Исследование методом плантографии опорной функции стопы у детей с пороками развития ее переднего отдела

Полный текст

Введение

Пороки развития переднего отдела стопы — одна из наиболее сложных проблем детской ортопедии [1, 2]. Происходящие изменения в стопе затрагивают не только форму ее переднего отдела, но и нарушают ее опорную функцию [3]. Очень важна точная оценка функциональных параметров пораженной стопы и в первую очередь ее опороспособности. Данные о корреляции опорной функции стопы с ее геометрическими особенностями актуальны для обеспечения выбора оперативного лечения, проектирования и изготовления корригирующих приспособлений и изделий. Решение этой задачи усложняет колоссальная вариативность формы нормальной стопы, тем более пораженной. Поэтому сохраняет актуальность определение индивидуально-типологической изменчивости морфологии и функции как патологической, так и интактной стопы. В настоящее время для диагностики состояния стоп успешно используется метод компьютерной плантографии [4], который учитывает статические и кинетостатические деформации стопы в положении стоя. Компьютерная плантография дает объективное представление о тяжести деформации, она не только позволяет отразить нарушение формы нагрузочного контура стопы, но и показывает распределение нагрузки на различные ее отделы.

Несмотря на многообразие плантографических способов объективной оценки состояния стопы при различных патологиях, единый универсальный метод не разработан. Поэтому исследование анатомо-функционального состояния стоп с пороками развития переднего отдела у детей с использованием методики плантографии является актуальной задачей, решение которой имеет существенное теоретическое и практическое значение. Эти обстоятельства послужили причиной выполнения настоящего исследования.

Цель исследования — изучение морфофункциональных параметров стоп у детей с пороками развития переднего отдела для оценки дисбаланса нагрузок и выявления структурных и функциональных нарушений.

Материал и методы

Исследование опорной функции стоп проводили на программно-аппаратном комплексе диагностики «Подоскан» (МБН, Россия). Это позволило оценить морфофункциональные параметры стоп у детей с аномалиями развития переднего отдела. Плантографические характеристики были определены у 92 детей в возрасте от 5 до 16 лет, из них контрольную группу составили 28 здоровых детей (56 стоп). В группе детей с пороком развития переднего отдела стопы (64 ребенка) у 30 пациентов были поражены обе стопы, у 34 — только одна стопа: в 20 случаях — справа, в 14 — слева. Таким образом, было обследовано 94 стопы с различной локализацией поражения переднего отдела: 36 — во внутренней области, 40 — в срединной и 18 — в наружной.

Для совершенствования метода компьютерного плантографического анализа стоп с аномалиями развития переднего отдела были использованы существующие методики расчета плантографических характеристик [5, 6], которые были модифицированы в применении к изучаемой патологии.

Сначала проводили расчеты по плантограммам здоровых детей, для чего на отпечатках стоп расставляли идентификационные точки и соединяли их линиями (рис. 1), по которым измеряли угловые и линейные характеристики стоп, а также рассчитывали плантографические индексы и коэффициенты в норме.

Обработку сканированного отпечатка стопы проводили по следующему алгоритму. На плантограмме выставляли реперные точки, которые соединяли линиями:

• О — крайняя задняя точка отпечатка пятки стопы;
• Р — крайняя передняя точка контура I пальца стопы;
• Q — крайняя передняя точка контура V пальца стопы;
• BC — линия поперечного свода стопы, соединяющая точки B и C;
• B — наиболее выступающая кнутри точка контура переднего отдела стопы;
• C — наиболее выступающая кнаружи точка контура переднего отдела стопы;
• K — точка пересечения линии поперечного свода стопы BC с наиболее выступающей кнутри точкой нагружаемого отпечатка переднего отдела стопы (соответствует головке I плюсневой кости);
• E — точка пересечения линии поперечного свода стопы BC с наиболее выступающей кнаружи точкой нагружаемого отпечатка переднего отдела стопы (соответствует головке I плюсневой кости);
• KЕ — линия нагружаемого поперечного свода стопы, соединяющая точки К и Е;
• Z — середина линии поперечного свода стопы BC;
• OZ — условная ось стопы;
• BN и CR — линии, выходящие из точек B и C параллельно условной оси стопы OZ;
• BP и CQ — линии, выходящие из точек B и C, проходящие через крайние передние точки контура I пальца (P) и V пальца (Q) стопы;
• NBP и QCR — угол соответственно I и V пальцев;
• ОG, ОD, ОS, ОW, ОH — линии Дюкенджиева — 1, 2, 3, 4 и 5 (силовые лучи направления нагрузки соответственно I, II, III, IV и V пальцам);
• G, D, S, W и H — точки пересечения соответствующих линий Дюкенджиева — 1, 2, 3, 4 и 5 с передним краем отпечатка переднего отдела стопы;
• G1, D1, S1, W1 и H1 — точки пересечения соответствующих линий Дюкенджиева — 1, 2, 3, 4 и 5 с линией поперечного свода стопы BC;
• U — точка пересечения линии Дюкенджиева-1 с задней контурной линией отпечатка переднемедиального отдела стопы;
• Х — точка пересечения линии Дюкенджиева-2 с задней контурной линией отпечатка срединного отдела стопы;
• A — центр отпечатка пятки;
• LM — линия, пересекающая центр A и края отпечатка пятки в наиболее широком месте — в точках L и M.

