Abnormal hypersynchronization of body balance control system in children with post-burn foot deformity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. Treatment of children with post-burn foot deformities is an important task of reconstructive plastic surgery. The scars formed on the back surface of the feet, even with adequate surgical approach, in the acute period of thermal injury, further often lead to deformities of the entire foot, which leads to a derangement of its support function. The importance of the problem lies in the fact that with the growth of the child, secondary abnormal changes develop on the part of the joints of the lower extremities and the spine, leading to impaired locomotor function, including deviations in the body balance control system.

Purpose of the study. To study postural stability in children with post-burn foot deformities before and after surgical treatment.

Material and methods. The stabilometric study was conducted in 12 patients with post-burn cicatricial foot deformity, the average age of the patients was 9.8 ± 0.93 years old. The control group consisted of 12 children of the same age with no signs of orthopedic abnormality. To assess the results, the methods of descriptive statistics with the inclusion of correlation and regression analysis were used.

Results. In patients with post-burn cicatricial deformity of the foot at the pre-treatment stage, a compensatory redistribution of the static load towards the intact lower limb was revealed. Analysis of postural control indicators in patients of the main group showed an abnormal increase in the synchronization of the system of body balance control. After reconstructive operations on the affected foot, symmetry of the distribution of the load and restoration of the support of the limb of the affected side were noted. Correlation analysis revealed a pronounced decrease in abnormal hypersynchronization between stabilometric parameters, which may indicate a trend towards normalization of the postural control strategy in patients after treatment.

Conclusion. Elimination of post-burn foot deformity contributed to the restoration of its anatomical shape and was accompanied by pronounced positive dynamics in the state of the system of vertical balance of the patient’s body.

About the authors

Igor E. Nikityuk

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Author for correspondence.
Email: femtotech@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5546-2729

MD, PhD, Leading Researcher of the Laboratory of Physiological and Biomechanical Research

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Elizaveta L. Kononova

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: Yelisaveta@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7624-013X

MD, PhD, Head of the Laboratory of Physiological and Biomechanical Research

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Maksim S. Nikitin

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: doknikitin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8987-3489

MD, Orthopedic and Trauma Surgeon of the Department of Trauma Sequelae and Rheumatoid Arthritis

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Konstantin A. Afonichev

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: afonichev@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-6460-2567

MD, PhD, D.Sc., Head of the Department of Trauma Sequelae and Rheumatoid Arthritis

