Анализ динамики давления под стопами с помощью биомеханического комплекса «ДиаСлед».
У больных с остеохондрозом поясничного отдела позвоночника при незначительном болевом синдроме проявляются стойкие биомеханические нарушения, как при ходьбе, так и при статике [19, 23]. У таких больных снижается скорость шага, увеличивается частота шага, возрастает время периода опоры, и продолжительность периода двойной опоры. В связи с этим для объективной качественной и количественной оценки влияния особенностей лечебной тактики на степень восстановления статической позы и на походку использованы современные биомеханические методы исследования. Для выполнения стабилометрии, динамометрии и подографии использован биомеханический диагностический компьютерный комплекс «ДиаСлед».
С помощью комплекса “ДиаСлед” можно провести полную диагностику опорно-двигательного аппарата, дает возможность контроля эффективности операции, объективной оценки состояния опорно-двигательного аппарата пациента и её динамики во времени. Применение данного диагностического комплекса в научной практике началось совсем недавно [31]. Некоторые исследователи в своих работах с помощью «ДиаСлед» тестирования обнаружили снижение нагрузки на больную ногу и увеличение нагрузки на здоровую конечность, после эндопротезирования тазобедренного сустава, объективно оценили результаты комплексного восстановительного лечения детей с функциональными нарушениями позвоночника, таза [2, 6]. Данный комплекс представляет собой компьютерную систему точной экспресс диагностики состояния опорно - дигательной системы в статике и динамике. У больных с отставанием в росте одной из конечностей, после оперативного уравнивания длины конечностей, объективно выявлен достоверный рост на нагрузки как на удлиненную, так и на интактную конечность с помощью комплекса «ДиаСлед» [39].
Комплекс предназначен для регистрации, отображения и обработки информации о динамике распределения давления между стопой и опорной поверхностью.
Первичная информация в комплекс «ДиаСлед» поступает с высокочастотных измерительных стелек, содержащих датчики давления. При обследовании функциональные стельки вкладывали в обувь. Частота опроса каждого датчика – не менее 100 отсчетов в секунду. Массив измеренных данных поступает в компьютер и обрабатывается программой.
В результате обработки данных получаем следующие параметры:
Распределение давления по подошвенной поверхности стоп.
Траектория изменения центра давления во времени под каждой из стоп и совместно для обеих стоп.
График интегральной нагрузки на каждую стопу.
Анализ распределения давления под стопами.
При ходьбе в норме наибольшее давление наблюдается в области пятки, головок плюсневых костей и 1-го пальца; меньшее - приходится на наружный свод стопы и 2-5 пальцы; минимально - область, соответствующая внутреннему своду стопы. Обычно в норме наблюдается почти равномерное давление на левую и правую стопу (рис.3). При анализе распределения давления выявляют локализацию перегрузок и наоборот, зон сниженного давления, симметричность давления под пятками.
Рис.3. Топология распределения давления под стопами.
Анализ траектория центра давления под стопами.
Траектория центра давления (ТЦД) является характеристикой, производной от изменения распределения давления под стопой во времени. При ходьбе в норме каждая стопа выглядит в виде плавной латерально выгнутой дуги, протяженной почти от центра пятки до центра носка стопы (зеленый цвет - для левой стопы, красный – для правой). При этом ТЦД левой и правой стопы «зеркально отображены», общая ТЦД для обеих стоп (голубая линия), выглядит в виде бабочки с одинаковой формой и размерами «крыльев» расположенной на продольной оси между изображениями стелек (рис.4).
В норме расположение ТЦД одинаково для различных шагов. При анализе обращают внимание на плавность, длину шага, расположение относительно продольной оси стопы.
Рис.4. Траектория центра давления.
График интегральной нагрузки: (ГИН) отображается в осях координат, как зависимость от времени суммарного давления на каждую стопу. «Суммарное» означает, что складывается величина давления на каждом датчике стельки или обеих стелек.
Для нормальной ходьбы эти графики выглядят в виде плавных линий с периодами одинаковой продолжительности для обеих стоп.
В структуре этих графиков при ходьбе в норме можно выделить (см. рис.5):
Первый максимум нагрузки – соответствует переднему толчку (в норме – пяткой);
Главный минимум нагрузки – соответствует одноопорному периоду шага (опора обследуемого на одну конечность, в то время как другую он переносит над опорой);
Второй максимум нагрузки – соответствует заднему толчку (в норме – носком).
Рис.5.График суммарного давления на стопу.
Момент максимума вертикального давления Н.А. Бернштейн назвал передним толчком. Момент заднего толчка всегда совпадает с максимумом продольных усилий, продвигающих тело вперед. Между моментами переднего и заднего толчка ноги возникает демпферный провал, соответствующий минимуму вертикального давления. В этот момент общий центр тяжести поднимается выше всего и давление на опору, направление вперед, сменяется давлением, направленным назад, то есть торможение сменяется отталкиванием [4].
Структура графика интегральной нагрузки зависит от скорости ходьбы, в норме структура ГИН одинакова для обеих стоп [30]. При анализе ГИН оценивают плавность, величину переднего и заднего толчка, а также главные минимумы нагрузки для левой и правой стопы.