Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 20, №5, 2019

Back to issue

Influence of restricted mobility of the knee joint on support ability of the lower extremities (experimental studies)

Authors: Філіпенко В.А., Арутюнян З.А., Мезенцев В.О., Танькут В.О., Карпінська О.Д., Карпінський М.Ю.
ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Найбільш частим ускладненням після ендопротезування колінного суглоба є розвиток післяопераційних контрактур. Причиною розвитку контрактур колінного суглоба є тривала обмеженість рухів до операції внаслідок болю, а після — через недостатньо активну реабілітацію. Контроль відновлення хворого після ендопротезування та своєчасна корекція реабілітаційного процесу є запорукою якості віддалених результатів ендопротезування колінного суглоба. Мета: визначити особливості статографічних показників людини при штучному моделюванні контрактури колінного суглоба. Матеріали та методи. Проведені дослідження 6 здорових волонтерів, яким виконували фіксацію суглобів ортезами. Виконували стандартні статографічні дослідження. Аналізували стандартні дані статограм. Результати. При двоопорному стоянні у фронтальній площині найменше зміщення спостерігається при стоянні без фіксації суглобів (3,28 мм), а у сагітальній спостерігали значущо більше (р < 0,05) зміщення загального центру мас (ЗЦМ) (до 26,62 мм) порівняно з ЗЦМ при фіксованому колінному суглобі (15,4 мм). Аналогічні зміни простежуються і при інших типах стояння, тобто фіксування колінного суглоба призводить до зменшення відхилення ЗЦМ у сагітальній площині порівняно зі значеннями стояння без фіксації суглоба. У фронтальній площині значущих змін не виявлено, хоча зменшення хитання відмічали. При фіксації колінного суглоба при двоопорному стоянні спостерігається збільшення довжини траєкторії від 15 до 20 %, а переважна опора на зафіксовану кінцівку призводить до зменшення довжини траєкторії хитання на 3,42 %. При опорі на незафіксовану кінцівку спостерігається переважно збільшення довжини траєкторії приблизно на 30 %. Закономірності зміни швидкості хитання аналогічні зміні довжини траєкторії. Одноопорне стояння характеризується плавним хитанням як у фронтальній, так і сагітальній площинах. На обох кінцівках амплітуди хитання практично однакові, хоча при опорі на праву кінцівку тіло волонтера прямує вперед, а при опорі на ліву кінцівку — помірно назад. При двоопорному стоянні із зафіксованим правим колінним суглобом амплітуда хитання у фронтальній площині не перевищує 5–7 мм, але спостерігається зміщення ЗЦМ вправо, тобто у бік зафіксованої кінцівки. Амплітуда хитання у сагітальній площині збільшується до 20 мм, і спостерігається помірна тенденція до переміщення ЗЦМ вперед. Висновки. Моделювання контрактури у колінному суглобі шляхом його фіксації збільшує хитання тіла при двоопорному стоянні у фронтальній площині та зменшує хитання у сагітальній площині порівняно зі стоянням без фіксації суглобів. Опора на кінцівку із зафіксованим колінним суглобом у фронтальній площині менше, ніж при стоянні без фіксації суглобів. Фіксація колінного суглоба при двоопорному стоянні призводить до незначного збільшення амплітуди хитання і помірного переміщення тіла в бік зафіксованої кінцівки в процесі дослідження. Опора на зафіксовану кінцівку призводить до появи короткочасних невеличких імпульсів, а тіло набуває напрямок до фіксованої кінцівки. Означене вище свідчить про негативний вплив контрактур на опороспроможність нижньої кінцівки.

