Журнал «Травма» Том 15, №1, 2014

Статья опубликована на с. 100-107

Введение

Активные движения позвоночника в сагиттальной плоскости — сгибание и разгибание — являются неотъемлемой частью повседневных бытовых и производственных нагрузок. В этих движениях участвуют все отделы позвоночника (шейный, грудной, поясничный), а также главные суставы нижних конечностей (тазобедренные, коленные, голеностопные). Одна из наиболее сложных составляющих движений туловища в сагиттальной плоскости — совокупные движения поясничных сегментов, таза и тазобедренных суставов, или пояснично-тазовый ритм.

Пояснично-тазовый ритм в фазе сгибания обеспечивается динамической передачей нагрузок от позвоночника к нижним конечностям через грудопоясничную фасцию (соединяет широчайшую мышцу спины с большими ягодичными мышцами) и крестцово-бугорную связку (соединяет таз и нижние конечности, являясь местом начала большой ягодичной мышцы и двуглавой мышцы бедра) [36] и последовательной активацией мышцы — выпрямителя позвоночника, большой ягодичной мышцы и двуглавой мышцы бедра [4, 28].

Вертеброгенные болевые синдромы сопровождаются снижением силы и выносливости мышцы — выпрямителя позвоночника [8] и большой ягодичной мышцы [11], что может нарушать последовательность их включения в локомоторные акты с изменением пояснично-тазовой динамики и уменьшением экскурсии сагиттальных движений [1, 10, 11, 16, 23, 29]. Последующая интраоперационная травма задних структур поясничных сегментов при хирургическом лечении дегенеративных заболеваний позвоночника (поясничный остеохондроз, поясничный спондилолистез, поясничный спинальный стеноз) вызывает локальный фиброз грудопоясничной фасции с нарушением ее вязкоэластических свойств, изменением порога связочно-мышечного рефлекса [26] и снижением рефлекторной мышечной активности [13], т.е. мышечной ингибицией, что может усугублять нарушение двигательного контроля сагиттальных движений позвоночника. Сопутствующая механическая фиксация нижнепоясничных и/или пояснично-крестцовых сегментов также может приводить к нарушению совокупных движений позвоночника, таза и тазобедренных суставов. Однако особенности пояснично-тазовой динамики в послеоперационном периоде у таких больных изучены мало. Исходя из этого, целью исследования стало изучение пояснично-тазового ритма у больных с поясничным остеохондрозом и дегенеративным поясничным спондилолистезом до и после заднего инструментального спондилодеза.

Материал и методы

Материалом исследования послужили протоколы клинико-рентгенологического обследования 42 пациентов с поясничным остеохондрозом в возрасте 20–40 лет (средний возраст 33,4 ± 4,8 года) — группа В и 10 больных с дегенеративным спондилолистезом L4 малой (1–2-й) степени в возрасте 46–65 лет (55,4 ± 7,8 года) — группа С. Все пациенты мужского пола обследовались до операции и через 3, 6 месяцев, 1 год и более после хирургического лечения со средним сроком наблюдения 1,2 ± 0,8 года (6 месяцев — 2 года). Всем больным по поводу нестабильности нижнепоясничных сегментов, и/или спондилоартроза, и/или стеноза позвоночного канала, и/или грыж поясничных межпозвонковых дисков был выполнен задний спондилодез сегментов L4-L5 (n = 9) и L4-L5-S1 (n = 43) с фиксацией транспедикулярными конструкциями на основе стержней в клинике вертебрологии ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМНУ».

Критерии включения в исследование: отсутствие двигательных расстройств с парезами и/или плегиями нижних конечностей. Критерии исключения из исследования — системные заболевания, деформирующий артроз суставов нижних конечностей, переломы позвонков и костей нижних конечностей, а также операции на позвоночнике и нижних конечностях в анамнезе.

Проводилось стандартное клиническое обследование с изучением ортопедического статуса и характера неврологических радикулярных расстройств.

