Особенности кинематики и кинетики двигательного стереотипа у детей с ахондроплазией: сравнительное кросс-секционное исследование

Введение. Изучение кинематических и кинетических параметров походки у детей с ахондроплазией позволит детальнее понять особенности их локомоции, определить стратегию планируемого лечения.

Цель работы — оценка особенностей локомоторной кинематики и кинетики у детей с ахондроплазией по сравнению со сверстниками без ортопедической патологии.

Материалы и методы. Проведена оценка локомоторного профиля методом видеоанализа походки. Кинематические данные регистрировали оптическими камерами Qualisys7+ (8 камер) с технологией видеозахвата пассивных маркеров; синхронизированными с шестью динамометрическими платформами KISTLER (Швейцария). Анализ кинематики и кинетики проводили в программах QTM (Qualisys) и  Visual3D (C-Motion) с автоматизированным расчетом значений показателей суммарной пиковой мощности работы суставов. Сформировано три группы для анализа походки: I — дети 6–7 лет с ахондроплазией (6 человек, 12 конечностей), II — дети 6–7 лет без ортопедической патологии (8 человек, 16 конечностей); III — схожие ростом дети 3–4 лет без ортопедической патологии (8 человек, 16 конечностей).

Результаты. У детей с ахондроплазией обнаружены статистически значимые нарушения в локомоторной кинетике и кинематике. Первые связаны с продольным дефицитом сегментов конечностей и сниженной скоростью ходьбы. Вторые с продольным дефицитом не связаны, но проявлялись во всех плоскостях, а именно увеличением максимального наклона таза вперед, сгибательной позицией в тазобедренном, коленном суставах и позицией тыльной флексии голеностопного сустава; увеличенным максимальным углом отведения бедра и варусной деформацией коленного сустава; увеличенным ротационным диапазоном движений таза.

Обсуждение. Поскольку характерный вид основного профиля походки начинает проявляться у детей к 4–5 годам и связан с формированием активности центральных и спинномозговых генераторов, индуцирующих самоорганизацию двигательных стереотипов, мы полагаем, что выявляемые в локомоторной кинематике отклонения являются вторичными патогенетическими проявлениями кинетики, обусловленной продольным дефицитом сегментов.

Заключение. Особенности локомоторной кинетики у детей с ахондроплазией обусловлены продольным дефицитом конечностей и связаны с низкой скоростью ходьбы. Значимые отклонения локомоторной кинематики не связаны с продольным дефицитом сегментов, но выявлены во всех плоскостях и касаются всей биомеханической цепи.

1. Coi A, Santoro M, Garne E, et al. Epidemiology of achondroplasia: A population-based study in Europe. Am J Med Genet A. 2019;179(9):1791-1798. doi: 10.1002/ajmg.a.61289

2. Foreman PK, van Kessel F, van Hoorn R, et al. Birth prevalence of achondroplasia: A systematic literature review and meta-analysis. Am J Med Genet A. 2020;182(10):2297-2316. doi: 10.1002/ajmg.a.61787

3. Ireland PJ, Donaghey S, McGill J, et al. Development in children with achondroplasia: a prospective clinical cohort study. Dev Med Child Neurol. 2012;54(6):532-7. doi: 10.1111/j.1469-8749.2012.04234.x

4. Мирзамродов Х.Х.У. Удлинение конечностей при ахондроплазии. Journal of Innovations in Social Sciences. 2022;2(7):21-27.

5. Менщикова Т.И., Аранович А.М. Оценка резервных возможностей передней группы мышц голени у больных ахондроплазией в процессе удлинения (ультразвуковое исследование). Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2015;22(3):13-19.

6. Харрисон Д., Уайнер Д., Теннер Д. и др. Биология человека. М.: Мир; 1979:396-401.

