Review of domestic inventions on methods for diagnostics of postural disorders of the musculoskal system

全文:

ВВЕДЕНИЕ

Постуральные нарушения характеризуются главным образом состоянием постурального баланса человека, его изменением при совершении двигательных действий, изменением положения центра тяжести, т.е. точки пересечения равнодействующей силы всех сил притяжения, действующих на отдельные части тела.

Любое изменение развития (нарушения костной системы, асимметричная работа мышц, наличие функциональных сбоев) повлечёт за собой изменение центра его тяжести, что спровоцирует нарушения в работе опорно-двигательного аппарата. Своевременная диагностика состояния костно-мышечной системы, биомеханических характеристик двигательных действий, выполняемых человеком, является актуальной задачей, так как позволяет выявить информативный ресурс для дальнейшей, более прицельной реабилитационной и коррекционной деятельности и спрогнозировать механизмы компенсации нарушенных функций для достижения лучшего состояния здоровья человека.

СФЕРЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОСТУРАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ

При анализе патентных документов из таких баз данных, как ФИПС, Orbit, Google patents, за последние 30 лет было выявлено, что основные способы диагностики постуральных нарушений, помимо общеизвестных (рентгенография, подография), можно условно разделить на четыре сферы оценки:

• визуальная оценка в положении стоя;
• методы диагностики с применением стабилометрических платформ;
• характеристика нарушений при оценке электрических потенциалов мышц;
• анализ кинематики двигательных действий при перемещении.

Способы диагностики, связанные с рассмотрением визуальной оценки в положении стоя, глубоко анализируют саму природу равновесия, которая является всегда динамической. Общий центр тяжести непрерывно колеблется, испытывая большие изменения через все выполняемые виды деятельности, даже во время статического положения. При наличии функционально слабого сегмента взаимное уравновешивание костных рычагов за счёт мышечного аппарата происходит с нарушениями, что влечёт постуральные изменения, приспособления и компенсаторную адаптацию опорно-двигательного аппарата.

Так, Л.Ф. Васильева с соавт. [1], разработав способ диагностики статических нарушений у больных хроническими болевыми мышечными синдромами на основе визуального анализа взаиморасположения границ регионов позвоночника и конечностей, выявили, что через проведение горизонтальных линий во фронтальной, сагиттальной и поперечной плоскостях, через общий и регионарные центры тяжести (перпендикуляры) возможно сопоставление проекции общего и регионарных центров тяжести на плоскость опоры стоп, а также смещение её в других регионах в соответствии с нормой. Данный способ позволяет оценить степень смещения проекции центров тяжести отдельных регионов позвоночника и конечности, что в свою очередь характеризует патобиомеханическое состояние мышц и определяет наличие функциональных изменений.

Другой способ, уже локально диагностирующий нарушение осанки, разработанный А.В. Гошкодеря с соавт. [2], ориентирован на анализ проекции границ регионов сегментов опорно-двигательного аппарата и включает нанесение точек-ориентиров границ регионов на тело пациента, которого помещают в центр расположенной горизонтальной площадки-основания с отвесами. Выполняют два фотоснимка спереди и сзади во фронтальной проекции и два фотоснимка справа и слева ― в сагиттальной. Далее производятся графическая обработка и анализ величины суммы углов отклонения параллельных горизонтальных линий от линий границ-регионов позвоночника, тем самым диагностируются нарушения осанки.

С.В. Василевич и соавт. [3] создали способ скрининговой диагностики нарушений опорно-двигательной системы, в котором применяют анализ изображения через 3D-сканирование цифровых снимков в различных плоскостях, в положении сгибания, прогиба назад, наклонов, ротации регионов туловища и конечностей, вычисляя абсолютные размеры тела, его регионов, сравнивая с показателями нормы и выявляя нарушения.

