Международный неврологический журнал 2 (48) 2012

Любое произвольное движение, совершаемое человеком в вертикальной позе, сопровождается изменением активности большого числа мышечных групп. В экспериментальных исследованиях установлено, что выполнение произвольной моторной задачи корректируется функцией реактивного и проактивного контроля [1–5]. При этом функция реактивного контроля направлена на текущие сглаживания средовых факторов и представлена двухуровневой системой регуляции: 1) программированием угловых констант; 2) поддержанием угловых констант [6–8]. Таким образом, физиологическая суть реактивного постурального контроля состоит в реализации различных постуральных стратегий путем координированного переключения уровня активности мышечных групп.

Известно, что в клинике нервных болезней остается актуальным вопрос диагностики заболеваний, связанных с расстройством координации и функции реактивного контроля, как с целью их объективизации, так и осуществления динамического контроля за качеством проводимого лечения. Наиболее перспективным направлением в решении подобной задачи является использование оптических систем регистрации сложной локомоции [12].

Целью данной работы являлось выделение и описание визуальных паттернов нарушений шагового движения посредством видеоанализа движений.

Материалы и метод

В рамках проведения клинического эксперимента были обследованы две группы лиц, в значительной мере отличающиеся друг от друга по паттернам ходьбы.

Первую группу составили 28 здоровых добровольцев в возрасте от 18 до 42 лет (32,6 ± 3,8 года), из них 18 мужчин (64,3 %) и 10 женщин (35,7 %). Жалобы на состояние здоровья никто из них не предъявлял. В анамнезе у добровольцев выявлялись лишь простудные заболевания. У двух (7,1 %) — хронический гастрит в стадии ремиссии, у трех (10,7 %) — вертеброгенная люмбалгия в стадии полной ремиссии. Артериальное давление у всех находилось в границах возрастной нормы. Со стороны внутренних органов, ЛОР­органов (на предмет исключения вестибулопатии), нервной системы патологии не обнаружено.

Вторую исследовательскую группу составили больные неврологического профиля, имеющие координаторные нарушения (КН). Этот симптом был основным признаком включения в группу. Пациенты с парезами и плегией, а также с нарушением тонуса мышц по спастическому типу в исследование не включались. Для исследования были отобраны лица, страдающие рассеянным склерозом (РС) и спинно­церебеллярной дегенерацией с обязательной мозжечковой атаксией. В данную группу вошло 34 пациента. Причем рассеянным склерозом со стволово­мозжечковым синдромом в стадии ремиссии страдали 22 (64,7 %) из них в возрасте от 20 до 49 лет (30,7 ± 4,2 года: 15 мужчин (68,2 %) и 7 женщин (31,8 %). Первые признаки заболевания у всех больных были обнаружены в возрасте до 35 лет. Длительность заболевания колебалась от нескольких месяцев до 5 лет. Причем до 1 года она была у 8 больных (36,3 %), от 1 года до 3 лет — у 12 больных (54,5 %), от 3 до 5 лет — у 2 пациентов (9,2 %). Первично­прогредиентное течение было у 2 человек (9,2 %), у остальных больных (90,8 %) отмечалось вторично­прогредиентное течение. У всех пациентов обнаруживались признаки рассеянного поражения нервной системы. Ведущим клиническим синдромом у больных PC являлся мозжечковый, характеризующийся нарушением координаторных движений, проявляющийся атактической походкой, интенционным дрожанием, мимопромахиванием при выполнении координаторных проб, неустойчивостью в позе Ромберга. Мышечный тонус был изменен по гипотоническому типу у 18 больных (81,6 %), у 4 больных (18,4 %) отмечалось сочетание повышения тонуса в одних конечностях и нормального или пониженного тонуса в других. У 100 % выявлено повышение сухожильных рефлексов с расширением рефлексогенных зон, у 16 (72,7 %) обследуемых гиперрефлексия сочеталась с анизорефлексией. Патологические рефлексы выявлялись у всех обследуемых, как и синдром клинической диссоциации, проявляющийся нормальной остротой зрения при изменениях глазного дна, координаторными нарушениями без жалоб на головокружение, изменением рефлексов без изменения мышечной силы. У 12 (35,3 %) пациентов в возрасте от 27 до 46 лет (33,5 ± ± 1,2 года), из которых было 9 мужчин (75 %) и 3 женщины (25 %), также отмечались КН. При этом 8 (66,5 %) из них находились на лечении по поводу синдрома мозжечковой атаксии, а 4 (33,5 %) — с диагнозом оливопонтоцеребеллярной дегенерации. При магнитно­резонансной томографии головного мозга у всех пациентов с оливопонтоцеребеллярной дегенерацией выявлен атрофический процесс в области мозжечка. У 4 больных (33,5 %) на компьютерной томографии головного мозга выявлен диффузный атрофический процесс. Длительность заболевания колебалась от 1 года до 6 лет, причем от 1 года до 3 лет она была у 5 человек (41,6 %), от 3 до 6 лет — у 7 (58,4 %). У всех больных в клинической картине превалировал синдром поражения мозжечка. Во всех наблюдениях в клинической картине выявлялись умеренно выраженные координаторные нарушения, атаксия при ходьбе, интенционное дрожание при выполнении пяточно­коленной пробы, дисметрия. Изменение мышечного тонуса по типу гипотонии выявлено у 100 % больных.

