Патологическая гиперсинхронизированность системы управления балансом тела у детей с послеожоговой деформацией стопы

Полный текст

Введение

Стопа — один из основных структурных сегментов опорно-двигательного аппарата человека, обеспечивающих его статолокомоторную функцию, и представляет целостный морфофункциональный объект, от которого зависит двигательная функция человека [1]. Лечение детей с послеожоговыми деформациями стопы является важной задачей реконструктивно-пластической хирургии [2]. По данным некоторых авторов, частота повреждений этой области достигает более 40 % [3], при этом чаще поражается тыл стопы [4]. Тыльная поверхность стопы характеризуется рядом анатомических особенностей: более тонким кожным покровом, истонченным подкожно-жировым слоем, поверхностно расположенным сосочковым слоем дермы, периферическим кровоснабжением, замедленным венозным и лимфатическим оттоком. Все эти факторы предрасполагают к более глубокому поражению данной области и последующему рубцеванию [5]. Рубцы, образующиеся на тыле стопы, даже при адекватной хирургической тактике в остром периоде термической травмы, в дальнейшем нередко вызывают деформацию всей стопы [6], что приводит к нарушению ее опорной функции. Важность проблемы также заключается в том, что с ростом ребенка асимметрия нагрузки на нижние конечности способствует развитию вторичных патологических изменений со стороны суставов нижних конечностей и позвоночника, приводящих к нарушению статолокомоторной функции [7]. Именно поэтому важна количественная оценка распределения нагрузки на нижние конечности в процессе ортопедической реабилитации [8]. Однако вопросы диагностики дисфункции опорно-двигательного аппарата, развившейся при осложненном течении ожогов тыла стопы у детей, практически не освещены как в отечественной, так и в зарубежной литературе.

С учетом того что опорно-двигательный аппарат человека является функционально единым, для оценки статолокомоторной функции целесообразно использовать метод стабилометрии, обладающий высокой информативностью при анализе механизмов нарушения и восстановления вертикального баланса тела у пациентов с ортопедической патологией.

Цель работы — изучить постуральную стабильность у детей с послеожоговой деформацией стопы до и после хирургического лечения.

Материал и методы

Стабилометрическое исследование проведено 12 пациентам c рубцовой послеожоговой деформацией стопы, в том числе 7 детям с левосторонним поражением, 5 — с правосторонним. Возраст детей составил от 5 до 16 лет (средний возраст — 9,8 ± 0,93 года). В основную группу были включены дети, ранее не оперированные по поводу ожоговой деформации стопы в других медицинских учреждениях. Обследование проводили при помощи программно-аппаратного комплекса «МБН Биомеханика» (ООО НМФ «МБН», Россия) до хирургического лечения и в сроки от 1 до 2 лет после устранения рубцовой деформации по стандартной схеме с открытыми и закрытыми глазами. Регистрировали параметры смещения проекции центра масс (ПЦМ) тела: координату x (мм), среднюю длину траектории L (мм), площадь S (мм²), отношение длины статокинезиограммы к ее площади L/S (мм^–1). Вычисляли средние показатели амплитуды колебаний проекции центра масс А (мм) и уровень 60 % мощности спектра во фронтальной и сагиттальной плоскостях f 60 % (Гц). Дополнительно рассчитывали интегративный показатель — отношение длины к амплитуде L/A [9]. Оперативное вмешательство состояло в устранении послеожоговой деформации стопы с целью восстановления анатомической формы и замещения рубцов кожи полнослойными кожными трансплантатами (рис. 1).

 

Рис. 1. Фото стоп пациента Б., 14 лет. Послеожоговая рубцовая деформация правой стопы: а — до операции; б — через год после оперативного вмешательства на пораженной стопе

 

Контрольную группу составили 12 детей той же возрастной группы, не имеющие признаков ортопедической патологии.

Статистический анализ данных проводили с помощью программ SPSS 11.5 и Statgraphics Centurion 16.2. Сначала определяли характер распределения вариационных рядов (критерий Шапиро – Уилка). Так как в сравниваемых группах (хотя бы в одной) количественные признаки не соответствовали закону нормального распределения, для сравнения несвязанных выборок использовали U-критерий Манна – Уитни, а для связанных — критерий Вилкоксона с расчетом Z-критерия. Данные представляли в виде медианы (Me) и межквартильного интервала (25–75 %). Различия в показателях считали статистически значимыми при p < 0,05. Для исследования взаимосвязи между параметрами стабилометрии применяли корреляционный анализ с использованием коэффициента Спирмена r_s. Корреляцию считали сильной при r_s ≥ 0,7.

