СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ГОЛЕНОСТОПНОГО СУСТАВА
METHOD AND DEVICE FOR DIAGNOSING ANKLE JOINT INSTABILITY

Область техники, к которой относится изобретение
Группа изобретений относится к медицине, а именно к травматологии-ортопедии, и может применяться для диагностики повреждения связок голеностопного сустава (пяточно-малоберцовой, передней и задней таранно-малоберцовой).
Уровень техники
Стабилизацию голеностопного сустава обеспечивают межберцовый синдесмоз, латеральные и медиальные связки (Golano P.,Vega J. De Leeuw P.A. et al., 2010; van den Bekerom M.P et all 2008).
После повреждения связок голеностопного сустава, к которым относится пяточно-малоберцовая, передняя и задняя таранно-малоберцовая, пациенты часто имеют различные проблемы с функцией голеностопного сустава. Наиболее частые жалобы включают: боль, отек, чувство неустойчивости голеностопного сустава. Периодически возникают повторные повреждения голеностопного сустава, связанные с нестабильностью и нарушением функции после перенесенной первичной травмы связочного аппарата (Van Rijn R.M et all., The American Journal of Medicine., What Is the Clinical Course of Acute Ankle Sprains, A Systematic Literature Review (2008) doi: 10.1016/j.amjmed. 2007.11.018., p. 324-331). Данную патологию также характеризуют как хроническая нестабильность голеностопного сустава. (Delahunt Е. et all., Inclusion Criteria When Investigating Insufficiencies in Chronic Ankle Instability., Medicine & Science in Sports & Exercise., 2010 Nov; 42(11):2106-21. doi: 10.1249/MSS.0b013e3181de7a8a., P. 2106-2121). Зарубежные исследования показали, что после острого повреждения латерального связочного аппарата голеностопного сустава, которое может наблюдаться при различных переломах, более 33% пациентов через год все еще испытываю боль, однако последнее исследование, проведенное в 2016 году зарубежными авторами, показало, что этот показатель занижен и на самом деле более 50% пациентов имевших в анамнезе острое повреждение латерального связочного аппарата голеностопного сустава спустя даже 4 года все еще испытывают болевой синдром в области повреждения (Kemler Е, Thijs KM, Badenbroek I, van de Port IG, Hoes AW, Backx FJ. Long-term prognosis of acute lateral ankle ligamentous sprains: high incidence of recurrences and residual symptoms. Fam Pract. 2016 Dec; 33(6):596-600. Epub 2016 Aug 17.)
На сегодняшний день наиболее актуальным способом диагностики связочного аппарата голеностопного сустава является метод ультразвуковой диагностики и МРТ. Недостатком метода УЗИ при повреждении мелких связок латерального связочного комплекса голеностопного сустава, является то, что увидеть на УЗИ переднюю таранно-малоберцовую и пяточно-малоберцовую связку весьма затруднительно и возможно в большинстве случаев лишь у спортсменов, где связки имеют больший объем. Стоит отметить, что диагностика задней таранно-малоберцовой связки вообще невозможна на УЗИ, что связано с глубоким расположением под ахилловым сухожилием и более тонкой структурой. В отличие от УЗИ, МРТ диагностика позволяет увидеть все связки сустава, в том числе латерального связочного комплекса, и предположить объем поражения (Кузина И.Р., Ахадов Т.А., Магнитно-резонансная томография коленного сустава. Тезисы., Новосибирск 2003). Однако МРТ исследования, как правило, проводятся в статике, то есть на неподвижном голеностопном суставе, что в свою очередь, не может дать полную картину биомеханической стабильности голеностопного сустава или ее отсутствия, что также не позволяет с уверенностью сказать о каком-либо повреждении и установить окончательный диагноз в случае повреждения латерального связочного комплекса с трудно диагностируемыми мелкими связками. Выполнение данной процедуры с помощью МРТ требует значительного времени, более 25 минут, и имеет ряд противопоказаний, например, исследование противопоказано пациентам с металлоконструкцией в области поражения (Летягин А.Ю., Тулупов А.А с соавт. Лекции. Магнитно-резонансная томография возможности современной визуализации технологии в клинической диагностике. Международный томографический центр СО РАН., Новосибирск 2004., стр. 63-85).