Нами предлагается система диагностики КН посредством аппаратнo­программного комплекса видеоанализа V&A при выполнении функционально усложненного шагового движения Step. В основе диагностической системы лежит оценка динамики изменения значений вертикальных координат (OY) дистальных отделов нижних конечностей как наиболее четких индикаторов локомоторной несостоятельности при нарушениях ПФ.

Всем испытуемым проводилась диагностика нарушения ходьбы с помощью аппаратно­програмного комплекса видеоанализа движений V&A, состоящего: а) из цифровой видеокамеры, осуществляющей регистрацию двигательного акта; б) маркеров для выделения исследуемых локомоторных звеньев; в) программного обеспечения видеозахвата маркеров и обработки полученных данных; г) диагностической ступеньки.

Перед проведением видеорегистрации на ногах испытуемого, чуть выше голеностопных суставов по наружной их поверхности, закреплялись маркеры, таким образом, чтобы их активная часть выступала кзади и располагалась на уровне ахиллова сухожилия. При подобном расположении маркеров, на наш взгляд, методика более чувствительна к девиациям опорной стопы, в частности, при переносе общего центра масс (ОЦМ) с пятки на носок и наоборот. В настоящем исследовании в процессе выполнения движения Step регистрировались вертикальные координаты голеностопных суставов с частотой записи видеосигнала 25 Гц. При этом выводился графический профиль перемещения выбранных анатомических ориентиров, названный нами видеоаналитическим профилем (ВАП).

Считаем необходимым подробно рассмотреть этапы выполнения шагового движения Step. Известно, что общий цикл шага разделяется на цикл правой ноги и цикл левой ноги, в свою очередь, каждый из них разделяется на период двойной опоры и период одиночной опоры (для опорной ноги) или период переноса (для неопорной ноги). Исходным положением в выполнении движения Step считается расположение обследуемого на расстоянии длины его собственной ладони от ступеньки (высота ступеньки 220 мм), при этом ноги располагаются на ширине плеч. Перед выполнением шагового теста пациенту в деталях рассказывается его механизм и дается возможность проделать несколько тренировочных циклов. Так, период расположения пациента с опорой на обе ноги, перед платформой, обозначается как период нижней двойной опоры (ПДО Low). Во время выполнения теста происходит чередование периодов двойной опоры с периодами одиночной опоры. По сигналу пациент поднимает вверх левую ногу, переносит ее вперед и опускает на платформу. Момент отрыва левой стопы от опорной поверхности является началом периода переноса вверх (ПП Up) левой ноги и продолжается до момента постановки стопы на платформу (время (Т) данного периода (Me (UQ/LQ)) составляет 0,94 (1,02/0,90) c). После чего начинается период двойной опоры (ПДО Sin) левой ноги, при котором обе ноги соприкасаются с опорными поверхностями: левая — с платформой, правая — с полом (Т = 0,01 (0,06/0) с). В течение следующего периода переноса вверх (ПП Up) правой ноги — нога, поднимаясь вверх, переносится вперед к опорному контуру левой ноги (Т = 1,04 (1,12/0,98) с). Далее идет период верхней двойной опоры (ПДО High), характеризующийся контактом обеих стоп с платформой — от момента постановки правой ноги на платформу до момента отрыва левой (Т = 0,48 (0,61/0,3) с). Затем левая нога сходит с платформы — период переноса вниз (ПП Down) левой ноги и опускается на поверхность пола (Т = 1,06 (1,13/0,98) с). Следующий период двойной опоры правой ноги (ПДО Dex) характеризуется контактом правой стопы с платформой, а левой — с поверхностью пола (Т = 0,01 (0,01/0) с). То же движение выполняет правая нога в ПП Down (Т = 0,83 (0,88/0,8) с). Завершается цикл постановкой правой ноги рядом с левой у платформы ПДО Low (Т = 0,51 (0,6/0,34) с). Далее вышеобозначенные периоды повторяются для цикла правой ноги, при котором движение начинается соответственно с правой ноги.