Выполнялись тесты, оценивающие активный контроль движений в пояснично-тазовой области. Флексионные паттерны движения в норме предполагают сгибание тазобедренного сустава при активной стабилизации поясничного отдела позвоночника; нарушение двигательного контроля (положительный тест) проявляется воспроизведением сгибания в поясничных сегментах:

— тест «поднос официанта»: исходное положение (и.п.) — вертикальная поза, выполнятся сгибание тазобедренных суставов без движения (сгибания) в поясничном отделе позвоночника;

— тест разгибания коленного сустава сидя: и.п. — сидя с прямой спиной, выполняется разгибание коленных суставов без движения (сгибания) в поясничном отделе позвоночника;

— тест перемещения таза кзади: и.п. — коленно-локтевое с 90° сгибания в тазобедренных суставах, производится перемещение (раскачивание) таза назад с сохранением нейтрального положения поясничного отдела позвоночника.

Аналогично для экстензионных двигательных паттернов в норме ожидается разгибание тазобедренного сустава при стабилизированных поясничных сегментах; разгибание последних свидетельствует о позитивном тесте (нарушение двигательного контроля):

— тест наклона таза: и.п. — вертикальная поза, активный наклон таза назад, при этом поясничный отдел позвоночника сгибается (двигается вперед), грудной отдел позвоночника удерживается в нейтральном положении;

— тест перемещения таза кпереди: и.п. — коленно-локтевое с 90° сгибания в тазобедренных суставах, производится перемещение (раскачивание) таза вперед с сохранением нейтрального положения в поясничном отделе позвоночника;

— тест сгибания коленного сустава в положении лежа на животе — сохранение нейтрального положения поясничного отдела позвоночника и таза при активном сгибании коленного сустава не менее чем до 90° [32].

Наличие определенного паттерна движения (флексионный/экстензионный) регистрировалось при условии не менее двух соответствующих позитивных тестов.

На поясничных спондилограммах в боковой проекции в положении стоя измеряли величину поясничного лордоза LL и наклона крестца SS по методике J.R. Cobb [9] и G. Duval-Beaupere et al. [12] соответственно. Нормальными значениями считали: GLL = 61° ± 10°; SS = 48° ± 8° [12].

Измерение подвижности грудного, поясничного отделов позвоночника и тазобедренных суставов выполнялось с помощью электронного гониометра SpinalMouse (Idiag, Voletswil, Швейцария). Прибор располагали по средней линии позвоночника, начиная от остистого отростка С7 и заканчивая на вершине rimaani (примерно S3). Измерения проводились в двух позициях: 1) сгибание и 2) разгибание из положения стоя в удобной позе с максимально возможной амплитудой до появления умеренной боли. Движения выполнялись с произвольной скоростью, выбранной пациентом. Производили три серии измерений; для статистического анализа использовали медиану полученных значений.

Изучались следующие параметры, полученные в результате измерений и программной обработки SpinalMouse: 1) величина грудного изгиба (ГОП) от Th1-Th2 до Th11-Th12; 2) величина поясничного изгиба (ПОП) от Th12-L1 до L5-S1; 3) величина отношения угла наклона крестца к величине экскурсии тазобедренного сустава (Кр/ТБС).

При статистических исследованиях определяли медиану с величиной стандартного отклонения, t-критерий по методу Стьюдента с уровнем значимости р < 0,05; проводили корреляционный анализ по Пирсону.

Биомеханические параметры пояснично-тазового ритма в норме

Исследованиями последних лет доказано, что при сгибании туловища с прямыми коленными суставами из положения стоя в удобной позе примерно первые 50–60° движения происходят за счет флексии поясничных сегментов, дальнейший наклон туловища вперед обеспечивает передняя ротация таза и сгибание тазобедренных суставов [17, 22, 24, 38]. В более ранних работах ряд авторов отмечал синхронное начало движений в поясничном отделе позвоночника и тазобедренных суставах при сгибании [3, 22, 28] с доминированием движения таза при экстремальных углах сгибания [14].

Экскурсия поясничного отдела позвоночника при сгибании зависит от растяжимости мышцы — выпрямителя позвоночника, грудопоясничной фасции, задних связок позвоночника, а общая амплитуда наклона туловища кпереди — и от степени растяжения большой ягодичной мышцы и мышц задней поверхности бедра. В то же время укорочение мышц задней поверхности бедра, ограничивая подвижность тазобедренных суставов, не приводит к компенсаторной гиперфлексии поясничных сегментов [18], т.е. не влияет на пояснично-тазовый ритм.

