Устройство для проведения нагрузки на связочный аппарат при рентгенологической оценке степени нестабильности коленного сустава
APPARATUS FOR CONDUCTING A LOAD ON THE LIGAMENTOUS APPARATUS IN RADIOLOGICAL ASSESSMENT OF THE DEGREE OF INSTABILITY OF THE KNEE JOINT

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, травматологии и ортопедии, и предназначено для рентгенологической оценки степени нестабильности коленного сустава.
Травмы колена, сопровождающиеся нестабильностью коленного сустава, являются одной из самых часто встречающихся спортивных травм- 68,6 случаев на 100 тыс. человек ежегодно (Sanders T.L. et al, Incidence of Anterior Cruciate Ligament Tears and Reconstruction: A 21-Year Population-Based Study. Am. J. Sports. Med., 2016, 44(6), p. 1502-1507). Нередко разрывы менисков сочетаются с повреждением боковых и крестообразных связок, переломами костей, участвующих в образовании коленного сустава. Оторванная часть мениска, сохраняя связь с передним и задним рогом, часто перемещается, ущемляется между мыщелками бедра и голени, вызывая блокаду сустава, которая проявляется внезапным ограничением движения (преимущественно разгибания), острой болью, прогрессирующим травматическим синовитом.
Очень важно уметь точно и быстро распознать повреждение коленного сустава. Одним из точных и объективных проявлений травм колена является оценка степени нестабильности коленного сустава. Боль в колене может быть следствием самых разных причин, однако в большинстве случаев она обусловлена одним или несколькими из следующих повреждений: разрывом мениска, повреждением хряща, остеохондральным переломом, повреждением связок. Клиническая картина этих повреждений может быть одна и та же, но детально собранный анамнез и внимательное физикальное исследование, дополненное лучевыми методами диагностики, помогают правильно поставить диагноз.
Сегодня существует большое количество методик определения степени нестабильности коленного сустава, например, способы проведения разнообразных сгибательных проб поврежденной конечности (достаточно полно описаны у Моденов К.С., Диагностика и профилактика травм коленного сустава, 2012 г. с.7-12) - проба Лахмана, проба Годфри, симптом «переднего выдвижного ящика», симптом «заднего выдвижного ящика». Определение нестабильности коленного сустава, и уж тем более ее оценка, таким образом, сопряжены с рядом трудностей - максимально важно проводить такое обследование сразу после травмы до того, как разовьется отек и больной начнет инстинктивно сопротивляться манипуляциям врача.
Так, в связи с субъективизмом проб и сложностью их проведения для оценки степени нестабильности коленного сустава в обязательном порядке используют лучевые методы обследования. Однако и их результаты не могут быть исчерпывающими, так как для оценки нестабильности важно определить разницу в смещении костей, образующих коленный сустав, а сделать это вручную не представляется возможным, поскольку влечет за собой излишнюю лучевую нагрузку на проводящего подобные манипуляции с поврежденной конечностью и отсутствие точного воздействия на смещаемые кости. Для решения этой проблемы при рентгенологическом исследовании используют ряд устройств.
Известно устройство для оценки степени нестабильности коленного связок коленного сустава Telos Stress Device (Distribution of posterior tibial displacement in knees with posterior cruciate ligament tears Martin S. Schulz, Eric S. Steenlage, Kai Russe, Michael J. Strobel J Bone Joint Surg Am 2007 Feb; 89), которое состоит из рамки, фиксирующей голень; вытягивающего элемента; шкалы; упора надколенника. Устройство имеет следующие недостатки. Конструкция состоит из множества громоздких тяжелых элементов, расположение которых необходимо попеременно менять на основной раме во время проведения исследования в зависимости от стороны исследуемой конечности.
Известно устройство для определения нестабильности коленного сустава (патент RU 2199979 С1, опубл. 10.03.2003 г.), содержащее неподвижную и подвижную платформу с кронштейном. Кронштейн соединен тягами с сильфонами, имеющими пружинные клапаны для ограничения давления, а неподвижная платформа соединена с индикатором измерения смещения. Недостатками этого устройства являются громоздкость, техническая сложность предложенной конструкции, отсутствие возможности выполнить рентгенологическое исследование во фронтальной плоскости для диагностики нестабильности коленного сустава, вызванного повреждением коллатеральных связок коленного сустава.
