Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Клинико-биомеханическое обоснование совершенствования протезирования после вычленения в тазобедренном суставе и при чрезмерно короткой культе бедра

На правах рукописи

ГУСЕВ МАКСИМ ГЕННАДЬЕВИЧ

КЛИНИКО-БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕ ВЫЧЛЕНЕНИЯ В ТАЗОБЕДРЕННОМ СУСТАВЕ И ПРИ ЧРЕЗМЕРНО КОРОТКОЙ КУЛЬТЕ БЕДРА

14.00.22 - травматология и ортопедия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

ООЗ177563

Санкт-Петербург-2007

003177563

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении «Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель: доктор медицинских наук

Щербина Константин Константинович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук профессор

Линник Станислав Антонович,

ГОУ ВПО «СПбГМА им. И.И. Мечникова Росздрава»

доктор медицинских наук Бесаев Гиви Максимович,

ГУ «Санкт-Петербургский институт скорой помощи им. И.И. Джанелидзе»

Ведущая организация: Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский

государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова Росздрава»

Защита состоится А ^^ ^У^ 2007 г. в /■/ часов на заседании диссертационного совета Д 20^.075.01 в Федеральном государственном учреждении «Российский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи» (195427, Санкт-Петербург, ул. Академика Байкова, д.8).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГУ «РНИИТО им. P.P. Вредена Росмедтехнологий».

Автореферат разослан IWJLOLSL 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук профессор

И.А. Кузнецов

Актуальность исследования

В современном обществе проблема инвалидности приобретает все большую актуальность На учете медицинских отделов протезно-ортопедических предприятий Российской Федерации на 1 января 2002 года состояло 1063,3 тыс человек, в том числе инвалидов и лиц, приравненных к ним, - 783 тыс человек Прирост количества граждан, нуждающихся в протезно-ортопедической помощи, в среднем составляет 6,3 % в год (Мурадов Э С , 2000)

По данным Главного бюро медико-социальной экспертизы Санкт-Петербурга среди инвалидов с ампутационными дефектами 92% - инвалиды после ампутации нижних конечностей, из них в 4% случаев выполнены вычленение в тазобедренном суставе или ампутация бедра в проксимальном отделе (Андриевская А О , Рожков А В , 1999) Но, несмотря на относительно незначительное количество таких пациентов, их медико-социальная реабилитация, в том числе протезирование, до сих пор представляет значительную проблему (Лабутин Ю М , Вологина ММ , 2001, Spence WD et al, 2001, Campbell D , Robertson S , 2002) В соответствии с Федеральным законом «О социальной защите инвалидов в Российской Федерации» от 24 10 1995 № 181-ФЗ инвалиду должна быть составлена и реализована индивидуальная программа реабилитации (ИПР) Важной составной частью ИПР является протезирование, которое должно проводиться современными индивидуально изготовленными изделиями Однако, чаще всего, инвалидам с дефектами бедра на проксимальном уровне назначают типовые конструкции на основе модулей, разработанных еще в первой половине XX века, которые, как правило, не обеспечивают оптимальное функционирование биотехнической системы «инвалид-протез» Протезирование таких пациентов всегда относится к разряду сложного и атипичного, требует значительных трудозатрат из-за многократной подгонки и настройки протеза Понятие «сложного и атипичного протезирования», которым пользуются специалисты, до сих пор не регламентировано нормативными докумен-

тами, не ведется и учет нуждающихся в нем инвалидов, хотя потребность составляет, как минимум, 7-9%, а среди пострадавших от минно-взрывных ранений, дорожно-транспортных происшествий, рельсовой травмы достигает 70% и выше (Лысенко А Е с соавт , 2003)

Функциональное протезирование больных с чрезмерно короткой культей бедра и после вычленения в тазобедренном суставе крайне затруднено из-за недостаточной величины костного рычага в первом случае и полном его отсутствии - во втором, а также развития стойких сгибательно - отводящих контрактур тазобедренного сустава (Кейер А Н, Рожков А В , 1999) Отсутствуют четкие показания к выбору конструкций протезов после вычленения в тазобедренном суставе в зависимости от уровня двигательной активности инвалида и функциональных особенностей модулей (Баумгартнер Р , Бота П , 2002)

В последнее десятилетие перспективным научно-практическим направлением в протезировании признана разработка и усовершенствование биомеханических методик регулировки протезов нижних конечностей с использованием программно-аппаратных комплексов и совершенствованием форм приемных гильз на основе тензометрических исследований (Смирнова JIМ, 1995,1999, Nietert М et al, 1998) Однако в современных литературных источниках встречаются лишь единичные сообщения об исследовании параметров ходьбы у пациентов указанных групп (Белянин О JT с соавт, 2003), и не рассматриваются вопросы, касающиеся биомеханической настройки схемы построения протезов после вычленения в тазобедренном суставе

На сегодняшний день большинство выпускаемых в Европе тазобедренных модулей используют так называемый «канадский» принцип расположения шарнира под культеприемником (Stark G, 2004, Mainka С , 2005), однако остаются открытыми вопросы целесообразности применения таких шарниров на современном этапе протезирования, перспектив использования принципа энергорекуперации при конструировании таких модулей (Lehneis Н R, 2005) Впервые тазобедренный модуль с размещением в проекции оси тазобедренного

