Способ ранней диагностики плосковальгусной деформации стоп у детей

Изобретение относится к медицине, ортопедии и может быть использовано для выявления особенностей походки, присущих ранним стадиям плосковальгусной деформации стоп у детей. С помощью аппаратно-программного комплекса проводят регистрацию биомеханических характеристик работы голеностопного сустава в процессе шагового цикла с использованием системы захвата движения, динамической стабилоплатформы и электромиографии (ЭМГ). Вначале на тело пациента фиксируют светоотражающие маркеры, на переднюю и заднюю группу мышц голени фиксируют устройства беспроводной ЭМГ. С помощью системы захвата движения создают индивидуальную трехмерную статическую скелетную модель пациента, для которой определяют характеристики шагового цикла путем прохода пациентом по стабилометрической платформе в количестве не менее 5 повторений. На основе полученных биомеханических характеристик с помощью программного обеспечения комплекса вычисляют мощность работы голеностопного сустава, угол пронации и угол супинации. Проводят сравнительный анализ этих показателей с параметрами нормы, варьируемыми в следующих диапазонах: мощность работы 3,01÷4,56 Вт/кг, угол пронации 3,89÷4,78 градусов, угол супинации 2,98÷3,67 градусов. Плосковальгусную деформацию стоп диагностируют при уменьшении мощности работы голеностопных суставов и угла супинации и увеличении угла пронации по сравнению с нормой. Способ обеспечивает комплексную точную количественную раннюю диагностику плосковальгусной деформации стопы у детей в сжатые сроки, с учетом биомеханики ходьбы. 2 пр.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно ортопедии, и может быть использовано для выявления особенностей походки, присущих ранним стадиям плосковальгусной деформации стоп у детей.

Проблема ранней диагностики плоскостопия у детей на сегодняшний день является достаточно актуальной. Существующие в этом разделе ортопедии диагностические методы позволяют с различной степенью достоверности выявить только клинически выраженные формы плоскостопия. Контроль походки осуществляется ортопедом при профилактическом осмотре в трехлетнем возрасте и носит исключительно визуальный характер. Визуальный осмотр позволяет выявить лишь развитую патологию и дать приблизительную оценку ее степени. Этими же недостатками страдает метод фотографирования стоп [1]. Метод подометрии (измерение высоты и длины стопы, вычисление подометрического индекса) [2] позволяет точно поставить диагноз только в случаях анатомически выраженных признаков плоскостопия. Недостатком рентгенологического метода [3] является лучевая нагрузка. При плантографии (определение величины опорной поверхности стопы по отпечатку на бумаге) [4] результаты в 30-40% не совпадают с клиническим диагнозом из-за высокой уязвимости методики и нечеткости плантограмм. Педобарография (измерение давления стоп на опору в покое и при различных видах нагрузки с последующей компьютерной обработкой результатов) [5] является средством оценки эффективности использования полноконтактных стелек больными плоскостопием, не позволяет оценить состояние подтаранного сустава и активность мышц голени. Компьютерно-оптическая диагностика [6] (метод регистрации видеокамерой состояния нижних конечностей или отраженного системой зеркал изображения подошвенной поверхности стоп с дальнейшей обработкой полученных данных на компьютере) не позволяет анализировать работу голеностопного сустава в динамике.

Наиболее близким, принятым за прототип, является метод педобарографии. Однако он не может быть использован для диагностики ранних стадий плоскостопия, так как не позволяет регистрировать кинетические, кинематические характеристики работы голеностопного сустава и состояние активности мышц голени, а также изменение параметров шагового цикла.

При любой начальной стадии деформации стопы в первую очередь страдает механика подтаранного сустава. Максимальная нагрузка на подтаранный сустав приходится в момент шагового цикла в фазе опоры, когда вся стопа максимально распластывается и пронируется под действием веса тела. Следовательно, необходимо исследовать работу подтаранного сустава именно в процессе ходьбы, а не в статичном положении.