Производить поочерёдное наложение изображений пациента с постуральными нарушениями и человека с теми же соматометрическими показателями без нарушений при одних и тех же ракурсах съёмки с помощью программы, в которой производится обработка изображений, выполненных на вращающейся платформе с системой стабилизации углов поворота платформы, предлагает Ю.И. Колягин [4].

Рассматривая вопрос баланса, многие исследователи выделяют отдельно значимость мышц кора в удержании постурального баланса [5–8], локомоторных функциях, целостной стабилизации организма, обеспечивающих вертикальную устойчивость человека и гармоничное передвижение. Обоснованием данной позиции являются анатомическое расположение мышц в срединной части опорно-двигательного аппарата и функциональная значимость при движении.

В исследованиях дисфункций организма динамического характера, таких как срединный перекрёстный синдром M. Wallden [9, 10], нарушение спиральной миофасциальной линии Т. Майерса [11], сбои механизма латерализации в управлении двигательных действий возникают именно при участии мышц кора. Часто именно данная область становится причиной болей в мышечной системе и дальнейших структурных изменений организма, тогда локальные изобретения по способам диагностики данного сегмента получают особую значимость.

А.М. Михайлов в соавт. [12] разработали способ диагностики неспецифических болевых мышечных синдромов в поясничном отделе позвоночника, который включает в себя визуально-пальпаторную диагностику статической и динамической составляющих двигательного стереотипа движения, и в зависимости от установления гипертонуса мышц и иррадиации боли определяют причину болевых мышечных синдромов.

Способ выявления постурального дисбаланса через регистрацию муаровой картины поверхности спины последовательно в шести периодах переноса веса тела на каждую из нижних конечностей из положения двухопорного стояния на весах создан в 1997 году [13]. На основании серии топограмм строятся графики перемещений в трёх плоскостях с последующей оценкой степени смещений оси тела и при наклоне оси тела в противоположную сторону опорной конечности, акцентируя внимание, что ведущая роль в реализации этой приспособительной активности принадлежит мышцам тазового пояса, где расположен центр тяжести тела.

Однако, если немного отойти от визуальных представлений, наиболее обширной областью, в которой проводится диагностика смещения центра тяжести и соответствующих двигательных нарушений, является стабилометрия [14, 15]. Довольно-таки много исследователей применяют стабилометрические показатели в разработке способов диагностики постуральных нарушений и характеристике состояния баланса и равновесия человека.

Так, например, О.Д. Давыдов с соавт. [16] проводят определение динамических особенностей движения, траекторий движения центра тяжести по плоскости платформы и в соответствии с этим вычисляют угловую скорость движения, которая характеризует процесс удержания равновесия пациентом, путём сопоставления полученных данных с нормативными показателями.

И.В. Кондратьев с соавт. [17] добавляют в тестирование показатели биологической обратной связи, формируя полиструктурную диагностику. Способ включает анализ выполнения движений (позы) разной степени сложности по выполняемому действию, каждое из которых на первом этапе тестируется 20 секунд с открытыми глазами, на втором этапе ― 20 секунд с закрытыми глазами, на третьем этапе человеку предлагают минимизировать колебания своего тела с использованием зрительной биологической связи, после чего анализируют траекторию движения центра давления путём векторного анализа полученной статокинезиограммы.

Интересным представляется предложение Т.В. Истоминой с соавт. [18] интеграции в единую диагностику показателей стабилометрического исследования вместе с электромиографическим, в частности с измерением электромиограммы икроножных мышц, которые принимают значительное участие в поддержании вертикальной позы.

В целом показатели электромиограмм являются информативными и многие используют их, создавая способы локальной диагностики по отдельным сегментам. Так, И.И. Рыжков и соавт. [19] создают способ оценки координации биоэлектрической активности паравертебральных мышц. А.И. Небожин с соавт. [20] оценивают степень выраженности биомеханических нарушений в шейном отделе позвоночника через движения в нагрузочной фазе с сопротивлением мышц. В.П. Зойкин с соавт. [21] через электромиографические показатели оценивают функциональную диагностику коленного сустава. Л.Ф. Васильева с соавт. [22] в своём способе электромиографической диагностики нарушения координации мышечных усилий предлагают общие принципы диагностики мышц организма через анализ опережающего включения в движение раньше агониста/синергистов исследуемой мышцы, определяя тем самым патогенетическое значение её первичного укорочения для соответствующей терапии.