сустава использован в составе протеза Беляева для инвалидов, перенесших межподвздошно-брюшную ампутацию (А с 1832474, Щербина К К , с соавт , 1994) Накопленный опыт протезирования таких пациентов послужил посылкой к его применению в протезах после вычленения бедра

Цель исследования: оптимизировать результаты протезирования инвалидов после вычленения в тазобедренном суставе и с чрезмерно короткой культей бедра

Задачи исследования

1 Изучить опыт ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» в протезировании инвалидов с чрезмерно короткими культями бедра и после вычленения в тазобедренном суставе

2 Провести сравнительные клинико-биомеханические исследования ста-тодинамической функции инвалидов на протезах после вычленения бедра различных конструкций для обоснования выбора типовых комплектующих и схемы протеза после вычленения в тазобедренном суставе

3 Уточнить медико-социальные показания к сложному и атипичному протезированию после ампутации нижних конечностей

4 Разработать и апробировать усовершенствованные конструкции тазобедренных модулей

5 Разработать методику настройки протеза на основе клинико-биомеханического анализа при чрезмерно короткой культе бедра и после вычленения в тазобедренном суставе

Научная новизна исследования

Впервые проведено углубленное сравнительное исследование статоди-намической функции инвалидов на современных протезах после вычленения в тазобедренном суставе для определения функциональности конструкций с различными комбинациями модулей

Уточнены медико-социальные показания к сложному и атипичному протезированию после ампутации нижних конечностей

Предложена усовершенствованная конструкция модуля тазобедренного шарнира с расположением в проекции физиологической оси тазобедренного сустава

Разработана новая конструкция модуля тазобедренного шарнира с использованием принципа энергорекуперации и демпфирования ударных нагрузок при ходьбе (положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2006114475/14 (015733), приоритет от 27 04 2006)

Разработана методика настройки протеза на основе клинико-биомеханического анализа стояния и ходьбы при чрезмерно короткой культе бедра и после вычленения в тазобедренном суставе

Практическая значимость

Предложен алгоритм выбора модулей протезов после вычленения в тазобедренном суставе для различных групп двигательной активности в зависимости от функционально-технических характеристик узлов и потребностей инвалидов в системе «инвалид-протез»

Уточненные медико-социальные показания к сложному и атипичному протезированию после ампутации нижних конечностей дали возможность конкретизировать оценку клинико-функционального состояния инвалида, влияющего на выбор вида протезирования Разработанная балльная оценка пороков и болезней культи позволила объективизировать, упростить и формализовать принятие решения о тактике протезирования

Успешная практическая апробация усовершенствованного и нового модулей тазобедренного шарнира подтвердила правильность усилий в направлении доработки модуля тазобедренного шарнира с расположением в проекции физиологической оси тазобедренного сустава по минимизации его габаритных

размеров и целесообразность проведения расширенных клинических испытаний модуля тазобедренного шарнира с использованием принципа энергорекуперации и демпфирования ударных нагрузок при ходьбе

Успешно апробированная методика настройки искусственной конечности на основе клинико-биомеханического анализа легко воспроизводима на практике, включает общедоступные методы объективного контроля за стоянием и ходьбой, содержит четкий алгоритм настройки протеза, основанный на сопоставительном анализе ошибок протезирования, оценки статодинамической функции и возможных регулировок модулей

Основные положения, выносимые на защиту

1 У инвалидов, имеющих высокий и средний уровень двигательной активности, показано использование беззамковых протезов с равнодлинной схемой построения, содержащих в своем составе тазобедренные модули с нижним расположением шарнира, полицентрические коленные шарниры с возможностью плавной раздельной регулировки скоростей фаз сгибания и разгибания, а также шарнирные модули искусственной стопы, обеспечивающие высокий функциональный результат

2 Назначение модульных систем протезов на вычленение в тазобедренном суставе должно основываться на анализе функциональности модулей, с учетом уровня двигательной активности инвалида, реализованного на момент протезирования, а также медико-социальных показаний к переходу на более высокий уровень

3 Показания к сложному протезированию могут быть разделены на медицинские, медико-социальные и медико-технические Предложенная балльная оценка пороков и болезней культи нижней конечности позволяет уточнить показания к сложному и атипичному протезированию

4 Новый модуль тазобедренного шарнира повышает функциональность протезирования за счет реализации принципа рекуперации энергии и демпфирования ударных нагрузок при ходьбе Расположение модуля тазобедренного шарнира в проекции оси вращения тазобедренного сустава повышает синхронность движений основных звеньев протеза в фазу переноса

5 Методика настройки протеза на вычленение в тазобедренном суставе на основе клинико-биомеханического анализа, позволяющая оптимизировать результаты протезирования

Публикация и апробация работы

По материалам диссертационного исследования опубликовано 13 работ в отечественных (Травматология и ортопедия России, Вестник Санкт-Петербургского университета Серия 11 «Медицина», Вестник гильдии протезистов-ортопедов) и зарубежном (Orthopädie Technik) журналах, в том числе методическое и справочное пособия

Основные положения работы доложены на ежегодных конгрессах «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2002, 2003, 2006), на «World congress ORTOPADIE REHA-TECHNIK» (Лейпциг, 2004)

