Актуальнейшей проблемой современной ортопедии является деформирующий коксартроз у подростков. Частой причиной патологии служат последствия острого гематогенного остеомиелита (ПОГО) области тазобедренного сустава. Большое разнообразие деформаций анатомических структур, образующих тазобедренный сустав, неблагоприятно отражается на его функции и является причиной нарушения биомеханики всей опорно-двигательной системы [1]. При тяжелом течении коксартроза тазобедренный сустав претерпевает грубые анатомические изменения, приводящие к резкому нарушению его функции, что требует проведения хирургического лечения – тотального эндопротезирования [2]. Такая операция является хотя и вынужденным, однако эффективным и часто единственным способом оперативного лечения для восстановления утраченной функции нижней конечности. Несмотря на то что эндопротезирование тазобедренного сустава существенно снижает прогрессирование нарушений биомеханики опорно-двигательной системы, вопрос полного восстановления опорности пораженной нижней конечности пока что остается нерешенным [3]. Для оценки восстановления функции нижних конечностей после такого хирургического вмешательства необходимо получать точную количественную информацию о состоянии их биомеханики. Важное место в ряду биомеханических методов оценки восстановления опорности нижних конечностей у больных с коксартрозом занимает диагностика опорной функции стоп [4]. Высокую информативность показывает методика плантографии, которая позволяет выявить нарушения нагрузочных подошвенных характеристик стоп у пациентов с ПОГО нижних конечностей [5].
Цель исследования – изучить плантографические характеристики стоп до и после тотального эндопротезирования у подростков с односторонним коксартрозом, развившимся вследствие острого гематогенного остеомиелита тазобедренного сустава.
Материал и методы исследования. Проведено обследование опорной функции стоп у 14 подростков в возрасте от 13 до 17 лет с односторонним коксартрозом, развившимся вследствие острого гематогенного остеомиелита области тазобедренного сустава. Биомеханическое исследование проводили до (рис. 1а) и после (рис. 1б) одностороннего тотального эндопротезирования тазобедренного сустава – в сроки от 1 года до 3 лет.
а) б)
Рис. 1. Рентгенограмма тазобедренных суставов пациента М, 16 лет, с левосторонним коксартрозом 3-й стадии, развившимся вследствие острого гематогенного остеомиелита (ПОГО): а) до операции; б) через 1 год после тотального эндопротезирования левого тазобедренного сустава
Группу контроля составили 14 здоровых подростков того же возраста. Компьютерную плантографию осуществляли на программно-аппаратном комплексе диагностики «Подоскан» (НМФ «МБН», Россия). Плантографические характеристики оценивали в тестах: 1) с равномерным распределением нагрузки между контралатеральными нижними конечностями (плантография двуопорная) и 2) с попеременным переносом веса всего тела на одну из нижних конечностей (плантография одноопорная). В целях анализа плантограмм использовали усовершенствованный метод [5]. Для этого на отпечатках стоп расставляли рэперные точки и соединяли их линиями. Линия ВС соответствует поперечному своду стопы, линии ОG, ОP и ОH соответствуют продольным сводам – соответственно медиальному, срединному и латеральному (рис. 2). После измерения расстояний между точками вычисляли плантографические индексы опоры: t = KE/BC, m = GS/GO, s = PW/PO и l = MN/HO. Индекс t (передний индекс опоры) демонстрирует состояние поперечного свода стопы. Индексы m, s и l (медиальный, срединный и латеральный) свидетельствуют о функциональности соответствующих продольных сводов.
а) б) в)
Рис. 2. Рэперные точки плантограмм 12-летнего ребенка без ортопедической патологии: а) при двуопорной плантографии; б) левой стопы – при одноопорной плантографии; в) правой стопы – при одноопорной плантографии
При статистической обработке полученных результатов применяли программу Microsoft Excel. Для проверки вида распределения изучаемых показателей использовали тест Колмогорова–Смирнова и критерий Шапиро–Уилка. Так как характер распределения показателей плантографии был определен как параметрический, для сравнения значений выборок использовали параметрический t-критерий Стьюдента с вычислением среднего значения (М) и стандартного отклонения (m). Пороговый уровень статистической значимости принимали при значении критерия p<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Перед оперативным лечением у подростков с ПОГО была выявлена асимметрия в длине контралатеральных стоп. При этом на стороне поражения длина стопы была уменьшена по сравнению со здоровой стороной на 2,9±0,38% вследствие гипоплазии. Причем отклонения в опорной функции стоп были выявлены с обеих сторон. Это проявлялось супинацией их переднего отдела. На этом фоне наблюдался дефицит опорности головки первой плюсневой кости обеих стоп, проявляющийся в большей степени на стороне поражения (рис. 3а).