Были рассчитаны плантографические индексы, которые использовали для характеристики отпечатков стоп как в норме, так и при всех пороках их переднего отдела:

• KE/BC — индекс нагружаемости переднего отдела — отражает полноту нагрузки на передний отдел;
• LM/KE — индекс Чипаукс — Смирак — показывает распределение нагрузки между передним и задним отделами стопы.

Кроме того, для характеристики стоп, объединенных в группы по локализации поражения в переднем отделе, были рассчитаны дополнительные индексы и коэффициенты:

• — для порока внутренней области переднего отдела стопы:
  • GU/GO — индекс опоры I луча — отражает опороспособность головки I плюсневой кости;
  • k1 = GG1 : 1/5OZ — коэффициент дистальной опоры I луча — для выявления смещения переднего контура пятна опоры I плюсневой кости;
• — для порока срединной области переднего отдела стопы:
  • DX/DO — индекс опоры срединного отдела — отражает опороспособность головок II–III плюсневых костей;
  • k2 = DD1 : 1/5OZ — коэффициент дистальной опоры II луча — для выявления смещения переднего контура пятна опоры II плюсневой кости;
  • k3 = SS1 : 1/5OZ — коэффициент дистальной опоры III луча — для выявления смещения переднего контура пятна опоры III плюсневой кости;
  • k4 =WW1 : 1/5OZ — коэффициент дистальной опоры IV луча — для выявления смещения переднего контура пятна опоры IV плюсневой кости;
  • k2-3-4 = 1/3 × (K2 + K3 + K4) — средний коэффициент дистальной опоры срединных лучей — для оценки деформации переднего контура пятна опоры срединного отдела стопы;
• — для порока наружной области переднего отдела стопы:
  • k5 = НН1 : 1/5OZ — коэффициент дистальной опоры V луча — для выявления смещения переднего контура пятна опоры V плюсневой кости.

Статистический анализ результатов исследований проводили с помощью пакета статистических программ Microsoft Excel, который включал расчет средней арифметической вариационных рядов М, их среднеквадратичного отклонения m и 95 % доверительного интервала. Пороговый уровень статистической значимости принимался при значении критерия р < 0,05.

Результаты

У пациентов с пороками развития переднего отдела стопы в зависимости от локализации поражения плантограммы были распределены на три группы, в каждой из которых были расставлены соответствующие идентификационные точки с последующим соединением их линиями и рассчитаны угловые и линейные характеристики стоп (рис. 2).

Данные плантографических характеристик у детей с пороками развития переднего отдела стопы в зависимости от локализации поражения представлены в табл. 1. Анализ таблицы показал следующее. Средняя величина индекса нагружаемости переднего отдела стопы у здоровых детей составила 94,7 ± 0,39 %. У пациентов с пороками развития переднего отдела стопы среднее значение этого индекса существенно снизилось: до 71,6 ± 1,55 % при локализации патологии во внутренней области, до 74,0 ± 1,57 % — в срединной и до 78,6 ± 2,04 % — в наружной (р < 0,05).

Таблица 1. Сравнительная оценка плантографических характеристик стоп здоровых детей и пациентов с пороками развития переднего отдела стопы в зависимости от локализации поражения (M ± m)

Примечание: символом * обозначены достоверно отличающиеся от нормы показатели с достоверностью не менее р < 0,05.

