устройство для исследования передне-задней нестабильности коленного сустава

Формула изобретения

Устройство для исследования передне-задней нестабильности коленного сустава, содержащее планку с двумя опорными площадками и измерительный узел, отличающееся тем, что 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, при этом в центре проксимальной опорной площадки имеется отверстие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для объективной оценки передней и задней нестабильности коленного сустава. Устройство является механическим измерителем смещения в сагиттальной плоскости проксимального отдела большеберцовой кости относительно дистальной части бедренной кости и разработано для диагностики состояния передней крестообразной связки (ПКС) и целостности задней крестообразной связки (ЗКС).

В основе всех инструментальных способов исследования лежат клинические методы диагностики нестабильности коленного сустава. Для определения целостности ПКС применяют тест «Lachman» и «передний выдвижной ящик», а состояние ЗКС оценивают по степени выраженности заднего подвывиха голени или «step off test», как пишут в зарубежной литературе.

Тест «Lachman» был предложен John W.Lachman и подробно описан Torg J.S. в 1976 г. [14]. Метод основывается на субъективной оценке перемещения до ощущения конечной точки проксимального отдела голени вперед относительно дистальной части бедра при максимальном ручном смещении. При этом сравнивается подвижность поврежденной конечности с контрлатеральной ногой. Исследование проводится при сгибании голени в коленном суставе на 15-25 градусов. Тест переднего выдвижного ящика основан на том же принципе, но с углом сгибания голени в коленном суставе на 80-90 градусов.

Целостность ЗКС диагностируется визуально по наличию деформации переднего отдела коленного сустава в виде ступени на поврежденной конечности в сравнении со здоровой ногой. В основе «step off test» лежит степень патологического смещения плато большеберцовой кости назад относительно мыщелков бедра при сгибании голени на 90 градусов в коленном суставе.

Недостатками данных способов являются:

1. Полная субъективная оценка передней и задней нестабильности коленного сустава исследователем.

2. Отсутствие количественной характеристики смещения.

3. Невозможность статистической обработки результатов.

4. Затруднение проведения исследования ПКС при крупной конституции больного или небольших размерах кистей рук врача [5].

5. Дополнительные сложности возникают при диагностике острой травмы и в течение первых 7-10 дней из-за выраженного параартикулярного отека, болезненности мягких тканей [4].

6. Искажение результата обследования при повреждении ПКС из-за рефлекторного спазма мышц в ответ на дополнительную боль, причиняемую руками исследователя при сжимании околосуставных тканей.

Известно наиболее близкое к данному устройству и способу исследования изобретение КТ-1000 ^TM, которое разработано для объективного исследования состояния связок коленного сустава при выполнении тестов «Lachman», «переднего выдвижного ящика», теста активного смещения голени при сокращении четырехглавой мышцы бедра и «step off test» [3]. КТ-1000 ^TM точен и удобен для клинической оценки ПКС и целостности ЗКС (USP 4583555, 1986).

Принцип действия данного устройства основан на количественном измерении в сагиттальной плоскости величины смещения большеберцовой относительно бедренной кости как при максимальном ручном усилии с субъективной оценкой конечной точки, так и при приложении определенной фиксированной силы.

Однако КТ-1000^TM имеет следующие недостатки:

1. Повторяемость результата инструментального измерения зависит от опыта врача и от точности проведения исследования - правильности расположения устройства, исключения вращения голени и стопы при выполнении процедуры, приложения одинаковой силы [11, 15].

2. Результат исследования может быть неточным, если имеется выпот в суставе, сопровождающийся баллотированием надколенника, если есть параартикулярный отек или повреждение мягких тканей в области коленного сустава, если пациент (психологически) не может расслабить мышцы бедра [6, 8, 9, 10, 16].

3. Все повторные измерения при динамическом наблюдении пациента должны проводиться тем же самым врачом, что бы не было расхождения результатов [2].

4. Устройство не используется интраоперационно.

5. Прибор содержит стрелочный индикатор, который не способен фиксировать последнее показание и требует бережного обращения, кроме того, его приводом является гибкий трос, правильная работа которого зависит от множества факторов.

6. Данный аппарат имеет высокую стоимость.

Наиболее близким по технической сущности и функциональному назначению является устройство Rolimeter немецкой фирмы «Aircast» (USP 4583555, 1986).

