Measuring device for diagnosing ankle injuries

Abstract

The measuring device for diagnosis of ankle injuries is presented. Using that device it was possible to determine and compare the polar coordinates of certain points in healthy and injured joints on direct and lateral radiograms. The device enabled to increase the accuracy of diagnosis, allow to quantitatively assess the degree of bone fragment displacement and trauma severity.

Full Text

Современный арсенал рентгенометрического анализа располагает рядом рентгенометрических ориентиров, позволяющих выявить изменения пространственного положения костей в горизонтальной плоскости. Однако эти ориентиры не обеспечивают количественной характеристики нормы и
патологии, и в частности определения степени смещений костных отломков при внутри и околосуставных переломах конечностей. Суть рентгенометрической диагностики состоит в получении не отображающейся на рентгенограммах точной количественной характеристики особенностей пространственного положения компонентов костно-суставной системы с помощью геометрических построений и математических расчетов [2-4].

Как известно, каждый сустав человека имеет свою геометрическую форму (свою «геометрию»). Геометрия голеностопного сустава определяется координатами его характерных точек в пространственной системе координат 0XYZ, связанной с базой. В качестве базы принята большеберцовая кость, являющаяся неподвижной основой. На боковой поверхности голеностопного сустава начало координат — точка 0 — совпадает с центром закругления суставной поверхности дистального метаэпифиза большеберцовой кости. Повреждениям в области голеностопного сустава присущи разнообразные сочетания переломов внутренней лодыжки, малоберцовой кости, переднего и заднего краев большеберцовой кости, повреждения дистального межберцового синдесмоза. Каждый из компонентов переломов в области голеностопного сустава можно охарактеризовать параметрами выбранных точек.

На основе разработанной рентгеногеометрии голеностопного сустава нами предложен способ диагностики его повреждений [1], предусматривающий определение линейных координат характерных точек здорового и поврежденного голеностопных суставов. Для удобства практического использования данного способа создано измерительное устройство [1, 5], которое позволяет определять относительные координаты характерных точек здорового и поврежденного голеностопных суставов.

Устройство (рис. 1) состоит из основания 1 с транспортиром 2 и измерительной линейкой 3, соединенных шарниром 4, находящимся в точке пересечения продольной осевой и поперечной торцевой линий. На основании 1 нанесены: средняя осевая линия 5, проходящая через центр шарнира 4; поперечная шкала 6 в миллиметрах вправо и влево от отметки 0, совпадающей со средней осевой линией 5; концентрические окружности 7 (RI, R2, R3, R4) с центром в центре шарнира 4 и с возможными радиусами — от минимального R1 до максимального R4 радиуса закругления суставной поверхности большеберцовой кости; горизонтальные линии 8 (Al, А2, АЗ, А4), соответствующие нижней передней точке суставной поверхности большеберцовой кости. Центр транспортира совпадает с центром концентрических окружностей. Центр шарнира совпадает с центром голеностопного сустава.

На измерительной линейке 3 устройства нанесены: продольная осевая линия 9, проходящая через центр шарнира 4; шкалы отсчета расстояния — продольные линии 10 (RI, R2, R3, R4), на которых отмечены шкалы в долях радиусов соответствующих концентрических окружностей 7; две риски 11 на поперечной торцевой линии 12, проходящей через центр шарнира 4.

Устройство выполнено из прозрачного оргстекла и используется следующим образом. Производят рентгенографию поврежденного голеностопного сустава в прямой и боковой проекциях. На рентгенограмму сустава в боковой проекции накладывают предлагаемое устройство таким образом, чтобы его основание располагалось на проекции большеберцовой кости до совмещения одной из концентрических окружностей (RI, R2, R3, R4) с соответствующей окружностью закругления суставной поверхности большеберцовой кости (на рис. 1 такой окружностью является R2), а поперечную шкалу размещают относительно этой кости так, чтобы точка шкалы 0 находилась посередине большеберцовой кости (на рис. 1 граница кости совпадает с отметками 12 мм на шкале).

Рис. 1. Схема и внешний вид измерительного устройства для диагностики повреждений голеностопного сустава.

Измерительную линейку устройства при зафиксированном основании устанавливают, поворачивая вокруг шарнира до совмещения ее продольной осевой линии с определяемой характерной точкой сустава, например, точкой В (см. рис. 1), и вычисляют ее полярные координаты. Полярными координатами точки сустава являются угол а, который находят по транспортиру с помощью риски на поперечной торцевой линии, и радиус р, найденный по шкале отсчета расстояний соответствующей концентрической окружности. Так, для точки В — это шкала отсчета концентрической окружности R2.

