Биомеханические исследования позвоночника

методы исследования при переломах и заболеваниях позвоночника

Биомеханические исследования позвоночникаОбъективное изучение осанки и стояния человека в сочетании с определением центра тяжести тела и его проекции на площадь опоры необходимо для характеристики особенностей конфигурации тела при различных заболеваниях опорно-двигательного аппарата. Повторные исследования после лечения позволяют сделать объективно обоснованные выводы о результатах лечебных мероприятий.

Особенности строения позвоночного столба человека непосредственно связаны с прямостоянием и прямохождением. В связи с этим центр массы тела человека поднялся высоко, в то время как площадь опоры значительно уменьшилась. В этой новой ситуации единственной опорой для верхней части тела стал позвоночник, передающий нагрузки головы, рук и туловища тазу. Позвоночный столб здорового человека при стоянии испытывает нагрузку массы тела, а также взаимодействие мышечных сил для удержания туловища в вертикальном положении. При этом проекция центра тяжести тела проходит через середину расстояния между стопами в плоскости, проходящей по передней поверхности голеней, а масса тела равномерно распределяется на обе ноги.

При патологических состояниях позвоночника происходит перераспределение массы туловища, а также по-другому взаимодействуют околопозвоночные мышцы. Для характеристики статики человека большое значение имеют определение положения общего центра тяжести, его проекции на площадь опоры, а также распределение парциальных центров тяжести. При иррадиирующих болях (дегенеративно-дистрофические процессы позвоночника), а также в случае преобладания иррадиации в одну из конечностей масса тела во фронтальной плоскости распределяется асимметрично. При сколиотической деформации на позвоночник влияют два взаимосвязанных фактора - асимметрично действующая масса тела и неравномерное напряжение околопозвоночных мышц, что приводит к смещению туловища в сторону и к изменению распределения массы тела на нижние конечности.

Мы изучили особенности статики у детей и подростков со сколиотической деформацией III и IV степени до лечения и после проведения различных хирургических вмешательств. Нас интересовало, как распределяется нагрузка на стопы во фронтальной и сагиттальной плоскостях при стоянии, а также положение проекции общего центра тяжести тела относительно площади опоры. С этой целью мы пользовались методикой стабилографии, основанной на регистрации нагрузок, приходящихся на стопы. Тензометрическая площадка конструкции Ленинградского научно-исследовательского института протезирования (ЛНИИП) позволяла регистрировать на шлейфном осциллографе нагрузку, приходящуюся не только на каждую стопу, но и на ее передний и пяточный отделы. Проекцию центра тяжести на площадь опоры находили по схеме, предложенной сотрудниками лаборатории биомеханики ЛНИДОИ им. Г. И. Турнера (Курочкин Ю. В., 1969). В качестве нормативов использовали данные, полученные в той же лаборатории (Курочкин Ю. В., Гайворонский, 1979). Показатели стабилографии в настоящей работе были использованы как объективный критерий эффективности оперативного лечения детей со сколиозом.

Под нашим наблюдением находилось 168 детей в возрасте от 8 до 16 лет, им было проведено хирургическое лечение: коррекция деформации позвоночника методом Харрингтона (115 больных) и двухэтапное лечение по А. И. Казьмину (53 больных). Левосторонняя дуга искривления позвоночника была у 13 детей (у 4 - III степени, у 9 - IV степени), правосторнняя - у 146 детей (у 34 - III степени, у 112-IV степени), 9 больных имели комбинированный сколиоз.

Для выяснения зависимости изменений распределения нагрузок на стопы во фронтальной и сагиттальной плоскостях от высоты дуги искривления и степени деформации нами проведено биомеханическое исследование у больных до лечения при односторонних формах сколиоза. Результаты показали, что чем ниже расположена дуга искривления позвоночника, тем более соразмерно распределение нагрузки между стопами (коэффициент опорности достигал 0,81 ± 0,04-0,97 ± 0,02, при норме 0,92 ± 0,03-0,95 ± 0,02) и более физиологично падала нагрузка на передний и пяточный отделы стопы.

Степень деформации позвоночника также влияла на показатели коэффициентов опорности, а именно: у детей до лечения при III степени сколиоза коэффициенты опорности составили 0,81 ± 0,02-0,86 ± 0,06, в то же время при IV степени сколиоза те же коэффициенты соответствовали 0,76 ± 0,01 - 0,80 ± 0,02. Тот же принцип сохранился при сопоставлении направления дуги искривления позвоночника во фронтальной плоскости и степени сколиоза со смещением проекции центра тяжести тела. Так при левостороннем сколиозе проекция центра тяжести тела смещена преимущественно влево, при III степени деформации - в пределах 3-9 мм (норма равна 8,7 ± ±1,5-13,3 ±3,2 мм), при IV степени деформации - в пределах 5-16 мм. При правостороннем сколиозе выявлено смещение проекции центра тяжести тела в основном вправо при III степени деформации от 5 до 20 мм, а при IV степени - от 5 до 32 мм. Следовательно, при большей степени деформации позвоночника наблюдается и большее смещение проекции центра тяжести.

У больных с комбинированным сколиозом IV степени коэффициенты опорности до лечения составили 0,88 ± 0,04. Эта величина оказалась выше, чем при односторонних сколиозах IV степени. Данное положение говорит в пользу компенсаторных возможностей позвоночника при комбинированных сколиозах.

Таким образом, выраженные изменения в распределении нагрузок на стопы во фронтальной и сагиттальной плоскостях при стоянии, а также в положении проекции центра тяжести у больных с односторонним сколиозом сочетаются с высокой дугой искривления позвоночника и большей степенью его деформации. У больных с комбинированным сколиозом эти же биомеханические изменения менее выражены, что подтверждает компенсаторные возможности позвоночника.