Координация мышечных усилий осуществляется в совершении любого двигательного акта, как специально разработанного для диагностики положений, так и естественного паттерна движений, такого, например, как ходьба. Изучение различных локомоций двигательного акта как по частям, так и в целом является важной информацией в характеристике постуральных нарушений, так как позволяет сформировать представления влияния статических нарушений на динамику движения и своевременно выявить нарушения кинематики локомоций для дальнейшей коррекционной работы.

В.М. Великсон с соавт. [23] разработали способ оценки качества ходьбы, в котором на суставы нижних конечностей (тазобедренный, коленный и голеностопный) устанавливаются гониометры, и вычисляются максимальная амплитуда подвижности в суставах, длина двойного шага в процессе ходьбы, где в ходе сопоставления полученных значений и измерения антропометрических показателей определяются степень асимметрии ходьбы и нарушение биомеханики движения.

В случае патологии тазобедренных суставов Г.В. Смирнов с соавт. [24] в своём изобретении оценивают характер ходьбы через регистрацию максимального ускорения области остистых отростков в сагиттальном направлении, которое фиксируется с помощью специальных светоотражающих маркеров, закреплённых на данную область.

В.П. Живаев с соавт. [25] на созданном ими анализаторе кинематических параметров ходьбы человека (устройство, которое содержит металлическую дорожку, контактные датчики для обуви испытуемого, генератор прямоугольных импульсов для инфракрасного излучателя, закреплённый на теле испытуемого, оптический измеритель расстояния) провели оценку показателей через интеграцию значений от датчиков движения с данными от фотоприёмника инфракрасных импульсов, фиксирующих ход движения испытуемого.

И.М. Рулев [26] создал механизм оценки и дальнейшей коррекции нагрузки на опорную поверхность стопы при ходьбе через звуковую трансформацию динамики опоры с проекцией сигналов различной частоты и тона в зависимости от места расположения тестируемой точки на стопе и корректности постановки стопы в сравнении с показателями эталонного шага, что позволяет формировать осознанное представление о нарушении паттерна ходьбы с возможностью коррекции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, изобретения устройств и способов диагностики постуральных нарушений опорно-двигательного аппарата человека ориентированы на количественную и качественную характеристику расположения границ регионов костных сегментов, центра тяжести организма и параметров его перемещения во время двигательного действия; оценку электромиографических показателей координации мышечных усилий; анализ биомеханики паттернов движения с рассмотрением различных компонентов двигательного акта.

Важным является комплексная оценка статических и динамических характеристик постуральных нарушений, которая позволяет выявить взаимосвязь первичных нарушений и сопутствующих изменений организма, перестройку опорно-двигательной системы и формирование механизмов компенсации, их влияния на структуру развития двигательной сферы человека.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии финансирования при подготовке публикации.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение поисково-аналитической работы и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Д.В. Федулова ― обзор литературы, сбор и анализ литературных источников, написание текста и редактирование статьи; К.А. Бердюгин ― курация, редактирование текста статьи.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This work was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Author's contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. D.V. Fedulova ― literature review, collection and analysis of literary sources, writing the text and editing the article; K.A. Berdyugin ― curation, editing the text of the article.

作者简介

Darya Fedulova

编辑信件的主要联系方式.
Email: d.v.fedulova@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7289-3328
SPIN 代码: 1631-4096

Cand. Sci. (Biology)

Kirill Berdyugin

Email: kiralber73@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-2234-3111
SPIN 代码: 8333-1452

MD, Dr. Sci. (Medicine)

参考

补充文件