Способность к самостоятельному передвижению имеет ключевое значение в становлении навыков самообслуживания у детей с детским церебральным параличом (ДЦП). Весьма актуальной является задача развития методов обучающей ходьбы с применением технологии динамической проприцептивной коррекции (ДПК) и рефлекторно-нагрузочных устройств (РНУ). Одним из таких устройств является Гравистат/Гравитон производства научно-производственного центра «Огонек».

Сущностью метода ДПК является модулирующее воздействие на церебральные структуры двигательного анализатора потока скорригированной афферентации, возникающего при выполнении пациентом активных движений в РНУ [3]. Этот информационный поток способен инициировать адаптационную пластическую перестройку нейрональных связей, необходимую для компенсации моторного дефицита.

РНУ Гравистат/Гравитон представляет собой систему эластичных тяг, закрепленных на вентральной и дорсальной поверхности тела в противовесе. Натяжением осевых тяг обеспечивается дозированная аксиальная компрессионная нагрузка на тело пациента. Базовая конструкция РНУ включает две нагрузочные цепи (правую и левую), каждая из которых содержит 6 осевых тяг. Три тяги (А, Б, В) каждой нагрузочной цепи располагаются на вентральной поверхности тела, три - на дорсальной. Нагрузочные цепи фиксируются к установочно-базовым элементам РНУ (рис. 1).

Различные принципы установки дополнительных ротационно-корригирующих тяг РНУ обеспечивают реализацию того или иного способа нейромоторного перевоспитания патологического статико-локомоторного стереотипа больных [1, 4]. Теоретически с помощью конструктивных элементов РНУ можно обеспечить не только воздействие осевой компрессионной нагрузки и коррекцию неоптимальной позы, но и тренировочную гиперкоррекцию или временное утрирование патологических установок сегментов опорно-двигательного аппарата с целью выработки «кинематической памяти» мышц-антагонистов. Экспериментальное исследование влияния различных способов установки тяг РНУ на иннервационную структуру ходьбы больных наиболее распространенной формой ДЦП - спастической диплегией (СД) - должно способствовать разработке оптимального алгоритма настройки РНУ.

Цель настоящей работы - оценка влияния различных способов настройки РНУ Гравистат/Гравитон на пространственно-временные характеристики работы мышц нижних конечностей при ходьбе (иннервационный стереотип) у детей с ДЦП в форме спастической диплегии.

В эксперименте приняли участие 6 самостоятельно передвигающихся больных СД детей в возрасте 6-10 лет, клиническая характеристика которых дана в табл. 1. Интеллектуальных нарушений ни у кого из детей не было. С целью получения эталонных биомеханических характеристик локомоции была исследована ходьба 5 здоровых детей того же возраста.

С помощью аппаратно-программного биомеханического комплекса (АПК) MuscleLab (Норвегия) производили одновременную дистанционную регистрацию 8-канальной поверхностной электромиограммы (ЭМГ) мышц нижних конечностей во время ходьбы детей по полотну электромеханической движущейся дорожки, кинематических профилей углов коленного и голеностопного суставов с использованием двухкомпонентных цифровых гониометров, а также вертикальной и горизонтальной составляющих акселерограммы голени. Гониометры устанавливали по общепринятой методике с латеральной стороны исследуемых суставов, акселерометр - в средней трети передней поверхности голени исследуемой нижней конечности. Передающее устройство располагали на поясе испытуемого. Принимающая радиосигнал аппаратная часть комплекса находилась на расстоянии 3,5 м от объекта исследования. Кинематический профиль угла в коленном суставе и вертикальную компоненту акселерограммы голени использовали для определения начала двойного шагового цикла в процессе первичной и статистической обработки данных как наиболее стабильные и низковариативные биомеханические показатели ходьбы больных СД.

Особенности проведения эксперимента. Все испытуемые были превентивно адаптированы к ходьбе по полотну электромеханической дорожки в комфортном темпе 100-110 шагов в минуту. На первом этапе эксперимента производилась регистрация фоновой ходьбы каждого ребенка без РНУ, затем на ребенка надевали устройство Гравистат/Гравитон в базовой комплектации, т.е. устанавливали только цепи осевой нагрузки без коррекции патологической позы. На последующих этапах исследования в дополнение к нагрузочным цепям устанавливали тяги с целью воздействия на конкретную патологическую установку бедра, голени или стопы. При этом обеспечивали реализацию различных способов влияния на статико-локомоторный стереотип, как традиционную коррекцию позы, так и утрирование и гиперкоррекцию неоптимальной позиции конкретного сегмента нижней конечности. Аддукторную установку бедер не утрировали с учетом возможного негативного влияния на позицию головки бедра в вертлужной впадине [3].

