Полипараметрический ЭМГ - контроль в реабилитации больных с посттравматическими разгибательными контрактурами коленного сустава

© Группа авторов, 1996.

Полипараметрический ЭМГ - контроль в реабилитации больных с посттравматическими разгибательными контрактурами коленного сустава

А. П. Шеин, В. Д. Макушин, Г. А. Криворучко, А. Е.-Х. Югай

Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г. А. Илизарова, г. Курган

До и в различные сроки после оперативного лечения методами стимуляционной и глобальной электромиографии обследовано 24 больных с посттравматическими разгибательными контрактурами коленного сустава. Основным объектом исследования служила четырехглавая мышца бедра. Полипараметрический анализ глобальной ЭМГ при использовании различных функциональных тестов и компьютерных методов анализа биоэлектрической активности, в сочетании с анализом М - ответов, позволил получить объективные сведения о характере нарушений и их обратимости в "контрагированных" и интактных мышцах.

Ключевые слова: коленный сустав, разгибательная контрактура, оперативное лечение, электромиография, реабилитация.

Изучению глубины и характера изменений в мягких тканях бедра, сопровождающих развитие посттравматических разгибатель-ных контрактур коленного сустава и их инволюцию под влиянием консервативного или хирургического лечения, посвящено ряд публикаций, акцентированных на объективизацию структурно-функционального и реологического статуса мышц-разгибателей голени. Обзор выборочных работ [1, 2, 3, 4] в плане оценки информативности использованных в них нейрофизиологических методик привел к необходимости разработки формализованного электромиографического диагностику-ма, позволяющего обоснованно формулировать дооперационный прогноз, осуществлять

выбор тактики лечения и мониторинг функциональной реабилитации заинтересованных мышц, включая количественную оценку степени их участия в произвольных и автоматизированных (ходьба) движениях у больных с указанной патологией опорно-двигательного аппарата.

Задача настоящего исследования состояла в полипараметрическом ЭМГ - анализе эффективности разработанных в РНЦ "ВТО" новых комплексных методик оперативного устранения посттравматических разгибатель-ных контрактур коленного сустава [5, 6] с позиций последующего восстановления функций основных мышечных групп бедра и голени.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

До и в различные (от 1 месяца до 7 лет) сроки после оперативного лечения посттравматических (последствия переломов диафиза бедренной и костей, образующих сустав колена) разгибательных контрактур коленного сустава обследовано 24 больных в возрасте от 21 до 50 лет (17 — мужского и 7 — женского пола). Давность контрактуры (с момента травмы) варьировала от 1 до 23 (в среднем 6,1 ±0,7) лет, а количество предшествующих оперативных вмешательств по поводу перелома костей и его последствий — от 1 до 6 (в среднем 2). При поступлении больных на лечение в РНЦ "ВТО" амплитуда активно-пассивных движений в коленном суставе составляла 5 - 50 (в среднем 29,2+0,3) градусов, в ближайшие (до 1 года) сроки после лечения — 35 - 100 (88,5±9,2), в отдаленные (более 1 года) — 100- 140 (117,1±12,5).

Использованы методики глобальной и стимуляционной электромиографии. При

использовании теста максимальное произвольное напряжение" биоэлектрическая активность отводилась биполярно (диаметр отводящего электрода — 0,7 см, межэлектродное расстояние — 1,5 см) от прямой (ПМБ) и двуглавой (ДМБ) мышц бедра, а также от передней большеберцовой (ПБМ) и латеральной головки икроножной (ЛИМ) мышц. Определялись средняя амплитуда (СА) и частота следования колебаний (ЧСК) суммарной ЭМГ всех перечисленных мышц.

В отношении ПМБ, используемой в качестве основного объекта исследований, дополнительно анализировались основные характеристики спектра плотности мощности ЭМГ: эффективная полоса спектра (ЭПС); значение частоты, соответствующее максимальному значению спектральной плотности мощности — доминирующая частота (ДЧ); интеграл спектра плотности мощности в диапазоне эффективной полосы спектра (ИС).