Пояснично-тазовая динамика определяется характером нейромышечных стратегий и механическими свойствами мягких тканей пояснично-тазовой области. В начальные фазы сгибания мышца — выпрямитель позвоночника совершает эксцентрическую работу, при которой сокращение мышцы связано с удлинением ее волокон, что позволяет контролировать возвращение сегмента в исходное положение.

В точке предельного сгибания поясничных сегментов достигается та пороговая величина натяжения их пассивных стабилизаторов (связки, фасция, межпозвонковые диски) [37], при которой механорецепторы позвоночника рефлекторно ингибируют сокращение мышцы — выпрямителя позвоночника [5, 6, 13, 26, 31] с развитием феномена мышечной релаксации (миоэлектрического молчания) [1, 4, 8, 10, 11, 13, 21, 26, 29]. Другими словами, ключевую роль в сенсорномоторном ответе позвоночника играет поведение его пассивных вязкоэластических структур, которые путем сенсорной афферентной связи регулируют локальное мышечное сокращение и стабильность поясничных сегментов.

Феномен релаксации мышцы — выпрямителя позвоночника при сгибании отражает распределение нагрузки при взаимодействии активного и пассивного компонентов пояснично-тазовой стабильности [15]. Таким образом, «выключение» электрической активности мышцы — выпрямителя позвоночника происходит при условии уравновешивания флексионных вращательных моментов гравитационных сил и разгибательных вращательных моментов натянутых задних элементов позвоночных сегментов [15], причем мышца — выпрямитель позвоночника продолжает генерировать силу путем пассивного растяжения, так как последнее значительно превышает длину покоя миофибрилл в флексионной позе [21, 25].

Конечные фазы сгибания обеспечивает эксцентрическое сокращение ягодичных мышц и мышц задней поверхности бедра, позволяя тазу вращаться вокруг бедер [30].

Разгибатели позвоночника и бедра связаны при сгибании туловища анатомически и функционально [8, 11], стабилизируя пояснично-тазовую область и корригируя пояснично-тазовую динамику [4, 20, 22]. Так, увеличение натяжения мышц — разгибателей тазобедренных суставов ограничивает переднюю ротацию таза в конечную фазу сгибания и увеличивает напряжение пассивных пояснично-тазовых стабилизаторов — грудопоясничной фасции и крестцово-бугорной связки [36]. Двуглавая мышца бедра и большая ягодичная мышца ужесточают крестцово-подвздошные сочленения за счет массивного прикрепления к крестцово-бугорной связке [35].

При циклическом движении «сгибание из вертикального положения/разгибание в исходное вертикальное положение» движение тазобедренных суставов предшествует перемещению позвоночных сегментов, отражая реверсивный пояснично-тазовый ритм [19].

Амплитуда разгибания поясничного отдела позвоночника из положения стоя составляет около 30–45° и происходит при растяжении поясничных сгибателей, передней продольной связки, сокращении мышцы — выпрямителя позвоночника. Ограничивают разгибание аппозиция фасеток дугоотростчатых суставов и остистых отростков. Наклон туловища назад свыше 30–35° расценивается как переразгибание.

В сагиттальных движениях туловища помимо поясничных участвуют и грудные сегменты, причем амплитуда наклона поясничного отдела позвоночника лишь при сгибании больше, чем у грудного. Экскурсия остальных движений в этих отделах позвоночного столба примерно одинаковая.

Результаты и их обсуждение

В группе В (больные с остеохондрозом позвоночника) до операции амплитуда сгибания и поясничных, и грудных сегментов была статистически значимо ниже нормы (р < 0,001). Идентичность рентгенометрической величины поясничного лордоза LL (15,31° ± 1,83°) в нейтральной позе и величины объема сгибания поясничного отдела позвоночника при электронной гониометрии (15,31° ± 2,72°) в сочетании с незначительным движением грудных сегментов (10,97° ± 1,36°) свидетельствуют о миофиксации туловища вследствие анталгических миотонических реакций (рис. 1).

Вклад тазобедренных суставов в сгибание относительно невелик (табл. 1, рис. 2а). (Показатель Кр/ТБС отражает степень участия тазового компонента в сагиттальных движениях позвоночника. Однако в нашем исследовании изменение инклинации крестца незначительно в связи с небольшой экскурсией сгибания/разгибания поясничного отдела позвоночника, и, следовательно, отношение Кр/ТБС можно рассматривать как показатель подвижности тазобедренных суставов: чем больше величина Кр/ТБС, тем меньше экскурсия тазобедренных суставов.)