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

References

  1. Ефимов А.П. Информативность биомеханических параметров походки для оценки патологии нижних конечностей // Российский журнал биомеханики. – 2012. – Т. 16. – № 1. – С. 80–88. [Efimov AP. Informativity of biomechanical parameters of gait for the estimation of the lower extremities pathology. Rossiyskiy zhurnal biomekhaniki. 2012;16(1):80-88. (In Russ.)]
  2. Ngu F, Patel B, McBride C. Epidemiology of isolated foot burns in children presenting to a Queensland paediatric burns centre- a two-year study in warmer climate. Burns Trauma. 2017;5:6. https://doi.org/10.1186/s41038-017-0070-3.
  3. Гизатулина Л.Я., Богов А.А., Муллин Р.И., Ибрагимов Я.Х. Применение васкуляризированной кожной пластики задним фасциально-жировым лоскутом голени на ретроградном кровотоке для замещения дефекта мягких тканей нижней трети голени и стопы // Практическая медицина. – 2017. – № 8. – С. 53–55. [Gizatulina LY, Bogov AA, Mullin RI, Ibragimov YK. The usage of vascularized skin plastics by reverse adipofascial flap of the lower leg in counterpulsation for defects of soft tissues of the lower third of shin and foot. Prakticheskaya meditsina. 2017;(8):53-55. (In Russ.)]
  4. Богов А.А., Ибрагимова Л.Я., Муллин Р.И. Применение васкуляризированной кожной пластики медиальным лоскутом стопы для замещения дефекта мягких тканей стопы // Практическая медицина. – 2012. – № 8-1. – С. 86–87. [Bogov AA, Ibragimova LY, Mullin RI. The use of vascularized skin plastics by medial flap of the foot for replacing defects of soft tissues of the foot. Prakticheskaya meditsina. 2012;(8-1): 86-87. (In Russ.)]
  5. Богданов С.Б., Бабичев Р.Г. Хирургические аспекты лечения детей с глубокими ожогами тыльной поверхности кистей и стоп // Российский вестник детской хирургии, анестезиологии и реаниматологии. – 2016. – Т. 6. – № 1. – С. 57–62. [Bogdanov SB, Babichev RG. Surgical aspects of treatment children with deep burns of dorsal surface of hands and feet. Rossiyskiy vestnik detskoy khirurgii, anesteziologii i reanimatologii.2016;6(1):57-62. (In Russ.)]
  6. Sonmez Ergun S. A new splint for dorsal foot burns. J Burn Care Res. 2018;39(2):308-310. https://doi.org/10.1097/BCR.0000000000000573.
  7. Hurkmans HLP, Bussmann JBJ, Benda E, et al. Techniques for measuring weight bearing during standing and walking. Clin Biomech. 2003;18(7):576-589. https://doi.org/10.1016/s0268-0033(03)00116-5.
  8. Kumar SN, Omar B, Joseph LH, et al. Evaluation of limb load asymmetry using two new mathematical models. Glob J Health Sci. 2014;7(2):1-7. https://doi.org/10.5539/gjhs.v7n2p1.
  9. Никитюк И.Е., Мошонкина Т.Р., Щербакова Н.А., и др. Влияние локомоторной тренировки и функциональной электромиостимуляции на постуральные функции детей с тяжелыми формами ДЦП // Физиология человека. – 2016. – Т. 42. – № 3. – С. 37–46. [Nikityuk IE, Moshonkina TR, Shcherbakova NA, et al. Effects of locomotor training and functional electrical stimulation on postural function in children with severe cerebral palsy. Fiziol Cheloveka. 2016;42(3):37-46. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0131164616030127.
  10. Adegoke BO, Olaniyi O, Akosile CO. Weight bearing asymmetry and functional ambulation performance in stroke survivors. Glob J Health Sci. 2012;4(2):87-94. https://doi.org/10.5539/gjhs.v4n2p87.
  11. Щуров В.А., Новиков К.И., Мурадисинов С.О. Влияние разновысокости нижних конечностей на биомеханические параметры ходьбы // Российский журнал биомеханики. – 2011. – Т. 15. – № 4. – С. 102–107. [Shchurov VA, Novikov KI, Muradisinov SO. Effect of uneven legs on biomechanical parameters of walking. Rossiyskiy zhurnal biomekhaniki. 2011;15(4):102-107. (In Russ.)]
  12. Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. – М.: Т.М. Андреева, 2007. – 640 с. [Skvortsov DV. Diagnostika dvigatel’noy patologii instrumental’nymi metodami: analiz pokhodki, stabilometriya. Moscow: T.M. Andreeva; 2007. 640 p. (In Russ.)]
  13. Никитюк И.Е., Икоева Г.А., Кивоенко О.И. Система управления вертикальным балансом у детей с церебральным параличом более синхронизирована по сравнению со здоровыми детьми // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. – 2017. – Т. 5. – № 3. – С. 49–57. [Nikityuk IE, Ikoeva GA, Kivoenko OI. The vertical balance management system is more synchronized in children with cerebral paralysis than in healthy children. Pediatric traumatology, orthopaedics and reconstructive surgery. 2017;5(3):49-57. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/PTORS5349-57.