В норме, в процессе переката стопы, подтаранный сустав образует угол в 4 градуса во фронтальной плоскости, поочередно в латеральную и медиальную стороны. При плосковальгусной деформации происходит увеличение этого угла. В начальной стадии деформации включаются компенсаторные механизмы для корректировки ситуации - увеличение объема работы мышечного аппарата, отвечающего за движение в голеностопном суставе, и, как следствие, увеличение объема работы сустава. Точка давления веса при перекате стопы в шаговом цикле образует нормальную физиологическую траекторию, проходящую от пятки до носка. При любых нарушениях биомеханики голеностопного сустава эта траектория изменяется даже при отсутствии внешних признаков патологии.

Задача, которую позволяет решить предлагаемое изобретение, состоит в диагностике плосковальгусной деформации стоп у детей на ранних стадиях.

Для решения данной задачи при профилактическом осмотре детей предлагается использовать систему захвата движения (Motion Capture), для регистрации биомеханических показателей работы голеностопного сустава в процессе шагового цикла при помощи инфракрасных камер, динамической стабилоплатформы и электромиографии для вычисления в сжатые сроки количественных характеристик работы голеностопного сустава, а именно

- угла поворота подтаранного сустава во фронтальной плоскости в опорный период шагового цикла;

- мощности работы подтаранного сустава;

- объема работы мышц, корректирующих начальную патологию в суставе;

- траектории точки давления веса тела на стопе в фазе опоры шагового цикла, а также выявления характера этих нарушений и, как следствие, нарушения походки.

Предлагаемый способ состоит из следующей последовательности действий:

1. Фиксирование светоотражающих маркеров на тело пациента;

2. Фиксирование 4 устройств для беспроводной электромиографии на нижних конечностях пациента;

3. Калибровка системы захвата движения;

4. Запись статической модели пациента для создания индивидуальной скелетной модели;

5. Выполнение пациентом прохода по стабилометрической платформе (не менее 5 повторений);

6. Вычисление при помощи специализированного программного обеспечения характеристик шагового цикла, мощности работы голеностопного сустава; электромиограммы работы мышц голени; траектории центра давления в шаговом цикле; силы реакции опоры в шаговом цикле;

7. Сравнительный анализ полученных значений с параметрами нормы, варьируемыми в следующих диапазонах: мощность работы - 3.01÷4.56 Вт/кг, угол пронации - 3.89÷4.78 градусов, угол супинации - 2.98÷3.67 градусов, для диагностирования плосковальгусной деформации стоп.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом: на нижние конечности пациента в определенном порядке фиксируются светоотражающие маркеры (18 маркеров для двух конечностей). При помощи 10 инфракрасных и 2 видеокамер данные передаются в управляющее устройство и сохраняются в памяти аппаратно-программного комплекса, который с помощью специализированного программного обеспечения строит индивидуальную трехмерную модель пациента. Для получения данных с электромиографа на переднюю и заднюю группу мышц голени фиксируется беспроводной прибор для электромиографии (не менее 4 штук). Проводится калибровка системы и построение трехмерной скелетной модели. После этого пациент проходит по определенным секциям стабилометрической платформы (не менее 5 повторов). Аппаратный комплекс передает полученные характеристики для обработки с использованием специализированного программного обеспечения для расчета основных показателей и их анализа с целью диагностирования плосковальгусной деформации. Результаты измерений и анализа сохраняются в памяти аппаратно-программного комплекса и могут быть выведены в виде отчета о проведенном исследовании.

Пример конкретного осуществления изобретения.

Пример 1. Пациент Алексей В. 14.07.2004 года рождения. Проведено исследование походки при помощи системы захвата движения, описываемым способом.

Отчет о проведенном исследовании: Дата исследования 16.05.2013 г. Мощность работы голеностопных суставов составила 1,79-2,33 Вт/кг, угол пронации 5.86, угол супинации 1.12. Наблюдается медиальное смещение траектории точки давления в фазе опоры, увеличение степени активности мышц голени, увеличение базы шагового цикла. Диагноз: Первичные признаки плосковальгусной деформации обеих стоп.