Таким образом, у пациентов с пороками развития переднего отдела стопы распределение нагрузки в этом отделе было неравномерным, вследствие чего дефицит опорности переднего отдела составил значительную величину: 32, 28 и 20 % соответственно при пороках внутренней, срединной и наружной областей.

Дополнительное привлечение к анализу плантограмм индекса Чипаукс — Смирак позволяет судить о характере смещения нагрузки по отделам стопы. Так, если у здоровых детей отношение нагрузки на задний отдел стопы к нагрузке на передний отдел составляет 0,53 ± 0,006, то у пациентов с пороком переднего отдела стопы индекс Чипаукс-Смирак увеличен до 0,79 ± 0,024 при локализации патологии во внутренней области, 0,75 ± 0,023 — в срединной и 0,63 ± 0,022 — в наружной (р < 0,05).

Таким образом, у пациентов с пороками развития переднего отдела стопы происходит «кальканезация» подошвенной нагрузки, а именно существенное смещение опорности с переднего отдела к заднему — на пяточную кость: с переизбытком 49 % при локализации патологии во внутренней области, 42 % — в срединной и 19 % — в наружной. Наиболее значительное увеличение индекса Чипаукс — Смирак выявлено у пациентов во внутренней и срединной областях. Это свидетельствует о том, что при такой локализации патологии распределение нагрузки в переднем отделе стопы нарушено настолько значительно, что вызывает комбинированное смещение нагрузки как в пределах переднего отдела, так и кзади. Это приводит к длительной неадекватной перегрузке одних и недостаточной нагрузке других отделов стопы, что в обоих случаях является причиной нарушения статодинамической функции стопы.

Использование дополнительных индексов и коэффициентов позволило более подробно оценить нарушение функции стопы в зависимости от локализации патологии в переднем отделе.

Порок развития внутренней области переднего отдела стопы (рис. 2, а). В группе пациентов с указанной патологией индекс опоры I луча оказался сниженным в 2 раза — до (11,7 ± 1,01) × 10–2 по сравнению со здоровыми детьми — (23,3 ± 0,44) × × 10–2 (p < 0,05). Также у пациентов наблюдалось уменьшение в 2,6 раза коэффициента дистальной опоры I луча k1 до 0,27 ± 0,02 по сравнению с этим параметром у здоровых детей: 0,70 ± 0,01 (p < 0,05). В рассматриваемой группе больных был также значительно снижен угол I пальца — до –0,03 ± 1,32° по сравнению с аналогичным показателем в норме: 12,0 ± 0,48° (p < 0,05).

Таким образом, у пациентов с пороками развития переднего отдела стопы с локализацией патологии во внутренней области наблюдается значительное отклонение от нормы плантографических характеристик, что свидетельствует о неравномерности распределения нагрузки по отделам стопы, грубом заднем смещении внутренней точки опоры стопы, дефиците нагрузки на головку I плюсневой кости.

Порок развития срединной области переднего отдела стопы (рис. 2, б). При указанной локализации патологии параметры плантографических характеристик хотя и не были резко отклонены от нормы, однако были статистически достоверно и стабильно снижены. Индекс опоры на срединную область стопы был снижен незначительно: на 9 % — до (22,4 ± 0,48) × 10–2 по сравнению со здоровыми детьми (24,5 ± 0,32) × 10–2 (р < 0,05). Гораздо более показательными оказались стабильно низкие значения коэффициентов дистальной опоры II, III и IV лучей: k2, k3 и k4, величина снижения которых составила соответственно 27, 49 и 93 %. Обращает на себя внимание, что наименьшее отклонение от нормы наблюдается у коэффициента k2, а наибольшие отклонения — у коэффициентов k3 и особенно k4. Это объясняется большой долей пациентов с такой нозологической формой, как брахиметатарзия с укорочением либо одной (чаще IV), либо двух (III и опять же IV) плюсневых костей. Среднее смещение назад переднего контура срединной области стопы характеризуется коэффициентом k2-3-4, который у пациентов был снижен на 48 % по сравнению со здоровыми детьми: соответственно 0,62 ± 0,02 и 0,92 ± 0,01 (р < 0,05).

Таким образом, у пациентов с пороками развития переднего отдела стопы с локализацией патологического процесса в срединной области происходит деформация дистального контура опоры срединной области стопы со значительным смещением назад нагружаемой зоны, особенно в проекции головок III и IV плюсневых костей. При этом наблюдается неравномерность распределения нагрузки по отделам стопы, что свидетельствует о нарушении ее опорной функции.

