, DFEO не оказала значимого влияния на структуру корреляционных связей между показателями сагиттального профиля. Полученные данные согласуются с результатами, ранее описанными у пациентов с ДЦП и СККС (Новиков В.А. и соавт., 2023). Новиков В.А., Умнов В.В., Умнов Д.В., Жарков Д.С., Мустафаева А.Р., Виссарионов С.В. ВЗАИМОСВЯЗЬ СГИБАТЕЛЬНОЙ КОНТРАКТУРЫ КОЛЕННОГО СУСТАВА И САГИТТАЛЬНОГО ПОЗВОНОЧНО-ТАЗОВОГО ПРОФИЛЯ У ПАЦИЕНТОВ С ДЦП // Современные проблемы науки и образования. 2023. № 6. ;DOI: https://doi.org/10.17513/spno.33056
Отдельно следует отметить три клинических случая, в которых остеосинтез был выполнен с использованием новой металлоконструкции. На ближайших этапах послеоперационного наблюдения фиксация оставалась стабильной, смещения отломков и несостоятельности остеосинтеза не отмечено. Пациенты пока не достигли этапа вертикализации, поэтому функциональные исходы не могут быть оценены; накопление клинического опыта позволит дать более полную характеристику результатам.
Обсуждение
В литературе хирургическая коррекция сгибательной контрактуры коленного сустава (СККС) у пациентов с ДЦП традиционно представлена двумя стратегиями: мягкотканные операции (SHL), и костные вмешательства (DFEO). SHL рассматривается как этиопатогенетически обоснованный и менее травматичный метод, однако его влияние на сагиттальный баланс остаётся спорным. Ряд авторов показал, что после SHL средний передний наклон таза увеличивается на 3–5° и более, особенно у пациентов с GMFCS III и при повторных вмешательствах (Wijesekera M.P.C. et al., 2019; White H. et al., 2019; Hanson A.M. et al., 2023). Другие исследования не выявили значимых изменений (DeLuca P.A. et al., 1998; Zwick E.B. et al., 2002). Таким образом, вопрос о влиянии SHL на глобальный сагиттальный профиль остаётся открытым.
Разнонаправленные результаты в литературе можно объяснить понятием «стадии компенсации». При раннем устранении деформации, когда компенсаторные механизмы ещё не сформировались, мягкотканные операции не вызывают значимого прироста APT. При более длительных и тяжёлых СККС, особенно у пациентов GMFCS III, вероятность увеличения APT выше. В большинстве исследований стратификация по длительности существования контрактуры не проводилась, что осложняет сопоставление данных. Наш клинический опыт показывает: чем дольше существует контрактура, тем более фиксированы вторичные изменения выше уровня коленного сустава.
Эти наблюдения согласуются с результатами работы Böhm H. et al. (2017), где у трети пациентов после многоуровневых вмешательств включающих в себя DFEO с укорочением связки надколенника отмечалось клинически значимое увеличение переднего наклона таза (>5°), сопровождающееся компенсаторным усилением поясничного лордоза. Авторы выявили, что факторами риска служили повышенный тонус m. rectus femoris и ограничение разгибания в тазобедренных суставах до операции. Таким образом, даже при сочетанных костных вмешательствах мягкотканный компонент может приводить к изменению тазо-позвоночного звена, что подчёркивает важность дифференцированного отбора пациентов.
Наши результаты показывают, что изолированные DFEO, выполненные без сопутствующих мягкотканных вмешательств или низведения надколенника, не приводят к значимым изменениям большинства сагиттальных параметров (PT, SS, PI, TK, SVA). Единственным достоверным изменением было умеренное увеличение поясничного лордоза (LL). 
Изменение LL следует трактовать как адаптационный феномен. После устранения СККС пациенты начинают стоять на полностью разогнутых ногах, уменьшается потребность в компенсаторном наклоне туловища вперёд, что приводит к увеличению поясничного лордоза. При этом LL оставался в пределах физиологической нормы и не сопровождался изменениями PT и SVA, то есть признаков глобальной декомпенсации сагиттального профиля выявлено не было. Хотя в краткосрочной перспективе это не сопровождалось отрицательными эффектами, долгосрочное значение данного изменения требует дальнейшего наблюдения, учитывая, что стойкое увеличение лордоза вне нормы может повышать нагрузку на задние структуры позвоночника.