Реализация результатов работы

Диссертационное исследование выполнялось в рамках плановой научно-исследовательской работы «Разработка методики настройки схемы построения протеза на основе клинико-биомеханического анализа после ампутации бедра на проксимальном уровне и вычленения в тазобедренном суставе», № государственной регистрации 0120 0 407947

Результаты диссертационного исследования внедрены в практику деятельности ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» В частности, использованы в акте медико-технической комиссии по протезированию, а также ь про-

граммах повышения квалификации специалистов протезно-ортопедических предприятий и обучения методике работы на программно-аппаратном комплексе «ДиаСлед» Разработанная методика настройки протеза широко используется в отделе биомеханических исследований опорно-двигательной системы для оценки результатов протезирования, выполняемого в хозрасчетной экспериментально-производственной лаборатории Материалы диссертации включены в методическое и справочное пособия, разработанные и разосланные по федеральной целевой программе «Социальная поддержка инвалидов на 20062010 годы» на протезно-ортопедические предприятия, главные бюро медико-социальной экспертизы и профильные реабилитационные центры всех регионов Российской Федерации

Объем и структура работы

Материалы диссертации представлены на 232 страницах текста, набранного на компьютере Она состоит из введения, обзора литературы, пяти глав, обобщающих результаты собственных исследований, заключения, выводов и рекомендаций для внедрения в практику В диссертации содержится 68 таблиц и 48 рисунков Библиографический список используемой литературы включает 77 отечественных и 89 зарубежных источников

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цель, задачи, научная и практическая значимость работы, основные положения, выносимые на защиту Указаны внедрение результатов исследования, публикации по теме диссертации

В первой главе проведен анализ и обобщены данные современной отечественной и зарубежной литературы по теме диссертации Представлены данные о распространенности и причинах экзартикуляции в тазобедренном суставе Рассмотрены аспекты протезирования после вычленения в тазобедренном

суставе и при чрезмерно короткой культе бедра Обсуждены особенности передвижения на протезах после вычленения бедра Обоснована необходимость совершенствования протезирования инвалидов после вычленения в тазобедренном суставе и при чрезмерно коротких культях бедра

Во второй главе дана характеристика клинического материала и методов исследования Работа выполнена на основании анализа результатов протезирования 198 инвалидов Из них 141 случай изучен на основании анализа архивных историй болезни инвалидов, находившихся в клинике ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» с 1991 по 2006 год (93 инвалида после чрезмерно короткой ампутации бедра и 48 инвалидов, перенесших вычленение в тазобедренном суставе), а 57 инвалидов (42 и 15 соответственно) составили собственный материал

Выявлено преобладание лиц мужского пола (80%) Преобладающий возраст инвалидов - от 20 до 39 лет Отмечено, что травма послужила причиной ампутации в 80% случаев Ведущий вид травмы - железнодорожная (от 60% до 94%) Среди мужчин следует отметить минно-взрывную (8,4%) и огнестрельную (2,1%) травму как причину ампутации Ампутации по поводу злокачественных новообразований составили 13,6%, облитерирующих заболеваний сосудов - 6% случаев У 41,4% инвалидов определены пороки и болезни культи, осложняющие или препятствующие протезированию В большинстве случаев (60,4%) отмечено сочетание пороков культи Наиболее часто наблюдались сги-бательно-отводящие контрактуры в тазобедренном суставе (52,4-58,3%), руб-цово-измененные кожные покровы (29,2-53,5%), избыток мягких тканей (39,5%), болезненные невромы (8,3-32,5%), лигатурные свищи (2,3%), болезненные остеофиты (4,9-25%)

Необходимо отметить, что в клинике ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» всего 7,5% инвалидов с короткой культей бедра снабжено протезами на вычленение в тазобедренном суставе Из всех пациентов, протезируемых такими конструкциями (85 случаев), преобладали инвалиды с вычленением в

тазобедренном суставе - 74,1 % (63 инвалида), причем из них 2,1% имели двустороннее вычленение в ТБС Инвалиды с культей бедра составили 25,9 % от общего числа, и они представлены следующими группами 13 человек (15,3%) - с чрезмерно короткой культей бедра и 9 человек (10,6%) - с короткой культей бедра

Большинство инвалидов (62,3%) снабжено немодульными конструкциями НПО «Металлист», модульные системы РКК «Энергия» применены в 29,4% случаев Модули иностранных фирм использованы всего в 7% всех протезов на вычленение

При выполнении работы использованы клинические, биомеханические (четырехпольное взвешивание, стабилография, контактная и бесконтактная (видеоанализ движений) гониометрия, ихнография, динамоплантография, тензометрия в приемной гильзе), а также физиологические (тепловидение) методы исследования Основные биомеханические и физиологические методики представлены современными программно-аппаратными комплексами (ПАК) «МБН-Биомеханика», «Видеоанализ движений», «ДиаСлед-Скан», «F-Socket», «ТеплоСкан»

Все используемые методы исследований проводились после получения добровольного согласия пациента в соответствие с требованиями ст21 г 2 Конституции РФ и статей 32 и 43 «Основ законодательства РФ об охране здоровья граждан»

Третья глава посвящена клинико-биомеханическому обоснованию выбора вариантов компоновки и схемы протеза после вычленения в тазобедренном суставе Представлена систематика модулей тазобедренного шарнира с выделением их технических и функциональных особенностей