Результаты

У пациентов c последствиями послеожоговой рубцовой деформации стопы присутствовали нарушения постурального баланса, на что указывали стабилометрические показатели (табл. 1).

 

Таблица 1

Стабилометрические показатели здоровых детей и пациентов с послеожоговой рубцовой деформацией стопы (до и после хирургического лечения)

Параметры		Контрольная группа n = 12 Me (25–75 %)	Критерий Манна – Уитни (p-value)	Основная группа, до операции n = 12 Me (25–75 %)	Критерий Вилкоксона p	Основная группа, после операции n = 12 Me (25–75 %)
x, мм	О	0,29 (0,1–0,37)	< 0,0001	5,01 (3,87–6,15)	0,002	1,21 (0,92–1,61)
	З	0,3 (0,13–0,41)	0,0001	4,43 (2,96–7,96)	0,002	0,93 (0,69–2,35)
L, мм	О	619 (580–686)	0,0002	1084 (819–1324)	0,002	920 (649–1156)
	З	790 (630–952)	0,004	1397 (990–1638)	0,002	1082 (667–1290)
S, мм2	О	346 (311–474)	0,005	949 (452–1426)	0,019	697 (499–1048)
	З	639 (353–740)	0,112	669 (493–1847)	0,002	491 (360–1358)
А, мм	О	2,4 (2,1–3,1)	0,026	4,1 (2,5–5,0)	0,889	3,2 (2,4–4,6)
	З	3,0 (2,5–3,6)	0,402	3,3 (2,4–5,7)	0,889	3,5 (2,7–4,8)
f 60 %, Гц	О	1,2 (1,0–1,4)	0,908	1,2 (1,0–1,5)	1,000	1,3 (0,8–1,4)
	З	1,0 (0,9–1,1)	0,024	1,1 (1,0–1,7)	0,182	1,0 (0,9–1,1)

Примечание. О — проба с открытыми глазами; З — проба с закрытыми глазами; p-value — уровень значимости различия показателей между группами здоровых и больных детей; p — уровень значимости различия показателей в группе больных детей до и после операции.

 

У пациентов с послеожоговой рубцовой деформацией стопы до лечения выявлено выраженное и статистически значимое смещение ПЦМ во фронтальной плоскости (показатель х) в соответствии с принципом контралатеральности — смещение в сторону, противоположную пораженной стороне (см. рис. 4, а). Такой характер асимметричного распределения веса тела на нижние конечности может свидетельствовать о компенсаторном перераспределении статической нагрузки в сторону интактной нижней конечности, что характерно для односторонних поражений [10]. Указанный факт имеет большое клиническое значение, так как длительная асимметрия опорности нижних конечностей может вызывать негативные последствия вследствие того, что приводит к избыточной нагрузке на другие отделы опорно-двигательной системы [11].

Анализ остальных показателей постурального контроля у пациентов основной группы показал значимое и стабильное отклонение от нормы в сторону повышения параметра L. Параметры S, A и f 60 % также были повышены с разным уровнем значимости в зависимости от использования пациентом в процессе исследования зрительного анализатора. Таким образом, у пациентов с послеожоговой рубцовой деформацией стопы наблюдались выраженные нарушения постурального баланса тела. Считается, что такой невысокий физиологический ресурс постурального контроля требует повышенных затрат энергии, избыточной нагрузки на другие отделы опорно-двигательного аппарата [12].

Для получения более полного представления о функциональных отклонениях в поддержании вертикального баланса тела обследованных детей проведен корреляционный анализ. Зависимость параметра L/S от амплитуды колебаний А отражала степенная функция: Y = bX^a; связь интегративного показателя L/A со средним уровнем мощности спектра f 60 % была линейной: Y = a + bX, где aи b — коэффициенты регрессии, переменная X соответствует амплитуде А или среднему уровню мощности спектра f 60 %, переменная Y — параметрам L/S или L/A. Результаты корреляционного анализа представлены в табл. 2.