Кроме того, для ПМБ определялись основные характеристики униполярно зарегистрированного (активный электрод выполнен в виде поперечно-располагаемой полоски свинца, перекрывающей все головки четырехглавой мышцы) М - ответа, получаемого при супра-максимальной стимуляции бедренного нерва в области паховой складки (амплитуда, длительность и число точек перегиба).

Степень вовлечения ПМБ в локомоторную активность оценивали по ранее предложенному нами критерию Какт, вычисляемому из соотношения интегралов суммарной ЭМГ при ходьбе в произвольном (комфортном для пациента) темпе от 0,6 до 2,1 (1,4±0,2) км/ч по

РЕЗУЛЬТАТЫ

Из таблицы 1 следует, что до лечения СА суммарной ЭМГ, зарегистрированной при максимальном произвольном напряжении, снижена во всех отведениях по сравнению с контрольными величинами (интактная конечность) в среднем на 34,5%. Это снижение наиболее выражено в отведениях от ПМБ и ЛИМ, непосредственно обслуживающих коленный сустав. В несколько меньшей степени изменена ЧСК, оказавшаяся до лечения существенно ниже контроля только в отведении от ПМБ (на 29%).

По данным спектрального анализа (табл. 2) значение ДЧ ПМБ смещено в сторону более низких частот на 13,7 Гц, ЭПС оказалась уже на 87 Гц (преимущественно за счет выпадения высокочастотных гармоник), а ИС, характеризующий насыщенность суммарной ЭМГ гармониками различной частоты, был ниже контроля на 18,0%.

Глубина миодистрофических изменений в контрагированных мышцах коррелирует с амплитудой активно - пассивных движений в коленном суставе и наиболее отчетливо прослеживается (табл. 3) по параметрам вызванной ЭМГ (М - ответов), амплитуда которых на стороне заболевания была до лечения ниже контрольных величин в среднем на 43,0%, а длительность, наоборот, выше на 15,2%. Кроме того, кривая М - ответа на стороне заболевания имела более сглаженные очертания, что нашло отражение в снижении числа точек ее перегиба в среднем на 15,1%.

Отмечено, что Какт ПМБ до лечения на стороне заболевания несколько выше, чем на интактной (6,2±0,9% и 4,8±0,8% соответственно), в то время как абсолютные значения интегралов ЭМГ на стороне заболевания были существенно ниже, чем на интактной. Этот факт свидетельствует о том, что для перемещения конечности вперед в фазе переноса на стороне заболевания требуется большее и относительно более пролонгированное

бегущей дорожке и при выполнении теста "максимальное произвольное напряжение".

Для отведения, регистрации и анализа ЭМГ использована цифровая ЭМГ - система "1500" (фирмы DANTEC, Дания) и анализатор биоэлектрической активности BASIS -2381 (фирмы BIOMEDICA, Италия), совмещенный с бегущей дорожкой типа LAUFERGOTEST (фирмы JAEGER, ФРГ).

Полученные данные сгруппированы и статистически обработаны по срокам обследования: до, в ближайшие (до 1 года) и отдаленные (более 1 года) сроки после оперативного лечения контрактуры коленного сустава.

ИССЛЕДОВАНИЯ

усилие передней группы мышц бедра (пропорциональное степени снижения ее кон-трактильных возможностей и ограничения подвижности в коленном суставе) по сравнению с контралатеральной конечностью.

В ближайшие сроки (до 1 года) после лечения по данным суммарной ЭМГ отмечено снижение уровня произвольной биоэлектрической активности во всех четырех отведениях по сравнению с дооперационным в среднем на 18,5% по показателю СА и на 12,0 % по ЧСК. При этом ДЧ ПМБ снизилась по сравнению с дооперационными величинами в среднем на 24,9%, ЭПС — на 11,9%, ИС — на 12,0%. Амплитуда М - ответа ПМБ уменьшилась на 36,4%, длительность увеличилась на 5,9%, а кривая М - ответа стала еще более сглаженной. Отмечено также существенное снижение Какт ПМБ до 3,8±0,5%, что указывает на преимущественно щадящий режим активации ранее контрагированных мышц.