У больных с дегенеративным поясничным спондилолистезом (группа С) при сгибании отмечена несколько иная пояснично-тазовая динамика. Вклад в движение грудного, поясничного отделов позвоночника, а также тазобедренных суставов сопоставим, хотя экскурсия поясничных сегментов меньше (8,00° ± 5,56°), чем в группе В (табл. 1, рис. 3а).

Разгибание туловища в обеих группах больных до операции происходило преимущественно в грудном отделе позвоночника, экскурсия которого достигает показателей нормы. Движения поясничных сегментов незначительны, в тазобедренных суставах практически отсутствовали (табл. 1, рис. 2б, 3б).

Результаты тестов двигательного контроля сагиттальных движений в пояснично-тазовой области до операции выявили преобладание флексионных паттернов движения у пациентов обеих групп, более выраженное при остеохондрозе позвоночника.

Данные корреляционного анализа подтвердили различное взаимодействие позвоночного и тазового компонентов пояснично-тазового ритма в группах пациентов В и С. У больных поясничным остеохондрозом (группа В) при сгибании выявлена сильная обратная корреляционная связь между подвижностью поясничного отдела позвоночника и экскурсией тазобедренных суставов (коэффициент корреляции k = –0,78; p < 0,001), то есть с увеличением флексии поясничных сегментов уменьшается экскурсия тазобедренных суставов. Эти факты в сочетании с результатами тестов двигательного контроля свидетельствуют о нарушении пояснично-тазового ритма вследствие изменения нормальных флексионных двигательных паттернов. В такой ситуации регистрируется гиперактивность мышцы — выпрямителя позвоночника и ингибиция большой ягодичной мышцы в конечной фазе сгибания [7] и может проявляться неоднородный синергизм мышц — локальных сгибателей и разгибателей позвоночника [2] при движениях.

В группе пациентов с дегенеративным поясничным спондилолистезом при сгибании все компоненты пояснично-тазовой динамики коррелировали между собой, причем между параметрами ПОП и Кр/ТБС, а также ПОП и ГОП прослеживалась сильная прямая связь (k = 0,71 и k = 0,67 соответственно; p < 0,001). Примечательно, что при сгибании движения поясничных сегментов и тазобедренных суставов зависели от позиции таза (k = 0,79 и k = 0,68 соответственно; p < 0,001) и, в меньшей степени, от глубины поясничного лордоза (k = 0,48 и k = 0,45 соответственно; p < 0,05).

При разгибании в обеих группах пациентов значимых корреляционных связей между исследуемыми показателями не наблюдалось.

Таким образом, до операции у больных остеохондрозом позвоночника отмечалась миофиксация туловища с превалированием флексионных паттернов движения. У пациентов с поясничным дегенеративным спондилолистезом наблюдалось существенное уменьшение амплитуды сгибания всего туловища, а также экскурсии грудного и поясничного отделов позвоночника. Так как диапазон сгибания соответствовал ранней фазе движения (0–30°), то, с учетом параметра Кр/ТБС, можно утверждать, что у таких больных при наклоне туловища вперед поясничный отдел позвоночника и тазобедренные суставы двигались синхронно. Разгибание туловища у больных обеих групп происходило преимущественно за счет движения грудных сегментов. Последнее обстоятельство может быть связано с тем, что у больных с дегенеративным уплощением сагиттального контура пояснично-крестцового отдела позвоночника (уменьшение глубины поясничного лордоза (15,31° ± 1,83° в группе В и 21,43° ± 3,36° в группе С) и вертикализация крестца (23,02° ± 2,16° и 30,29° ± 2,48° соответственно)) формируется компенсаторная ретроверсия таза с увеличением горизонтального наклона таза и задней ротацией таза вокруг головок бедер, как при экстензии тазобедренных суставов [33]. Такая вертикальная поза резко ограничивает либо исключает переразгибание тазобедренных суставов при наклоне туловища назад.

В послеоперационном периоде в обеих группах (В и С) отмечено статистически достоверное увеличение глубины поясничного лордоза (p < 0,05) и статистически недостоверное уменьшение степени вертикализации крестца, хотя и после операции величины GLL и SS в каждой из групп больных оставались ниже нормы (табл. 1).