Затем определяют горизонтальную линию (А1, А2, АЗ, А4), проходящую через нижнюю переднюю точку А суставной поверхности большеберцовой кости (на рис. 1 — точка А2), и переносят устройство на рентгенограмму в прямой проекции. При этом совмещают соответствующую горизонтальную линию, определенную на рентгенограмме в боковой проекции, с нижней передней точкой А суставной поверхности большеберцовой кости на прямой рентгенограмме, а точку 0 поперечной шкалы располагают посередине большеберцовой кости. С помощью измерительной линейки при фиксированном основании находят полярные координаты (а, р) характерных точек сустава.

Аналогичным образом на рентгенограммах здорового голеностопного сустава находят полярные координаты выбранных характерных точек. Проводят сравнительный анализ и количественно оценивают степень смещения костных отломков.

Предложенное устройство может быть использовано для диагностики любых повреждений голеностопного сустава (пронационного, супинационного и т.д.), причем наиболее эффективно — для выявления и оценки скрытых повреждений (разрыв дистального межберцового синдесмоза, подвывих стопы). Применение его возможно и при атипичных укладках поврежденного сустава (с внутренней ротацией стопы), при этом сравнительный анализ проводится с рентгенограммами здорового голеностопного сустава, выполненными в той же проекции.

Рис. 2. Рентгенограммы левого голеностопного сустава больного Ц. с обозначенными параметрами (точки С, D, Е) на снимке в прямой проекции.

Рис. 3. Определение с помощью измерительного устройства на прямой рентгенограмме левого голеностопного сустава больного Ц. координат точки С (а), точки D (б) и точки Е (в).

Устройство было использовано у 62 больных со сложными повреждениями голеностопного сустава. Приведем пример.

Больной Ц., 51 года, поступил в экстренном порядке с диагнозом: закрытый перелом наружной лодыжки слева, подвывих стопы кнаружи. Сделаны рентгенограммы левого голеностопного сустава в прямой и боковой проекциях (рис. 2). Выбраны и обозначены на прямой рентгенограмме следующие рентгенометрические параметры (точки): С — точка сопряжения суставной поверхности большеберцовой кости и наружной лодыжки (характеризует степень повреждения дистального межберцового синдесмоза); D — точка суставной поверхности таранной кости, расположенная на линии, соединяющей центр сустава (центр шарнира) с нижней точкой внутренней лодыжки (характеризует степень подвывиха стопы); Е — точка сопряжения суставной поверхности таранной кости и наружной лодыжки (характеризует степень смещения наружной лодыжки) (см. рис. 2). Описанным выше способом на рентгенограмму голеностопного сустава наложено измерительное устройство (выбран радиус R2), определены полярные координаты точек С, D, Е. Для левого (поврежденного) сустава координаты оказались следующими: точка С (рис. 3, а): осС = 35°, рС = 1,1; точка D (рис. 3, б): ocD = 70°, pD = 0,9; точка Е (рис. 3, в): <хЕ = 45°, рЕ = 0,8.

Рис. 4. Скиаграммы голеностопных суставов больного Ц. в прямой проекции: а — левый (поврежденный), б — правый (неповрежденный) сустав.

Выполнена рентгенография правого (здорового) голеностопного сустава в прямой проекции (поскольку выбранные параметры расположены на прямом снимке левого сустава). Определены параметры точек С (аС = 30°, рС = 1,3), D (aD = 65°, pD = 1,0) и Е (аЕ = 40°, рЕ = 0,9). Проведено сопоставление значений параметров на левом и правом суставах (рис. 4). Установлено, что на левом (поврежденном) суставе смещение координат точки С в сравнение с правым (здоровым) суставом составляет 16%, точки О — 12%, точки Е — 10%.

После рентгенометрической диагностики констатировано дополнительно повреждение дистального межберцового синдесмоза. Произведена одномоментная ручная репозиция с наложением гипсовой повязки. Сделаны контрольные рентгенограммы левого голеностопного сустава в прямой и боковой проекциях. С помощью измерительного устройства определены полярные координаты точек С, D, Е. Полученные значения соответствовали координатам этих точек на правом (здоровом) суставе, что свидетельствовало о правильно выполненной репозиции.

Таким образом, применение измерительного устройства позволяет повысить точность диагностики повреждений голеностопного сустава, количественно оценивать степень смещения костных отломков и тяжесть травмы, судить о правильности выполненной репозиции.