7. Ulusaloglu AC, Asma A, Silva LC, et al. Growth Modulation by Tension Band Plate in Achondroplasia With Varus Knee Deformity: Comparison of Gait Analysis Measurements. J Pediatr Orthop. 2023;43(3):168-173. doi: 10.1097/BPO.0000000000002342

8. Kiernan D. Lower limb biomechanics during gait in children with Achondroplasia. J Biomech. 2021;119:110313. doi: 10.1016/j.jbiomech.2021.110313

9. Pauli RM. Achondroplasia: a comprehensive clinical review. Orphanet J Rare Dis. 2019;14(1):1. doi: 10.1186/s13023-018-0972-6

10. Inan M, Thacker M, Church C, et al. Dynamic lower extremity alignment in children with achondroplasia. J Pediatr Orthop. 2006;26(4):526-9. doi: 10.1097/01.bpo.0000217712.42115.e6

11. Brooks JT, Bernholt DL, Tran KV, Ain MC. The Tibial Slope in Patients With Achondroplasia: Its Characterization and Possible Role in Genu Recurvatum Development. J Pediatr Orthop. 2016;36(4):349-54. doi: 10.1097/BPO.0000000000000458

12. Baujat G, Legeai-Mallet L, Finidori G, et al. Achondroplasia. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2008;22(1):3-18. doi: 10.1016/j.berh.2007.12.008

13. Sims DT, Burden A, Payton C, et al. A quantitative description of self-selected walking in adults with Achondroplasia using the gait profile score. Gait Posture. 2019;68:150-154. doi: 10.1016/j.gaitpost.2018.11.019

14. Broström EW, Antonissen L, von Heideken J, et al. Gait in children with achondroplasia – a cross-sectional study on joint kinematics and kinetics. BMC Musculoskelet Disord. 2022;23(1):397. doi: 10.1186/s12891-022-05343-4

15. Sims DT, Burden A, Payton C, et al. A spatio-temporal and kinematic description of self-selected walking in adults with Achondroplasia. Gait Posture. 2020;80:391-396. doi: 10.1016/j.gaitpost.2020.06.030

16. Hebda-Boon A, Tan XL, Tillmann R, et al. The impact of instrumented gait analysis on decision-making in the interprofessional management of cerebral palsy: A scoping review. Eur J Paediatr Neurol. 2023;42:60-70. doi: 10.1016/j.ejpn.2022.11.007

17. Чибиров Г.М., Долганова Т.И., Долганов Д.В., Попков Д.А. Анализ причин патологических паттернов кинематического локомоторного профиля по данным компьютерного анализа походки у детей со спастическими формами ДЦП. Гений ортопедии. 2019;25(4):493-500. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-4-493-500

18. Попков А.В., Шевцов В.И. Ахондроплазия. М.: Медицина; 2001:192-195.

19. Аксенов А.Ю., Клишковская Т.А. Программа формирования отчета биомеханики ходьбы человека. Пат. РФ № 2020665238. 24.11.2020. Доступно по: https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet. Ссылка активна на 06.09.2023.

20. Umberger BR, Martin PE. Mechanical power and efficiency of level walking with different stride rates. J Exp Biol. 2007;210(Pt 18):3255-65. doi: 10.1242/jeb.000950

21. Zelik KE, Honert EC. Ankle and foot power in gait analysis: Implications for science, technology and clinical assessment. J Biomech. 2018;75:1-12. doi: 10.1016/j.jbiomech.2018.04.017

22. Долганова Т.И., Попков Д.А., Долганов Д.В., Чибиров Г.М. Показатели кинетики локомоторных стереотипов у здоровых детей в различных скоростных диапазонах передвижения. Гений ортопедии. 2022;28(3):417-424. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-3-417-424

23. Гайдышев И.П. Моделирование стохастических и детерминированных систем: Руководство пользователя программы AtteStat. Курган; 2015:104-105.

24. Egginton R, Newman C, Walsh M et al. Kinematic characteristics of Achondroplasia. Gait Posture. 2006;24(Suppl. 2):S249-S250. doi: 10.1016/j.gaitpost.2006.11.170

25. Менщикова Т.И., Долганова Т.И., Аранович А.М. Влияние силы мышц бедра и голени на опорные реакции стоп у больных ахондроплазией после коррекции роста. Российский журнал биомеханики. 2014;18(2):248-258.

26. Витензон А.С. Закономерности нормальной и патологической ходьбы человека. Москва: Зеркало-М; 1998:74-93.