Результаты исследования

При обследовании группы здоровых добровольцев с некоторыми незначительными вариациями был выделен однотипный видеоаналитический профиль, схематически представленный на рис. 1А, где были выделены следующие элементы:

1. Нижнее плато. Расположено между пунктами 1 и 2, 8 и 9, характеризует ПДО Low и имеет вид ровной горизонтальной линии.

2. Подъем. Располагается между п. 2 и 3, характеризуется подъемом с переносом вперед нижней конечности до точки (пика) максимального подъема, п. 3 имеет вид ровной, слегка дугообразной линии, сориентированной в направлении, близком к вертикальному.

3. Установочный спуск. Располагается между п. 3 и 4, характеризует опускание нижней конечности на платформу до первичного контакта стопы с опорной поверхностью, имеет слегка дугообразный вид и сориентирован в направлении, близком к вертикальному. Форма ВАП между п. 2–4 имеет ровный вид с плавным закруглением в точке максимального подъема и отражает ПП Up.

4. Установка на опору. Период расположен между п. 4 и 5 и характеризует формирование плотного контакта подошвы с опорной поверхностью платформы за счет переноса ОЦМ с дистальных ее отделов на проксимальные и имеет вид нисходящей пологой, иногда слегка закругленной линии.

5. Верхнее плато. Расположено между п. 5 и 6, характеризует ПДО High и имеет, как и нижнее плато, вид ровной, слегка вогнутой, горизонтально ориентированной линии.

6. Снятие с опоры — непостоянное звено, может рассматриваться в контексте варианта «нормы», имеет ровную, дугообразную форму (рис. 2А).

7. Предварительный подъем. Расположен между п. 6 и 7, характеризует отрыв опорной ноги от платформы и подъем стопы до точки максимального предварительного подъема п. 7, имеет вид слегка дугообразной, ровной линии, сориентированной в направлении, близком к вертикальному.

8. Спуск. Располагается между п. 7 и 8, характеризует перенос кзади и опускание нижней конечности до плотного контакта подошвы с опорной поверхностью, имеет вид ровной, слегка дугообразной в нижней части линии. Форма ВАП между п. 6–8 также имеет ровный вид с плавным закруглением.

На рис. 1Б представлено схематическое совмещение выполнения движения Step с элементами ВАП (темными вертикальными полосами обозначены периоды двойной опоры, а светлыми — периоды переноса). Цифрами сверху обозначены периоды шагового движения Step: 1, 9 — ПДО Low; 2 — ПП Up левой ноги; 3 — ПДО Sin; 4 — ПП Up правой ноги; 5 — ПДО High; 6 — ПП Down левой ноги; 7 — ПДО Deх; 8 — ПП Down правой ноги. Темной линией отмечен ВАП левого голеностопного сустава, светлой — правого.

На следующем этапе нашей работы мы предлагаем рассмотреть имеющие место различные элементы ВАП, относящиеся к вариантам нормы:

1. S­образный вариант установки на опору (рис. 3Б) — формируется в результате плотного контакта всей подошвы опорной ноги при последующем смещение ОЦМ на дистальные отделы стопы переноса неопорной конечности. Зарегистрирован у 9 (32,1 %) пациентов.

2. Ступенчатый вариант установки на опору (рис. 3В) и его разновидность — дисметрия спуска (рис. 3Г) — обусловлены пластичным (медленным, плавным) распределения ОЦМ на опорной ноге в дистально­проксимальном направлении. Зарегистрированы у 12 (42,8 %) испытуемых.