Отдельная методологическая особенность, которую необходимо учитывать, это то, что большинство работ оценивает положение таза по кинематическим данным походки (угол наклона таза), без анализа радиографических спино-тазовых параметров (PI, PT, SS, LL, SVA). Это существенно ограничивает возможность сопоставления с нашими данными. В нашем протоколе рентгенометрическая оценка включала весь спектр показателей, что позволило заключить: изолированные костные разгибательные остеотомии обеспечивают локальную динамику LL без дестабилизации остальных параметров глобального сагиттального баланса.
Наши данные согласуются с результатами Kim et al. (2015), где также не отмечалось выраженных изменений глобальных параметров после DFEO, но расходятся с наблюдениями Park et al. (2013), сообщивших о значимой тенденции к смещению сагиттального баланса после многоуровневых вмешательств. Различия, вероятно, объясняются неоднородностью вмешательств и отсутствием группы с изолированными коррекциями на костном уровне в их выборке. Следует отметить, что в большинстве публикаций DFEO анализировались в сочетании с другими вмешательствами (удлинение сгибателей, пластика собственной связки надколенника, операции на стопе), что затрудняет интерпретацию влияния самой остеотомии на сагиттальный профиль. Так, в исследовании Geisbusch и Klotz (2022) [Geisbüsch A, Klotz MCM, Putz C, Renkawitz T, Horsch A. Mid-Term Results of Distal Femoral Extension and Shortening Osteotomy in Treating Flexed Knee Gait in Children with Cerebral Palsy. Children (Basel). 2022 Sep 20;9(10):1427. doi: 10.3390/children9101427. PMID: 36291363; PMCID: PMC9600012.]наряду с DFEO у части пациентов выполнялись SHL и PTA, что авторы признают ограничением работы. В нашем исследовании удалось выделить группу пациентов, перенёсших изолированные костные коррекции без сопутствующих мягкотканных процедур, что позволяет говорить о «чистом» эффекте разгибательных остеотомий на сагиттальный профиль.
Отдельного упоминания заслуживает новая металлоконструкция, разработанная для остеосинтеза дистального отдела бедра в условиях сниженной костной плотности. Пластина имеет форму, адаптированную к анатомии мыщелков, и снабжена стяжным элементом, позволяющим создавать компрессию в зоне остеотомии. В отличие от стандартных конструкций, её применение потенциально позволяет отказаться от гипсовой иммобилизации. Первичное использование у трёх пациентов продемонстрировало техническую состоятельность и стабильность фиксации. Хотя пациенты на момент подготовки статьи ещё не достигли вертикализации, мы видим в данной технологии потенциал для повышения надёжности остеосинтеза и ускорения реабилитации.
Таким образом, полученные нами данные подтверждают: DFEO является эффективным методом устранения СККС у детей с ДЦП и сохраняет глобальный сагиттальный баланс, что выгодно отличает его от части мягкотканных методик. Увеличение LL носит адаптационный характер и не сопровождается декомпенсацией. Использование новых металлоконструкций открывает дополнительные перспективы для оптимизации фиксации и снижения частоты послеоперационных осложнений.

About the authors

Valery Novikov

Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics, St. Petersburg, Russian Federation

Author for correspondence.
Email: novikov.turner@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3754-4090

Research Associate of the Department of Cerebral palsy

Russian Federation

Valery V. Umnov

H. Turner National Medical Research Center for Children’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: umnovvv@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5721-8575
SPIN-code: 6824-5853

MD, PhD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitriy S. Zharkov

H. Turner National Medical Research Center for Children’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: zds05@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8027-1593

MD

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitriy V. Umnov

H. Turner National Medical Research Center for Children’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: dmitry.umnov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4293-1607
SPIN-code: 1376-7998

MD, PhD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Alina R. Mustafaeva

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: alina.mys23@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-4108-7317
SPIN-code: 1099-7340

MD

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files