Для определения функциональности существующих конструкций протезов проведена серия обследований Сравнительный анализ выполнен на основе серийного обследования двух инвалидов с чрезмерно короткой культей бедра,

имеющих высокий и средний уровень двигательной активности, а также опыта протезирования различными конструкциями протезов Проанализировано 10 различных конструкций протезов с различными схемами построения, при этом проведено 150 исследований Каждая система «инвалид-протез» изучалась по одинаковому алгоритму с акцентом на сравнение показателей равнодлинных и укороченных протезов, а также функциональности замковых, частично замковых и беззамковых конструкций

Величина функционального удлинения протеза оказалась в прямой зависимости от типа использованной схемы протеза и тазобедренного модуля Наименьшие величины функционального удлинения определены у модулей с нижним расположением шарнира и составили 35-40 мм В зависимости от расположения коленного шарнира относительно базовой оси нагружения схемы разделены на два типа «соосный» тип построения - центр вращения коленного шарнира находится в проекции оси (параметр х2=0) — и «несоосный» тип построения - центр вращения коленного шарнира отнесен на некоторую величину назад от проекции оси (х2>0) Исследуемые протезы также распределены на основные группы в зависимости от степени свободы движения звеньев протеза замковые протезы, частично замковые протезы (протез, включающий замок в тазобедренном шарнире и имеющий свободную подвижность в модуле искусственного колена), беззамковые протезы

Данные четырехпольного взвешивания, стабилографии и динамопланто-графии в статике показали более равномерное распределение показателей давления у равнодлинных протезов с использованием шарнирных стоп По данным ПАК «F-Socket» при выравнивании длины протеза зона контакта культи со стенкой приемной гильзы в области проекции седалищного бугра расширялась до 25-30%, при этом пиковое давление снижалось на 15-17%

Зарегистрирован дисбаланс суммарной нагрузки под сохранной и протезированной конечностями, дефицит нагрузки на протез при замковых типах составлял в среднем от 40% до 60% от показателей сохранной стороны На

протезах с замком только в тазобедренном шарнире и беззамковых протезах снижение нагрузки составляло до 35-50% и 20-25% во втором, что отражалось на усилении толчковой функции и увеличении демпферного провала на сохранной стороне Данные динамоплантографии в динамике показали, что в случае замковых протезов траектория миграции общего центра давления имела резкую асимметрию, нарушение плавности, увеличение амплитуды отклонения траектории от продольной оси На беззамковых протезах отмечалась симметризация траектории с уменьшением ее отклонения от центра в сторону сохранной стопы, что косвенно свидетельствовало о снижении степени энерготрат при ходьбе

По данным ихнографии на замковых протезах, имеющих укорочение звена голени на 0,5-1 см, наблюдалось снижение длины одиночного шага на 18% и увеличение его ширины на 30% от нормативных показателей При применении беззамковых протезов наблюдалось увеличение длины одиночного шага на 2527% при незначительном уменьшении его ширины (на 10-15%) от показателей замковых протезов

Результаты исследований изменения межзвенных углов показали, что вынос стойки бедра вперед на замковых протезах обеспечивался только за счет движения в нижнем сегменте позвоночника не более 15-19° Объем компенсаторной суставной подвижности в тазобедренном суставе составлял до 60-80°, а в коленном и голеностопном суставах снижен на 3% и 36% соответственно На беззамковых протезах движение в нижнем сегменте позвоночника не превышало 8-12° Собственно движение протеза путем сгибания в ТБШ составляло 713°, что суммарно выражалось в выносе общего бедренного сегмента на 18-23°

Данные видеоанализа движений подтвердили преимущества коленных шарниров с регулировкой скоростей фаз по сравнению с типовыми полицентрическими модулями Уменьшение скорости разгибания коленного шарнира по сравнению со стандартными модулями удлиняло безопасную фазу свободного переноса с уменьшением фазы второго функционального удлинения

Функциональное удлинение являлось основным фактором, влияющим на безопасность ходьбы и выдвигающим повышенные требования к управлению фазой переноса Его компенсация реализуется за счет активных и пассивных процессов Пассивным процессом при этом следует считать укорочение (15-20 мм) за счет полицентрических коленных шарниров, которое не превышает, а активным - подъем на носке сохранившейся стопы, флексию в суставах нижнего сегмента позвоночника, наклон туловища в сторону контрлатеральной конечности Применение беззамковых конструкций протезов с полицентрическими коленными шарнирами с гидравлической регулировкой скоростей фаз сгибания и разгибания позволяло повысить безопасность и комфортность и антропоморфность ходьбы с обеспечением достаточной длины и скорости шага

