Применение 2D gait-анализа для оценки нарушения походки у пациентов со спастическим тетрапарезом

Введение

Повышение мышечного тонуса в верхних и нижних конечностях отмечается при многих заболеваниях, затрагивающих шейный отдел позвоночника. С проявлениями мышечной спастичности сталкиваются до 93% пациентов со спинномозговой травмой шейного отдела позвоночника и до двух третей больных со спондилогенной и сосудистой миелопатией [1, 2]. Повышение тонуса в большинстве случаев приводит к нарушению походки и, как следствие, к снижению качества жизни и высокому проценту инвалидизации в данной группе пациентов [3–5].

В настоящее время используются консервативные и оперативные методы лечения, которые могут применяться как в качестве монотерапии, так и в комбинации. Однако остается актуальным вопрос оценки эффективности проводимого лечения, особенно с учетом того, что в клинической практике используется преимущественно субъективная оценка степени тяжести нарушения походки.

В литературе описаны клинические, биомеханические и электрофизиологические методы оценки эффективности лечения у пациентов с повышенным тонусом верхних и нижних конечностей [6]. В качестве клинического метода наиболее часто применяется Модифицированная шкала Эшворта (Modified Ashworth Scale) [7, 8]. Ее использование сопряжено с субъективной оценкой мышечного тонуса исследователем. В качестве биомеханических методов некоторые авторы указывают на применение изокинетических динамометров, позволяющих количественно оценить спастичность, но в повседневной клинической практике данный метод почти не применяется. Примером электрофизиологического метода является электромиография, но она не обеспечивает простой и надежной оценки спастичности [6].

В последнее время встречаются публикации, в которых показана возможность использования для диагностики и оценки эффективности лечения спастического тетрапареза видеоанализа — 2D gait-анализа (2DGA), однако результаты приводятся только для группы пациентов с детским церебральным параличом [9].

Авторами настоящего исследования получены первые результаты применения 2DGA для оценки нарушений походки у пациентов со спастическим тетрапарезом на фоне спинномозговой травмы и других заболеваний. Эти результаты свидетельствуют, что данная технология дает возможность количественной оценки состояния походки пациента и является перспективной при выборе метода лечения и оценки его эффективности.

Цель исследования — изучить возможность использования 2D gait-анализа для оценки походки у пациентов со спастическим тетрапарезом на фоне спинномозговой травмы и с другими заболеваниями на уровне шейного отдела спинного мозга.

Материалы и методы

Пациенты. В исследование включено 12 пациентов (10 мужчин, 2 женщины) с тетрапарезом, возникшим вследствие разных причин. Давность заболевания — 5,0 [1,9; 8,5] года.

Работа была проведена в соответствии с положениями Хельсинкской декларации (2013) и одобрена Этическим комитетом Приволжского исследовательского медицинского университета (Н. Новгород). Каждый пациент подписал информированное согласие на участие в исследовании.

Причиной развития спастического тетрапареза в 7 случаях являлась позвоночно-спинномозговая травма, в 2 случаях — спондилогенная миелопатия, сопряженная с дегенеративно-дистрофическими изменениями позвоночника, в 3 случаях — сосудистая миелопатия вследствие спинального инсульта. У всех пациентов, включенных в исследование, топический очаг поражения был расположен на уровне шейного отдела спинного мозга ниже уровня С₂-позвонка.

Проведенное лечение включало в 5 случаях имплантацию интратекальной баклофеновой помпы, в 4 случаях — имплантацию эпидуральных электродов, в 3 случаях выполнялась консервативная терапия (применение препаратов, улучшающих кровообращение и нейромышечную проводимость, физиотерапия, массаж, лечебная физкультура). Оценку гипертонуса проводили по Модифицированной шкале Эшворта.

2D gait-анализ. Оценку нарушений походки выполняли посредством видеоанализа с применением пассивных маркеров (1,5 см) со светоотражающим материалом и специальной платформы для ходьбы. Определение координат маркеров в пространстве осуществляли благодаря захвату отраженного света инфракрасными светодиодами вокруг объективов видеокамер [10].

По протоколу сагиттального анализа походки было использовано 5 маркеров, расположенных на ключевых анатомических точках в соответствии с программой Simi Reality Motion Systems 2D (Германия) (рис. 1). Для правильного определения координат маркеры были закреплены на коже. Пациенты передвигались с помощью шагающих ходунков (ширина — 54,5 см, длина — 47,5 см, высота которых регулировалась индивидуально).