Регистрацию биомеханических характеристик на каждом этапе осуществляли в течение 1-1,5 мин, что позволило в дальнейшем выделить и оценить не менее 15-20 двойных шаговых циклов с целью усреднения данных и минимизации случайных ошибок, с учетом выбраковки шаговых циклов с явными артефактами записи накожной ЭМГ, обусловленными возможным влиянием миотатического (stretch-) рефлекса или внезапным сбоем выбранного темпа ходьбы. Поскольку темп ходьбы варьировал незначительно, время двойного шагового цикла принимали за 100%, что позволяло перейти к относительной временно`й зависимости с целью усреднения данных.

Оценивали среднее значение и стандартное отклонение поверхностной обработанной фильтром Butterworth 2-го порядка интегрированной ЭМГ, взятой по модулю, с удалением составляющей в 50 Гц (возможная сетевая наводка). Анализировали ЭМГ следующих мышц: большая ягодичная и большая приводящая мышцы, мышцы подколенной группы, прямая и широкая медиальная головки четырехглавой мышцы бедра; камбаловидная, медиальная икроножная и передняя большеберцовая мышцы. Оценку ЭМГ мышц голени больных СД проводили с учетом возможного влияния феномена crosstalk [4], искажающего регистрацию биопотенциалов мышцы с поверхности кожи при активности близко расположенных мышц, и рефлекса на растяжение трехглавой мышцы голени при ударной постановке стопы на опору и резком тыльном сгибании стопы в фазе срединной опоры.

В случае утомления ребенка с его согласия в течение 40-50 с регистрировали характеристики ходьбы при утомлении, после чего ребенку предоставляли отдых, корригирующие тяги снимали, оставляя лишь осевые цепи. При возобновлении регистрации ходьбы после отдыха испытуемого записывали характеристики локомоции с целью оценки возможного остаточного влияния снятых дополнительных тяг. Всего в процессе регистрации ходьбы одного испытуемого оценивали не более трех вариантов установки дополнительных тяг. На последнем этапе осуществляли запись ходьбы ребенка после снятия РНУ. Двое детей - Артюша П. и Екатерина Б. - двигались, держась за поручни дорожки, остальные испытуемые ходили без дополнительной опоры.

Здоровые дети передвигались без РНУ в том же темпе, что и больные ДЦП. Темп ходьбы им задавали с помощью метронома.

Пакет программ комплекса MuscleLab дает возможность проводить статистическую обработку данных с экспортом в Microsoft Excel.

Изменения электрической активности мышц нижних конечностей при ходьбе больных СД отражают результат взаимодействия патологических и компенсаторных механизмов и заключаются в увеличении площади под кривой интегрированной ЭМГ по сравнению с ходьбой здоровых испытуемых в 1,3-2,2 раза. При этом возрастает не столько амплитуда максимумов кривой (относительно фоновой активности, причем для разных мышц - в различной степени), сколько патологически удлиняется активность мышц в течение локомоторного цикла (рис. 2).

Патологическое удлинение периода активности мышц при ходьбе и смещение амплитуды в сторону более низких значений характерно для мышц голени больных со спастической диплегией. Активность их антагонистов - сгибателей, выраженная преимущественно в период переноса, охватывает также и период опоры, что согласуется с данными литературы [2].

По мере развития мышечного утомления при ходьбе больных СД амплитуда интегрированной ЭМГ еще больше увеличивается, активность мышц теряет фазовый характер и становится выраженной в течение всего двойного шагового цикла, как в период опоры, так и в период переноса (рис. 3).

Влияние осевых нагрузочных цепей РНУ Гравистат/Гравитон заключается в снижении амплитуды и увеличении длительности мышечной активности в пределах локомоторного цикла по сравнению с аналогичными фоновыми параметрами. Это воздействие во время ходьбы более заметно при регистрации электрических явлений с поверхности мышц туловища и проксимальной мускулатуры нижней конечности (большая ягодичная, прямая и широкая медиальная головки четырехглавой мышцы бедра).