Из уровня техники известны способы рентгенодиагностики повреждения передней таранной-малоберцовой связки голеностопного сустава RU 2245677, RU 2193351. Недостатками известных способов являются: отсутствие возможности одновременной оценки других связок латерального связочного комплекса таких как: задняя таранно-малоберцовая и пяточно-малоберцовая, а также оценки связок в мягко-тканном режиме, что реализуемо на современных компьютерных томографах; отсутствие возможности оценки всех связок голеностопного сустава при их нагрузке. Известные способы позволяют проводить исследования при нагрузке голеностопа только в одном положении и в одном направлении, однако для проведения полноценного исследования необходимо включение всего связочного комплекса в работу - данную задачу решает заявляемое изобретение, обеспечивая проведение исследования с нагрузкой на голеностопный сустав и связки с набором движений в разных плоскостях, чего невозможно сделать на шине с закрепленной конечностью. Таким образом, известные способы позволяют оценить голеностопный сустав и связки только в статике и только в одном положении (максимальной супинации или пронации), что в свою очередь не может дать исчерпывающую картину о функции и работе голеностопного сустава. Чтобы включить в работу переднюю таранно-малоберцовую связку одной лишь супинации не достаточно. Кроме того, известные приспособления, используемые для проведения рентгенодиагностики, не могут быть применены для компьютерного томографического исследования в связи с наличием металлических конструктивных элементов.
Одним из современных методов диагностики функциональных изменений опорно-двигательной системы является 4D динамическая компьютерная томография, когда пациент непосредственно в процессе обследования выполняет определенные движения. Применительно к суставным повреждениям динамическую КТ можно использовать для определения причины функциональных нарушений и, в том числе, нестабильности в суставе. В свою очередь это облегчает понимание механизма возникновения болевого синдрома и ограничения движений, что способствует выбору рациональной лечебной тактики (Гаркави Д.А. Артроскопия в диагностике и лечении посттравматических структурно-функциональных нарушений плечевого сустава., Диссертация на соискание уч. степени кандидата мед. наук., Москва 2017, стр. 22). Данный метод является наиболее информативным при обследовании больных с травмой голеностопного сустава. Большая ценность исследования заключается в том, что динамическая компьютерная томография позволяет увидеть поврежденный сустав в динамике и сравнить со здоровым суставом. Для выполнения динамического исследования пациента необходимо обучить движениям, которые он должен воспроизводить в процессе компьютерной томографии.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для функциональной лучевой диагностики стоп (RU №167394), которое предназначено для выполнения различных диагностических исследований (рентгенография, компьютерная томография) с имитацией функциональной нагрузки на стопы. Устройство позволяет оценить функциональное состояние стопы и взаиморасположение костей стопы во время нагрузки, в положении сгибания и разгибания в голеностопном суставе, а также состояние связочного аппарата, сухожилий и мышц. Устройство содержит опорную площадку для стоп, жилет для фиксации, фиксирующие ремни с регулируемой длиной, динамометр, при этом жилет соединен с опорной площадкой через тензодатчик (динамометр), позволяющий контролировать величину нагрузки на опорную площадку. Во время исследования пациент надевает жилет, соединенный ремнями с опорной площадкой, и осуществляет опору стопами на площадку с силой, аналогичной таковой в вертикальном положении (с учетом массы тела обследуемого).