---

Рис. 1. Размещение световозвращающих датчиков на теле пациента в проекции суставов: 1 — плечевой сустав — в области акромиона; 2 — тазобедренный сустав — в области головки бедренной кости; 3 — коленный сустав — в проекции латерального мыщелка большеберцовой кости; 4 — голеностопный сустав — в проекции латеральной лодыжки; 5 — головка V плюсневой кости

---

Особенностью двухмерного анализа походки является видеофиксация в двух осях координат, из-за чего необходимо отдельно регистрировать данные с правой и левой сторон тела пациента. После проведения тестирования походки создается отчет на основании данных о движении пациента в реальном масштабе времени с наглядным представлением кинематических характеристик (рис. 2).

---

Рис. 2. Числовые (а) и визуальные (б), моделированные (в) и графические (г) представления кинематических характеристик ходьбы на основании сопоставления данных о движении пациента в реальном масштабе времени с моделью нормальной походки

---

В ходе исследования были оценены следующие параметры ходьбы: фаза опоры (stand phase), фаза переноса (swing phase), период двойного шага (double step length), объем движений при разгибании в тазобедренном (hipflex), сгибании в коленном (kneeflex) и голеностопном (ankle) суставах. Дополнительно анализировали скорость походки (gait velocity). По каждому из параметров оценивали результаты на настоящий момент (actual) и их девиацию относительно целевых значений (deviation). Целевые значения, отражающие характеристики походки в норме, были получены в Университетской клинике Приволжского исследовательского медицинского университета ранее на этапе настройки работы программы [11].

Статистический анализ. Статистическую обработку проводили с помощью программы MS Excel 2010 и Statistica 10.0. Анализ Колмогорова–Смирнова показал отсутствие нормального распределения в выборке (р<0,05). Различия между группами оценивали с помощью критерия Манна–Уитни. Для оценки среднего значения были использованы медиана и интерквартильный размах. Различия считались статистически значимыми при р<0,05.

Результаты

Сравнение 2DGA-параметров походки, полученных с правой и левой сторон тела пациентов. В ходе сравнительной оценки данных статистически значимой разницы между оцениваемыми параметрами на разных сторонах тела до лечения не выявлено ни в одном случае (табл. 1). Стоит при этом отметить, что целевых значений (нормы) не получено ни у одного пациента.

---

Таблица 1. Параметры походки пациентов с двух сторон тела до лечения, полученные посредством 2D gait-анализа, Me [Q1; Q3]

---

Сравнение 2DGA-парамет­ров походки до и после проведенного лечения. Такое сравнение выполнено у 4 пациентов. Определено улучшение походки по следующим параметрам: 1) фаза опоры и фаза переноса; 2) объем движений в тазобедренном суставе; 3) скорость походки (табл. 2). Получены статистически значимые различия при оценке фазы опоры и фазы переноса (р=0,035), объема движений в тазобедренном суставе (р=0,01) и скорости походки (р=0,046).

---

Таблица 2. Сравнение параметров походки до и после проведенного лечения (Me [Q1; Q3])

---

Обсуждение

Для правильной оценки изменений походки и понимания смысла анализа необходимо представлять, как происходит движение человека в пространстве.

Ходьба человека является сложным механизмом взаимодействия нервной и опорно-двигательной систем. При повреждении кортикоспинальных путей спинного мозга вследствие травмы или сосудистой катастрофы происходит нарушение проведения импульса к периферическому мотонейрону. При сохранении возможности ходить развивается патологическая походка. Как и нормальная, патологическая ходьба состоит из нескольких этапов. Периодом двойного шага (полный цикл ходьбы) считается момент во времени от соприкосновения с опорой пятки опорной ноги до повторного их соприкосновения. Нога в тазобедренном суставе согнута, но выпрямлена в коленном, голеностопный сустав находится в положении тыльного сгибания. Весь период двойного шага состоит из фазы опоры и фазы переноса [11, 12].