В отдаленные сроки (более 1 года) после оперативного лечения контрактуры коленного сустава отмечена выраженная положительная динамика по всем показателям суммарной ЭМГ. В частности, в отношении ПМБ СА суммарной ЭМГ возросла до 87,4% контрольной величины, ЧСК — до 72,3%, ДЧ — до 96,5%, ЭПС — до 93,5%, ИС — до 92,0%. Отмечено также увеличение амплитуды М - ответов до 75,3%. Длительность М -ответа в указанные сроки после лечения остается больше контрольных величин на 11,3%, а форма М - ответа максимально приблизилась к двухфазному типу. Коэффициент вовлечения ПМБ (Какт) остается несколько сниженным (4Л±0,6), что указывает на фиксацию щадящего паттерна активации указанной мышцы. Характерно, что средние скорости "комфортной ходьбы" до и в указанные сроки после лечения существенно не различались (1,4±0,1; 1,3±0,2 и 1,3±0,3 км/ч).

Таблица 1.

Средняя амплитуда (CA; M±rn) и частота следования колебаний (ЧСК; М±т) суммарной ЭМГ

мышц бедра и голени.

Мышцы Показатели Контроль Сроки обследования

До лечения

ПМБ CA, мВ 0,95±0,09 0,59*±0,06 0,51 *±0,07 0,83*±0,21

ЧСК, кол/с 195±12 138*±9 118*±12 141*±7

ДМБ CA, мВ 1,60±0,10 1,02*10,09 0,90*±0,14 1,18*±0,18

ЧСК, кол/с 184±9 167±10 138*±10 186±8

ПМБ CA, мВ 1,53±0,11 1,25±0,15 0,93*±0,11 1,04*+0,13

ЧСК, кол/с 235+9 213+17 194*+17 210+19

ЛИМ CA, мВ 1,40±0,12 0,74*±0,07 0,58*±0,10 0,75*±0,11

ЧСК, кол/с 234±15 233116 212+14 224±24

Примечание: * в таблице помечены значения показателей, отличие которых от контрольных величин по I - критерию Стьюдента было статистически значимым (Р<0,05).

Таблица 2.

Спектральные характеристики (М+т) суммарной ЭМГ прямой мышцы бедра.

Показатели Контроль Сроки обследования

До лечения

Доминирующая частота, Гц 100±8 86±9 65*±2 96±2

Эффективная полоса спектра, Гц 372±14 285*±26 251*±18 348±39

Интеграл спектра, усл. ед. 4507±242 3697*±315 3245*±165 41071242

Примечание: * в таблице помечены значения показателей, отличие которых от контрольных величин по I - критерию Стьюдента было статистически значимым (Р<0,05).

Таблица 3.

Характеристики М - ответа (М±т) прямой мышцы бедра.

Показатели Контроль Сроки обследования

До лечения

Амплитуда, мВ 15,5±0,96 8,84*±0,75 5,62*±0,60 11,67*10,84

Длительность, мВ 30,9±1,1 35,6*±1,9 37,7±3,4 34,4*±0,7

Число точек перегиба 3,4±0,3 2,9±0,4 2,4*±0,3 2,0*±0,0

Примечание: * в таблице помечены значения показателей, Стьюдента было статистически значимым (Р<0,05).

Выход перечисленных показателей на плато существенно ускоряется при использовании в течение первого года после снятия аппарата 2-3 курсов лечебной физкультуры и комплексной физиотерапии, включающей, в частности, электростимуляцию передней группы мышц бедра в надпороговом режиме (применен электростимулятор типа " Мио-ритм - 124И обеспечивающий коррекцию функционального состояния мышц с сохранной и нарушенной иннервацией).

Полученные ЭМГ - данные, в сопоставлении с результатами ультразвукового тестирования и динамометрии [4] свидетельствуют о том, что контрагированные мышцы, характеризуемые выраженной гипотрофией, склеро-зированностью и наличием в мышечной ткани грубых рубцово - спаечных изменений, генерируют довольно специфичные формы вызванной и произвольной биоэлектрической активности, характер которых, по-видимому, обусловлен не только снижением числа и

отличие которых от контрольных величин по I - критерию

размеров функционирующих двигательных единиц, но и значительными нарушениями в их структурной организации. Оперативные и консервативные мероприятия, направленные на мобилизацию коленного сустава, создают условия для частичной инволюции выявленных в дооперационном периоде патологических изменений.