а) б)
Рис. 3. Больная А., 16 лет, ПОГО правого тазобедренного сустава, правосторонний коксартроз 3-й стадии: а) результаты двуопорной плантографии до операции (снижение опорности головки первой плюсневой кости обеих стоп, больше справа); б) результаты двуопорной плантографии через 2 года после тотального эндопротезирования правого тазобедренного сустава (восстановление опорности головки первой плюсневой – слева, улучшение опорности – справа)
Анализ плантографических характеристик показал (табл.), что у больных с ПОГО в тестах с двуопорной и одноопорной нагрузкой наблюдалось выраженное значимое снижение величины переднего индекса опоры t с обеих сторон по сравнению со здоровыми детьми.
При переходе от двуопорной нагрузки к одноопорной двукратное увеличение нагружаемости стоп у пациентов не приводило к значимому увеличению индекса t, которое характерно для здоровых детей. Указанный факт свидетельствует о ригидности поперечного свода стоп у пациентов как пораженной, так и не пораженной сторон.
Значимое снижение у пациентов показателей медиального индекса опоры m свидетельствует о выраженном снижении опорности головки первой плюсневой кости контралатеральных стоп как при двуопорной, так и при одноопорной нагрузке. При этом на стороне поражения не было выявлено снижения рессорной функции внутреннего продольного свода вследствие значимой изменчивости индекса m при изменении нагрузки, что характерно для стоп здоровых детей. В свою очередь, у пациентов с ПОГО анализ динамики плантографических характеристик в тестах с двуопорной и одноопорной нагрузкой не выявил значимого снижения показателя латерального индекса опоры l в сторону нормализации. Это указывает на то, что в группе пациентов на стопе пораженной конечности снижена рессорная функция наружного продольного свода. Показатель срединного индекса опоры s у пациентов был значимо снижен только на стороне поражения и только при двуопорной нагрузке.
Показатели плантографических характеристик стоп здоровых детей и больных с односторонним ПОГО ТБС до и после эндопротезирования
Группы детей (стопы) |
Плантографические индексы (× 10-2) |
||||||||
Двуопорная плантография (M±m) |
Одноопорная плантография (M±m) |
||||||||
t |
m |
s |
l |
t |
m |
s |
l |
||
Здоровые (n=28) |
93,4±0,49 |
21,6±0,35 |
23,9±0,41 |
13,8±2,34 |
96,1±0,33* |
25,1±0,29* |
26,3±0,4* |
2,7±1,2* |
|
с ПОГО, интактная сторона (n=14) |
до |
78,8±3,72 |
14,2±2,18 |
20,4±1,59 |
14,5±5,14 |
81,1±2,78 |
20,3 ±2,36 |
24,2±1,48 |
7,8±3,56 |
после |
90,4±3,14 |
18,9±1,96 |
22,3±1,17 |
13,8±5,23 |
93,2±1,83 |
23,6 ±1,42 |
24,8±1,53 |
6,2±2,63 |
|
с ПОГО, сторона поражения (n=14) |
до |
72,3±4,86 |
10,3±2,31 |
18,3±1,76 |
13,3±4,16 |
72,9±3,54 |
19,2±1,68* |
23,4±1,73 |
12,7±3,42 |
после |
87,8±3,52 |
17,3±2,46 |
21,4±1,36 |
9,74±4,19 |
92,4±2,16 |
22,5±1,91 |
25,1±1,76 |
10,3±4,98 |
Изменения показателей при одноопорной нагрузке по сравнению с соответствующими показателями при двуопорной нагрузке с достоверностью не менее р<0,05 обозначены символом *.
Сплошной линией подчеркнуты показатели пациентов, отличающиеся от соответствующих показателей здоровых детей с достоверностью не менее р<0,05.
Показатели, значимо изменившиеся в сторону нормализации по сравнению с таковыми перед операцией, обозначены жирным шрифтом.
