Surgical treatment of mobile planovalgus deformation of feet using calcaneal osteotomy based on preoperative computer modeling in adolescent: a retrospective cohort study

Full Text

Введение.

Статическая мобильная плоско-вальгусная деформация стоп — одна из наиболее часто встречающихся ортопедических патологий у детей всех возрастов. Ведущими клиническими проявлениями, по которым оценивается степень тяжести деформации и определяется тактика лечения, являются снижение высоты продольного свода и угол вальгусного отклонения заднего отдела стопы при вертикальной нагрузке [1].

По данным ряда научных исследований [2, 3] у детей дошкольного возраста частота встречаемости мобильного плоскостопия, ассоциированного с вальгусной установкой заднего отдела, колеблется от 24% до 54%. В подавляющем большинстве случаев выявляется асимптоматическая форма: деформация не вызывает жалоб и не влияет на физическую активность ребёнка. В дальнейшем по мере роста ребёнка отмечается общая тенденция к уменьшению распространенности плоскостопия с одновременным увеличением части пациентов с симптоматической формой патологии. Так в группе старшего школьного возраста (12-18 лет) мобильная плоская стопа наблюдается в среднем у 15 % детей, среди которых на долю II и III степеней тяжести приходится до 70% [4, 5]. Превалирование клинически значимых форм у данной группы обуславливает позицию многих авторов о необходимости активной тактики лечения.

Общепринятыми показаниями к оперативному лечению симптоматической мобильной плоско-вальгусной деформации стоп являются неэффективность консервативного лечения и сохранение болевого синдрома [6]. Одной из признанных хирургических методик лечения плоско-вальгусной деформации стопы, позволяющей одномоментно выполнить многоплоскостную коррекцию, является остеотомия пяточной кости по Эвансу. Данное вмешательство позволяет устранить смещение таранной кости и наружную девиацию переднего отдела, а также медиализировать положение бугра пяточной кости. [7]

Данная операция, описанная в 1975 году [8], заключается в удлиняющей остеотомии на уровне переднего конца пяточной кости по плоскости параллельной пяточно-кубовидному суставу и на 1,5 см позади него (по линии проходящей между передней и средней фасетками подтаранного сустава) [9]. В дальнейшем оригинальная методика неоднократно изменялась. Так в 1995 году Mosca VS. и колл. модифицировал методику, предложив формировать диастаз трапециевидной формы [10]. Другие изменения касались направления плоскости остеотомии, формы сформированного диастаза, использования различных ауто- или аллотрансплантатов, а также использование синтетических материалов (пористый титан). [11-13]

Актуальным вопросом до настоящего времени остаётся предоперационное планирование параметров сформированного диастаза. Размеры диастаза определяют по визуальной коррекции отведения переднего отдела стопы или по интраоперационной флюороскопии в подошвенной проекции. Данный метод, ввиду невозможности выполнения полноценной нагрузочной пробы, является неточным, что в итоге приводит к нерегулярным результатам у разных хирургов. [14]

В 2019 году сотрудниками отделения детской ортопедии НМИЦ ТО им.Н.Н.Приорова был получен патент на индивидуальную Н-образную реконструктивную пластину из титана [15], которая благодаря своим характеристикам смогла эффективно решить проблему стабильной фиксации фрагментов пяточной кости и костного трансплантата. Данная пластина изготавливается по индивидуальным параметрам, полученным на этапе предоперационной подготовки по разработанному методу компьютерного моделирования.

Цель исследования – оценить результаты остеотомии пяточной кости по Эвансу с использованием разработанного способа предоперационного планирования и фиксации индивидуальной Н-образной реконструктивной пластиной.

Материалы и методы.

Дизайн исследования – проведено когортное контролируемое ретроспективное исследование.

Критерии соответствия.

Критерии включения. В данное исследование были включены пациенты возрастом от 12 до 17 лет, проходившие оперативное лечение плоско-вальгусной деформации стоп по методике Эванса в условиях 10 отделения НМИЦ ТО им. Н.Н.Приорова с 2017 по 2023 год.

Критерии исключения.