Показано, что степень приближения . функциональных характеристик мышц травмированной конечности к интактной в отдаленные сроки после оперативного лечения посттравматических разгибательных контрактур коленного сустава зависит от совокупности взаимодействующих факторов, определяющих динамику структурно - функциональных сдвигов: тяжести травмы и характера заживления переломов; способов и кратности лечения переломов и его последствий; количества и степени травматичности предшествующих оперативных вмешательств, направленных на устранение контрактуры;

давности контрактуры; степени реализации современных реабилитационных методик; степени деформирующего гонартроза и болевого синдрома; наличия остаточного посттравматического укорочения конечнос-

ти; возраста пациентов, а также их психомоторного статуса, определяющих склонность к формированию специфических моторных доминант.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мякотина Л. И., Казак Л. А. Функциональное состояние опорно-двигательной системы при хирургическом лечении разгибательных контрактур коленного сустава // Материалы пленума правления Всерос. науч. мед. общества травма-тол. - ортопедов, поев. 100 - летию со дня рожд. чл. - корр. АМН СССР, засл. деятеля наук РСФСР проф. В. Д. Чаклина: Тез. докладов. — Екатеринбург, 1992. — 4.1. — С. 142-143.

2. Травкин А. А., Ахмед - Заде А. Я. Значение электромиографии в определении рубцовых изменений в четырехглавой мышце бедра у больных с разгибательной контрактурой коленного сустава // Акт. вопросы травматол. и ортопедии: Сб. науч. трудов. — М., 1977.— Вып. 16. —С.41-43.

3. Черкасова Т. И., Гаспарян С. П. Электрофизиологическое исследование четырехглавой мышцы бедра при посттравматических контрактурах и анкилозах коленного су ста с // Акт. вопросы травматол. и ортопедии: Сб. науч. трудов. — М., 1976. —С. 19-23.

4. Структурно-функциональные корреляты в диагностике функционального состояния мышц / А. П. Шеин, Т. И. Долга-нова, Д. В. Долганов, А. Е. Югай // Метод Илизарова - достижения и перспективы: Тез. докладов международ, конф., поев, памяти акад. Г. А. Илизарова. — Курган, 1993. — С.258-259.

5. Лечение разгибательных контрактур коленного сустава методом Илизарова: Метод, рекомендации / ВКНЦ "ВТО"; Сост.: А. В. Попков, А. Е. Югай, Г. В. Дьячкова. — Курган, 1991. — 17 с.

6. Оперативное лечение посттравматической разгибательной контрактуры коленного сустава: Метод, рекомендации / РНЦ "ВТО" им. акад. Г. А. Илизарова; Сост.: В. Д. Макушин, А. Е. - X. Югай, Г. В. Дьячкова. — Курган, 1994. — 31 с.

Рукопись поступила 22.11.95 г.

Международный конгресс

"Человек и его здоровье"

Учредители конгресса:

Мэрия Санкт-Петербурга, Ассоциация травматологов-ортопедов Санкт-Петербурга и Ленинградской области, Российская Военно-Медицинская Академия, Санкт-Петербургская Медицинская Академия Последипломного Образования, Санкт-Петербургский НИИ протезирования им. проф. Г. А. Альбрехта, Российский НИИ травматологии и ортопедии им. Р. Р. Вредена, Medisinishe Kommunication d'Accord (Германия), Русско-Германское общество травматологов-ортопедов, СП "СМИТ"

Международная конференция "Современные методы лечения и протезирования при заболеваниях и повреждениях опорно-двигательной системы."

V Международная выставка "Человек и его здоровье. Травматология, ортопедия, протезирование, реабилитация инвалидов."

3-6 декабря 1996 г. "Михайловский манеж", Санкт-Петербург

Последний срок подачи заявок: 01.09.96 г.

Адрес Оргкомитета: 191025, Санкт-Петербург, а/я 204. Телефоны Оргкомитета: (812) 279-7664, (812) 279-6082