Принцип действия данного устройства основан на количественном измерении переднего сдвига голени при выполнении тестов «Lachman» и «переднего выдвижного ящика», используя максимальное ручное усилие с субъективной оценкой конечной точки и «step off test» для определения целостности ЗКС [1, 7, 12, 13].

Однако данное устройство имеет следующие недостатки:

1. Измерительный стержень имеет цену деления 2 мм.

2. Область измерений заключена между торцом фиксирующей гайки и белым индикатором, что приводит к затруднению в считывании показаний при проведении процедуры измерения.

3. Отсутствие фиксированного начала отсчета.

4. Принципиальная невозможность нанесения цифровой градуировки.

5. Затруднения в установке проксимальной фиксирующей площадки на надколенник точно по центру.

Техническим результатом изобретения является улучшение инструментальной диагностики нестабильности коленного сустава, повышение точности измерения за счет уменьшения цены деления до 1 мм на измерительном стержне и введение фиксированного начала отсчета, упрощение процедуры измерения за счет быстрой и точной установки проксимальной опорной площадки по центру надколенника, нанесения цифровой градуировки на измерительном стержне, заключения области измерения между торцом измерительного стержня и торцовой поверхностью подвижного цилиндра.

Результат изобретения достигается тем, что устройство, содержащее планку с двумя опорными площадками и измерительный узел, содержит втулку с фиксатором, в которой перемещается измерительный стержень с ценой деления 1 мм и оцифрованный через 5 мм с более длинной подошвой, подвижный цилиндр с фиксатором, позволяющий устанавливать в нулевое положение измерительный стержень, отверстие в центре проксимальной опорной площадки для быстрой и точной установки ее на надколенник.

На фигурах изображены:

Фиг.1. Устройство для измерения передне-задней нестабильности коленного сустава, где

1 - проксимальная опорная площадка с отверстием в центре,

2 - дистальная опорная площадка,

3 - планка с пазом,

4 - основание втулки с фиксатором,

5 - фиксирующая круглая гайка с насечкой,

6 - подошва,

7 - измерительный стержень, градуированный в верхней части, с ценой деления 1 мм и оцифрованный через 5 мм,

8 - подвижный цилиндр с фиксатором,

9 - втулка с фиксатором для измерительного стержня,

10 - ремень для фиксации дистальной опорной площадки к голени,

Фиг.2. Измерительный узел.

Фиг.3. Измерительный стержень.

Фиг.4. Подвижный цилиндр.

Фиг.5. Втулка с фиксатором и фиксирующей круглой гайкой с насечкой.

Фиг.6. Основание втулки с фиксатором.

Фиг.7. Установка предлагаемого устройства на голени пациента при проведении теста «Lachman».

Фиг.8. Расположение рук врача при исследовании.

Фиг.9. Базовая (нулевая) установка измерительного узла перед исследованием.

Фиг.10. Результат сдвига голени вперед - смещение вверх измерительного стержня.

Табл.1. Инструментальное измерение теста «Lachman», где

- сумма значений,

М - среднее арифметическое значение,

- разница средних арифметических значений больной и здоровой конечностей.

Табл.2. Инструментальное исследование «переднего выдвижного ящика», где

- сумма значений,

М - среднее арифметическое значение,

- разница средних арифметических значений больной и здоровой конечностей.

Предлагаемое устройство выполнено из нержавеющей стали и имеет такую же общую конструкцию, как и прототип Rolimeter. Однако имеется принципиальное отличие в строении измерительного узла (фиг.2), а именно: измерительный стержень (фиг.3.1) имеет градуировки с ценой деления 1 мм и оцифрован через 5 мм. Снизу к стержню крепится более длинная подошва (фиг.3.2), предназначенная для установки на бугристость большеберцовой кости. Измерительный стержень с подошвой (фиг.3) может перемещаться во втулке (фиг.5), которая в свою очередь вкручивается в основание втулки с фиксатором, представляющим собой фасонную гайку прямоугольной формы (фиг.6). Втулка вместе с основанием перемещается вдоль планки внутри паза (фиг.1.3) для индивидуальной установки подошвы на бугристость большеберцовой кости. Фиксация ее в пазе осуществляется с помощью круглой гайки с насечкой (фиг.5.5). На втулку надет подвижный цилиндр (фиг.4.8), который может перемещаться вдоль нее, положение цилиндра можно фиксировать в начале измерения таким образом, чтобы его торцовая поверхность находилась в одной плоскости с торцом измерительного стержня. Определение совпадения осуществляется мануально (палец способен фиксировать максимальный перепад в 0,05 мм). Таким образом, устанавливаем базу (нулевое положение), по отношению к которой выдвигается измерительный стержень. Базовое положение (нулевое) измерительного узла относительно бугристости большеберцовой кости позволяет легко считывать показания на измерительном стержне в процессе исследования. Кроме того, в центре проксимальной опорной площадки имеется отверстие для быстрой и точной установки ее на середину надколенника (фиг.1.1).