• Отсутствие в анамнезе стойких жалоб на боль и утомляемость в стопах при обычной нагрузке;

• Указание на ригидность хотя бы одного из компонентов деформации (супинационная установка переднего отдела, подвывих в таранно-ладьевидном суставе, вальгусное положение пяточной кости);

• Наличие таранно-пяточных и пяточно-ладьевидных коалиций;

• Неврологические нарушения: приобретённые клинически-значимые моторные-сенсорные нейропатии, связанные с движением нижних конечностей, наследованные нейро- и миопатии.

• Несоблюдение протокола исследования (отсутствие прохождения анкетирования по русифицированным версиям опросника AOFAS, оценки установки стопы по критериям Foot Posture Index - 6 и выполнения плантоскопии до и после оперативного лечения в установленные сроки)

В основную группу были включены пациенты, которым выполнялось предоперационное планирование на виртуальных трёхмерных моделях и фиксация фрагментов пяточной кости индивидуальной H-образной пластиной. Остальные пациенты, с интраоперационной оценкой коррекции без предоперационного планирования, были включены в контрольную группу.

Методы оценки целевых показателей.

Все пациенты, включенные в исследование, на этапе сбора анамнеза прошли анкетирование по русифицированным опросникам AOFAS.

Клиническое обследование пациентов, оценка установки стопы при вертикальной нагрузке, без неё и при ходьбе описывались по общепринятому принципу ортопедического осмотра [6]: оценивались показатели взаиморасположения отделов стопы, мобильность установки стопы, в том числе ригидность супинационной установки переднего отдела, положение заднего отдела при подъёме на «полупальцы», нарушения торсии нижних конечностей и общий паттерн ходьбы. Данные клинического осмотра классифицировали по критериям Foot Posture Index 6 (FPI-6) - стандартизированной бальной системы оценки положения стопы по взаиморасположение переднего, среднего и заднего отделов. [1, 16] Таким образом в регистрационной карте исследуемых учитывались не только качественные показатели деформации (наличие компонентов деформации, высота продольного свода при нагрузке и без неё и др.), но и количественные характеристики: сумма баллов по каждому из 6 тестов позволяет достоверно классифицировать установку стопы как пронированная, супинированная или нейтральная и использовать эти данные для динамического наблюдения.

Инструментальное обследование пациентов включало в себя рентгенографию стоп в прямой и боковой проекции в нагрузке с определением репрезентативных рентгенометрических показателей: степень плоскостопия по Богданову , нарушение угла Meary, угла инклинации пяточной кости на боковой проекции и угла таранно-пяточной дивергенции в прямой проекции (угол Kite)), компьютерную томографию нижних конечностей и плантоскопию по стандартному протоколу[16, 17].

Компьютерную томографию нижних конечностей проводили с целью более детальной оценки структурных изменений и деформаций костей стопы, соотношений структур подтаранного и Шопарова суставов, оценки степени дислокации таранной кости и исключения тарзальных коалиций, а также создания трёхмерной модели деформированной стопы для предоперационного планирования. Результаты плантоскопии оценивали по индексам Chippaux-Smirak (CSI) и Stasheli (SI) [16].

Предоперационное планирование. Разработанный способ предоперационного планирования [18] на трёхмерных моделях заключается в следующем: в компьютерной программе для 3D-моделирования на полученной трёхмерной модели стопы пациента определяется плоскость хирургической коррекции деформации перпендикулярно плоскости пяточно-кубовидного сустава (рис.1 а), в данной плоскости определяется продольная ось заднего отдела стопы и касательная линии к наружному краю кубовидной кости, на пересечении которых определяется угол отведения кубовидной кости (рис.1 б), составляющий в норме от 0^о до 5^о [19], затем на созданной трёхмерной модели, перпендикулярно плоскости хирургической коррекции, на расстоянии 1,5 см от плоскости пяточно-кубовидного сустава, выполняется виртуальная остеотомия пяточной кости и относительно медиального кортикального слоя пяточной кости, как оси, моделируется формирование открытого клина до восстановления референтных значений угла (рис.1 в). По полученным параметрам открытого клина с использованием расстояния между наружными кортикалами фрагментов и его внутреннего объёма, рассчитывается размер индивидуальной фиксирующей Н-образной реконструктивной пластины и объём костного трансплантата, необходимого для заполнения образовавшегося дефекта.