3. «Перелет­недолет» (рис. 3Д) — характеризуется низкоамплитудными пиками максимального подъема. Зарегистрирован у 4 (14,2 %) испытуемых.

4. Короткое плато (рис. 3Е) — обусловлено плавным распределением ОЦМ между опорными поверхностями стоп. Зарегистрировано у 6 (21,4 %) испытуемых.

Далее рассмотрим ВАП, полученные при исследовании пациентов с КН, содержащие следующие признаки, не относящиеся к основным элементам ВАП и собственно являющиеся визуальными признаками КН:

1. Смена опорной поверхности (рис. 3А, № 1 и 2; 3Б,№ 3; 3Е, № 3) — характеризуется зубцеобразными колебаниями кривой ВАП и возникает в результате отрыва и последующей повторной постановкой стопы на опорную поверхность. Зарегистрирована у 26 (76,5 %) пациентов с КН.

2. Компенсация раннего подъема и признак компенсации раннего предварительного подъема (рис. 3Б, № 1 и 2), формирующиеся при рассогласовании переноса ноги с переносом ОЦМ в контур опорной ноги и имеющие вид неровной кривой в нижней части. Зарегистрированы у 18 (52,9 %) пациентов с КН.

3. Ускоренный подъем (рис. 3Г, № 1) и ускоренный предварительный подъем (рис. 3Г, № 2) — имеют вид острых пиков, образованных за счет быстрого переноса ноги вверх при рассогласовании тонкого моторного регулирования. Зарегистрированы у 22 (64,7 %) пациентов с КН.

4. Расщепление пика максимального подъема и расщепление пика максимального предварительного подъема (рис. 3В), формируемые за счет вынужденного увеличения времени афферентного синтеза в условиях дисстабилизации постуральной системы. Зарегистрированы у 8 (23,5 %) пациентов с КН.

5. Волнообразное верхнее плато (рис. 3Г, № 3, и рис. 3Д) — в виде линии с разнообразными мелкими (рис. 3Г, № 3) или более крупными (рис. 3Д) зубцами, формирующимися за счет рассогласования распределения ОЦМ в зоне опорного контура. Зарегистрировано у 7 (20,6 %) пациентов с КН.

6. Штампующая установка (рис. 3Е, № 1), проявляющаяся отсутствием элементов ВАП «установки на опору» и «снятия с опоры» в условиях неэффективного распределения ОЦМ в зоне опорного контура. Зарегистрирована у 23 (67,6 %) пациентов с КН.

7. Увеличение амплитуды пика подъема и увеличение пика предварительного подъема (рис. 3Е, № 2), проявляющиеся при нарушении тонкого регулирования главным образом со стороны афферентов сгибательного рефлекса. Зарегистрированы у 19 (55,9 %) пациентов с КН.

8. Компенсация ранней опоры (рис. 3А, № 3), имеющая вид ступенеобразной кривой ВАП в нижней части спуска, сформированная за счет нарушения координированного переноса ОЦМ в контур опорной ноги. Зарегистрирована у 9 (26,5 %) пациентов с КН.

Заключение

В ходе проведенного исследования посредством видеоанализа движений была разработана методика регистрации видеоаналитического профиля дистальных отделов нижних конечностей с выделением основных его элементов: нижнее плато, подъем, установочный спуск, установка на опору, верхнее плато, снятие с опоры, предварительный подъем, спуск; и дополнительных вариантов нормы: S­образный вариант установки на опору, ступенчатый вариант установки на опору, дисметрия спуска, «перелет­недолет», короткое плато. При нарушении координаторных функций видеоаналитический профиль характеризуется появлением следующих признаков: смена опорной поверхности, компенсация раннего подъема, компенсация раннего предварительного подъема, ускоренный подъем, ускоренный предварительный подъем, расщепление пика максимального подъема и расщепление пика максимального предварительного подъема, волнообразное верхнее плато, штампующая установка, увеличение амплитуды пика подъема и увеличение пика предварительного подъема и компенсация ранней опоры.

Таким образом, визуальная оценка координаторных нарушений по визуальным признакам видеоаналитического профиля может являться адекватным дополнением в диагностике заболеваний нервной системы.