Способ определения степени тяжести динамических и биомеханических нарушений в ходьбе и беге Российский патент 2024 года по МПК A61B5/103 G06T3/00 G06V10/44 

Изобретение относится к медицине, ортопедии, неврологии, травматологии, функциональной диагностике и может быть использовано для количественной оценки динамических и биомеханических нарушений опорно-двигательного аппарата в базовых локомоциях.

Любые нарушения постурологического характера будут оказывать влияние на изменения и перестройку всего опорно-двигательного аппарата. При длительном течении измененного расположения частей тела, функциональной перегрузке мышц, искривления принимают стойкий характер и происходит функциональное приспособление организма, развитие компенсаторных механизмов, которые приводят к биомеханическим изменениям моторных паттернов.

Точная диагностика динамических нарушений информативно является двусторонним процессом: с одной стороны позволяет визуально оценить влияние «статики на динамику», с другой - своевременно сформировать представление о нарушениях кинематики ходьбы и бега для дальнейшей коррекции постурологических нарушений.

Известен способ диагностики динамических нарушений у больных с хроническими болевыми мышечными синдромами с визуальной диагностикой динамических нарушений, который включает оценку нарушения последовательности включения простых динамических актов в сложный двигательный стереотип. Оценивается несколько актов движения, в том числе элементов ходьбы для чего проводятся горизонтальные линии и перпендикуляры через исследуемые регионы, оценивается угол отклонения сегмента от нормы и в последовательности включения мышц в движение (патент RU, №2124311 С1, 1999).

Недостатком способа является отсутствие рассмотрения локомоции в целом. В данном способе представлена диагностика по регионам, в которых у пациентов возникают болевые мышечные синдромы. Представление о функциональном состоянии всего опорно-двигательного аппарата формируется только при сопоставлении изолированных диагностик отдельных сегментов.

Известен способ оценки качества ходьбы, в котором на суставы нижних конечностей (тазобедренный, коленный и голеностопный) устанавливаются гониометры и определяется максимальная амплитуда подвижности в суставах, длина двойного шага в процессе ходьбы, сочетая данные значения с вычислением антропометрических показателей (патент RU, №20851160, 1997).

Недостатком данного способа является отсутствие рассмотрения степени отклонения паттернов от нормы во фронтальной плоскости. Учитывая, что динамический вальгус, голеностопного и коленного суставов являются наиболее видимым примером нарушений качества ходьбы, которые также влекут за собой вышележащие изменения, отсутствие рассмотрения техники перемещения с данных позиций лишает результат полной информации.

Также в большинстве аналогах анализируется только паттерн ходьбы. При наличии болевых ощущений данная позиция оправдана, однако рассмотрение цикла беговой походки может быть более информативно, т.к. мышцы гораздо активнее в беге, чем в ходьбе и подразумевают большие силы поддержки в опорно-двигательном аппарате при передвижении, соответственно, имеющиеся постурологические нарушения будут более заметны.

Помимо возможных нарушений двигательного характера оценка моторных паттернов базовых локомоций (ходьбы и бега) необходима для анализа механизмов управления движением, которые могут иметь дефектную основу.

Так, формирование любого двигательного акта осуществляется путем активации двух центральных программ управления мышц: «коактивирующей» и «реципрокной». Коактивация мышц происходит, когда агонист и антагонист мышцы, окружающие сустав, сокращаются одновременно, чтобы обеспечить стабильность сустава. Второй механизм, механизм управления работой мышц реципрокной иннервации (реципрокного торможения) определяет взаимоотношения мышц-антагонистов и является элементарной единицей двигательной координации.

Управление обоими программами осуществляется при участии корковых процессов головного мозга. В свою очередь, нарушения нейродинамики в механизмах управления движением свойственно людям различных нозологических групп, в частности у людей с интеллектуальными и ментальными особенностями развития или для пациентов неврологического профиля будет наблюдаться искажение паттерна движения и изменение в его управлении. Система диагностики, учитывающая бальные критерии оценивания, позволит представить, насколько существенны изменения в движении и имеются ли патологические механизмы управления двигательной сферой.

Задача изобретения состоит в повышении точности диагностики динамических нарушений двигательного стереотипа ходьбы и бега, которая включает в себя визуальный анализ и количественное определение асимметрий, баланса опорно-двигательного аппарата, состояния координаторной и двигательной сферы организма.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение объема полезной информации о системе моторных паттернов человека, получаемой в ходе биомеханических исследований, и повышение качества ее интерпретации.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Пациент занимает положение на беговой дорожке. Вначале предлагается выбрать скорость привычного шага. После адаптации человека осуществляется видеофиксация 10 циклов шага в сагиттальной (Фиг. 1-2) и во фронтальной (Фиг. 3) проекции с расстояния 1,5 метра до изучаемого объекта. Далее выполняется видеофиксация 10 циклов легкого бега (среднего привычного темпа для пациента). Через программный анализ Kinovea осуществляется рассмотрение механики движения в замедленном темпе (20% от скорости) с расставлением гониометров на область суставов в различные фазы движения, их сравнение со средними величинами (табл. 1-2).