Принцип действия данного устройства основан на количественном измерении смещения плато большеберцовой кости назад относительно мыщелков бедра при определении целостности ЗКС - тест «ступени» и смещения его вперед при выполнении тестов «Lachman» и «переднего выдвижного ящика», используя максимальное ручное усилие с субъективной оценкой конечной точки.

Данное устройство применяют следующим образом:

1. Исследования передней нестабильности коленного сустава.

а) Инструментальный тест «Lachman».

Вначале исследуют здоровый коленный сустав.

Подкладывают валик под дистальную часть бедра таким образом, чтобы голень была согнута на 25 градусов в коленном суставе. Маркируют на коже центр надколенника, далее устанавливают на голень устройство (фиг.7) с расположением проксимальной опорной площадки по центру надколенника, ориентируясь на появление метки в отверстии. Дистальную опорную площадку фиксируют к голени с помощью ремня. Перемещая измерительный узел в пазе планки, устанавливают подошву измерительного стержня на максимально-выступающую точку проксимальной части бугристости большеберцовой кости. Выбранное положение измерительного узла фиксируют круглой гайкой с насечкой в пазе планки. Далее устанавливают базовое (нулевое) положение измерительного стержня с помощью подвижного цилиндра. Для этого перемещают подвижный цилиндр вверх до совпадения его торцовой поверхности с торцовой поверхностью измерительного стержня, процесс совпадения контролируют пальцем и фиксируют положение фиксатором (фиг.9). Одна рука исследователя располагается на проксимальной опорной площадке, прижимая надколенник к бедру и устраняя ротацию бедра наружу, другая располагается по задней поверхности голени напротив подошвы измерительного стержня (фиг.8). Производят попытку смещения голени вперед при условии полного расслабления мышц бедра и голени больным. При смещении голени торцовая поверхность измерительного стержня выходит вверх относительно торцовой поверхности подвижного цилиндра (фиг.10). Новое положение измерительного стержня фиксируют с помощью фиксатора на втулке и считывают показания. Исследование повторяют три раза и высчитывают среднее арифметическое значение. Критерием приложения одинаковой силы исследователем является различие результатов до 2 мм включительно. Если результаты смещения голени отличаются между собой более чем на 2 мм, то результаты обнуляются и исследование начинают заново. Одновременно субъективно оценивают конечную точку смещения, которая может быть мягкой, если целостность ПКС нарушена, или твердой, если она не повреждена. Далее всю процедуру исследования повторяют на больной ноге, при этом установку подошвы измерительного стержня не производят, она остается в том же самом положении благодаря фиксации измерительного узла в пазе планки. Это позволяет получить точные результаты смещения большеберцовой кости в одной и той же точке обеих голеней. Итогом исследования является разница измерений между больной и здоровой конечностью. Полученный результат записывают в протокол исследования и сравнивают с эталоном значений IKDC формы, где отличие данных до 2 мм является допустимым, от 3 мм до 5 мм - легкой, от 6 мм до 10 мм - средней, от 10 мм и более - тяжелой степенью передней нестабильности коленного сустава.

б) Инструментальный тест «переднего выдвижного ящика».