Отдельной задачей исследования явилось уточнение возможностей применения адаптивных стоек голени на основе технологии «Clever Bone» (фирма «Medí», Германия) в составе протезов после вычленения бедра, а также сравнения их характеристик с ротационными адаптерами в составе различных конструкций протезов Включение в состав протеза адаптивных стоек голени «Clever Bone» не вносило существенных изменений в структуру траекторий миграции общего и отдельного центров давления в мнемоконтуре стоп в составе всех исследуемых протезов Основные изменения относились к улучшению структуры интегральной нагрузки на протезированной конечности за счет повышения ее плавности и симметричности Выявлена связь между степенью реализации энергорекуперационной функции в зависимости от использования вида искусственной стопы В случаях применения модулей стопы шарнирного одноосного типа или «мультифлекс» энергорекуперация была менее выраженной Все протезы с испытуемыми модулями обладали достаточной статической устойчивостью По сравнению с ротатором 4А048 производства РКК «Энергия», стойки «Clever Bone» демонстрировали ограниченную возможность тор-сии в горизонтальной плоскости (2- 5°), что зависело от веса пациента и скорости ходьбы Адаптивные стойки голени «Clever Bone» и их аналоги могут быть

рекомендованы к применению в протезах после вычленения бедра с использованием безшарнирных стоп для инвалидов, имеющих низкий, сниженный или средний уровень двигательной активности, что будет способствовать улучшению комфортности, уменьшению ударных и ротационных нагрузок на культю при ходьбе

Одной из задач исследования было уточнение показаний к сложному и атипичному протезированию Выделены следующие группы показаний медико-социальные, медицинские, обусловленные общим состоянием и состоянием культи, а также медико-технические Все вышеуказанные показания к сложному и атипичному протезированию были включены как самостоятельный раздел в акт медико-технической комиссии по протезированию, которая в ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» рассматривает и утверждает тактику индивидуального протезно-ортопедического обеспечения Выполнена балльная оценка значимости пороков и болезней культи для определения принадлежности инвалида к группе сложного и атипичного протезирования, использован метод экспертных оценок Группе, состоящей из 38 специалистов, в том числе 32 заведующих медицинскими отделами протезно-ортопедических предприятий из различных регионов РФ, со средним стажем работы в протезировании более 17 лет, была предложена анкета-опросник Специалисты выделили наиболее значимые пороки и болезни культи, оцененные максимально - в 100 баллов (короткие культи, булавовидные или чрезмерно конические культи, а также болезни - длительно гранулирующие и незаживающие раны, трофические язвы, лигатурные свищи, остеомиелит культи, остеонекроз) Наличие одного из вышеперечисленных пороков и болезней культей делает протезирование данного больного сложным Следующими по значимости (50 баллов) специалисты посчитали пороки культи контрактуры суставов, выстояние опила кости под кожей, болезненные и спаянные рубцы, избыток мягких тканей, прикрепление мышцы к рубцу кожи, вальгусное отклонение малоберцовой кости культи голени, необработанный опил кости, анкилоз на стороне ампутации, а

также болезни культи (остеофиты, фантомные боли, препятствующие протезированию, болезненные невромы, неврит, хронический венозный застой, бурсит) Сочетание двух и более из указанных пороков и болезней также являются показаниями к сложному протезированию Остальные болезни культи, которые могут возникать в результате пользования протезом, были оценены протезистами в 35 баллов и, следовательно, являются менее значимыми проблемами при протезировании

Четвертая глава рассматривает вопросы совершенствования модулей тазобедренного шарнира Усовершенствован и апробирован тазобедренный модуль с расположением оси вращения шарнира в проекции центра вращения естественного тазобедренного сустава Функциональное удлинение, возникающее при ходьбе на экспериментальном протезе, составило до 15 мм, что более чем в 4 раза меньше, чем на типовом протезе ПН8-Э1 конструкции РКК «Энергия» Динамоплантографическое обследование показало увеличение симметрии графиков миграции общего центра давления, возрастала функциональность переката Уменьшался на 30% объем движения позвоночника, при этом общий вынос стойки бедра увеличивался до 29-30°, это позволило добиться высокой степени синхронности движений звеньев протеза в фазу переноса, повысить безопасность фазы переноса искусственной конечности над плоскостью опоры

В новый модуль ТБШ «канадского» типа (положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2006114475/14 (015733), приоритет от 27 04 2006) введены дополнительно пневматический демпфер, пружина выноса стойки бедра и двухпозиционное фиксирующее устройство стойки, выполненное с возможностью установки в постоянно закрытое или постоянно открытое положение Стойка бедра выполнена в виде двух параллельных упругих стержней Анализ статодинамических параметров показал повышение симметризации траекторий общего центра давления с возрастанием длины шага до 48-

50 см, увеличение функциональности переката Активный объем подвижности в тазобедренном шарнире увеличивался до 28-30°, уменьшался объем движений в позвоночнике и наклон туловища в сторону сохранной конечности Достигнута оптимизация функционального удлинения, что повышало безопасность средней фазы переноса за счет повышения шарнирной подвижности и синхронности движений

В пятой главе приводится подробное описание методики настройки протеза после вычленения в ТБС Предложенный алгоритм настройки схемы протеза основан на сопоставительным анализе статодинамической функции, а также учитывал потребности инвалида в системе «инвалид-протез» Проведено комплексное клинико-биомеханическое обследование 21 инвалида, из них 18 -с чрезмерно короткой культей бедра, 3-е экзартикуляцией в тазобедренном суставе Проводилось расширенное клиническое обследование Анализировались факторы, влияющие на параметры ходьбы на протезе состояние вестибулярного аппарата, наличие пороков и болезней культи, нарушение осанки, деформация и подвижность позвоночника, подвижность в суставах сохранной конечности, диапазон остаточных движений при чрезмерно короткой и короткой культе бедра, деформации сохранившейся стопы, наличие или отсутствие сопутствующей соматической патологии, в особенности облитерирующих заболеваний сосудов нижних конечностей и сахарного диабета У 3 пациентов были выявлены пороки культи, представленные болезненными спаянными рубцами (1 случай), выступающим костным опилом бедренной кости (1 случай), болезненными невромами (2 случая)