Техника хирургического вмешательства. Все пациенты были прооперированы двумя хирургами, имеющими опыт (в операциях по профилю стопы) более 10 лет каждый. В соответствии с методикой операции Эванса применяли послойный доступ к телу пяточной кости по наружной поверхности стопы. Параллельно пяточно-кубовидному суставу и отступив от него кзади на 1,5 см, выполняли осцилляторной пилой поперечную остеотомию пяточной кости между медиальной и передней суставными фасетками пяточной кости. В основной группе медиальный кортикальный слой пяточной кости сохранялся интактным и формировался клиновидный диастаз. В контрольной группе использовали классическую технику с полной поперечной остеотомией и формированием трапециевидного диастаза. В область остеотомии устанавливали расширитель, при помощи которого раздвигали фрагменты кости.

В основной группе, сформированный по известным параметрам, диастаз фиксировали индивидуальной H-образной пластиной и плотно заполняли костно-пластическим материалом. В контрольной группе размер диастаза контролировался интраоперационно по визуальной оценке конфигурации стопы, положении пяточной кости в фронтальной проекции и результатам ЭОП-контроля. Полученный диастаз в контрольной группе фиксировался стандартной накостной пластиной.

Затем рану послойно ушивали и накладывали гипсовую повязку от пястно-фаланговых суставов до верхней трети голени на 8 недель. В случае выполнения ахиллотомии гипсовую повязку дополняли съёмной модульной задней лонгетой от средней трети голени до верхней трети бедра на срок 4 недели (далее – снятие лонгеты и начало разработки движений в коленном суставе).

Ходьба с полноценной нагрузкой на прооперированную стопу разрешалась после выявления на контрольных рентгенограммах признаков удовлетворительной перестройки транспланатата в области остеотомии.

Послеоперационный период.

После операции все пациенты соблюдали ортопедический режим с возвышенным положением прооперированной конечности в течение первой недели (сроком от 3 до 7 дней). Контроль динамики отёка стоп проводили по клиническим признакам. По уменьшению отёчности пациентам, после совместной консультации с врачом- реабилитологом, назначали индивидуальный курс вертикализации и разработки движений.

После выписки из стационара всех пациентов наблюдали в амбулаторном режиме в установленные сроки. По снятии гипсовой повязки и восстановления паттерна ходьбы, а затем через 6 месяцев и 1 года после оперативного лечения пациенты проходили повторное анкетирование, ортопедический осмотр с оценкой по FPI-6, плантоскопию и рентгенографию прооперированной стопы в прямой и боковой проекциях с нагрузкой.

Статистический анализ.

Статистическая обработка данных исследования проводилась программах StatSoft Statistica 10 и Microsoft Excel 2016 . Использовался доверительный интервал 95%.

Результаты.

После отбора историй болезни по критериям включения и исключения в когорту исследования были отобраны 64 пациента с плосковальгусной деформацией стоп. Из них 52 - мальчики (81,5 %), 12 - девочки (12,75%). Медиана возраста составила — 13 лет.

Всем пациентам выполнялось оперативное лечение в объеме остеотомии пяточной кости по Эвансу. 32 (51 стопа) пациентам на этапе предоперационной подготовки выполняли планирование на трёхмерных моделях по разработанному методу, на основании которого заранее подбирали размер индивидуальной пластины - основная группа. Остальные пациенты были включены в контрольную группу. Статистически обе группы сопоставимы по полу, возрасту, результатам оценки по шкале FPI-6 и по рентгенометрическим показателям до операции.

Во время операции отмечались случаи тыльного смещения дистального фрагмента пяточной кости при формировании диастаза. При возникновении данного осложнения выполнялась дополнительная манипуляция фрагментом и его временная фиксация спицей. В контрольной группе данное смещение отмечено у 11 пациентов, в основной группе – только у 4.

