Травматизация связочного аппарата коленного сустава — патологическое состояние, при котором повреждена одна или несколько связок в коленном суставе [1]. Данный вид травмы чаще встречается у молодых людей трудоспособного возраста, активно занимающихся физической культурой и спортом, и является одной из основных причин обращения пациентов за медицинской помощью по профилю травматологии и ортопедии [1, 2].

Среди всех повреждений капсульно-связочного аппарата коленного сустава преобладают разрывы передней крестообразной связки, встречающиеся в 30–35 случаев на 100 000 человек [1].

Крестообразные связки — это соединительнотканные сухожильные тяжи внутри коленного сустава, удерживающие бедренную и большеберцовую кости между собой, функция которых — ограничение чрезмерной подвижности голени относительно бедра [3].

Чаще всего повреждение передней крестообразной связки происходит в результате бесконтактной травмы, когда при фиксированной стопе происходит резкая ротация в коленном суставе [1, 4]. Как правило, многие изолированные повреждения связок — последствия спортивных травм с ротационным компонентом в механогенезе [5].

Диагностика разрывов передних крестообразных связок включает в себя сбор анамнеза травмы; проведение клинических тестов, таких как тест Лахмана, «переднего и заднего выдвижного ящика»; рентгенографию коленного сустава в прямой и боковой проекциях; магнитнорезонансную томографию (МРТ) коленного сустава [4].

Большую диагностическую ценность в анализе локомоций пациентов с данным видом травмы может иметь исследование ходьбы методом видеоанализа движений (ВАД), базирующееся на технологии компьютерного анализа видеоизображений движений обследуемого, при котором видеозахват проводится бесконтактно, без применения кабельной связи регистрирующего устройства с объектом исследования [6].

Сегодня в клинической практике распространены технологии видеозахвата с применением пассивных маркеров. К сегментам тела обследуемого фиксируют световозвращающие датчики, сигналы от которых регистрируют видеокамеры; получаемая информация попадает в компьютер, где происходит ее обработка на основании конкретной компьютерной модели, по результатам которой формируется отчет, позволяющий наглядно провести анализ полученных угловых и линейных кинематических характеристик изучаемых движений [7].

Минимум три маркера должны располагаться в поле видимости как минимум двух камер (по причине того что плоскость задается в пространстве тремя точками) [8].

На обследуемом закрепляют калибровочные маркеры для измерения физических данных исследуемых сегментов. На сегодняшний день имеются стандарты для движений стопы, голени, бедра, таза, позвоночника, кисти, предплечья, плеча [9].

ВАД активно применяют для раскрытия механизмов бесконтактных повреждений передней крестообразной связки коленного сустава [10]. Трехмерный ВАД предложен к внедрению в клиническую практику с целью контроля за процессом восстановительного лечения у пациентов с травмами коленного сустава и прогнозирования повторного риска травмы [11].

Персонализированная оценка локомоторных функций методом ВАД у пациента с разрывом передней крестообразной связки представлена в клиническом наблюдении ниже.

Клинический случай

Пациенту И., 21 год, с установленным диагнозом «разрыв передней крестообразной связки левого коленного сустава, частичный разрыв задней крестообразной связки» 19.01.2021 была проведена операция — лечебно-диагностическая артроскопия левого коленного сустава, резекция культи передней крестообразной связки, реконструкция передней крестообразной связки с применением аутотрансплантата из малоберцовой мышцы и фиксацией винтами PEEK Interference Screws (Arthrex; США). Послеоперационный период протекал без осложнений. Проведено комплексное консервативное лечение: антибактериальная и инфузионная терапия, применение анальгетиков, антикоагулянтов, перевязки. Иммобилизацию коленного сустава осуществляли тутором, ходьбу — с опорой на костыли. Пациент был выписан из стационара в удовлетворительном состоянии.