Недостатком данной модели является то, что площадка для опоры стоп не позволяет зафиксировать конечность в одной точке и выполнять движения вокруг одной оси. Данные движения необходимы, чтобы нагрузить определенные связочные структуры и тем самым проанализировать обеспечивают они стабильность сустава или нет. Другим недостатком является то, что пациент не может самостоятельно плавно выполнить движение от одного крайнего положения стопы к другому. Крайним положением стопы или исходным перед началом исследования является максимальная пронация (поворот стопы в вертикальном положении кнаружи вокруг продольной оси стопы). Вторым крайним положением стопы в конце исследования является сочетание супинации (поворот стопы в вертикальном положении кнутри вокруг продольной оси стопы), подошвенного сгибания (характеризующееся движением подошвы от себя, выполняется сразу после того как пациент супинирует стопу, диапазон сгибания от 90° до 135°), и последнее движение - ротация (вращение, поворот стопы, зафиксированной на опорной площадке, выполняется после подошвенного сгибания, в диапазоне от 5° до 20°. Перечисленные движения реализуются заявляемым изобретением. Еще одним недостатком известного решения является то, что стопа в данной модели не фиксируется к площадке для опоры, так же, как и ремни для соединения жилета и опорной площадки. В результате нет возможности осуществлять внешнее воздействие на стопу, выполнять необходимые для диагностики движения и окончательно установить диагноз, в связи с чем получаемые изображения не отображают полную картину повреждения связочного аппарата голеностопного сустава.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой, решаемой изобретением, является устранение недостатков аналога, благодаря чему обеспечивается повышение точности диагностики нестабильности голеностопного сустава, обусловленной повреждением связок, таких как пяточно-малоберцовая, передняя и задняя таранно-малоберцовая.
Техническим результатом, достигаемым как благодаря устройству, так и способу, является повышение точности диагностики повреждения пяточно-малоберцовой, передней и задней таранно-малоберцовой связок при тяжелой травме голеностопного сустава при условии упрощения диагностики.
Результат достигается за счет определенных движений стопы в определенной последовательности на опорной площадке, обеспечивающей требуемую фиксацию, положения стопы. В результате проведенных исследований нами выявлена оригинальная совокупность движения голеностопного сустава, необходимая для повышения точности диагностики нестабильности: пронация или поворот стопы в вертикальном положении кнаружи вокруг продольной оси стопы; супинация (поворот стопы в вертикальном положении кнутри вокруг продольной оси стопы), подошвенное сгибание (характеризующееся движением подошвы от себя, диапазон сгибания от 90° до 135°), и последнее движение - ротация (вращение, поворот стопы, зафиксированной на опорной площадке). Выполнение этих движений в определенной последовательности и в условиях фиксации стопы, позволяет установить, какая из связочных структур голеностопного сустава повреждена, что имеет большую диагностическую ценность, т.к. позволяет получить полную картину повреждения связочного аппарата голеностопного сустава.
Технический результат достигается благодаря следующим совокупностям существенных признаков, характерным как для объекта «устройство», так и для объекта «способ». Способ может быть реализован в т.ч. с использованием современных 4D компьютерных томографов.
Разработанное устройство, обеспечивает возможность выполнения движений в момент исследования в сочетании с приложением внешних усилий, направленных на супинацию стопы, что позволяет определить биомеханическую нестабильность голеностопного сустава и несостоятельность связочного аппарата.
Устройство для фиксации голеностопного сустава при проведении диагностики повреждения связок с использованием компьютерной томографии включает опорную площадку, жестко закрепленную на шарообразном теле, при этом опорная площадка выполнена с элементами фиксации на ней стопы пациента и возможностью перемещения пациентом опорной площадки с шарообразным телом посредством строп.
Опорная площадка снабжена двумя прорезями, расположенными по бокам (с противоположных сторон) опорной площадки для размещения в них строп, а также прорезями для закрепления элементов фиксации голеностопного сустава пациента на опорной площадке, расположенными в ее центральной части. В качестве элементов фиксации могут быть использованы ремни, вставленные в прорези. При этом прорези для закрепления элементов фиксации голеностопного сустава пациента могут быть расположены парами в несколько рядов по горизонтали для возможности фиксации строп разной длины, при этом прорези в паре расположены на расстоянии с обеспечением размещения между ними стопы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения прорезей выполнено три пары, расстояние между прорезями пары выполнено от 10-15 см, расстояние между парами - 4-6 см. Опорная площадка у основания имеет скошенные углы, что обеспечивает возможность наклона площадки в стороны. Шарообразное тело выполнено диаметром от 10 до 15 см.