Значимых изменений экскурсии компонентов пояснично-тазового ритма при сагиттальных движениях туловища в обеих группах пациентов не отмечено. Отсутствие достоверных изменений амплитуды движений поясничного отдела позвоночника после инструментального спондилодеза и компенсаторное увеличение подвижности грудных сегментов в отдаленном послеоперационном периоде были ожидаемыми. Однако предполагаемого компенсаторного увеличения экскурсии тазобедренных суставов при сгибании туловища не наблюдалось, а у больных с дегенеративным поясничным спондилолистезом движения тазобедренных суставов даже уменьшились по сравнению с дооперационными (табл. 1, рис. 2б, 3б).

У пациентов с поясничным остеохондрозом при сгибании на всех этапах послеоперационного периода выявлялись флексионные двигательные паттерны и обратная корреляционная связь между движениями в поясничном отделе позвоночника и тазобедренных суставах c сохранением миофиксации пояснично-тазовой области и нарушения пояснично-тазового ритма. Постепенное усиление значимости этой корреляционной связи к отдаленному послеоперационному периоду (k = –0,48; p < 0,05 через 3 мес., k = –0,42; p < 0,05 через 6 мес. и k = –0,67; p < 0,01 через 12 мес. после операции), по-видимому, связано с увеличением уровня физической активности больных, так как повышение нагрузки вызывает стойкое сохранение или даже усиление мышечного напряжения.

В группе С (дегенеративный поясничный спондилолистез) при сгибании на всех этапах послеоперационного периода отсутствие корреляций между движениями поясничного отдела позвоночника и тазобедренных суставов сочеталось с обратной сильной корреляционной связью между экскурсией грудных сегментов и тазобедренных суставов (k = –0,6; p < 0,01 через 3 мес., k = –0,65; p < 0,01 через 6 мес. и k = –0,76; p < 0,001 через 12 мес. после операции), а также, в отдаленном послеоперационном периоде, между движением грудных и поясничных сегментов (k = –0,67; p < 0,01). Эти результаты могут указывать на развитие некорректных двигательных стратегий при сгибании туловища в условиях измененного позвоночно-тазового баланса, которые изменяют синхронность движений позвоночника и тазобедренных суставов, возможно, уменьшая вращательный момент разгибателей и нагрузки на поясничный отдел позвоночника.

Изменение двигательных паттернов вследствие уменьшения амплитуды сгибания туловища [34], поясничных сегментов, изменения отношения «поясничный отдел позвоночника — тазобедренные суставы» [19] может быть следствием нарушения нейромышечного контроля [5, 16] или страха ожидания боли [27, 29]. В любом случае изменение двигательных стратегий связано с изменением взаимодействия мышц пояснично-тазовой области. Неадекватная активация мышцы — выпрямителя позвоночника или мышц — разгибателей тазобедренного сустава при сгибании изменяет начало феномена миоэлектрического молчания мышцы — выпрямителя позвоночника и, соответственно, нарушает пояснично-тазовый ритм [3–6, 8, 10, 11]. В то же время изменение активации обеих мышечных групп (разгибатели позвоночника и разгибатели тазобедренного сустава) при сгибании вследствие их утомления может не сопровождаться существенным нарушением пояснично-тазовой динамики [8, 11]. При разгибании, наоборот, регистрируется преждевременная активность мышцы — выпрямителя позвоночника [1], что рассматривается как стратегия доминирующего позвоночника [3].

Биомеханическим следствием нарушений пояснично-тазового ритма является изменение механизма пояснично-тазовой стабильности с увеличением нагрузки на ее активный компонент с неизбежным развитием мышечного утомления и пролонгированием болевого синдрома.

Выводы

1. У больных поясничным остеохондрозом и дегенеративным поясничным спондилолистезом до операции выявлены нарушения пояснично-тазового ритма, связанные с изменением двигательного контроля и сагиттального контура пояснично-крестцового отдела позвоночника.

2. В послеоперационном периоде, несмотря на улучшение сагиттального центрирования позвоночника после заднего инструментального спондилодеза сегментов L4-L5 и L4-L5-S1, сохранились изменения двигательного контроля вследствие неустраненных миотонических реакций мышц пояснично-тазовой области и развития компенсаторных некорректных двигательных стратегий.