Снижение амплитуды фазовой активности проксимальных мышц, возможно, связано со стабилизацией позиции туловища и сегментов нижних конечностей с помощью расположенной с двух сторон - дорсально и вентрально - единой цепи аксиальной компрессионной нагрузки. В то же время, снижение амплитуды активности мышц-антагонистов может быть обусловлено частичным замещением их дефицитарной функции силами упругой деформации осевых тяг в соответствующие естественной работе этих мышц периоды двойного шага. Распространение мышечной активности на весь локомоторный цикл, напротив, может характеризовать противодействие мышц влиянию осевых тяг, выполняющих функцию их антагонистов и заставляющих эти мышцы работать в «уступающем» режиме.

Электрическая активность более дистально расположенной мускулатуры - мышц голени - под влиянием аксиальной нагрузки изменяется незначительно или практически не меняется.

Коррекция патологических установок сегментов нижней конечности с помощью эластичных тяг РНУ приводит к уменьшению амплитуды максимумов фазовой активности мышц, дефицитом функции которых обусловлено формирование патологической позиции конкретного сегмента, и увеличению амплитуды максимумов активности их антагонистов. Так, например, устранение эквинусной позиции стопы с помощью односуставного тыльного сгибателя почти в 2 раза снижает величину положительных экстремумов интегрированной ЭМГ передней большеберцовой мышцы в период переноса и в переднем толчке по сравнению с фоновыми. Напротив, амплитуда фазовой активности камбаловидной и медиальной икроножной мышц, противодействующих установленной коррекции, возрастает.

Аналогичные изменения характерны и для коррекции патологических установок, обусловленных парезом других мышц нижней конечности. При коррекции патологического приведения бедра абдукционными тягами увеличивается активность его физиологических аддукторов, противодействующих силе упругой деформации корригирующих тяг (рис. 4).

Изменения активности заинтересованных мышц при гиперкоррекции некоторых патологических установок аналогичны таковым при мышечном утомлении: растет площадь под кривой интегрированной ЭМГ, кривая теряет фазовый характер. Эти изменения хорошо заметны, например, при исследовании ЭМГ заднемедиальной группы мышц бедра при искусственной флексорной установке голени с помощью эластичных тяг в процессе ходьбы у детей, в статико-локомоторном стереотипе которых отмечается рекурвация голени в коленном суставе (рис. 5).

При развитии мышечного утомления под влиянием и осевых, и корригирующих тяг развиваются сходные изменения интегрированной ЭМГ: в различной степени, иногда значительно, возрастают и амплитуда, и длительность мышечной активности - увеличивается площадь под кривой, ЭМГ теряет фазовый характер.

Последействие осевой нагрузки характеризуется снижением амплитуды мышечной активности при сохранении ее фазового характера в течение двойного шагового цикла, что можно считать позитивным явлением. Снятие коррекционной нагрузки у разных детей со сходными патологическими установками приводило к различным результатам: в одних случаях отмечался рост амплитуды максимумов интегрированной ЭМГ мышц, дефицит функции которых обусловливал патологическую установку, в других - наблюдался быстрый возврат к исходному иннервационному стереотипу, т.е. усредненные кривые ЭГМ до и после коррекции практически полностью совпадали и отмечалось лишь увеличение вариативности интегрированной ЭМГ после снятия коррекционной нагрузки.

Если же направление коррекционной и осевой нагрузки совпадали, например при устранении патологической флексии голени двусуставной тягой, расположенной вдоль волокон m. rectus femoris, то после снятия коррекционной нагрузки, как правило, отмечалась тенденция к снижению амплитуды максимума фазовой активности мышцы-агониста.

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований можно сделать вывод о положительном влиянии осевой нагрузки РНУ на иннервационный стереотип ходьбы больных СД. Если слабость произвольной активности мышцы-агониста выражена умеренно, и такая мышца способна оказывать в процессе тренировки противодействие силе натяжения эластичных тяг, целесообразно временно утрировать обусловленную дефицитом функции этой мышцы патологическую установку отдельного сегмента нижней конечности. Если парез агониста выражен значительно, утрирование патологической позы не может считаться оптимальным способом настройки РНУ. В некоторых случаях выбор конкретного способа настройки РНУ может быть осуществлен на основе анализа динамической ЭМГ.