Актуальность. Наиболее частым осложнением после эндопротезирования коленного сустава является развитие послеоперационных контрактур. Причиной развития контрактур коленного сустава является длительное ограничение движений до операции вследствие боли, а после — из-за недостаточно активной реабилитации. Контроль восстановления больного после эндопротезирования и своевременная коррекция реабилитационного процесса являются залогом качества отдаленных результатов эндопротезирования коленного сустава. Цель: определить особенности статографических показателей человека при искусственном моделировании контрактуры коленного сустава. Материалы и методы. Проведены исследования 6 здоровых добровольцев, которым выполняли фиксацию суставов ортезами. Выполняли стандартные статографические исследования. Анализировали стандартные данные статограмм. Результаты. При двухопорном стоянии во фронтальной плоскости меньшее смещение наблюдается при стоянии без фиксации суставов (3,28 мм), а в сагиттальной наблюдали значимо большее (р < 0,05) смещение общего центра масс (ОЦМ) (до 26,62 мм) по сравнению с ОЦМ при фиксированном коленном суставе (15,4 мм). Аналогичные изменения наблюдаются и при других типах стояния, то есть фиксирование коленного сустава приводит к уменьшению отклонения ОЦМ в сагиттальной плоскости по сравнению со значениями стояния без фиксации сустава. Во фронтальной плоскости значимых изменений не выявлено, хотя отмечали уменьшение колебания. При фиксации коленного сустава при двухопорном стоянии наблюдается увеличение длины траектории от 15 до 20 %, а преимущественная опора на фиксированную конечность приводит к уменьшению длины траектории качания на 3,42 %. При опоре на нефиксированную конечность наблюдается увеличение длины траектории примерно на 30 %. Закономерности изменения скорости качания аналогичны изменению длины траектории. Одноопорное стояние характеризуется плавным колебанием как во фронтальной, так и сагиттальной плоскостях. На обеих конечностях амплитуды колебания практически одинаковы, хотя при опоре на правую конечность тело волонтера идет вперед, а при опоре на левую конечность — умеренно назад. При двухопорном стоянии с зафиксированным правым коленным суставом амплитуда колебания во фронтальной плоскости не превышает 5–7 мм, но наблюдается смещение ОЦМ вправо, то есть в сторону зафиксированной конечности. Амплитуда колебания в сагиттальной плоскости увеличивается до 20 мм, и наблюдается умеренная тенденция к перемещению ОЦМ вперед. Выводы. Моделирование контрактуры в коленном суставе путем его фиксации увеличивает колебания тела при двухопорном стоянии во фронтальной плоскости и уменьшает колебания в сагиттальной плоскости по сравнению со стоянием без фиксации суставов. Опора на конечность с зафиксированным коленным суставом во фронтальной плоскости меньше, чем при стоянии без фиксации суставов. Фиксация коленного сустава при двухопорном стоянии приводит к незначительному увеличению амплитуды качания и умеренному перемещению тела в сторону зафиксированной конечности в процессе исследования. Опора на зафиксированную конечность приводит к появлению кратковременных небольших импульсов, а тело перемещается в направлении фиксированной конечности. Указанное выше свидетельствует о негативном влиянии контрактур на опороспособность нижней конечности.