Вначале исследуют здоровый коленный сустав, а потом травмированный, для этого сгибают голени в коленных суставах на 80 градусов. Данное положение конечности фиксирует сам исследователь, садясь на стопу больного. Перед установкой устройства на голень пациента маркируют центр надколенника, далее устанавливают проксимальную опорную площадку по центру надколенника, ориентируясь на появление метки в отверстии. Дистальную опорную площадку фиксируют к голени с помощью ремня. Перемещая измерительный узел в пазе планки, устанавливают подошву измерительного стержня на максимально-выступающую точку проксимальной части бугристости большеберцовой кости. Выбранное положение измерительного узла фиксируют круглой гайкой с насечкой в пазе планки. Далее устанавливают базовое (нулевое) положение измерительного стержня с помощью подвижного цилиндра. Для этого перемещают подвижный цилиндр вверх до совпадения его торцовой поверхности с торцовой поверхностью измерительного стержня, процесс совпадения контролируют пальцем и фиксируют положение фиксатором. Одна рука исследователя располагается на проксимальной опорной площадке, прижимая надколенник к бедру и устраняя ротацию бедра наружу, другая располагается по задней поверхности голени напротив подошвы измерительного стержня. Производят так же три попытки смещения голени вперед при полном расслабления мышц бедра и голени пациентом и высчитывают среднее арифметическое значение. Итогом исследования является разница измерений между больной и здоровой конечностью. Полученный результат записывают в протокол исследования и сравнивают с эталоном значений, где отличие данных до 5 мм является легкой, от 5 мм до 10 мм - средней, от 10 мм и более - тяжелой степенью передней нестабильности коленного сустава.

2. Исследование задней нестабильности коленного сустава.

Инструментальный «step off test».

Исследование начинают с больной ноги. Для этого голени обеих конечностей сгибают на 90 градусов в коленном суставе и фиксируют положение ног, садясь на стопы пациента. Маркируют на коже центр надколенника и устанавливают на голень устройство с расположением проксимальной опорной площадки по центру надколенника, ориентируясь на появление метки в отверстии. Дистальную опорную площадку фиксируют к голени с помощью ремня. Перемещая измерительный узел в пазе планки, устанавливают подошву измерительного стержня на максимально-выступающую точку проксимальной части бугристости большеберцовой кости. После полного расслабления пациентом мышц бедра и голени фиксируют положение измерительного стержня во втулке с помощью фиксатора. Выбранное положение измерительного узла фиксируют круглой гайкой с насечкой в пазе планки. Далее устанавливают базовое (нулевое) положение измерительного стержня с помощью подвижного цилиндра. Для этого перемещают подвижный цилиндр вверх до совпадения его торцовой поверхности с торцовой поверхностью измерительного стержня, процесс совпадения контролируют пальцем и фиксируют положение фиксатором. Затем снимают устройство и размещают его на здоровой конечности. При установке подошвы на бугристость большеберцовой кости убирают фиксацию измерительного стержня во втулке, при этом, если есть разрыв ЗКС, торцовая поверхность измерительного стержня выходит вверх относительно торцовой поверхности подвижного цилиндра. Новое положение измерительного стержня фиксируют с помощью фиксатора на втулке и считывают показания. Полученный результат записывают в протокол исследования и сравнивают с эталоном значений, где до 6 мм - легкая степень, от 6 мм до 10 мм - средняя степень, от 10 мм и более - тяжелая степень заднего подвывиха голени.

Предлагаемое устройство позволяет улучшить инструментальную диагностику передне-задней нестабильности коленного сустава путем упрощения процедуры измерения и повышения точности результатов исследования. Это позволяет врачу легко определиться с видом лечения и объективно оценить результаты реконструкции ПКС и ЗКС. Простота прибора, удобство использования и возможно более низкая стоимость делают устройство для исследования передне-задней нестабильности коленного сустава идеальной экономически выгодной альтернативой.

Клинический пример:

Больной Челаков Игорь Федорович, 30 лет, история болезни №1564, поступил в клинику 29.02.06.

Диагноз: Застарелое повреждение передней крестообразной связки левого коленного сустава.

1. Инструментальное измерение теста «Lachman» устройством для измерения передне-задней нестабильности коленного сустава (таблица 1).

Патологическая подвижность левой голени до 6 мм, субъективная оценка конечной точки - «мягкая».

Заключение: передняя нестабильность коленного сустава средней степени выраженности с мягкой конечной точкой.

2. Инструментальное исследование «переднего выдвижного ящика» устройством для передне-задней нестабильности коленного сустава (таблица 2).