На рентгенограммах пациентов на вторые сутки после операции в контрольной группе у 3 детей наблюдали дефекты заполнения диастаза. У всех пациентов основной группы было отмечено полноценное заполнение сформированного диастаза. (табл.1)

В раннем послеоперационном периоде (со дня операции до дня выписки) в обеих группах в среднем заживление послеоперационной раны происходило в стандартные сроки 12–16 дней. По сравнению с контрольной, в основной группе пациентов статистически достоверно было выявлено сокращение сроков сохранения отёчности стопы (с 12 дней (±3) до 8 дней (±2)), что закономерно приводило к более ранним срокам начала вертикализации. В связи с невозможностью выполнения полноценной нагрузочной пробы, оценка рентгенограмм в раннем послеоперационном периоде выполняли без нагрузки с целью контроля положения внутренних фиксаторов и трансплантата. У всех пациентов основной группы было отмечено полноценное заполнение сформированного диастаза.

Сроки удовлетворительной консолидации фрагментов пяточной кости, позволяющей начать вертикальную нагрузку, в основной и контрольной группе значительно различались. В контрольной группе, при фиксации области остеотомии спицами, средние сроки консолидации составляли 2,7 месяца (±0,16). В основной группе - 2,4 месяца (± 0,14).

По результатам клинического осмотра в период начала полноценной опоры на стопу в контрольной группе было выявлено 4 случая гиперкоррекции: в положении стоя у пациентов была отмечена супинационно-аддукционная установка переднего отдела. Установка поддавалась одномоментной ручной коррекции, однако при ходьбе рецидивировала. Установка не была анталгической – жалоб на боли пациенты не предъявляли. Пациентам назначался курс массажа и ЛФК с целью коррекции установки. В динамике через 1 год у 3 пациентов установка скорректировалась. В основной группе пациентов случаев гиперкоррекций – не выявлено. (табл.1)

На сроке 6 месяцев после операции у всех больных было отмечено уменьшение степени деформации. В основной группе отмечено восстановление угла продольного свода до нормы в 89% случаев (остальные – до I степени по Богданову). В контрольной группе данный показатель достигал 72% (остальные – до I и II степени по Богданову).

Несмотря на разную степень коррекции все пациенты указывали на уменьшение болей и увеличение толерантности к физической нагрузке, что в последствии сохранялось через 6 месяцев и 1 год после операции.

По результатам проводимого анкетирования по опроснику AOFAS через 6 месяцев у обеих групп был выявлен сопоставимый прирост среднего балла в динамике. Однако при обследовании через 1 год в контрольной группе выявилось некоторое снижение среднего балла.

При клиническом осмотре с бальной оценкой по FPI-6 в обеих группах была выявлена схожая динамика показателей (-7 баллов (± 2)). Клиническая оценка установки стоп у всех пациентов классифицирована как «нейтральная». При оценке динамики параметров плантоскопических индексов Chippaux-Smirak и Stsaheli в обеих группах выявлено их сопоставимое уменьшение до средних значений в их возрастных категориях [16]. Результат в течение 1 года после операции в обеих группах оставался в целом без изменений. (табл.2)

Клинический пример

Пациент С., 13 лет. Диагноз: «Плоско-вальгусная деформация стоп». Поступил в отделение с жалобами на боли в правой стопе при длительной нагрузке, быструю утомляемость при ходьбе.

Клинически: плоско-вальгусная деформация обеих стоп (более выраженная справа), деформация мобильна, одномоментно пассивно выводится в среднее положение. Количество баллов по системе FPI-6: +11 справа (выраженная пронированная установка), +9 слева (рис.2 а). Результаты плантоскопии: индекс Chippaux-Smirak — 1,12 и Stsaheli - 1,53.

На рентгенограммах правой стопы (рис.2 б): таранно-пяточный угол в прямой проекции — 42°, угол продольного свода — 160°, высота продольного свода – 12 мм (III степень по Богданову), угол Meary в боковой проекции — 18°, угол инклинации пяточной кости — 18°.