Заключение МРТ-исследования левого коленного сустава от 03.12.2020 (до операции): импрессионный перелом наружного мыщелка бедренной кости. Трабекулярный отек наружного мыщелка и межмыщелковой области большеберцовой кости, внутреннего мыщелка бедренной кости. Синовит и супрапателлярный бурсит. МР-признаки повреждения передней крестообразной связки, лигаментита внутренней коллатеральной связки. Умеренные дегенеративные изменения переднего рога наружного и заднего рога внутреннего менисков. Отек периартикулярных мягких тканей.

Исследуемый В., 22 года, без жалоб со стороны опорнодвигательного аппарата, в анамнезе не имеющий операций и травм на нижних конечностях, антропометрически сопоставим с пациентом И.

Пациент и исследуемый были обследованы в лаборатории ВАД Федерального сибирского научно-клинического центра ФМБА России с использованием программноаппаратного комплекса Vicon Motion Capture Systems (Vicon; Великобритания). Комплекс состоит из 12 инфракрасных видеокамер (типа Т20), трех силовых платформ, коммутатора «GigaNet» и компьютера с установленным программным обеспечением (программа для обеспечения видеозахвата и обработки полученных данных «Nexus» версии 1.7.15, программа для создания отчетов «Polygon» версии 3.5.1).

Процедура обследования состояла из нескольких этапов. На первом этапе проводили антропометрию с целью «привязки» индивидуальных размеров регистрируемых сегментов тела пациента к компьютерной модели. Далее маркеры прикрепляли на костные ориентиры исследуемого. Пациенту и исследуемому предлагали пройти в обычном темпе по трем силовым платформам. Во время ходьбы камеры фиксировали положение маркеров в пространстве, а платформы регистрировали реакцию опоры. Каждый совершал как минимум 10 шаговых циклов по трем силовым платформам.

У пациента с повреждением передней крестообразной связки в сравнении со здоровым человеком зарегистрировали следующие изменения параметров ходьбы: значимое замедление смены шагов (темпа ходьбы) и скорости ходьбы при укорочении длины одиночного и двойного шага; увеличение времени одиночного и двойного шага, одиночной и двойной опоры; уменьшение момента отрыва контактной и противоположной ноги (табл. 1).

Показатель ширины шага у пациента после реконструктивной операции значительно выше по сравнению с шириной шага здорового человека соответствующей возрастной группы.

Показатель момента контакта противоположной ноги не имеет значимого различия с соответствующим показателем у здорового человека.

Выявленные изменения у пациента свидетельствуют о нарушении паттерна ходьбы, для которого характерен более медленный короткий редкий широкий шаг по сравнению со здоровым испытуемым. Данные изменения, на наш взгляд, связаны с двумя факторами. Вопервых, стереотип ходьбы подвержен патологическим изменениям в раннем послеоперационном периоде вследствие необходимости передвижения пациента при помощи костылей, а также ношения различного вида брейсов. Во-вторых, нарушается проприоцепция оперированного коленного сустава, что, несомненно, влияет на показатели внутримышечной и межмышечной координации мышц, окружающих коленный сустав.

С помощью метода трехмерного ВАД возможна оценка амплитуды движений различных частей тела в разные моменты цикла шага, а также сопоставление полученных данных с показателями подометрии.

Показатели величины амплитуды движения в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах у пациента с повреждением связочного аппарата коленного сустава и здорового человека наглядно представлены на графиках (рис. 1–рис. 4). Во время ходьбы у пациента с повреждением связочного аппарата коленного сустава амплитуда сгибания-разгибания оперированной (левой) ноги в тазобедренном суставе меньше, чем правой (рис. 1, табл. 2).

При анализе показателей сгибания-разгибания голени в коленном суставе во время одного шагового цикла у пациента с травмой связочного аппарата левого коленного сустава выявлено снижение амплитуды сгибания-разгибания в левом коленном суставе (рис. 2, табл. 3).