 

Таблица 2

Корреляционный анализ зависимости параметра L/S от амплитуды колебаний А проекции центра масс и параметра L/A от среднего уровня мощности спектра f 60 % статокинезиограммы здоровых детей и пациентов с послеожоговой рубцовой деформацией стопы (до и после хирургического лечения)

Зависимость		Коэффициент корреляции Спирмена rs
		Контрольная группа n = 12	Основная группа, до операции n = 12	Основная группа, после операции n = 12
L/S ~ A	О	–0,44	–0,79	–0,68
	З	–0,58	–0,93	–0,80
L/A ~ f 60 %	О	0,20	0,90	0,43
	З	0,42	0,83	0,48

Примечание. О — проба с открытыми глазами; З — проба с закрытыми глазами.

 

Корреляционный анализ выявил, что в группе здоровых детей существует довольно слабая связь между параметрами L/S ~ A и L/A ~ f 60 %, так как модули коэффициентов корреляции не превышают 0,7 (рис. 2).

 

Рис. 2. Линия регрессии (жирная) и ее доверительный интервал (тонкие линии), отражающие у здоровых детей при открытых глазах зависимость: а — параметра L/S от амплитуды колебаний А проекции центра масс; б — параметра L/A от среднего уровня мощности спектра f 60 % статокинезиограммы

 

Данный факт свидетельствует, что в норме для обеспечения вертикальной стабильности тела нет необходимости в высокой синхронизации параметров L, S, А и f 60 %, соотношения между которыми в процессе спокойного стояния носят случайный, хаотический характер [13].

У пациентов основной группы до лечения обеспечение постурального баланса тела осуществлялось по другому принципу и характеризовалось сильной корреляционной связью в соотношениях L/S ~ A и L/A ~ f 60 %, в которых модули коэффициентов r_s превышали 0,7 (рис. 3).

 

Рис. 3. Линия регрессии (жирная) и ее доверительный интервал (тонкие линии), отражающие у пациентов с односторонним ожогом тыла стопы при открытых глазах зависимость до лечения: а — параметра L/S от амплитуды колебаний А проекции центра масс; б — параметра L/A от среднего уровня мощности спектра f 60 % статокинезиограммы

 

Такая сила корреляционных связей между стабилометрическими параметрами может свидетельствовать о различной постуральной стратегии обеспечения вертикального баланса тела у здоровых детей и пациентов с послеожоговой рубцовой деформацией стопы.

После реконструктивных операций на пораженной стопе оценивали восстановление опорной функции нижних конечностей (см. табл. 1). Отмечалась значимая стабилизация ПЦМ тела во фронтальной плоскости (ось x), что указывает на симметричность распределения нагрузки и восстановление опорности конечности пораженной стороны (рис. 4, б).

 

Рис. 4. Стабилограммы пациента Б., 14 лет (см. рис. 1): а — до операции; б — через год после хирургического вмешательства на пораженной стопе. Восстановление центрации проекции центра масс тела во фронтальной плоскости, нормализация площади статокинезиограммы. Красная линия — проба с открытыми глазами, зеленая — проба с закрытыми глазами

 

Описательный статистический анализ других параметров стабилометрии у больных с послеожоговой рубцовой деформацией стопы хотя и не выявил полного восстановления до нормы средних значений длины L и площади S статокинезиограммы после лечения, однако показал устойчивость, значимость и однонаправленность их изменений в сторону нормализации. Несмотря на отсутствие изменений после лечения в показателях A и f 60 %, корреляционный анализ выявил уменьшение патологической гиперсинхронизации в соотношении L/S ~ A, при этом коэффициенты корреляции между показателями L/A и f 60 % снизились до нормальных величин. Это может свидетельствовать о тенденции к нормализации стратегии постурального контроля у пациентов после реконструктивно-восстановительных операций на пораженной стопе.