Background. The most common complication after knee replacement is the development of postoperative contractures. The cause of contractures of the knee joint is a long restriction of limb movements before surgery due to pain, and after — due to insufficiently active rehabilitation. Monitoring of the patient’s recovery after arthroplasty and timely correction of the rehabilitation process is the key to the quality of long-term results of knee arthroplasty. The purpose was to determine the features of human statographic indicators in artificial modeling of knee joint contracture. Materials and methods. The study involved 6 healthy volunteers who underwent fixation of the joints with orthoses. Standard statographic studies were performed. Standard statogram data were analyzed. Results. In two-leg standing, the least displacement in the frontal plane is observed when standing without joint fixation (3.28 mm), and in the sagittal one, a significantly greater (p < 0.05) displacement of the common center of mass (CCM) (up to 26.62 mm) was observed compared to the CCM with a fixed knee joint (15.4 mm). Similar changes are observed with other types of standing, that is, fixation of the knee joint leads to a decrease in the deviation of the CCM in the sagittal plane compared to the values of standing without fixing the joint. No significant changes were detected in the frontal plane, although a decrease in the fluctuation was noted. When the knee joint is fixed during two-leg standing, an increase in the path length from 15 to 20 % is observed, and predominant support on a fixed limb leads to a decrease in the length of fluctuation trajectory by 3.42 %. When relying on an unfixed limb, an increase in the path length by about 30 % is observed. The patterns of change in the swing speed are similar to the change in the path length. Single-leg standing is characterized by smooth oscillation, both in the anterior and sagittal planes. On both limbs, the amplitudes of the oscillations are almost the same, although when leaning on the right limb, the volunteer body goes forward, and when leaning on the left limb, it moves moderately backward. When standing with a fixed right knee joint, the oscillation amplitude in the frontal plane does not exceed 5–7 mm, but there is a shift in the CCM to the right, that is, towards the fixed limb. The amplitude of the oscillations in the sagittal plane increases to 20 mm, and there is a moderate tendency to move the CCM forward. Conclusions. Modeling the contracture in the knee joint by fixing it increases the swing of the body in two-leg standing in the front plane and reduces the swing in the sagittal plane compared to standing without joint fixation. Leaning on a limb with a fixed knee joint in the frontal plane is less than when standing without fixing the joints. Fixation of the knee joint with two-leg standing leads to a slight increase in the amplitude of the swing and moderate movement of the body towards the fixed limb during the study. Leaning on a fixed limb leads to the appearance of short-term small impulses, and the body moves in the direction of the fixed limb. The above indicates a negative effect of contractures on the support ability of the lower limbs.


Keywords

контрактура; колінний суглоб; ендопротезування

контрактура; коленный сустав; эндопротезирование

contracture; knee joint; arthroplasty


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Griškevičius J., Karpinsky M., Kizilova N. Mathematical modeling of the human muscular-skeletal system: posturographic and myographic study. Mathematical modeling and biomechanics in modern university: Proceedings of the V-th Russian school-seminar. Rostov-on-Don: Terra-Print, 2009. Р. 94.

2. Karpinsky M., Kizilova N. Computerized posturography examination for data analysis and mathematical modeling of postural sway during different two-legged and one-legged human stance. Journal of Vibroengineering. 2007. Vol. 9. № 3. Р. 118-124. WOSUID: WOS:000255783100026.

3. Kizilova N., Karpinsky M. Dynamics of complex inverter pendulum: stability and control with time-delayed feedback. Differential equations and control theory. Book of abstracts. Kharkov, 2016. Р. 20-21.

4. Kizilova N., Karpinsky M., Griškevičius J., Dauno-ravičienė K. Posturographic study of the human body vibrations for clinical diagnostics of the spine and joint pathology. Mechanika. 2009. № 6(80). EID: 2-s2.0-73849147540.

5. Kizilova N., Karpinsky M., Griškevičius J., Dauno-ravičienė K. Posturographic study of the human body vibrations for clinical diagnostics of the spine and joint pathology. 9th Intern. Conf. BIOMDLORE2009. Book of Abstracts. Bialystok, Poland. 2009. Р. 23. WOSUID: WOS:000273842500006.

6. Kizilova N., Karpinsky M., Karpinska E. Quasi-regular and chaotic dynamics of postural sway in human. Applied Non-Linear Dynamical Systems. Springer Proceedings in Mathema-tics & Statistics. 2014. Vol. 93. Р. 103-114. DOI: 10.1007/978-3-319-08266-0_8.

7. Kizilova N., Karpinsky M. Stability of the vertical stance of a human: experimental data and a mathematical model of the multilink inverted pendulum. Lyapunov Memorial Conference. Kharkiv, 2007. Р. 62-63.

8. Massin P., Lautridou C., Cappelli M., Petit A., Odri G., Ducellier F., Sabatier C., Hulet C., Canciani J.P., Letenneur J., Burdin P. Total knee arthroplasty with limitations of flexion. Orthop. Traumatol. Surg. Res. 2009 Jun. Vol. 95(4 Suppl. 1). S1-6. doi: 10.1016/j.otsr.2009.04.002.

9. Yu J.S., Petersilge C., Sartoris D.J., Pathria M.N., Res-nick D. MR imaging of injuries of the extensor mechanism of the knee. Radiographics. 1994 May. Vol. 14(3). Р. 541-51. DOI: 10.1148/radiographics.14.3.8066269.