Нарушение опорной функции стопы интактной нижней конечности может быть обусловлено генерализацией механизмов дисбаланса мышц голеней с пораженной конечности на здоровую, что характерно для одностороннего поражения тазобедренного сустава. По-видимому, у детей с односторонним поражением ТБС отклонения в афферентной импульсации от пораженного тазобедренного сустава [6] и от стопы пораженной стороны [7] оказывают воздействие на кортикоспинальный механизм реализации акта опоры стоп. Патологическая афферентация со стороны нижних конечностей «наслаивается» на проприоцептивную спиноцеребральную петлю и приводит к нарушению биокинематической цепи [8], что усугубляет мышечный дисбаланс опорно-двигательной системы. Для поддержания равновесия тела в новых условиях неизбежно активируются дополнительные адаптивные локомоторные реакции, которые, возможно, приводят к формированию нового двигательного стереотипа и изменению опорной стратегии стоп. Существенная асимметрия плантографических характеристик на контралатеральных стопах, особенно выраженная у индексов t и m, по всей видимости, обусловлена адаптивной реакцией опорно-двигательной системы на одностороннее поражение, результатом которой является компенсаторное перераспределение веса тела с пораженной нижней конечности в сторону здоровой конечности [9]. После одностороннего эндопротезирования тазобедренного сустава у больных с ПОГО наблюдалась положительная динамика биомеханики стоп. На плантограммах это проявлялось значительным уменьшением супинационной установки стоп на фоне выраженного восстановления опороспособности головки первой плюсневой кости стопы с обеих сторон (рис. 3б).
В тестах с двупорным распределением веса тела на нижние конечности произошло выраженное повышение в сторону нормализации показателей медиального индекса опоры m стоп с обеих сторон. Значимо приблизился к норме показатель срединного индекса опоры s на стороне поражения. Однако величина переднего индекса опоры t нормализовалась только на интактной стороне, в то время как на стороне поражения не произошло значимого его увеличения. Анализ динамики параметров при увеличении нагрузки на нижнюю конечность выявил значимое увеличение величин переднего индекса опоры t и медиального индекса опоры m на обеих сторонах, средняя величина которых практически приблизилась к норме. Произошло изменение в сторону нормальных значений показателя латерального индекса опоры l на стороне поражения. Тенденция к нормализации плантографических индексов свидетельствует о том, что подошвенная нагрузка распределяется по отделам стопы более оптимально как оперированной конечности, так и интактной. Подобное восстановление биомеханики опорно-двигательной системы характерно для органозамещающих операций на тазобедренном суставе [10]. Улучшение опорной функции стоп у больных после эндопротезирования можно объяснить восстановлением биомеханики самого тазобедренного сустава вследствие восстановления центрации головки бедра и стабильности в суставе [11]. Кроме того, улучшение опорной функции интактной стопы может быть обусловлено снижением болевого синдрома после эндопротезирования [12] и уменьшением интенсивности патологической афферентации со стороны пораженного сустава. Имеющиеся нарушения проприоцепции опорно-двигательной системы [13] становятся менее выраженными, что приводит к улучшению ее локомоторных функций и нормализации опорной стратегии нижних конечностей
Однако полного восстановления функции сводчатого аппарата стоп пациентов после эндопротезирования не произошло. По сравнению со здоровыми детьми у них не было выявлено значимой динамики индексов опоры стоп в тестах с увеличением нагрузки на нижнюю конечность. Указанный факт свидетельствует о тенденции к сохранению ригидности всех сводов стоп и, соответственно, об их сниженной рессорной функции, что согласуется с данными о длительном формировании приспособительных стереотипов опорных реакций стоп у больных после эндопротезирования тазобедренного сустава [14]. Так как стопа и таз связаны в единую кинематическую цепь [15], биомеханический статус стопы может оказаться информативным критерием при оценке состояния тазобедренного сустава. Поэтому выявленная в настоящем исследовании нормализация плантографических характеристик стоп после эндопротезирования тазобедренного сустава может указывать на улучшение функциональности последнего.
Выводы
1. Метод плантографии позволяет объективно оценить динамику изменения функции опорно-двигательной системы у подростков с ПОГО после тотального эндопротезирования пораженного тазобедренного сустава.
2. После эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов наблюдается улучшение состояния биомеханики стоп, что свидетельствует о восстановлении опорной функции нижней конечности не только на стороне поражения, но и на контралатеральной – интактной.
3. Функциональный статус стопы можно рассматривать в качестве маркера состояния тазобедренных суставов.