Обсуждение результатов

Результаты настоящей работы продемонстрировали значительное снижение постуральной стабильности у детей с послеожоговой рубцовой деформацией стопы, что проявлялось выраженными отклонениями параметров стабилометрии от номинальных значений. При этом прослеживались сильные корреляционные связи между площадью S, длиной статокинезиограммы L, амплитудой колебаний проекции центра масс А и уровнем 60 % мощности спектра f 60 %, которые значительно превышали таковые у здоровых детей. Это указывает на более упорядоченную траекторию ПЦМ и, следовательно, большую синхронизированность системы управления вертикальным балансом тела у пациентов с односторонней послеожоговой рубцовой деформацией стопы по сравнению со здоровыми детьми. Гиперсинхронизированная постуральная стратегия является адаптивной, так как позволяет обеспечить поддержание вертикальной позы и возможность движения в новых условиях функционирования деформированной стопы. В то же время повышенная упорядоченность траектории ПЦМ является патологической, так как считается показателем дефицита постурального контроля. Подобная гиперсинхронизация системы управления балансом тела характерна для пациентов с поражениями центральной нервной системы: при черепно-мозговых травмах [14], паркинсонизме [15], спинальной патологии [16]. Хорошо известно, что рецепторы стопы служат важным источником информации об изменении положения ПЦМ тела [17], при этом в разгруженной нижней конечности активность механорецепторов стопы снижается [18]. Кроме того, одностороннее изменение привычной стимуляции поверхностных и глубоких рецепторов подошвы стопы затрудняет контроль и управление вертикальной позой [19]. Можно предположить, что и у пациентов с послеожоговой рубцовой деформацией стопы происходят изменения в кортикоспинальном механизме реализации акта опоры стопы, который подвержен влиянию патологически измененной афферентной импульсации от пораженной стопы. При этом в афферентном контроле и программировании двигательных актов участвуют механорецепторы различных зон кожи стопы [20]. Измененная афферентная импульсация от рецепторов пораженной стопы создает мышечный дисбаланс опорно-двигательной системы, так как проходит по проприоцептивной спиноцеребральной петле с односторонним нарушением одного из звеньев биокинематической цепи [21]. В таких условиях измененной центральной регуляции статолокомоторных функций у детей с послеожоговыми деформациями стопы включаются дополнительные механизмы компенсации для поддержания равновесия тела. Возможно, эти компенсаторные механизмы реализуются путем изменения постуральной стратегии за счет патологического повышения синхронизированности системы управления балансом тела.

Выводы

1. В группе детей с послеожоговой рубцовой деформацией стопы были выявлены нарушения постурального баланса и асимметричность нагрузки на нижние конечности, что может указывать на компенсацию ухудшения опорной функции пораженной стопы интактной конечностью.
2. Устранение послеожоговой деформации стопы сопровождалось выраженной положительной динамикой в состоянии системы вертикального баланса тела пациентов.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Работа проведена в рамках Государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации № АААА-А18-118122690164-3.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Этическая экспертиза. Исследование выполнено в соответствии с этическими стандартами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации с поправками Минздрава России, одобрено этическим комитетом ФГБУ «НИДОИ им. Г.И. Турнера» Минздрава России (протокол № 4 от 27.11.2018). Пациенты (их представители) подписали добровольное информированное согласие на обработку и публикацию персональных данных.

Благодарность. Авторы выражают свою благодарность Алене Николаевне Мельченко, руководителю отдела по реализации международных проектов и внешним связям ФГБУ «НИДОИ им. Г.И. Турнера» Минздрава России за оказанную помощь в переводе на английский язык резюмирующей части публикации.

Вклад авторов

И.Е. Никитюк — разработка дизайна исследования, сбор и статистическая обработка материала, обзор публикаций по теме статьи и написание текста рукописи.

Е.Л. Кононова — сбор и анализ материала, обзор публикаций по теме статьи, написание текста, этапное и заключительное редактирование рукописи.

М.С. Никитин — сбор и анализ материала, обзор публикаций по теме статьи, написание текста.

К.А. Афоничев — сбор и анализ материала, обзор публикаций по теме статьи, написание текста, этапное и заключительное редактирование рукописи.

Об авторах

Игорь Евгеньевич Никитюк

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: femtotech@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5546-2729

канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологических и биомеханических исследований

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Елизавета Леонидовна Кононова

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

Email: Yelisaveta@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7624-013X

канд. мед. наук, руководитель лаборатории физиологических и биомеханических исследований

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Максим Сергеевич Никитин

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

Email: doknikitin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8987-3489

врач травматолог-ортопед отделения последствий травм и ревматоидного артрита

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Константин Александрович Афоничев

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера» Минздрава России

Email: afonichev@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-6460-2567

д-р мед. наук, руководитель отделения последствий травм и ревматоидного артрита

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Список литературы

Дополнительные файлы