Также из уровня техники известно устройство для исследования передне-задней нестабильности коленного сустава (патент RU 2336816 С1, опубл. 27.10.2008 г.), которое содержит планку с двумя опорными площадками и измерительный узел. Измерительный узел имеет втулку с фиксатором, выполненную с возможностью перемещения вдоль планки, перемещающийся во втулке измерительный стержень с подошвой с ценой деления 1 мм и оцифрованный через 5 мм, и подвижный цилиндр с фиксатором, позволяющий устанавливать нулевое положение измерительного стержня. В центре проксимальной опорной площадки имеется отверстие. Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности зафиксировать смещение голени для выполнения рентгенологического исследования до и после приложения нагрузки, отсутствие возможности выполнить одинаковую нагрузку на конечности для сравнительного исследования контралатеральной конечности, отсутствие возможности выполнить рентгенологическое исследование во фронтальной плоскости для диагностики нестабильности коленного сустава, вызванного повреждением коллатеральных связок коленного сустава.
Так, в уровне техники известно устройство для проведения нагрузки на связочный аппарат при рентгенологической оценке степени нестабильности коленного сустава (патент на ПМ RU 197909 U1, опубл. 05.06.2020 г.), наиболее близкий по назначению и технической сущности к предлагаемому нами устройству, и выбранный нами за прототип. Устройство включает две подвижные планки с двумя опорными передвигающимися по всей длине элементами на конечность, при этом подвижные планки соединены с основной площадкой при помощи храповых механизмов, а на основной площадке устройства установлен механизм, создающий давление на тестируемый сегмент конечности. Так, существенным недостатком данного устройства является неконтролируемое приложение давления на исследуемую конечность с ее возможной дальнейшей травматизацией, угол отклонения голени возможно определить только на полученных сравнительных рентгенограммах здоровой и поврежденной конечностях.
Таким образом, существует потребность в устройстве для проведения нагрузки на связочный аппарат при рентгенологической оценке степени нестабильности коленного сустава, лишенном вышеуказанных недостатков.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности оценки степени нестабильности коленного сустава за счет измерения смещения голени как с помощью устройства, так и на полученных рентгенограммах, а также существенное снижение риска ятрогенного повреждения коллатеральных связок коленного сустава за счет контроля оказываемого на конечность давления.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для проведения нагрузки на связочный аппарат при рентгенологической оценке степени нестабильности коленного сустава, включающем две подвижные планки с двумя опорными передвигающимися по всей длине элементами на конечность, при этом подвижные планки соединены с основной площадкой, а на основной площадке устройства установлен механизм, создающий давление на тестируемый сегмент конечности, предлагается в качестве механизма, создающего давление, использовать электронный гидравлический механизм с заданным параметром силы давления 200 Н, включающий в себя заключенный в корпусе блок подачи жидкости, содержащий последовательно соединенные картридж для жидкости, электронный регулятор подачи жидкости и пропорциональный электроклапан, а также включающий гидроцилиндр и датчик измерения линейного перемещения, заключенные в поршне гидравлического механизма, при этом датчик измерения линейного перемещения выполнен с возможностью соединения с цифровым табло, расположенным на корпусе гидравлического механизма; соединение подвижных планок с основной площадкой выполнено посредством двух параллельно расположенных круглых в сечении реек, а каждая подвижная планка включает в себя два отверстия для скользящего соединения с рейками.
На фиг. 1, 2 показано схематичное изображение предлагаемого устройства с раздвинутыми и сдвинутыми подвижными планками.
На фиг. 3 показана блок-схема электронного гидравлического механизма.
На фиг. 4, 5 показано расположение устройства относительно исследуемой конечности.
На фиг. 6 представлен внешний вид устройства.
Устройство для проведения нагрузки на связочный аппарат при рентгенологической оценке степени нестабильности коленного сустава (Фиг. 1, 2) включает в себя две подвижные планки (1) с двумя опорными передвигающимися по всей свободной, до места расположения реек (4), длине планки фиксирующими элементами (2) на конечность. Устройство также включает основную площадку (3) с элементом упора в конечность. Подвижные планки (1) подвижно соединены с основной площадкой (3) следующим образом. Основная площадка (3) неподвижно соединена с двумя параллельно расположенными круглыми в сечении рейками (4) таким образом, что расположена посередине длины реек (4). Свободные концы реек (4) снабжены соединяющими эти концы заглушками (5). Каждая подвижная планка (1) включает в себя два отверстия (6) для скользящего соединения с рейками (4). Такая фиксация подвижных планок (1) с двух сторон основной площадки (3) позволяет смещать подвижные планки (1) относительно основной площадки (3) в контуре реек (4), ограниченных заглушками (5).
