Моделирование позы больного ДЦП при hamstring-синдроме после хирургической коррекции по А.М. Журавлеву

03 октября 2007 года
Никитина О.В.
(Аспирантка 3 г.о., научный руководитель - доцент П.А. Кручинин)

Детский церебральный паралич является заболеванием центральной нервной системы, при котором поражение высших уровней нервной системы, в ряде случаев, исключает возможность раздельного управления движением в суставах скелетного многозвенника. Симптомокомплекс hamstring-синдром ведет к изменению позы человека при неподвижном стоянии. Причиной этого изменения является чрезмерное напряжение (гипертонус) задних двухсуставных мышц бедра. Одним из последствий такого заболевания является невозможность больного стоять прямо: ноги часто согнуты в коленях под значительным углом.

Один из методов коррекции позы больного - хирургическое вмешательство в опорно-двигательный аппарат - операция А.М. Журавлева. Она заключается во вживлении задней мышцы бедра в икроножную мышцу. Показанием к этой операции является также слабость икроножной мышцы.

Проводится математическое моделирование позы больного при hamstring- синдроме после хирургической коррекции.

При решении задачи используется видоизмененная трехзвенная математическая модель скелета человека. Каждая группа мышц моделируется одной обобщенной мышцей. Для моделирования усилий, создаваемых группами мышц, применяется модель Фельдмана. Характерной особенностью этой модели является наличие управляющего параметра, равного длине мышцы с сухожилием в недеформированном состоянии. Предполагается, что организм управляет непораженными мышцами и обеспечивает вертикальность туловища больного. Параметр управления пораженной мышцей задается по данным клинического анализа.

Для доопределения задачи и введения критериев управления центральной нервной системы предполагается минимизация квадратичного функционала удельных мышечных усилий. Поставленная экстремальная задача решается численно в пакете Matlab.

Результаты вычислений показывают, что больной, перенесший операцию по А.М. Журавлеву, может сохранять относительно вертикальную исходную позу даже при повышенном тонусе прямой мышцы бедра и ослабленной икроножной мышце. Последняя развивает ограниченные, но значительные усилия, что подтверждается клинической практикой.

Предложенная в работе модель операции по А.М. Журавлеву описывает выпрямление исходной позы больного. Происходит подтягивание слабой мышцы голени за счет перенапряженной задней мышцы бедра. Результаты моделирования в основном совпадают с клиническими данными.