Способ диагностики связок с нестабильностью голеностопного сустава с использованием устройства, описанного выше, реализуется в два этапа. На первом этапе выполняют сканирование неповрежденного голеностопного сустава в динамическом режиме с заранее оговоренными движениями голеностопного сустава, включающими супинацию, подошвенное сгибание и ротацию стопы, которые пациент самостоятельно выполняет по команде оператора посредством поворота опорной площадки с помощью строп в требуемом направлении; на втором этапе проводят исследование поврежденного голеностопного сустава в динамике при движениях голеностопного сустава, аналогично первому этапу (в таком же динамическом режиме с такими же движениями и в такой же последовательности как и на неповрежденном суставе на первом этапе). По результатам сравнения полученных изображений неповрежденного и поврежденного суставов делают вывод о наличии повреждения связок голеностопного сустава и биомеханической нестабильности. При этом вывод делают на основании замера контрольных точек или мест фиксации связок, полученных при исследовании в динамическом режиме неповрежденного и поврежденного голеностопных суставов. Разницу в расстоянии между точками фиксации связок в 3 мм и более между замерами, проводимыми на поврежденном и неповрежденном суставах, считают основанием для подтверждения диагноза повреждения связок голеностопного сустава и биомеханической нестабильности. В случае двустороннего повреждения диагностическими критериями являются смещение таранной кости и неравномерное увеличение щели голеностопного сустава.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 - схематичное представление разработанного устройства с опорной площадкой, размещенной на шарообразном теле.
фиг. 2-5 - демонстрируют положения стопы при проведении исследования, при этом на фиг. 2 показано стартовое или исходное положение стопы перед началом динамического исследования; на фиг. 3 - первый тип движения, выполняемый при динамическом исследовании (супинация); на фиг. 4 - второй тип движения, выполняемый при динамическом исследовании (подошвенное сгибание), на фиг. 5 - третий тип движения выполняемым пациентом (ротация стопы).
фиг. 6 - изображение (А) поврежденного и (Б) неповрежденного голеностопного сустава после 4D исследования, где на изображении (А) не закрашенными стрелками показано расхождение контрольных точек в сравнении с неповрежденной стороной (Б), закрашенными стрелками показано нормальное расстояние между контрольными точками.
Позициями на изображениях обозначены: 1 - опорная площадка, 2 - шарообразное тело (или сфера), 3 - элементы фиксации голеностопного сустава пациента на опорной площадке (ремни), 4 - стропы, 5 - прорези в опорной площадке для размещения в них строп, 6 - прорези (или отверстия) для закрепления элементов фиксации голеностопного сустава пациента на опорной площадке (ремней), 7 - скошенный угол.
Осуществление изобретения
Способ для диагностики нестабильности голеностопного сустава, реализуемый посредством разработанного нами устройства, заключается в том, что стопа пациента, находящегося в компьютерном томографе, фиксируется на опорной площадке (фиг. 1), содержащей по центру отверстия для фиксации стопы ремнями, а по бокам прорези для строп, за которые пациент может производить необходимые движения, помогая себе руками, при этом опорная площадка располагается на шарообразном теле (или сфере). Сфера позволяет осуществлять разнонаправленные движения в голеностопном суставе с одинаковой степенью свободы.
На первом этапе исследования производится сканирование в томографе в динамическом режиме с заранее оговоренными движениями неповрежденного голеностопного сустава, включающими такие движения как супинация (поворот стопы в вертикальном положении кнутри вокруг продольной оси стопы, время выполнения от 1 сек до 2 сек), подошвенное сгибание (характеризующееся движением подошвы от себя, выполняется сразу после того как пациент супинирует стопу, диапазон сгибания от 90° до 135° время выполнения от 2 сек. до 4 сек), и последнее движение - ротация (вращение или поворот стопы, зафиксированной на опорной площадке, выполняется после подошвенного сгибания, в диапазоне от 5° до 20°, время выполнения от 4 до 6 сек, который пациент самостоятельно выполняет при помощи предлагаемой опорной площадки, располагающийся на сфере). Стартовым положением стопы или исходным перед началом динамического исследования является максимальная пронация (поворот стопы в вертикальном положении кнаружи, вокруг продольной оси стопы). Пронация выполняется до начала сканирования на выключенном компьютерном томографе.