На основной площадке (3) расположен электронный гидравлический механизм (7) с заданным параметром силы давления 200 Н (Фиг. 1-2). Электронный гидравлический механизм (7) включает заключенный в корпусе (8) блок подачи жидкости (9), содержащий последовательно соединенные картридж для жидкости (10), электронный регулятор подачи жидкости (11) и пропорциональный электроклапан (12), выполненный с возможностью соединения с гидроцилиндром (13), заключенным в подвижном поршне (14). В подвижном поршне (14) гидравлического механизма заключен также датчик измерения линейного перемещения (15). Датчик измерения линейного перемещения (15) выполнен с возможностью соединения с цифровым табло (16), расположенным на корпусе (8) (Фиг. 3).
Устройство снабжено блоком питания (17), который может быть представлен съемным/несъемным аккумулятором и разъемом для шнура электропитания, а также, собственно шнуром.
Включение электронного гидравлического механизма предлагаемого устройства в рамках данного изобретения возможно как с помощью расположенной на корпусе кнопки включения с использованием таймера и без, так и с помощью пульта управления, и по каналу беспроводной связи.
Использование электронного гидравлического механизма (7) с заданной силой давления 200 Н позволяет создать контролируемое давление на исследуемую область конечности. Прилагаемая гидравлическим механизмом (7) сила давления выше силы, необходимой для растяжения связок и меньше силы, необходимой для дополнительного травмирования связочного аппарата, что исключает ятрогенное повреждение коллатеральных связок колена.
Смещение подвижных планок (1) относительно двух сторон центральной площадки (3) (Фиг. 1 - положение с раздвинутыми относительно центральной площадки подвижными планками, Фиг. 2 - положение со сдвинутыми подвижными планками) позволяет оптимально зафиксировать конечность в устройстве, максимально снижая болевой дискомфорт пациента при проведении исследования.
Включение в конструкцию устройства датчика измерения линейного перемещения (15) позволяет немедленно фиксировать линейную величину смещения голени относительно суставной щели коленного сустава с высокой точностью во время создания электронным гидравлическим механизмом (7) давления с моментальным выводом полученных данных на цифровое табло, что позволит исследователю сделать первые оценочные выводы относительно степени нестабильности коленного сустава.
Применение устройства осуществляют следующим образом.
Для рентгенологической оценки степени нестабильности коленного сустава, вызванной повреждением его связок, устройство фиксируют путем перемещения опорных элементов на нижней конечности таким образом, чтобы подвижные планки фиксировались на внутренней поверхности голени в верхней трети и непосредственно над коленным суставом (Фиг. 4). Электронный гидравлический механизм, создающий фиксированную величину давления 200 Н, фиксируют на боковой поверхности колена напротив линии коленного сустава. Выполняют рентгенограмму сустава до срабатывания электронного гидравлического механизма. При помощи включения электронного гидравлического механизма, создающего давление, выдвигают голень кнутри исследуемой конечности (Фиг. 5). С помощью датчика измерения линейного перемещения, расположенного в поршне гидравлического механизма, происходит измерение величины смещения голени, передающееся на цифровое табло. Фиксируют полученные данные. Выполняют рентгенограмму с созданным усилием. По выполненным рентгенограммам определяют разницу в смещении голени в миллиметрах. Сопоставляют разницу, полученную с помощью датчика, с разницей, определенной на рентгенограммах, усредняют полученное значение.
Полученные результаты сравнивают с исследованием, выполненным на контралатеральной конечности. Разница в смещении до 5 мм принимается за нестабильность I степени, от 5 до 10 мм - II степени, более 10 мм - III степени.
Клиническое исследование устройства (Фиг. 6).
Пример 1. Пациент К., 28 лет, профессиональный спортсмен, футболист. Поступил экстренно с травмой колена после матча (разрыв связок правого коленного сустава). Обезболивание на догоспитальном этапе: промедол 0,3 мг/кг веса.
Провели исследование с помощью предлагаемого устройства. Для рентгенологической оценки степени нестабильности правого коленного сустава, устройство зафиксировали на правой нижней конечности пациента таким образом, чтобы подвижные планки фиксировались на внутренней поверхности голени в верхней трети и непосредственно над коленным суставом с фиксацией электронного гидравлического механизма, на боковой поверхности колена напротив линии коленного сустава. Выполнили рентгенограмму сустава до срабатывания электронного гидравлического механизма. При включении гидравлического механизма выполнили рентгенограмму зафиксировали с цифрового табло величину смещения голени - 13 мм. По выполненным рентгенограммам определили разницу в смещении голени - 12 мм. Усредненное значение смещения голени относительно коленного сустава составило 12,5 мм.