Диагноз впоследствии был подтвержден врачом-ортопедом.

Пример 2. Пациент Родион А. 10.11. 2003 года рождения. Проведено исследование походки при помощи системы захвата движения, описываемым способом.

Отчет о проведенном исследовании: Дата исследования 18.05.2013 г. Мощность работы голеностопных суставов составила 3,22-4,23 Вт/кг, угол пронации 4,12, угол супинации 3.12. Что соответствует параметрам нормы, варьируемым в следующих диапазонах: мощность работы 3,01-4,56 Вт/кг, угол пронации 3,89-4,78, угол супинации 2,98-3,67. Диагноз: Первичных признаков плоскостопия не выявлено.

Диагноз впоследствии был подтвержден врачом-ортопедом.

Таким образом, предлагаемый метод диагностики позволяет выявить нарушения двигательной функции и биомеханики голеностопного сустава, присущие ранним стадиям плосковальгусной деформации стоп у детей, получить их количественные показатели и комплексную оценку.

Список литературы

1. Андреев П.С., Рябчиков И.В. Цифровая компьютерная фотоплантография в практике врача травматолога-ортопеда. Первая Международ. конф. по хирургии стопы и голеностопного сустава в Москве. Сборник тезисов (Москва, 31.03-01.04 2006 г.). М.; 2006. 10.

2. Под. редакцией Петровского Б.В. Подометрия. Большая медицинская энциклопедия. Издательство: Советская энциклопедия, 1974.

3. Соломин В.Ю., Игнатьев Ю.Т., Федотов В.К. Оптикоэлектронная диагностика как один из методов радиологической визуализации. Невский радиологический форум "Новые горизонты" (7-10 апр. 2007 г.). СПб.: ЭЛБИСПб.; 2007. 746.

4. Являнский О.Н., Лисицын М.П., Неверкович А.С.Компьютерная плантография в лечении патологии стоп. Первая Международ. конф. по хирургии стопы и голеностопного сустава в Москве. Сборник тезисов (Москва, 31.03-01.04 2006 г.). М.; 2006. 111.4.

5. Горохов С.В., Удовиченко О.В., Галстян Г.Р. Внутриобувная компьютерная педобарография как новый метод оценки эффективности ортопедической обуви у больных сахарным диабетом. Сахарный диабет 2009, №4.

6. Соломин В.Ю., Федотов В.К., Игнатьев Ю.Т., Соломин Вяч.Ю. Компьютерно-оптическая топография ка метод лучевой диагностики статических деформаций стоп у детей. Травматология и ортопедия XXI века. Сборник тезисов докладов VIII Съезда травматологов-ортопедов России: В 2 т. (Самара, 6-8 июня 2006 г.). Самара: Офорт, СамГМУ, 2006; II. 977-978.

Способ ранней диагностики плосковальгусной деформации стоп у детей, включающий использование аппаратно-программного комплекса, с помощью которого проводят регистрацию биомеханических характеристик работы голеностопного сустава в процессе шагового цикла с использованием системы захвата движения, динамической стабилоплатформы и электромиографии (ЭМГ), для чего вначале на тело пациента фиксируют светоотражающие маркеры, на переднюю и заднюю группу мышц голени фиксируют устройства беспроводной ЭМГ, с помощью системы захвата движения создают индивидуальную трехмерную статическую скелетную модель пациента, для которой определяются характеристики шагового цикла путем прохода пациентом по стабилометрической платформе в количестве не менее 5 повторений, на основе полученных биомеханических характеристик с помощью программного обеспечения комплекса вычисляют мощность работы голеностопного сустава, угол пронации и угол супинации и проводят сравнительный анализ этих показателей с параметрами нормы, варьируемыми в следующих диапазонах: мощность работы 3,01÷4,56 Вт/кг, угол пронации 3,89÷4,78 градусов, угол супинации 2,98÷3,67 градусов, плосковальгусную деформацию стоп диагностируют при уменьшении мощности работы голеностопных суставов и угла супинации и увеличении угла пронации по сравнению с нормой.