27. Dotan R, Mitchell C, Cohen R, et al. Child-adult differences in the kinetics of torque development. J Sports Sci. 2013;31(9):945-53. doi: 10.1080/02640414.2012.757343

28. Бернштейн Н. А. Избранные труды по биомеханике и кибернетике. 2-ое издание. Москва: ТВТ Дивизион; 2019:175-177.

29. Rethlefsen S, Tolo VT. Gait analysis before and after tibial osteotomy in achondroplasia. Gait Posture. 1998;7(2):174 175. doi: 10.1016/S0966-6362(98)90260-0

30. Van der Meulen J, Dickens W, Burton M, Fernandes J. Gait characteristics of achondroplasia following lower limblengthening. Gait & Posture. 2008;28(Suppl. 2):3S6-S37. https://doi.org/10.1016/S0966-6362(08)70052-3

31. Stefanou M, Pasparakis D, Darras N, Papagelopoulos P. Gait analysis of achondroplastic patients who have undergone lower limb lengthening using the ilizarov method: a five-to 19-year follow-up study. Orthop Procs. 2017;99-B(SUPP_1):11-11. doi:10.1302/1358-992X.99BSUPP_1.EORS2016-011

32. Wolf SI, Mikut R, Kranzl A, Dreher T. Which functional impairments are the main contributors to pelvic anterior tilt during gait in individuals with cerebral palsy? Gait Posture. 2014;39(1):359-64. doi: 10.1016/j.gaitpost.2013.08.014

33. Trotter TL, Hall JG; American Academy of Pediatrics Committee on Genetics. Health supervision for children with achondroplasia. Pediatrics. 2005;116(3):771-83. doi: 10.1542/peds.2005-1440

34. Прудникова О.Г., Аранович А.М. Клинико-рентгенологические аспекты сагиттального баланса позвоночника у детей с ахондроплазией. Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2018;6(4):6-12. doi: 10.17816/PTORS646-12

35. Прудникова О.Г., Аранович А.М., Муштаева Ю.А., Губин А.В. Биомеханические аспекты сагиттального баланса позвоночника у пациентов с ахондроплазией при удлинении конечностей методом Илизарова. Хирургия позвоночника. 2018;15(4):7-14. doi: 10.14531/2018.4.7-14

36. Долганова T.И., Смолькова Л.В., Долганов Д.В. Биомеханические характеристики локомоторной активности у детей 3-6 лет без двигательных нарушений. Вестник уральской медицинской академической науки. 2022;19(5):502-513. doi: 10.22138/2500-0918-2022-19-5-502-513

37. Meyns P, Van de Walle P, Desloovere K, et al. Age-related differences in interlimb coordination during typical gait: An observational study. Gait Posture. 2020;81:109-115. doi: 10.1016/j.gaitpost.2020.07.013

38. Mani H, Miyagishima S, Kozuka N, et al. Development of postural control during single-leg standing in children aged 3-10 years. Gait Posture. 2019;68:174-180. doi: 10.1016/j.gaitpost.2018.11.024

39. Щуров В.А., Менщикова Т.И. Особенности продольного роста голени у больных с ахондроплазией. Физиология человека. 1999;25(2):114-118.

40. Менщикова Т.И., Аранович А.М. Удлинение голеней у больных ахондроплазией 6-9 лет как первый этап коррекции роста. Гений ортопедии. 2021;27(3):366-371. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-3-366-371

41. Byrnes SK, Holder J, Stief F, et al. Frontal plane knee moment in clinical gait analysis: A systematic review on the effect of kinematic gait changes. Gait Posture. 2022;98:39-48. doi: 10.1016/j.gaitpost.2022.07.258

42. Николенко В.Н., Фомичева О.А., Жмурко Р.С. и др. Индивидуально-типологические особенности морфогеометрии проксимального отдела бедренной кости. Саратовский научно-медицинский журнал. 2010;6(1):36-39.

43. Lee ST, Song HR, Mahajan R, et al. Development of genu varum in achondroplasia: relation to fibular overgrowth. J Bone Joint Surg Br. 2007;89(1):57-61. doi: 10.1302/0301-620X.89B1.18223