Разработанный способ количественной оценки динамических и биомеханических нарушений в сагиттальной плоскости проводится в баллах и включает следующие критерии оценки:

• Норма - 0-5 град/см отклонения;

• Отклонение на 6-10 град/см от допустимого диапазона движений - 1 балл, 11-15 град/см - 2 балла, больше 15 град/см - 3 балла.

Оценка нарушений во фронтальной плоскости проводится по рассмотрению наличия ряда позиций (табл. 3). По каждой стороне оценивается само наличие отклонения - 1 балл.

Полученные результаты, в баллах, заносятся в таблицы 1-3 диагностических критериев, которые наиболее полно отражают нарушения состояния опорно-двигательного аппарата.

Далее производится суммирование баллов по всем показателям и определение степени тяжести нарушений: от 0 до 2-х баллов - незначительные нарушения, от 2,1 до 4 баллов - умеренные нарушения; от 4,1 до 6 баллов -выраженные нарушения; от 6,1 баллов и выше - значительно выраженные нарушения.

Таким образом, получают итоговое значение количественной оценки постурологических нарушений, по которым определяется степень отклонения от нормы.

Предлагаемый способ применен в исследовании 80 детей в возрасте 13-14 лет. Для сравнения сформированы 2 группы по 40 человек: 1 группа - здоровые дети, 2 группа - дети с нарушением интеллекта легкой степени.

Результаты показали, что у здоровых детей средний показатель динамических нарушений паттернов ходьбы и бега равняется 1,86±0,33; у детей с умственной отсталостью - 3,48±0,35. По t-критерию результаты отличия групп достоверны (р<0,034).

Основные нарушения связаны со слабостью ягодичных и отводящих мышц, которые выражались во внутреннем смещении и ротации суставов нижних конечностей, в частности 69 детей из 80 имели динамический вальгус голеностопного сустава. У здоровых детей также отмечался перекрест «бег по линии» у 7 человек из 40, визуальная мышечная асимметрия мышц спины диагностировалась у 8 человек из 40.

У детей с нарушением интеллекта в большинстве случаев причинами нарушений были сложности в самом механизме управления движением (27 человек из 40): в синхронизации движений нижней и верхней части туловища, которые выражались в маленькой длине шага, чрезмерном наклоне корпуса вперед, скованность верхней части туловища при движении.

По итоговой сумме баллов по всем показателям определяли степень тяжести нарушений: от 0 до 2-х баллов - незначительные нарушения, от 2,1 до 4 баллов - умеренные нарушения; от 4,1 до 6 баллов - выраженные нарушения; от 6,1 баллов и выше - значительно выраженные нарушения.

Пример 1. Пациенту С., 13 лет. было проведено обследование согласно предлагаемому способу с оценкой диагностических критериев. На основании выявленных количественных отклонений 2 балла (табл. 1-3: недостаточное разгибание тазобедренного сустава в фазе окончания переноса 1 балл, недостаточное сгибание бедра в фазе середины переноса 1 балл), выявлены незначительные нарушения опорно-двигательного аппарата. Рекомендовано проведение упражнений для мышц кора, а также упражнений с пропульсией на увеличение длины шага.

Пример 2. Пациенту К., 13 лет. было проведено обследование согласно предлагаемому способу с оценкой диагностических критериев. На основании выявленных количественных отклонений 3 балла (табл. 1-3: динамический вальгус коленного сустава в фазе амортизации и опоры на всю стопу 11° - 1 балл; чрезмерная эверсия стопы в фазе отталкивания и середины переноса справа 1 балл; наклон корпуса вперед 15° - 1 балл), выявлены умеренные нарушения опорно-двигательного аппарата. Рекомендовано проведение упражнений для укрепления отводящих мышц бедра, ягодичных мышц, мышц голени; упражнений на динамический контроль.

Пример 3. Пациенту М., 14 лет. было проведено обследование согласно предлагаемому способу с оценкой диагностических критериев. На основании выявленных количественных отклонений 5 баллов (табл. 1-3: бег перекрестом «по линии» 1 балл; чрезмерная инверсия стопы справа в фазе середины и окончания переноса 1 балл; скованность верхней части туловища в акте движения 1 балл; наклон в крестцово-подвздошном суставе 14° - 1 балл; недостаточное сгибание в коленном суставе в фазе реакции на нагрузку 1 балл), выявлены выраженные нарушения опорно-двигательного аппарата.. Рекомендовано проведение занятий лечебной физической культурой с применением упражнений для увеличения мобильность позвоночника, упражнений по спиральной миофасциальной линии, упражнений на развитие проприоцепции и организации взаимосвязи верхней и нижней части туловища; упражнений на поясничных мышц, мышц передней поверхности бедра, подвздошно-поясничной мышцы, наружных мышц голени.