  14. Cavanaugh JT, Guskiewicz KM, Stergiou N. A nonlinear dynamic approach for evaluating postural control: new directions for the management of sport-related cerebral concussion. Sports Med. 2005;35(11):935-950. https://doi.org/10.2165/00007256-200535110-00002.
  15. Schmit JM, Riley MA, Dalvi A, et al. Deterministic center of pressure patterns characterize postural instability in Parkinson’s disease. Exp Brain Res. 2006;168(3):357-367. https://doi.org/10.1007/s00221-005-0094-y.
  16. Никитюк И.Е., Кононова Е.Л., Виссарионов С.В. Постуральный дефицит у детей со стенозом позвоночного канала // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. – 2018. – Т. 6. – № 4. – С. 13–19. [Nikityuk IE, Kononova EL, Vissarionov SV. Postural deficiency in children with spinal stenosis Pediatric traumatology, orthopaedics and reconstructive surgery. 2018;6(4):13-19. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/PTORS6413-19.
  17. Carpenter MG, Murnaghan CD, Inglis JT. Shifting the balance: evidence of an exploratory role for postural sway. Neuroscience. 2010;171(1):196-204. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2010.08.030.
  18. Wright WG, Ivanenko YP, Gurfinkel VS. Foot anatomy specialization for postural sensation and control. J Neurophysiol. 2012;107(5):1513-1521. https://doi.org/10.1152/jn.00256.2011.
  19. Казенников О.В., Киреева Т.Б., Шлыков В.Ю. Влияние структуры опорной поверхности под стопой на поддержание вертикальной позы при разном распределении нагрузки между ногами // Физиология человека. – 2016. – Т. 42. – № 4. – С. 61–68. [Kazennikov OV, Kireeva TB, Shlykov VY. Influence of structure of the support surface under the sole on vertical posture during standing with different body weight distribution between legs. Fiziol Cheloveka. 2016;42(4):61-68. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0131164616040044.
  20. Бачу А.Я. Усиление сенсорно-моторной интеграции в неокортексе путем рефлексогенной стимуляции физиологически активных зон // Вестник Приднестровского университета. – Серия «Медико-биологические и химические науки». – 2014. – № 2. – С. 112–117. [Bachu AY. Usilenie sensorno-motornoy integratsii v neokortekse putem refleksogennoy stimulyatsii fiziologicheski aktivnykh zon. Vestnik Pridnestrovskogo universiteta. Seriya: Mediko-biologicheskie i khimicheskie nauki. 2014;(2):112-117. (In Russ.)]
  21. Щеколова Н.Б., Бронников В.А., Ладейщиков В.М., Зиновьев А.М. Значение оценки биомеханических показателей при ортопедической коррекции двигательных нарушений у больных после перенесенного церебрального инсульта // Пермский медицинский журнал. – 2018. – Т. 35. – № 3. – С. 9–14. [Schekolova NB, Bronnikov VA, Ladeischikov VM, Zinoviev AM. Significance of biomechanical indices assessment in orthopedic correction of motor disorders in patients following cerebral stroke. Perm Medical Journal. 2018;35(3):9-14. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/pmj3539-14.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The feet of patient B., 14 years old. Post-burn cicatricial deformity of the right foot: a — before surgery; b — one year after surgery on the affected foot

Download (208KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The regression line (thick line) and its confidence interval (thin lines) reflect the dependence of healthy children with open eyes: a is the L/S parameter on the oscillatory amplitude A of the mass center projection; b is L/A parameter of the average power level of the spectrum f 60% of the statokinesiogram

Download (127KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The regression line (thick line) and its confidence interval (thin lines), reflecting in patients with unilateral rear foot burn with open eyes, the dependence before treatment: a is the L/S parameter on the oscillatory amplitude A of the mass center projection; b is the L/A parameter on the average power level of the spectrum f 60% of the statokinesiogram

Download (143KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Stabilograms of patient B., 14 years old (see fig. 1): a — before the surgery; b — one year after the surgery on the affected foot. Restoration of the centering of the projection of the body mass center in the frontal plane, normalization of the area of statokinesiogram. Red line indicates test with open eyes, green line shows test with eyes closed

Download (79KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Nikityuk I.E., Kononova E.L., Nikitin M.S., Afonichev K.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».