В фазу опоры (рис. 3, а) вес тела приходится на всю опорную стопу. Передвижение тела в пространстве осуществляется преимущественно по инерции, с минимальной мышечной активностью. Нога в тазобедренном суставе согнута, в коленном суставе отмечается небольшое сгибание, голеностопный сустав находится в среднем положении между тыльным и подошвенным сгибанием стопы. В конце фазы опоры происходит толчок тела вперед и вверх, преимущественно за счет активности мышц голеностопного сустава и стопы. В отличие от начала фазы перемещение тела происходит преимущественно уже за счет мышечной силы [11, 12].

---

Рис. 3. Основные фазы периода двойного шага: а — фаза опоры, б — фаза переноса

---

В фазу переноса (рис. 3, б) происходит подъем стопы от поверхности. Перемещение тела осуществляется за счет инерции. Нога в тазобедренном и коленном суставах максимально согнута. Фаза, как и весь цикл ходьбы, завершается контактом стопы с опорой [11, 12].

По данным проведенного обследования получены объективные показатели нарушения походки при спастическом тетрапарезе. Отличительной особенностью является увеличение фазы опоры с укорочением фазы переноса (от 81,9 [76,1; 89,2] до 85,3 [74,4; 90,2]%; р=0,97) и уменьшение периода двойного шага (от 0,50 [0,45; 0,96] до 0,40 [0,34; 0,66]; р=0,4) в сравнении с целевыми показателями (60% — для фазы опоры; 1,41 — для периода двойного шага). Описание движения в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах посредством числовых значений показало, что происходит уменьшение объема движений в тазобедренных суставах с увеличением в коленных и голеностопных. Таким образом, субъективную оценку «паретическая походка» можно дополнить числовыми значениями. Это позволяет понять степень тяжести нарушения и динамику изменений на фоне лечения.

У 4 пациентов с центральным спастическим тетрапарезом, которым была проведена оценка походки до и после лечения, отмечено ее улучшение по нескольким параметрам. Учитывая пилотный характер исследования и малый объем выборки, настоящая работа не может ответить на вопрос о влиянии выбора метода лечения на параметры походки пациентов и не позволяет сделать вывод об универсальности данных параметров. Однако возможность регистрации 2DGA-изменений походки пациента на фоне лечения определяет перспективность дальнейших исследований в этой области.

Сравнительная оценка данных с датчиков, оценивающих перемещение в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, не показала статистически значимых различий показателей в левой и правой нижних конечностях (p>0,05). Таким образом, при центральном спастическом тетрапарезе значимых различий гипертонуса в левой и правой ногах нет. Данный результат обусловлен «симметричностью» пареза у исследуемых пациентов, что наблюдается при таком поражении спинного мозга. У пациентов с иным топическим уровнем поражения изменения мышечного тонуса могут значимо варьировать. Для диагностики нарушения походки при поражении спинного мозга на уровне шейного отдела позвоночника ниже уровня С₂-позвонка может быть достаточно выполнения видео­анализа по одной ноге.

Анализ изменения походки на фоне проводимого лечения продемонстрировал статистически значимое уменьшение времени фазы опоры (р=0,035) и увеличение фазы переноса (р=0,035). Выявлено увеличение объема движений в тазобедренных суставах (р=0,011) и скорости походки (р=0,046). Отмечено уменьшение времени «ожидания» начала ходьбы и увеличение амплитуды сгибания в тазобедренных суставах.

Результаты проведенного исследования показали, что 2DGA может быть применен к оценке нарушения ходьбы пациентов при спастическом тетрапарезе различной этиологии. В перспективе мы собираемся изучить, есть ли корреляция между нарушением стереотипа ходьбы, выявленным при помощи видеоанализа, с нарушением качества жизни, со способностью к самообслуживанию и мобильностью пациентов.

Заключение

2D gait-анализ является перспективным методом количественной оценки нарушения походки у лиц со спастическим тетрапарезом. Он позволяет выявить характерные паттерны походки в данной группе пациентов, заключающиеся в увеличении фазы опоры с укорочением фазы переноса и периода двойного шага и в уменьшении объема движений в тазобед­ренных суставах с увеличением в коленных и голеностопных. Дальнейшие исследования 2D gait-анализа могут быть направлены на возможность оценки данным методом эффективности проводимого лечения и исследования.

Финансирование исследования и конфликт интересов. Исследование не финансировалось какими-либо источниками, и конфликты интересов, связанные с данным исследованием, отсутствуют.