Пример 4. Пациенту С., 14 лет. было проведено обследование согласно предлагаемому способу с оценкой диагностических критериев. На основании выявленных количественных отклонений 7 баллов (табл. 1-3: разница в длине полушага 8 см - 1 балл; недостаточное подошвенное сгибание справа в фазе начала переноса - 1 балл; недостаточное разгибание в тазобедренном суставе справа 1 бал; динамический вальгус голеностопного сустава слева 1 балл; видимая асимметричная работа мышц спины правой/левой стороны туловища 1 балл; Разный уровень мобильности лопатки одной стороны от другой 1 балл; чрезмерный наклон корпуса из стороны в сторону 15° - 1 балл), выявлены значительно выраженные нарушения опорно-двигательного аппарата. Рекомендовано проведение: занятий лечебной физической культурой с применением упражнений для укрепления мышц кора, мышц передней и задней поверхности бедра, отводящих мышц бедра, мышц стопы и голени; упражнений на увеличение мобильности грудного отдела позвоночника; коррекционных асимметричных упражнений для мышц спины, упражнений на для постуральных мышц.

Таким образом, способ позволяет количественно оценить динамические нарушения в ходьбе и беге, диагностировать степень нарушений, установить взаимосвязь с постуральными нарушениями и процессами самого механизма управления движением. Выявить первопричину нарушения биомеханики моторных паттернов и тем самым более локально сформировать программу коррекции. Предлагаемый способ так же может быть использован как в исследовании людей различных нозологических групп, так и при оценке реабилитационных мероприятий в восстановлении после травм и операций. Выражение в количественном эквиваленте диагностируемых нарушений позволяет использовать способ в анализе не только конкретного пациента, но и применять его в изучении групп людей.

Критерии оценки: Норма - 0-5 град/см отклонения; Отклонение на 6-10 град/см от допустимого диапазона движений - 1 балл, 11-15 град/см - 2 балла, больше 15 град/см - 3 балла.

Критерии оценки: Норма - 0-5 град/см отклонения;

Отклонение на 6-10 град/см от допустимого диапазона движений - 1 балл, 11-15 град/см - 2 балла, больше 15 град/см - 3 балла.

Критерии оценки: По каждой стороне оценивается факт наличия отклонения - 1 балл.

Изобретение относится к медицине, ортопедии, неврологии, травматологии, функциональной диагностике, и может быть использовано для количественной оценки динамических и биомеханических нарушений опорно-двигательного аппарата в базовых локомоциях. Предложен способ, в котором проводят видеофиксацию 10 циклов ходьбы и бега, выполненных на беговой дорожке во фронтальной и сагиттальной плоскостях с последующим программным анализом и оценкой величины отклонения от средних значений диапазона движений в данных локомоциях. С помощью угломера производят оценку изменений в сагиттальной плоскости, отклонения во фронтальной плоскости определяют в соответствии с параметрами возможных нарушений, по каждому из которых присваивают баллы. Итоговый результат диагностики определяют количеством баллов, набранным по результатам анализа паттернов; чем выше количественный показатель, тем сложнее двигательные нарушения у исследуемого. Изобретение обеспечивает увеличение объема полезной информации о системе моторных паттернов человека, получаемой в ходе биомеханических исследований, и повышение качества ее интерпретации. 3 ил., 3 табл.

Способ определения степени тяжести динамических и биомеханических нарушений в ходьбе и беге, в котором пациента устанавливают на беговую дорожку и проводят видеофиксацию 10 циклов ходьбы и 10 циклов бега во фронтальной и сагиттальной плоскостях с расстояния 1,5 метра до изучаемого объекта, после чего используя программный анализ Kinovea на оси суставов устанавливают гониометры и производят сравнение объема движений в суставах со средними показателями нормы кинематики движения в сагиттальной плоскости, согласны таблице 1 и 2, и определяют величину отклонения, которую оценивают в баллах: отклонение на 6-10 град/см от допустимого диапазона движений - 1 балл, 11-15 град/см - 2 балла, больше 15 град/см - 3 балла; оценку отклонений во фронтальной плоскости проводят по наличию изменений с каждой стороны на основании с таблицей 3 показателей и при наличии отклонения ему присваивают 1 балл; по сумме баллов, набранным по результатам анализа паттерна выявляют количественное значение динамических и биомеханических нарушений в ходьбе и беге, диагностируя степень тяжести нарушений: незначительные нарушения - от 0 до 2-х баллов, умеренные нарушения - от 2,1 до 4 баллов; выраженные нарушения - от 4,1 до 6 баллов; значительно выраженные нарушения - от 6,1 баллов и выше.