Перегрузка сохранной стопы как показатель необходимости ортопедического обеспечения пациентов после ампутации нижней конечности

Авторы:

Смирнова Людмила Михайловна — доктор технических наук, ведущий научный сотрудник отдела биомеханических исследований ОДС Института протезирования и ортезирования ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, Бестужевская ул., д. 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация; профессор кафедры биотехнических систем Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, д. 5, 197376, Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: info@diaserv.ru; https://orcid.org/0000-0003-4373-9342.

Аннотация:

Введение. При ходьбе на протезе сохранная конечность, компенсируя нарушения статодинамической функции протезированной конечности, может испытывать значительные перегрузки, повышающие риск заболеваний суставов конечности и деформаций стопы. Однако при протезировании должного внимания к необходимости снижения таких перегрузок не уделяется.

Цель. Целью работы является привлечение внимания специалистов к необходимости ортопедического обеспечения пациентов после односторонней ампутации нижней конечности для снижения риска перегрузки и профилактики анатомо-функциональных нарушений сохранной конечности.

Материалы и методы. Для выявления показателей перегрузки сохранной конечности у пациентов на протезе после односторонней ампутации нижней конечности исследована выборка из базы данных с результатами биомеханических инструментальных обследований и клинического осмотра протезированных с разным уровнем ампутации и контрольной группы. Биомеханические исследования проведены с применением программно-аппаратного комплекса с матричными измерителями давления в форме стелек. Исследована связь между уровнем ампутации конечности протезированного, с одной стороны, и показателями биомеханики ходьбы (билатеральная асимметрия продолжительности переката через стопы, максимальной нагрузки на стопы в цикле шага, условной работы переката через стопы, условной мощности переката через стопы, а также фронтальное и сагиттальное смещение центра траектории миграции общего центра давления) в опорном контуре стоп, с другой стороны.

Результаты. Подтверждена прямая связь между уровнем ампутации нижней конечности и степенью перегрузки сохранной стопы при ходьбе на протезе. Наиболее чувствительными биомеханическими показателями перегрузки сохранной стопы при ходьбе на протезе оказались билатеральная асимметрия продолжительности переката через стопы и билатеральная асимметрия условной работы переката через стопы. Признаком перегрузки сохранной стопы является также гиперпрессия в области носка или латерального края плантарной поверхности вследствие патологического стереотипа ходьбы при ошибках протезирования.

Обсуждение. Выполненное исследование подтвердило гипотезу о перегрузке сохранной конечности при ходьбе пациентов на протезе. Достоверность этого заключения основана на использовании сертифицированного инструментального средства для получения исходных биомеханических данных, обработке данных с применением адекватных задаче исследования статистических методов, высокой статистической значимости полученных результатов. Учитывая, что повышение уровня ампутации конечности, с одной стороны, отрицательно влияет на уровень двигательной активности ампутантов, что снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в целом, но, с другой стороны, имеет прямую зависимость с компенсаторной перегрузкой сохранной конечности, ортопедическое обеспечение для снижения этих перегрузок имеет одинаково важное значение при любом уровне ампутации.

Заключение. Для выявления перегрузок сохранной конечности при ходьбе на протезе целесообразно использовать коэффициенты билатеральной асимметрии продолжительности переката через стопу и условной работы переката через стопу. Уменьшение этих коэффициентов по сравнению с единицей вследствие увеличения параметра сохранной стопы (по сравнению с искусственной) соответствует более выраженной перегрузке. Снижение риска перегрузки сохранной конечности достигается использованием ортопедической стельки, для своевременного и грамотного назначения которой необходима преемственность в работе протезиста и ортопеда.

Список цитируемой литературы:

1. Maaref K, Martinet N, Grumillier C, Ghannouchi S et al. Kinematics in the terminal swing phase of unilateral transfemoral amputees: microprocessor-controlled versus swing-phase control prosthetic knees. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 2010;91(6):919-25. DOI: 10.1016/j.apmr.2010.01.025.

2. Jaegers SM, Arendzen JH, Jongh HJde. Prosthetic gait of unilateral transfemoral amputees: akinematic study. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 1995;76(8):736-43. DOI: 10.1016/s0003-9993(95)80528-1.

3. Nolan L, Wit A, Dudzinski K, Lees A et al. Adjustments in gait symmetry with walking speed in trans-femoral and trans-tibial amputees. Gait & Posture. 2003;17(2): 142-51. DOI: 10.1016/s0966-6362(02)00066-8.

4. Бобров Д.С., Слиняков Л.Ю., Ригин Н.В. Перегрузочная метатарзалгия: патогенез, биомеханика и хирургическое лечение (аналитический обзор литературы) // Вестник Российской академии медицинских наук. — 2017. — Т. 72. — № 1. — С. 53-58. DOI: 10.15690/vramn756.

5. Рукина Н.Н., Кузнецов А.Н., Белова А.Н., Воробьева О.В. Особенности биомеханических характеристик опороспособности и походки у пациентов с экзопротезом нижней конечности // Российский журнал биомеханики. — 2014. — Т. 18. — № 3. — С. 389-397. DOI: 10.38025/2078-1962-2022-21-2-27-36.

6. Vrieling AH, Van Keeken HG, Schoppen T et al. Gait initiation in lower limb amputees. Gait & Posture. 2008;27(3):423-30. DOI:10.1016/j.gaitpost.2007.05.013.

7. Adamczyk PG, Kuo AD. Mechanisms of Gait Asymmetry Due to Push-Off Deficiency in Unilateral Amputees. IEEE. Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2015;23(5):776-85. DOI: 10.1109/TNSRE.2014.2356722.

8. Sjodahl C, Jarnlo GB, Soderberg B, Persson BM. Kinematic and kinetic gait analysis in the sagittal plane of trans-femoral amputees before and after special gait re-education. Prosthetics and Orthotics International. 2002;26(2):101-12. DOI:10.1080/03093640208726632.

9. Nolan L, Lees A. The functional demands on the intact limb during walking for active transfemoral and trans-tibial amputees. Prosthetics and Orthotics International. 2000;24(2):117-25. DOI: 10.1080/03093640008726534.

10. Struyf PA, Van Heugten CM, Hitters MW, Smeets RJ. The prevalence of osteoarthritis of the intact hip and knee among traumatic leg amputees. Arch. Phys. Med. Rehabil. 2009; 90(3):440-6. DOI: 10.1016/j.apmr.2008.08.220.

11. Silverman Anne K, Neptune Richard R. Threedimensional knee joint contact forces during walking in unilateral transtibial amputees. Journal of Biomechanics. 2014;47:2556-62. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.06.006.

12. Yun Hee Chang, Tae Soo Bae, Shin Ki Kim, Mu Seong Mun et al. Intact hip and knee joint moment in coronal plane with unilateral transfemoral amputee. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. February 2011;12(1):129-34. DOI: 10.1007/s12541-011-0016-9.