Порок развития наружной области переднего отдела стопы (рис. 2, в). Анализ дополнительных плантографических характеристик в группе пациентов с указанной патологией показал значительное отклонение от нормы линейных и угловых параметров отпечатков стоп. Величина коэффициента дистальной опоры V луча k5 в этой группе пациентов была значительно снижена: на 108 % до 0,26 ± 0,04 по сравнению с нормальным показателем 0,54 ± 0,01 (p < 0,05). Существенно был уменьшен угол V пальца: до –2,5 ± 1,62° по сравнению с нормальным значением этого угла 13,4 ± 0,52° (p < 0,05).

Таким образом, у пациентов с пороками развития переднего отдела стопы с локализацией патологии в наружной области наблюдается значительное отклонение от нормы плантографических характеристик, что свидетельствует о неравномерности распределения нагрузки по отделам стопы, выраженном заднем смещении наружной точки опоры стопы, латерализации распределения опорности переднего отдела стопы.

Обсуждение

Данные плантографии показали, что у пациентов с пороками развития переднего отдела стопы происходит значительное отклонение от нормы плантографических характеристик от десятков до полутора сотен процентов. Масштабы нарушений параметров патологической стопы целесообразно сопоставить с параметрами физиологических изменений нормальной стопы. Известно, что при вертикальной позе в норме масса тела на передний отдел стопы распределяется следующим образом: на передневнутреннюю область приходится 20,5 % нагрузки и почти столько же на передненаружнюю область — 18,5 % [7]. При ходьбе нагрузка на передний отдел возрастает в несколько большей степени за счет внутренней части — до 36 %, вклад наружной части составляет 26 % [8]. То есть при обычных нагрузках на стопу в норме варьирование нагрузочных параметров в переднем отделе стопы находится в пределах 10–15 %, а при пороке развития переднего отдела стопы величина изменений распределения нагрузки достигает 32 %. Такое нарушение нормальных соотношений нагрузки на различные области стопы приводит не только к нарушению ее функции [9], но и к деформации опорно-двигательного аппарата и нарушению различных функций организма.

Нарушение пропорций длин лучей стопы неизбежно сказывается на ходьбе, для которой существует определенная, жесткая последовательность контакта отделов стопы с опорой. В фазе переката через передний отдел стопы первой вступает в контакт с опорой область головки V плюсневой кости, затем следует область головок II, III, IV плюсневых костей и завершает контакт область головки I плюсневой кости. То есть перекат стопы в переднем отделе происходит во фронтальной плоскости [10], причем это самый динамически нагружаемый процесс наряду с перекатом через пятку. Таким образом, анализ данных плантографии показал, что при пороке развития переднего отдела стопы происходит значительное смещение передних точек опоры стопы в сагиттальной плоскости, что приводит к деформации траектории переката стопы во фронтальной плоскости. Это в свою очередь вызывает нарушение пространственных, временных, кинематических и динамических параметров цикла шага [11].

Выводы

1. Предложенная методика анализа отпечатков стоп при пороках развития переднего отдела обладает высокой разрешающей способностью и позволяет уточнить и объективизировать характер нарушений опорной функции стопы в зависимости от локализации поражения.
2. Стопа с пороком развития переднего отдела представляет собой единую функциональную единицу, при этом локализация патологического процесса в любой области (внутренней, срединной или наружной) оказывает интегративное влияние на ее функцию опоры, приводящее к нарушению биомеханики не отдельных областей, а всей стопы. Наиболее выраженные отклонения опорной функции стопы выявлены при локализации поражения во внутренней области переднего отдела, менее выраженные — при наружной локализации.
3. Характер этих отклонений свидетельствует о нарушении статики стопы (функции опоры) и неполноценности ее динамической функции (нарушение фазы переката через передний отдел стопы при ходьбе), что указывает на целесообразность хирургического восстановления анатомии стопы с целью улучшения ее функции.

Информация о финансировании и конфликте интересов

Работа проведена на базе и при поддержке ФГБУ «НИДОИ им Г.И.Турнера» Минздрава России. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Об авторах

Игорь Евгеньевич Никитюк

Автор, ответственный за переписку.
Email: femtotech@mail.ru
канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологических и биомеханических исследований Россия

Надежда Александровна Коваленко-Клычкова

Email: fake@eco-vector.com
врач отделения патологии стопы, нейроортопедии и системных заболеваний Россия

Список литературы

Дополнительные файлы