Биомеханические исследования проводились по двум основным направлениям оценка состояния статодинамической функции пациента до и после настройки протеза, определение функционально-биомеханических показателей настройки схемы протеза Собственно комплекс биомеханического исследования включал в себя этапы четырехпольное взвешивание, динамоплантографию

и динамографию в приемной гильзе протеза, ихнографию, стабилографию, а также гониографию Полученные окончательные статодинамичеекие характеристики рассматривались с учетом индивидуальных особенностей инвалидов, степени их контроля за процессом ходьбы с выделением значимых базовых характеристик и их значений

В основу настройки протеза по типу вычленения в тазобедренном суставе положены не нормативные показатели ходьбы, а комплекс параметров, характеризующих измененную статодинамическую функцию вследствие ампутации нижней конечности Разработанная методика настройки состоит из четырех основных этапов визуальный анализ ошибок протезирования, оценка реализуемой статодинамической функции, настройка протеза в сагиттальной и фронтальной плоскостях, внутримодульные регулировки

Выявление ошибок протезирования проводилось путем визуального анализа и дополнялось лазерным проекционным устройством Laser Line При необходимости использования инвалидом дополнительной опоры анализ проводился как с ее использованием, так и без нее В случае наличия пороков и болезней культи (особенно сопровождающихся нарушениями кожной чувствительности), влияющих на процесс ходьбы, проводилась тензометрия в приемном полукорсете Оценка статодинамической функции и настройка протеза выполнялись в периоде пробной носки протеза перед этапом изготовления косметической облицовки у инвалидов с выработанным стереотипом передвижения В большинстве случаев наличие погрешностей настройки протеза не вызывало у инвалидов отрицательных субъективных ощущений, что связано с высокой степенью компенсаторных возможностей в основном за счет контрлатеральной конечности

При проведении регулировочных (котировочных) работ использовалась следующая тактика первичная оценка статодинамической функции, принятие решения о необходимости котировочных работ, поэтапное проведение настроечных работ, поэтапный контроль за юстировкой путем повторной перерегист-

рации данных на измерительных комплексах, окончательный контроль и протоколирование параметров

При настройке протеза учитывались потребности инвалида в протезировании в зависимости от уровня его двигательной активности Внутримодуль-ные регулировки проводились с целью достижения оптимальных фазо-временных взаимодействий между различными сегментами протеза в фазе переноса, а также обеспечения нормального функционирования искусственной стопы и ротационного устройства

Разработана методика настройки коленного шарнира, целью которой является как можно более раннее и быстрое развитие сгибания с достижением максимальных угловых значений не позднее чем к 40-50% фазы переноса При этом обратное замыкание для стандартных шарниров должно приходиться не менее чем на момент 65-75% фазы переноса Пневматические и гидравлические коленные шарниры должны регулироваться таким образом, чтобы обеспечить замыкание в терминальной фазе переноса (80-95% фазы) практически перед установкой стопы на опору Таким образом, достигается максимальная функциональность и безопасность шага с хорошими антропоморфными показателями

Методика настройки протезов после вычленения в тазобедренном суставе апробирована на 21 инвалиде, снабженном протезами типовой и комбинированной конструкции, изготовленными в условиях экспериментально-производственной лаборатории ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава», а также на Санкт-Петербургском протезно-ортопедическом предприятии Из них 16 инвалидов поступили на первичное, а 5 - на повторное протезирование Всего проведено 128 биомеханических и физиологических исследований

Для большинства инвалидов (16 случаев) настройка протеза проводилась в один этап, для оставшихся требовались поэтапные вмешательства У трех пациентов настроечные работы проводились преимущественно с использованием динамоплантографических данных, регистрируемых с программно-

аппаратного комплекса «ДиаСлед-Скан» Наиболее часто (63%) встретились ошибки, связанные с недостаточным применением принципа дивергенции оси протеза, что приводило к снижению динамических свойств конструкции и антропоморфности шага за счет выраженной хромоты В 15% случаев зарегистрирована чрезмерная конвергенция, приводящая к валкости наружу Нередко (47%) определялось значительное (более 1,5 см) укорочение протеза со значительным показателем межконечностной асимметрии В 42% определено несоответствие параметров настройки уровню двигательной активности инвалида

У 17 инвалидов выявленные ошибки протезирования устранены в результате проведения настроечных работ, в трех случаях потребовалась предварительная подгонка приемно-опорного полукорсета, в одном случае - переустановка тазобедренного шарнира Результаты регистрации статодинамической функции инвалидов показали наличие различных отклонений распределения нагрузки под стопами (патологические диагональные перекосы, медиолате-ральный дисбаланс, нарушения переката)