При анкетировании по опроснику AOFAS получен результат 64 балла.

Пациенту было выполнено КТ-исследование стоп и голеностопных суставов с имитацией вертикальной нагрузки.

По результатам компьютерной томографии на этапе предоперационной подготовки была создана виртуальная трёхмерная модель правой стопы. На полученной модели в плоскости хирургической коррекции было выполнено измерение угла отведения кубовидной кости: 20°, а также формирование клиновидного диастаза до полной коррекции данного угла. Далее было выполнено измерение параметров открытого клина (10,4 мм) и вычисление объёма необходимого костного трансплантата (5,2 мл) (рис.1)

Для устранения деформации правой стопы выполнена остеотомия пяточной кости по методике Эванса с сохранением медиального кортикала, фиксация индивидуальной Н-образной реконструктивной пластиной, дефект заполнен остеоиндуктивным материалом (губчатый костный аллотрансплантат необходимого объёма)

Через 6 месяцев со дня операции при клиническом осмотре в положении стоя было выявлено уменьшение деформации правой стопы: +3 балла по системе FPI-6. Результаты плантоскопии: индекс Chippaux-Smirak — 0,6 и Stsaheli - 0,71. (рис.2 в)

Результаты рентгенографии правой стопы с вертикальной нагрузкой через 6 месяцев со дня операции: таранно-пяточный угол в прямой проекции — 25°, угол продольного свода — 138°, высота продольного свода – 25 мм (I степень по Богданову), угол Meary в боковой проекции — 8°, угол инклинации пяточной кости – 28°. (рис.2 г)

По результатам анкетирования через 6 месяцев по опроснику AOFAS полученный прирост показателя составил 32 балла. Через 1 год - результат сохранялся.

Обсуждение.

По данным литературы [20] наиболее частыми осложнениями, возникающих после операции Эванса, являются недостаточная, либо гиперкоррекция, деформации и тыльное смещение дистального фрагмента пяточной кости. Основной причиной данных осложнений, по нашему мнению, является сложность предоперационного планирования при выполнении операции с формированием трапециевидного диастаза. При такой методике механизм коррекции предполагает сложное синхронное многоплоскостное перемещение фрагментов пяточной кости, таранной кости, а также всего переднего и среднего отделов стопы, точное индивидуальное планирование которого крайне сложно [21]. Как следствие хирурги вынуждены прибегать к интраоперационному определению параметров диастаза без необходимого нагрузочного теста, что и приводит к подобным осложнениям.

При выполнении операций у пациентов из основной группы нами выполнялось сохранение медиального кортикала пяточной кости, сформированный диастаз имел форму клина. Данная модификация показала ряд преимуществ:

1. Исключение фактора многоплоскостного смещения дистального фрагмента позволило упростить моделирование операции. С учётом смещения фрагмента только в плоскости перпендикулярной плоскости пяточно-кубовидного сустава при компьютерном моделировании поэтапно воспроизводили коррекцию деформации на основе известных кадаверных исследований [21]. Формирование клиновидного диастаза вокруг медиального кортикала как оси, в соответствии с механизмом «натягивающейся тетивы лука», приводит к перемещению всего переднего отдела. Вслед за перемещением переднего отдела происходит движение таранной кости на уровне подтаранного сустава по известной траектории, соответствующей инверсии.

2. Возможность моделирования операции, в итоге позволила не допустить гипо- гиперкоррекции деформации в послеоперационном периоде, а также точно спланировать размеры костного трансплантата для полноценного заполнения диастаза.

3. Пяточно-кубовидный сустав имеет сложное строение суставных поверхностей: плоские, косо-направленные в сагиттальной плоскости, с наличием выступающего элемента по подошвенной поверхности — пяточного отростка кубовидной кости (Processus calcaneus) [9]. Эта особенность строения резко ограничивает ротационные движения в суставе, что позволяет передавать супинационное и пронационное движение пяточной кости всей латеральной колонне. Однако она совершенно не препятствует подошвенному смещение кубовидной кости и ,соответственно, тыльному смещению дистального фрагмента пяточной кости при формировании диастаза. Сохранение медиального кортикала ограничивает смещение фрагмента пяточной кости, что в купе с ротационной стабильностью сустава позволяет использовать восстановление угла отведения кубовидной кости в горизонтальной плоскости как хороший ориентир при выполнении коррекции.