На втором этапе проводится исследование уже поврежденного голеностопного сустава в динамике, выполняется по аналогии с не поврежденным суставом при помощи опорной площадки, расположенной на сфере, на которой зафиксирована конечность, позволяющей осуществлять движения голеностопного сустава, аналогично движениям, которые были выполнены при исследовании не поврежденного голеностопного сустава (супинация, подошвенное сгибание и ротация стопы).
Пример реализации изобретения.
Пациент К., 35 лет. Диагноз: Разрыв передней таранно-малоберцовой связки справа.
Пациенту были показаны и объяснены движения, которые необходимо было выполнить вовремя 4D томографии в динамике. Стартовым положением стопы или исходным перед началом динамического исследования является максимальная пронация - поворот стопы в вертикальном положении кнаружи, вокруг продольной оси стопы, которая была выполнена пациентом до начала сканирования на выключенном компьютерном томографе (Фиг. 2).
После того как стопа находится в нужном положении включают томограф. Время выполнения сканирования до 6 сек. Пациент уложен в томограф, первым этапом производят исследование левого (неповрежденного) голеностопного сустава в динамике. Первый тип движения выполняемым пациентом после включения компьютерного томографа - поворот стопы в вертикальном положении кнутри вокруг продольной оси стопы (супинация) (фиг. 3.) из стартового положения до крайнего положения. Время выполнения от 1 до 2 сек.
Второй тип движения, выполняемый пациентом - подошвенное сгибание (характеризующееся движением подошвы от себя) (фиг. 4), выполняется сразу после того как пациент супинирует стопу. Диапазон сгибания от 90° до 135°, время выполнения со 2 сек. до 4 сек.
Третий тип движения, выполняемый пациентом - ротация стопы внутрь (вращение, поворот), зафиксированной на опорной площадке (фиг. 5). Выполняется после подошвенного сгибания, в диапазоне от 5° до 20° время выполнения с 4 сек до 6 сек. После чего компьютерный томограф выключают.
Вторым этапом было произведено динамическое исследование поврежденного правого голеностопного сустава по принципу левого неповрежденного сустава при помощи опорной площадки, расположенной на сфере, на которой зафиксирована конечность с заранее оговоренными и показанными движениями голеностопного сустава, включающими супинацию, подошвенное сгибание и ротацию стопы, из такого же исходного положения и в таких же временных рамках, в течении 6 секунд.
После получения динамических изображений, производилась оценка расхождения контрольных точек в местах фиксации связок латерального связочного комплекса, что указывало на повреждение комплекса в целом или отдельных связок (пяточно-малоберцовой, передней таранно-малоберцовой или задней таранно-малоберцовой) в зависимости от расхождения контрольных точек и оценки снимков в мягкотканом режиме. В мягкотканом режиме был предварительно установлен диагноз: разрыв передней таранно-малоберцовой связки. После оценки динамической картины в сравнении с неповрежденной стороной по контрольным точкам в зоне фиксации передней таранно-малоберцовой связки, выявлено расхождение более 5 мм в зоне фиксации вышеупомянутой связки (фиг. 6). Установлен окончательный диагноз: разрыв передней таранно-малоберцовой связки. Рекомендовано оперативное лечение с восстановлением передней таранно-малоберцовой связки. Пациенту выполнена операция под спинальной анестезией.
Произведен доступ к передней таранно-малоберцовой связке правого голеностопного сустава, при ревизии выявлен полный разрыв последней, что подтвердило точность раннее выявленного диагноза на 4D томографе с устройством для фиксации голеностопного сустава. Произведены открытая пластика связки, ушивание раны, наложена асептическая повязка.
Швы сняты на 14-е сутки после операции. Пациенту не разрешалось давать полную нагрузку на правую нижнюю конечность в течение 6 недель. Проводилась иммобилизация в гипсовой повязке.
Через 3 месяца болевого синдрома в проекции передней таранно-малоберцовой и пяточно-малоберцовой связки практически не наблюдалось. Признаки нестабильности в правом голеностопном суставе отсутствовали.
Таким образом, разработанное нами устройство и способ диагностики нестабильности голеностопного сустава, позволяют повысить точность и упростить процедуру диагностики посттравматической нестабильности голеностопного сустава, что является актуальной проблемой для современной травматологии и ортопедии.