Внутримодульные регулировки проводились практически во всех случаях, так как при первичной сборке был невозможен точный учет всех параметров функционирования протеза, что отражалось в низкой степени симметризации ходьбы В 17 случаях наблюдалось чрезмерное усилие разгибателя стойки бедра и коленного шарнира (12 случаев - затянутое голенооткидное устройство), что отражалось в недостаточном сгибании тазобедренного и коленного шарниров протеза

В целом результаты апробации методики позволили улучшить качество и функциональность протезирования У большинства инвалидов зарегистрировано улучшение параметров функционирования протезов как в статике, так и при ходьбе в соответствии с разработанной методикой Практически в 90% случаев получено снижение статической и динамической перегрузки сохранной конечности с повышением фазо-временной синхронности Нормализация демпферного провала, геометрических показателей шага, уменьшение объема

компенсаторных движений достигнуты не во всех случаях (63%), что связано с большой зависимостью данных параметров от умения инвалида правильно управлять конструкцией

Предложенная и успешно апробированная методика позволяет проводить настройку схемы протеза и при первичном протезировании, сопровождая процесс настройки обучением ходьбе Анализ ошибок протезирования, проводившийся в рамках методики, выявил практически в 100% случаев наличие различных нарушений технологических условий, что подтверждает необходимость использования объективных методов контроля за процессом протезирования В процессе проведения настроечных работ у 85% исследуемых были достигнуты разработанные показатели соответствия функционирования протеза оптимальным

В заключении в обобщенном виде изложено содержание исследования

ВЫВОДЫ

1 Основной причиной вычленения в тазобедренном суставе и ампутации бедра на проксимальном уровне является травма (85,8%), в том числе в 60,7% -рельсовая При этом пороки и болезни культи осложняют или препятствуют протезированию у 41,4% инвалидов В подавляющем большинстве случаев (62,3 %) протезирование осуществляется морально устаревшими немодульными конструкциями, основной недостаток которых - отсутствие регулировочных элементов и низкая функциональность

2 Наибольшую функциональность и антропоморфность ходьбы на протезах после вычленения в тазобедренном суставе обеспечивают беззамковые тазобедренные модули с нижним расположением шарнира, полицентрические коленные модули с возможностью раздельной регулировки скоростей фаз сгибания и разгибания, а также искусственные стопы шарнирного типа

3 При определении показаний к назначению модулей протезов нижних конечностей после вычленения в тазобедренном суставе необходимо соотнесе-

ние обеспечиваемой модулями функциональности с уровнем двигательной активности инвалида, реализованной на момент протезирования, а также с потенциальной возможностью его перехода на более высокий уровень

4 При определении нуждаемости инвалида в сложном и атипичном протезировании следует учитывать медицинские, медико-социальные и медико-технические показания Балльная оценка пороков и болезней культи позволяет уточнить медицинские показания к сложному и атипичному протезированию

5 Новый и усовершенствованный модули тазобедренного шарнира улучшают антропоморфность ходьбы за счет максимального повышения синхронности движений основных звеньев протеза в фазу переноса и компенсации функционального удлинения Новый модуль с использованием принципа энергорекуперации обладает повышенной функциональностью за счет повышения активной подвижности и угловых скоростей в тазобедренном шарнире и коленных шарнирах, а также возникновения второй фазы функционального удлинения в момент нарастающего сгибательного движения стойки бедра Усовершенствованный модуль с расположением шарнира в проекции физиологической оси тазобедренного сустава реализует данный механизм за счет отсутствия выноса модуля вперед от оси нагружения

6 В основу настройки протеза на вычленение в тазобедренном суставе должны быть положены не нормативные показатели ходьбы, а комплекс параметров, характеризующих измененную статодинамическую функцию вследствие ампутации нижней конечности Предложенная и апробированная методика настройки протеза, включающая в себя коррекцию параметров схемы и внут-римодульные регулировки, позволяет устранить ошибки протезирования и индивидуализировать модульную конструкцию искусственной конечности

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Инвалидам, имеющим низкий уровень двигательной активности, показаны протезы с замковыми тазобедренными модулями с передним расположе-

нием шарнира, замковыми облегченными моноцентрическими коленными шарнирами, безшарнирными стопами с мягкой пяткой при укорочении длины искусственной конечности на 1см

2 Инвалидам, имеющим сниженный уровень двигательной активности, показаны протезы с замковыми тазобедренными модулями с передним расположением шарнира, замковыми моноцентрическими коленными шарнирами с голенооткидным устройством, шарнирными одноосными стопами при укорочении длины искусственной конечности на 1см

3 Повторно протезируемым инвалидам, перешедшим с низкого или сниженного на средний уровень двигательной активности, и первичным инвалидам, потенциально относящимся к средней группе, показаны протезы с беззамковыми тугоподвижными тазобедренными модулями с нижним расположением шарнира, коленными шарнирами с функцией торможения под нагрузкой, шарнирными одноосными стопами при укорочении длины искусственной конечности на 5 мм

4 Инвалидам со средним уровнем двигательной активности показаны протезы с беззамковыми тазобедренными модулями с нижним расположением шарнира, полицентрическими коленными шарнирами с возможностью регулировки скоростей фаз сгибания и разгибания, одноосными шарнирными стопами, ротационным адаптером при равнодлинной схеме искусственной конечности