Во время ходьбы у пациента с повреждением связочного аппарата коленного сустава амплитуда сгибания-разгибания оперированной ноги в голеностопном суставе меньше, чем правой (рис. 3, табл. 4).

Сниженная амплитуда движений в суставах нижних конечностей обусловлена как нарушенным паттерном ходьбы, так и снижением пассивного и активного объемов движений в данном регионе, что опять же обусловлено определенным периодом иммобилизации (ортез/тутор) после оперативного лечения и недостатком адекватного двигательного стереотипа. Можно также отметить тот факт, что на объем движений в том или ином суставе может влиять то место, где производят забор трансплантата для пластики передней крестообразной связки. Необходимы дальнейшие исследования.

Выявлено также, что ротация в левом коленном суставе у пациента с травмой значительно меньше, чем в правом (рис. 4, табл. 5). Незначительная асимметрия ротации в коленном суставе отмечена и у здорового исследуемого, однако она незначительна.

Обсуждение клинического случая

Метод ВАД рассматривали для оценки восстановления статолокомоторных функций у спортсменов после реконструкции передних крестообразных связок при помощи теста прыжка на одной ноге [12]. Авторы работы учитывали: сгибание колена при первоначальном контакте, пиковое сгибание колена, диапазон движений при сгибании колена и вальгусную деформацию колена во фронтальной и сагиттальной плоскостях. Темпо-ритмовые показатели ходьбы не исследовали. По результатам исследования ВАД рекомендован как простой и более точный метод для оценки стабильности коленного сустава, а также возможности возвращения пациентов в спорт после операции по поводу разрыва передней крестообразной связки коленного сустава [12].

Другие авторы исследовали ВАД спортсменов после пластики передней крестообразной связки коленных суставов с целью устранения возможности наступления раннего травматизма [13]. Ими был применен ВАД ног «Motion analysis» с оценкой нестабильности коленного сустава во время ходьбы, бега, удара по мячу со средней силой и хлыстообразного. В данном исследовании помимо темпо-ритмовых показателей ходьбы были оценены отношение углов сгибания и разгибания оперированного колена и здорового при беге и ударе по мячу. Угловые показатели движения не исследовали. Сделан вывод, что ВАД можно применять как самостоятельный метод и в дополнение к другим методам исследования параметров ходьбы [13].

При исследовании спортсменок с повреждением передней крестообразной связки коленного сустава при помощи ВАД были зафиксированы средний угол сгибания колена при начальном контакте, средний вальгусный угол при начальном контакте, угол наружной и внутренней ротации коленного сустава; средняя пиковая вертикальная сила реакции опоры. Выявлено, что причиной возникновения травмы передней крестообразной связки является сочетание вальгусной нагрузки и внутренней ротации коленного сустава [14].

Авторы другой работы изучали механизм травмы «slip-catch» передней крестообразной связки у спортсменов посредством ВАД с оценкой угла сгибания в коленном суставе, угла внутренней ротации большеберцовой кости; вальгусного угла колена. Темпо-ритмовые показатели и угловые показатели движения в тазобедренном, голеностопном суставах не исследовали. Обнаружено, что причинами травмы передней крестообразной связки по типу «slip-catch» являются вальгусная нагрузка и внутренняя ротация в сочетании с отведением колена [15].

Полученные в представленном клиническом случае результаты изменения параметров движений оперированной конечности в виде уменьшения амплитуда сгибанияразгибания в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, снижения ротации в левом коленном суставе коррелируют с полученными ранее данными [16, 17].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Трехмерный ВАД — ценный метод анализа тонких изменений биомеханики ходьбы у пациентов с травмами передней крестообразной связки. Помимо амплитудных и угловых показателей движения здоровой и оперированной конечностей получены особенности темпо-ритмовых параметров ходьбы.

Необходимы дальнейшие исследования для уточнения длительности патологических изменений и возможности целенаправленной коррекции данных нарушений использованием реабилитационных вмешательств.