Полученные результаты сравнивали с исследованием, выполненным на контралатеральной конечности. Разница в смещении составила 12 мм, выявлена нестабильность коленного сустава III степени.
Произведено соответствующее хирургическое лечение.
Пример 2. Пациент А., 22 года, профессиональный спортсмен, хоккеист. Поступил с травмой колена (разрыв связок левого коленного сустава) двухнедельной давности, травма получена на тренировке, после смены направления движения и толчка со стороны другого игрока.
Провели исследование с помощью предлагаемого устройства. Для рентгенологической оценки степени нестабильности левого коленного сустава, устройство зафиксировали на левой нижней конечности пациента таким образом, чтобы подвижные планки фиксировались на внутренней поверхности голени в верхней трети и непосредственно над коленным суставом с фиксацией электронного гидравлического механизма, на боковой поверхности колена напротив линии коленного сустава. Выполнили рентгенограмму сустава до срабатывания электронного гидравлического механизма. При включении гидравлического механизма выполнили рентгенограмму зафиксировали с цифрового табло величину смещения голени - 5 мм. По выполненным рентгенограммам определили разницу в смещении голени - 5 мм. Усредненное значение смещения голени относительно коленного сустава составило 5 мм.
Полученные результаты сравнивали с исследованием, выполненным на контралатеральной конечности. Разница в смещении составила 5 мм, выявлена нестабильность коленного сустава II степени.
Произведено соответствующее хирургическое лечение.
Пример 3. Пациентка И., 19 лет, профессиональная спортсменка, баскетболистка. Поступила с травмой колена (разрыв связок левого коленного сустава) десятидневной давности, травма получена при профессиональном занятии баскетболом.
Провели исследование с помощью предлагаемого устройства. Для рентгенологической оценки степени нестабильности левого коленного сустава, устройство зафиксировали на левой нижней конечности пациентки таким образом, чтобы подвижные планки фиксировались на внутренней поверхности голени в верхней трети и непосредственно над коленным суставом с фиксацией электронного гидравлического механизма, на боковой поверхности колена напротив линии коленного сустава. Выполнили рентгенограмму сустава до срабатывания электронного гидравлического механизма. При включении гидравлического механизма выполнили рентгенограмму зафиксировали с цифрового табло величину смещения голени - 9 мм. По выполненным рентгенограммам определили разницу в смещении голени - 11 мм. Усредненное значение смещения голени относительно коленного сустава составило 10 мм.
Полученные результаты сравнивали с исследованием, выполненным на контралатеральной конечности. Разница в смещении составила 10 мм, выявлена нестабильность коленного сустава II степени.
Произведено соответствующее хирургическое лечение.
Пример 4. Пациент С., 23 года, профессиональный спортсмен, каратист. Поступил с травмой колена (растяжение связок левого коленного сустава) недельной давности, травма получена при контактном бою (в категории свободное кумитэ) на соревновании.
Провели исследование с помощью предлагаемого устройства. Для рентгенологической оценки степени нестабильности левого коленного сустава, устройство зафиксировали на левой нижней конечности пациента таким образом, чтобы подвижные планки фиксировались на внутренней поверхности голени в верхней трети и непосредственно над коленным суставом с фиксацией электронного гидравлического механизма, на боковой поверхности колена напротив линии коленного сустава. Выполнили рентгенограмму сустава до срабатывания электронного гидравлического механизма. При включении гидравлического механизма выполнили рентгенограмму зафиксировали с цифрового табло величину смещения голени - 3 мм. По выполненным рентгенограммам определили разницу в смещении голени - 4 мм. Усредненное значение смещения голени относительно коленного сустава составило 3,5 мм.
Полученные результаты сравнивали с исследованием, выполненным на контралатеральной конечности. Разница в смещении составила 3 мм, выявлена нестабильность коленного сустава I степени.
Произведено соответствующее лечение: фиксирующая повязка, физиотерапевтическое лечение, НПВС.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность оценки степени нестабильности коленного сустава за счет измерения смещения голени как с помощью устройства, так и на полученных рентгенограммах, а также существенное снизить риск ятрогенного повреждения коллатеральных связок коленного сустава за счет контроля оказываемого на конечность давления, величина которого является необходимой для растяжения связок, но существенно меньше силы, необходимой для дополнительного травмирования связочного аппарата колена.
Предлагаемое устройство для проведения нагрузки на связочный аппарат коленного сустава возможно использовать также в случае невозможности проведения рентгенологического исследования при первичной, предварительной оценке степени нестабильности коленного сустава.