5 Инвалидам с высоким уровнем двигательной активности показаны протезы с беззамковыми тазобедренными модулями с нижним расположением шарнира, полицентрическими коленными шарнирами с возможностью регулировки скоростей фаз сгибания и разгибания (предпочтительно гидравлическими), многоосными шарнирными стопами («мультифлекс»), амортизационными стойками голени и бедра или демпфирующими устройствами и ротационным адаптером при равнодлинной схеме искусственной конечности

6 Оценка статодннамической функции и настройка протеза должны проводиться в момент пробной носки протеза перед завершающим этапом у инвалидов с выработанным стереотипом передвижения, не имеющих значительных дефектов протезирования

7 В основу настройки протеза на вычленение в тазобедренном суставе должны быть положены не нормативные показатели ходьбы, а комплекс параметров, характеризующих измененную статодинамическую функцию вследствие ампутации нижней конечности

8 Внутримодульные регулировки должны производиться неоднократно в процессе пробной носки протеза в зависимости от жалоб инвалида и степени освоения им навыков ходьбы на протезе выбранной конструкции

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Беляев И М , Щербина К К , Рожков А В , Сусляев В Г , Смирнова JT М , Николаев В Ф , Гусев М Г Протезирование при очень коротких культях обоих бедер усовершенствованными протезами на вычленение в тазобедренных суставах // Вестн гильдии протезистов-ортопедов - 2002 - №2(8) - С 36-38

2 Беляев И М , Щербина К К , Рожков А В , Сусляев В Г, Смирнова JI М, Николаев В Ф , Гусев М Г Особенности протезирования после высоких ампутаций обоих бедер усовершенствованными конструкциями протезов на вычленение в тазобедренных суставах // Матер VII Рос нац конгр «Человек и его здоровье» - СПб, 2002 - С 273

3 Гусев М Г , Беляев И М , Щербина К К , Белянин О JI, Буров Г Н Новые подходы к протезированию пациентов после вычленения в тазобедренном суставе и чрезмерно короткой культи бедра // Матер VIII Рос нац конгр «Человек и его здоровье» - СПб., 2003 - С 203

4 Гусев М Г , Беляев И М , Щербина К К , Буров Г Н , Янковский В М ,

Белянин О JI Современные подходы к построению протеза после вычленения бедра // Вестн гильдии протезистов-ортопедов.- 2003 - №4(14) - С 36-39

5 Щербина К К , Гусев М Г , Буров Г Н , Аржанникова Е Е , Кейер А Н Сложное и атипичное протезирование понятие, показания, модули протезов ног, рекомендуемые к использованию в зависимости от двигательной активности инвалида // Вестн гильдии протезистов-ортопедов - 2005 - №4(22) - С 12-22

6 Gusev М , Sherbina К , Belyev I Aussichten für eine Verbesserung funktionaler Prothesen nach Huftexartikulation // Orthop Technik -2005 - №6 - S 418 -424

7 Гусев M Г , Щербина К К , Сусляев В Г , Аржанникова Е Е , Малыхин А С Модули протезов нижних конечностей, рекомендованных к использованию при лечебно-тренировочном и первично-постоянном протезировании инвалидов вследствие боевых действий и военной травмы Справочное пособие / ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» - СПб Человек и его здоровье, 2006 -74 с

8 Курдыбайло С Ф , Щербина К К , Сусляев В Г , Гусев М Г , Аржанникова Е Е, Малыхин А С Повышение эффективности реабилитации инвалидов вследствие боевых действий и военной травмы, перенесших ампутации конечностей Метод пособие / ФГУ «СПбНЦЭР им Альбрехта Росздрава» - СПб Человек и его здоровье, 2006 - 86 с

9 Гусев М Г , Смирнова J1 М , Белянин О J1, Сусляев В Г Настройка схемы протеза после ампутации бедра на проксимальном уровне и вычленения в тазобедренном суставе // Матер XI Рос нац конгр «Человек и его здоровье» -СПб, 2006-С 105

10 Смирнова JI М , Белянин О JI, Гусев М Г , Сусляев В Г Биомеханические исследования в протезировании нижних конечностей // Матер XI Рос нац конгр «Человек и его здоровье» - СПб , 2006 - С 111

11 Сусляев В Г , Гусев М Г , Щербина К К Оценка сроков использования и замены протезов нижних конечностей // Вестн гильдии протезистов-ортопедов - 2007 - №1(27) - С 18-22

12 Гусев М Г , Малыхин А С , Щербина К К Современный метод биомеханической оценки рациональности изготовления приемных гильз протезов нижних конечностей//Травматология и ортопедия России - 2007-№ 3 - С 36-41

13 Быкова А К , Ниаури Д А , Гусев M Г , [Малыхин А С] Репродуктивное здоровье и медицинская реабилитация женщин после ампутации нижних конечностей // Вестн Санкт-Петербургского гос ун-та Сер 11 «Медицина» -2007 - Вып 3 - С 134-142

14 Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006114475/14 (015733) «Тазобедренный узел», приоритет от 27 04 06 / Г H Буров, В А Большаков, M Г Гусев, К К Щербина (РФ)

Подписано в печать 22.11.07г. Объем: 1,0 п.л. Заказ № 116. Тираж 80 экз. Отпечатано в типографии ООО «Восток-Инвест» Лицензия ПЛД № 79-328 от 12.12.2004г.