10. Алексеева О.Ю., Карпинский М.Ю. Методы анализа стабилограмм в оценке функционального состояния человека. Медицина и... 2002. № 1. С. 48-53.

11. Мителева З.М., Карпинский М.Ю., Кокоровец В.Я., Кружилин Г.И. Система для комплексной оценки состояния опорно-двигательного и вестибулярного аппарата человека «Статограф». Медицина и... 1997. № 1. С. 35-36.

12. Тяжелов А.А., Карпинский М.Ю., Карпинская Е.Д., Нехрюкова У.В., Суббота И.А., Яремин С.Ю. Определение параметров, характеризующих изменение проекции общего центра масс человека при поддержании вертикального положения тела. І Український симпозіум з біомеханіки опорно-рухової системи: Мат. науково-практичної конф. з міжнародною участю, 13–14 вересня 2012 р. Дніпропетровськ, 2012. С. 127.

13. Тяжелов А.А., Фищенко В.А., Карпинский М.Ю., Яремин С.Ю., Карпинская Е.Д. Принципы оценки состояния опорно-двигательной системы человека на основании статографических исследований. Сучасні теоретичні та практичні аспекти травматології та ортопедії: Зб. матеріалів всеукраїнської науково-практичної конференції з міжнародною участю, 24–25 травня 2012 р. Донецьк, 2012. С. 115-116.

14. Тяжелов О.А., Фіщенко В.О., Яремін С.Ю., Карпінська О.Д. Моделювання процесів підтримки вертикальної пози. Ортопедия, травматология и протезирование. 2015. № 1. С. 35-41. DOI: 10.15674/0030-59872015142-49.

15. Тяжелов О.А., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Яремін С.Ю. Обґрунтування та аналіз геометричних параметрів статограм для оцінювання стану опорно-рухової системи людини. Ортопедия, травматология и протезирование. 2014. № 3. С. 62-68. DOI: 10.15674/0030-59872014362-67.

16. Тяжелов О.А., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Яремин С.Ю. Особливості динамічних характеристик статограм при фіксації суглобів нижньої кінцівки. Травма. 2014. Т. 15. № 2. С. 88-93. DOI: 10.22141/1608-1706.2.15.2014.81375.

17. Тяжелов А.А., Фищенко В.А., Яремин С.Ю., Карпинская Е.Д. Современные проблемы математики и ее приложения в естественных науках и информационных технологиях: Тез. докладов междунар. конф., г. Харьков, 01–31 мая 2012 г. / Под ред. Г.Н. Жолткевича, Н.Н. Кизиловой. Х.: Апостроф, 2012. С. 114.

Similar articles

Особливості динамічніх характеристик статограм при фіксації суглобів нижньої кінцівки
Authors: Тяжелов О.А., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Яремин С.Ю. - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків; Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова
"Тrauma" Том 15, №2, 2014
Date: 2014.06.05
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Authors: Карпінська О.Д., Карпінський М.Ю., Фіщенко О.В., Яремін С.Ю., Демчук Р.М., Клімовицький Р.В. - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна; Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова МОЗ України, м. Вінниця, Україна; Донецький національний медичний університет ім. М. Горького МОЗ України, м. Лиман, Україна
"Тrauma" Том 17, №3, 2016
Date: 2016.09.01
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Medical forums
Динаміка біомеханічних та електроміографічних даних у випадках деформацій великого вертлюга стегнової кістки
Authors: Громов А.Б., Корольков О.І., Карпінська О.Д., Ісаєва Н.П.
ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків

"Тrauma" Том 16, №4, 2015
Date: 2015.10.27
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Метод автоматизованої диференційної діагностики патології опорно-рухової системи людини на підставі статографічних досліджень
Authors: Тяжелов О.А., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Ярьомін C.Ю. — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків; Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова
"Тrauma" Том 15, №6, 2014
Date: 2015.03.06
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue