Излишне убеждать, что в вопросах коррекции сколиотической деформации ребенка темных пятен намного больше нежели светлых. Родители детей, в поисках ответов на многочисленные вопросы, обнаруживают обрывочную, противоречащую в разных источниках информацию. Естественно, что типичное состояние родителей – это нервозность подозрительность на низкую квалификацию ортезистов и врачей и даже чувство обманутых.
Такая ситуация сложилась совершенно не случайно. Трудно найти в литературе четкие прогнозы того, что полезного может дать корсетотерапия в том или ином случае, критерии эффективного корсета и факторы актуальности изготовленного корсета.
В этой статье мы поставили задачу полноценно и максимально доступно объяснить какие свойства характерны для эффективного корсета и какие условия необходимо исполнить для создания потенциала коррекции деформации. Мы коснемся общих представлений о физических процессах присутствующих при коррекции деформации и конструктивных особенностях присущих двум, наиболее распространенным в нашей стране корсетам – типа Шено и УЗОР, рис. 1.
Но, прежде всего важно сформировать правильное представление о самом процессе коррекции деформации позвоночника. На рис. 2 показана рентгенограмма деформированного позвоночника и силовая схема коррекции деформации.
Сила FA давит на вершину грудной деформации, а сила FRU и FRL давят в противоположном направлении на верхнее и нижнее основания дуги, соответственно. Вектор верхнего усилия FRU направлен, как видно, под некоторым углом к горизонтали. Условно его можно разложить на вертикальную компоненту FRUv, поднимающую плечо, и горизонтальную FRUH , давящую горизонтально на верхнее основание дуги. Подъем плеча, например левого, этот типичный прием при коррекции правосторонней грудной дуги.
Интерес представляет вопрос об уравновешивании вертикальной компоненты FRUv диагональной силы FRU. В корсетах типа Шено сила FRUv создается гильзой корсета и уравновешивается давлением на вершину подвздошной кости, рис. 1. Других конструктивных элементов корсета для этих целей просто не существует. Но, зона опирания , чаще всего обустроенная пелотом, является источником раздражения и микро травмирования поверхности тела. Кроме того, неоднократно замечено, что такая ассиметричная нагрузка на область таза приводила к увеличению перекоса таза и усилению поясничной дуги.
В корсете УЗОР вертикальная сила FRUv уравновешивается совокупностью тормозных моментов сил на передней поверхности туловища.
Силы FA, FRUH и FRL условно делят на активную и реактивные силы. Активная FA и реактивные силы FRUH и FRL уравновешивают друг друга. Это составляет суть третьего закона Ньютона
Реактивная сила столь же значима, как и активная и правильный выбор ее местоположения не менее значим, чем выбор местоположения активной силы. Например, можно создать такую конструкцию корсета, что реактивная сила окажется расположенной на туловище точно (или близко) на горизонтали с активной. В этом случае эффекта коррекции дуги вообще не будет, а произойдет так называемой всестороннее сжатие и удушение ребенка. На рис. 3 показаны эти две схемы так как принято их изображать в технике, а на рис. 4 те же два случая изображены реальной картиной положения сил на туловище.
Схема «А» показывает коррекцию искривления, аналогично тому, как выправляют изогнутый гвоздь молотком. Схема «В» показывает условия всестороннего сжатия. Схема «А» в технике называется схемой трехточечного изгиба и является основой для построения корректных силовых схем воздействия на деформацию. Эта схема безусловно реализуется в корсете УЗОР, т.к. конструкция корсета и технология его изготовления максимально приспособлены для безошибочного исполнения схемы трехточечного изгиба.
В корсете УЗОР усилие на туловище передается гибким силовым ремнем, ширина которого вместе с подкладкой составляет 22 мм, рис. 1., что позволяет характеризовать тип нагрузки, как точечный. Это определяет высокую избирательность силовой схемы. В целом ряде случаев корсет УЗОР эффективно работает не только с короткими грудными дугами, но и с шейно-грудными , рис. 6.
Альтернативным типом нагрузки является распределенная сила, представленная на рис. 4В. Она характерна для пелота корсета типа Шено, рис. 5. Принципиальной особенностью пелота является создание давления на большой площади и, связанная с этим, низкая силовая избирательность и, следовательно, ограниченные корригирующие свойства. Некоторые изготовители корсета типа Шено умудряются даже обходится без пелотов в гонке за скоростью изготовления и готовы выдать пациенту корсет через 3 часа после 3D сканирования туловища. Такой корсет может только «заморозить» текущую деформацию и не препятствует ее развития в процессе роста ребенка.
Второй принципиальной проблемой создания конструктивных условий для эффективного корсета является выбор точки приложения корригирующего усилия. Здесь важно осознавать, что процесс коррекции деформации у большинства корсетов является процессом сжатия. А это всегда связано с устойчивостью процесса. В отличие от процесса растяжения, для процесса сжатия необходимо создать и поддерживать условия равновесия сжимающей нагрузки.
Вспомним эквилибриста на шаре, рис. 7. Чтобы оставаться в этом положении эквилибрист должен удерживать тело в таком положении, чтобы результирующее весовое усилие было строго вертикально, проходило через центр масс эквилибриста и вершину сферы. Любое незначительное отклонение вектора силы от вертикали, либо смещение точки опирания силы относительно вершины сферы, приведет к появлению опрокидывающего момента силы и смещению тела эквилибриста относительно шара. Иными словами, шар выскочит из-под ног эквилибриста и процесс демонстрации остановится.
Необходимо подробно рассмотреть, как эта важнейшая проблема коррекции реализуется корсетами типа Шено и УЗОР.
Как уже отмечалось выше, в корсете типа Шено передатчиком нагрузки на туловище являются вклеиваемые изнутри на стенки несущей пластиковой гильзы, пелоты. При затягивании бортов корсета создается давление пелотами. Но, невозможно представить, что найдется человек, способный так найти местоположение пелоту и такую создать ему геометрию, чтобы обеспечить условия устойчивого сжатия, оговоренные выше. Повторимся, что вектор усилия должен точно давить в точке вершины наибольшей выпуклости (деформации), направлен по нормали к поверхности (точнее, к касательной плоскости) в этой точке и должен быть способен менять свое местоположение при изменении геометрии поверхности в процессе коррекции деформации.
Реально в корсете типа Шено всегда остается место для не оптимальности и неопределенности положения вектора нагрузки, из-за чего обязательно происходят не прогнозируемые угловые смещения гильзы корсета относительно туловища. Величина смещения зависит от конструктивных параметров гильзы, а торможение смещения происходит при новом взаимном положении гильзы корсета и туловища. Кроме того, любая подтяжка корсета с целью, например, повышения корригирующего усилия, достигаемая смещением бортов гильзы, также смещает местоположение пелотов и вводит новые неопределенности точек давление на туловище. Процесс становится неуправляемым и не прогнозируемым. Дополнительно, точки давления корсетом типа Шено никак не отслеживают естественные геометрические деформационные изменения реберного каркаса в процессе давления на него и не оптимизируются изменением местоположения векторов нагрузки. Управление давлением на туловище только одним механизмом, а именно величиной затяжки бортов гильзы, сопряжено с изменением давления одновременно всеми пелотами. Это тупиковая конструктивная особенность корсета, ограничивающая локальное управление давлением.
В корсете УЗОР для обеспечения устойчивости и оптимальности процесса коррекции предусмотрены несколько конструктивно технологических приемов. Во-первых, местоположение векторов сил устанавливается еще на стадии планового конструирования корсета на основании рентгеновского анализа и клинической картины туловища. Принципиально, что последнее осуществляется в условиях визуальной доступности, рис. 8. Вторым этапом производится примерка, в процессе которой собирается из типовых элементов несущая рама с точными рабочими размерами, сформированным сагиттальным профилем стоек рамы и точным назначением векторов нагрузок , синхронизированных с рентгенограммой и реальным туловищем. Причем, в условиях визуальной доступности, расстановка векторов сил в вертикальном направлении осуществляется с высокой точностью, рис. 9.
А вот положение вектора усилий в окружном направлении в корсете УЗОР никто специально не устанавливает. Они устанавливаются сами по себе подчиняясь законам физики и занимают оптимальное положение для обеспечения устойчивого процесса сжатия. Вектор усилия,
если для него созданы условия для свободного перемещение, всегда выбирает вершинную точку на криволинейной поверхности тела, т.е. там, где меньше радиус поверхности и, соответственно, наибольшая деформация реберного горба. Причем, давить он будет перпендикулярно к виртуальной касательной плоскости, проходящей через вершину деформации.
При малейшем изменении вершинных координат поверхности реберного горба в процессе коррекции, вектор усилия мгновенно перемещается вдоль силового ремня в точку нового положения максимальной выпуклости деформации. Это определено физическими законами особенностей давления на поверхность натянутым жгутом.
Для простого образного представления можно это свойство легко увидеть на любой обвязанной коробке, что хорошо знакомо каждому взрослому человеку, рис.9.
Как бы плотно не была увязана коробка посылки шпагатом, та его часть, что лежит на грани, может быть легко (правда незначительно) оттянута от плоскости, в направлении М, рис. 9. А вот участок шпагата, лежащий на ребре очень сложно оттянуть от ребра в направлении N, т.к. для этого требуется очень большое усилие. Законы физики тут определяют, что усилие прижатия шпагата к коробке обратно пропорционально радиусу поверхности, на которую опирается шпагат. На плоскости радиус стремиться к бесконечности, поэтому усилие прижатия ничтожно, а радиус ребра очень маленький, в связи с чем усилие прижатия шпагата велико.
Для тела пациента эти законы выражаются тем, что усилия давления натянутого силового ремня на реберный каркас тем больше, чем более выражена реберная деформация, т.е. острее реберный горб. А при изменении кривизны поверхности деформированной области туловища, вектор максимального усилия автоматически смещается в зону большей кривизны, т.е. меньшего радиуса поверхности. Кроме того, направлен вектор всегда по нормали, т.е. перпендикулярно, к касательной плоскости в точке максимальной кривизны. Управление давлением в корсете УЗОР осуществляется локально механизмом, установленным на каждом силовом ремне. Этот механизм позволяет изменять общую длину ремня и, соответственно, изменять усилие давления этим ремнем. Тем самым созданы условия для гибкого управления давлением в зонах нагружения. Возможности управления давлением в корсете типа Шено и УЗОР напоминают различия телефонов с аппаратным функциями конца прошлого столетия и современных программируемых смартфонов.
В корсете типа Шено, как указывалось выше, ни один из описанных выше механизмов не работает и процесс корсетотерапии остается полной неопределенностью.
Реальная картина силового воздействия векторов сил на туловище гораздо сложнее той, что выше описана для одного локального усилия. Даже оптимальные конструктивные условия существования активных и реактивных сил не гарантирует качественного процесса коррекции для трехмерного силового поля, воздействующего на туловище. В результате ассиметричного воздействия нагрузок на туловище по всему объему, возникают моменты сил, способные приводить к неконтролируемому угловому смещению конструктива относительно туловища – скручиванию. Поэтому необходима дополнительная боковая поддержка туловища, качественно удерживающая от этого смещения. В корсете УЗОР такой поддержкой являются стойки рамы корсета, которые оказывают необходимую и контролируемую поддержку туловища. Кроме того, стойки корсета формируют проектный сагиттальный профиль туловища, создаваемый в процессе примерки корсета и способны к коррекции в процессе терапии для решения поставленных задач, например коррекция деформации при болезни Шойермана-Мау. В корсете типа Шено осознанной и контролируемой конструктивной поддержки просто не существует. Скручивание происходит до того момента, пока гильза корсета не тормозится на отдельных криволинейных зонах туловища. Ни о каком упорядоченном воздействии в этих условиях говорить не приходится.
Немаловажное значение в общем процессе коррекции имеют бытовые условия эксплуатации , например, удобства одевания и раздевания корсета на ребенка, подвижность туловища в корсете, косметический вид ребенка в корсете, стоимость корсета, периодичность замены корсета на новый, периодичность и стоимость контроля нагрузки, проблемы ограничения физической активности собственного мышечного корсета, проблемы ношения корсета в летний период и в районах жаркого климата и ряд других. По всем перечисленным показателям корсет УЗОР имеет неоспоримые преимущества перед корсетом типа Шено. К недостаткам корсета УЗОР в сравнении корсетом типа Шено можно отнести гораздо бОльшую трудоемкость изготовления и необходимость высокой квалификации ортезиста в области биомеханики.
В заключение следует отметить, что производители корсета УЗОР являются единой командой, не связанной финансово, но объединенные единой организационной и технической стратегией. Работа поставлена таким образом, что пациент в корсете УЗОР при необходимости может обратиться в любой партнерский филиал и ему обязательно будет оказана помощь от самого минимума вплоть до изготовления нового корсета. Все изготовители постоянно обучаются новым технологиям, обмениваются опытом и проходят курсы переобучения. Все изготовители корсетов УЗОР имеют базовое высшее образование, чаще всего медицинское, и дополнительное образование по биомеханике, подтвержденное дипломом. Это является залогом высокого понимания процессов биомеханики коррекции и, соответственно, высокого технического уровня исполнения корсета.