Анализ кинематических характеристик верхней конечности у больных ревматоидным артритом с использованием инерциальной системы

Лазарев И.А., Бабко А.Н., Лакоза С.Л.
ГУ «Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины», г. Киев, Украина

Ревматоидные поражения верхних конечностей характеризуются развитием тяжелых необратимых деформаций суставов со значительным нарушением их функции, приводящие к частичной или полной потере трудоспособности, возможности самообслуживания, инвалидности. По литературным данным поражения суставов верхней конечности у больных РА составляет от 40 до 50% среди поражений опорно-двигательного апарата.
Характерным для больных РА является развитие ульнарной девиации – отклонения пальцев кисти в сторону локтевой кости – “плавник моржа”, деформации пальцев по типу “шеи лебедя”, “бутоньерки”. Частой деформацией является “паукообразная” кисть. Воспалительное поражение локтевого сустава приводит к ограничению движений с последующим образованием контрактуры в положении сгибания и пронации. Поражение плечевого сустава характеризуется приводящей контрактурой, ограничением активных и пассивных движений.
Для выявления дефицита движений в суставах верхних конечностей, а также, для оценки динамики восстановления функции верхней конечности у больных РА необходимо проведение биомеханических исследований ее кинематических характеристик.
Анализ функциональных способностей верхней конечности человека с учетом ее пространственных межсегментарных взаимоотношений сопряжен со значительными трудностями. С биомеханических позиций рука человека, представляет собой разомкнутую кинематическую цепь с 27 степенями свободы. Это и определяет сложность оценки перемещения биозвеньев верхней конечности в пространстве в условиях, как нормы, так и при различных патологических состояниях, связанных с нарушением костно-мышечной системы.
В лаборатории биомеханики «ИТО НАМН Украины» разработана бесплатформенная инерциальная система оценки кинематических (пространственных и временных) характеристик опорно–двигательного аппарата человека на основе навигационных датчиков (акселерометр-гироскоп-магнетометр). Система позволяет осуществить регистрацию основных пространственных и временных характеристик движений – координата точки, перемещение точки, траектория, момент времени, длительность, темп, ритм и по полученным данным провести анализ типа, плоскости, направления, амплитуды и величины движений для каждого сегмента – плеча, предплечья, кисти, отдельно и в связи друг с другом.
Принцип работы системы – инерциальный. Это значит, что система является полностью автономной при определении необходимых параметров. Основная задача системы – это оценка углового положения объектов, на которых установлены чувствительные элементы (датчики). Угловое положение объекта в системе описывается с помощью матрицы направляющих косинусов.
Регистрация пространственных перемещений сегментов тела позволяет создать кинематическую модель конечности в процессе ее активности при выполнении повседневных рабочих актов, определить факторы риска развития нарушений со стороны опорно-двигательного аппарата, часто возникающих в условиях высоких суставных угловых ускорений, большой амплитуды движений. Система позволяет оценить у больных ревматоидным артритом возможности манипулирования рукой в условиях контрактуры плечевого, локтевого и лучезапястного суставов.
Использование инерциальной системы оценки кинематических характеристик верхней конечности является перспективным методом исследования функциональных нарушений и оценки результатов проведенного лечения у больных ревматоидным артритом.