В силу ограниченности отображения мягких тканей при КТ- исследовании, а также сложности их моделирования при коррекции, данный способ не позволяет в полной мере учитывать натяжение сухожилий и капсульно-связочного аппарата стопы при планировании операции. Как пример, описанные в литературе, влияния натяжения сухожилия короткой малоберцовой мышцы на степень сублюксации на уровне пяточно-кубовидного сустава, и натяжения сухожилия длинной малоберцовой мышцы на формирование дуги продольного свода [22]). Несмотря на это, степень интраоперационной коррекции, рассчитанная предложенным методом, обеспечила хороший клинический результат и достижение референтных угловых значений на рентгенограммах с нагрузкой, что может означать, что на этом этапе мягкотканым компонентом можно пренебречь.

Значительное сокращение времени операции и уменьшение, в целом, оперативной агрессии за счёт минимизации травмирующих кость и мягкие ткани манипуляций во время подбора степени коррекции позволило в послеоперационном периоде начать более раннюю вертикализацию пациента.

Сроки удовлетворительной перестройки трансплантата, позволяющей начать полноценную нагрузку на стопу у пациентов контрольной и основной групп различались незначительно.

В основной группе были выявлены 2 случая реакции «болезни трансплантата» в раннем послеоперационном периоде: отмечалась значительная отёчность области установки металлоконструкции, обильное серозное отделяемое. У данных пациентов была проведена десенсибилизирующая терапия (Хлорпирамин, Дексаметазон). В течение недели в обоих случаях состояние купировалось (в течение 7 дней в одном и 5 дней – в другом).

В ходе работы над исследованием были выявлены «слабые стороны» разработанного метода. К ним относятся необходимость использования компьютерной томографии с вертикальной нагрузкой (или её имитацией), а также определённый навык использования программ для трёхмерного моделирования.

Заключение.

Применение разработанного способа предоперационного планирования и фиксации фрагментов показало свою эффективность для лечения мобильной плоско-вальгусной деформации стоп у детей старшего возраста.

Полученные хорошие долгосрочные результаты коррекции деформации дают основание считать значения угла отведения кубовидной кости основным ориентиром на этапе предоперационного планирования на трёхмерных моделях. Однако необходимо проведение исследований более высокого уровня достоверности для полноценного подтверждения эффективности метода.

Дополнительная информация

Источник финансирования.

Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования и подготовке материалов к изданию.

Funding source.

This study was not supported by any external sources of funding.

Конфликт интересов.

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests.

The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов: А.И. Сосин — организация исследования, сбор и анализ литературных источников, курация пациентов, сбор данных исследования, подготовка и написание текста статьи; О.В. Кожевников — хирургическое лечение пациентов, курация процесса написания статьи, редактирование статьи; И.В. Грибова — курация пациентов, сбор данных исследования, хирургическое лечение пациентов, редактирование текста статьи; С.Э. Кралина - курация пациентов, сбор данных исследования, хирургическое лечение пациентов.

Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Author contribution:

A.I. Sosin — designed the study, collection and analysis of literary sources, curation of patients, collection of research data, wrote the manuscript with input from all authors; O.V. Kozhevnikov — surgical treatment of patients, curation of the writing process, editing of the manuscript; I.V. Gribova — curation of patients, collection of research data, surgical treatment of patients, editing of the manuscript; S.E. Kralina - patient supervision, research data collection, surgical treatment of patients.

All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

About the authors

Anton I. Sosin

Author for correspondence.
Email: SosinAI@cito-priorov.ru
Russian Federation

Oleg V. Kozhevnikov

Email: kozhevnikovov@cito-priorov.ru

Inna V. Gribova

Email: 10otdcito@mail.ru

Svetlana E. Kralina

Email: Kralina_s@mail.ru

References

Supplementary files