Патологическая подвижность левой голени до 6 мм.

Заключение: передняя нестабильность коленного сустава средней степени выраженности.

Клинический пример.

Больная Иванова Дарья Валерьевна, 17 лет, история болезни №1934, поступила в клинику 23.03.06.

Диагноз: Застарелое повреждение задней крестообразной связки правого коленного сустава.

Инструментальное исследование «step off test».

Результат: 12 мм

Заключение: тяжелая степень заднего подвывиха голени правого коленного сустава.

Источники информации

1. Balasch H., Schiller M., Friebel H. et al. Evaluation of anterior knee joint instability with the rolimeter. A test in comparison with manual assessment and measuring with the KT-1000 arthrometer. // Knee Surg, Sports Traumatol, Arthrosc. 1999; Vol.7, P.204-208.

2. Ballantyne B.T., French A.K., Heimsoth S.L., Kachingwe A.F., Lee J.B., Soderberg G.L. Influence of examiner experience and gender on interrater reliability of KT-1000 arthrometer measurements. //Phys Ther. 1995; Vol.75, P.898-906.

3. Daniel D.M., Maicolm L.L., Losse G et al. Instrumented measurement of anterior laxity of the knee. //J bone Joint Surg Am, 1985, Vol 67, P.720-726.

4. Dehaven K.E. Diagnosis of acute knee injuries with hemarthrosis.//Am J Sports Med 1980, Vol.8, P.9-14.

5. Draper O.D., Schulthies S.S. Examiner proficiency in performing the anterior drawer and Lachman tests. //J Orthop Sports Phys Ther. 1995; Vol.22, P.263-266.

6. Feller J., Hoser C., Webster K. EMG biofeedback assisted KT-1000 evaluation of anterior tibial displacement. //Knee Surg, Sports Traumatol, Arthrosc. 2000; Vol.8, P.132-136.

7. Ganko A., Engebretsen L., Ozer H. The Rolimeter: a new arthrometer compared with the KT-1000. // Knee Surg, Sports Traumatol, Arthrosc. 2000; Vol.8, P.36-39.

8. Hopf T., Gleitz M., Rupp S., Muler B. Cruciate ligament injuries with knee joint effusion - why can Lachman sign not be elicited? //Z Orthop Ihre Grenzgeb. 1996; Vol.134, P.418-42.

9. Iversen B.F., Sturup J., Jacobsen K., Andersen J. Implications of muscular defense in testing for the anterior drawer sign in the knee. //Am J Sports Med. 1989; Vol.17, P.409-413.

10. Jorn L.P., Friden Т., Ryd L., Lindstrand A. Simultaneous measurements of sagittal knee laxity with an external device and radiostereometric analysis. //J Bone Joint Surg Br. 1998; Vol.80, P.169-172.

11. Kowalk D.L., Wojtys E.M., Disher J., Loubert P. Quantitative analysis of the measuring capabilities of the KT-1000 knee ligament arthrometer. //Am J Sports Med. 1993; Vol.21, P.744-747.

12. Muellner Т., Bugge W., Johansen S. et al. Inter - and intratester comparison of the Rolimeter knee tester: effect of tester's experience and the examination technique.// Knee Surg, Sports Traumatol, Arthrosc. 2001; Vol.9, P.302-306.

13. Pollet V., Barrat D., Meirhaeghe E., Vaes P., Handelberg F. The role of the Rolimeter in quantifying knee instability compared to the functional outcome of ACL - reconstructed versus conservatively - treated knees.// Knee Surg, Sports Traumatol, Arthrosc. 2005; Vol.13, P.12-18.

14. Torg J.S., Conrad W., Kalen V., Clinical Diagnosis of Anterior Cruciate Ligament Instability Athlete. //The American Journal Sports Medicine - 1976, Vol.4, No 2, Marh/April, - P.84-93.

15. Torzilli P.A., Panariello R.A., Forbes A., Satner T.J., Warren R.F. Measurement reproducibility of two commercial knee test devices. //J Orthop Res. 1991; Vol.9, P.730-737.

16. Wright R.W., Luhmann S.J. The effect of knee effusions on KT-1000 arthrometry. A cadaver study. //Am J Sports Med. 1998; Vol.26, P.571-574.