Ортопедический журнал (Journal of Pediatric Orthopaedics B)
Tomas Epeldegui. Deformity of talus and calcaneous in congenital clubfoot: an anatomical study.
Деформация таранной и пяточной кости при врожденной косолапости: анатомическое исследование
Tomas Epeldegui
Косолапость – это сложная врожденная деформация. Средний сустав предплюсны – это ключевая точка в понимании деформации врожденной косолапости как результата смещения костных колонн. Деформации таранной и пяточной костей оказывают влияние на нормальное выравнивание медиальной и латеральной костных колонн в стопе и могут быть факторами, которые определяют трудности в процессе лечения косолапости. Мы описываем результаты исследования двух косолапых стоп у одного мертворожденного. Наши результаты исследования в головке таранной кости показывают две различные суставные поверхности: гистологический срез медиально-лицевой поверхности ладьевидной кости показал активный суставной хрящ, а латеральная поверхность показала атрофичный суставной хрящ наводящий на мысль о разнице между анатомическим отклонением углов тарана от функционального отклонения угла. Наблюдая пяточную кость, мы показываем ротационную скрученную деформацию вдоль продольной оси пяточной кости. Эти наблюдения могут внести большой вклад в улучшение понимания рецидивирующей косолапости и также в лечение сложных случаев косолапости.
Вступление
Стопы человека имеют две костные колонны: медиальная колонна состоит из таранной, ладьевидной, трех клиновидных и первых трёх плюсневых костей; латеральная колонна состоит из пяточной, кубовидной, четвертой и пятой плюсневых костей (1).
Медиальная и латеральная колонны не параллельны. Медиальная колонна расположена над латеральной и смещена медиально. Обе колонны пересекаются в суставе Шопара. Шопаров сустав (средний сустав предплюсны) включает два различных сустава: таранно-пяточно-ладьевидный, что расположен медиально и пяточно-кубовидный, что расположен латерально.
Таранно-пяточно-ладьевидный сустав является шарообразным и ячеистым суставом (2,3). Его описывали как дистальный голеностопный сустав. Для этого сустава все движения стопы совершаются вокруг головки тарана (4). В стопе (3) подошвенная флексия связана с инверсией (супинацией), а тыльная флексия связана с эверсией (пронацией), причина этому расходящаяся ось медиальной и латеральной костных колонн. Эти скелетные структуры, поддерживаемые связками и местами прикрепления сухожилий, оказывают влияние на форму стопы и функцию сустава.
Косолапость состоит из четырех деформаций: эквинус, кавус, приведение и варус (5-16). Для этих деформаций ограничен объем движений, анатомическая фокальная точка Шопаров сустав (17).
Рис. 1
Относительно медиальной колонны: ангуляция шейки таранной кости (2,10,11,13,14,17), медиальное отклонение ладьевидной кости (6,9,10,14,15), сужение и клиновидная деформация ладьевидной кости (9,10,13,17), и общее укорочение медиальной колонны (3) также было описано. Относительно латеральной колонны, укорочение и расширение пяточной кости (10), её медиальное смещение (14,15), отсутствие передней суставной фасетки (1,18,19), видоизменение трёхмерной пространственной ориентации передней и средней фасетки пяточной кости (3,9,17,20,21), ротация пяточной кости под таранной костью (3,15,20-22), и смещение пяточно-кубовидного сустава (20) были описаны.
Костные структуры при косолапости показывают медиальное смещение латеральной колонны ниже медиальной колонны. Три медиальных луча стопы, следуя за ладьевидной костью формируют деформацию приведения; это медиальное смещение формирует укорочение медиальной колонны против латеральной (3,17,23). Причиной приведения переднего отдела стопы является медиальное смещение ладьевидной кости (17).
Про мягкие ткани было сообщено следующее: сильно укороченная дельтовидная связка (22,24), укорочение Ахилова сухожилия (17, 25), укорочение задней большеберцовой мышцы (9,15,26,27), и укорочение длинного сгибателя пальцев (14,15,28).
Деформации по типу косолапости также были описаны как экспериментальные пробы у крыс. Гистологический анализ показал персистирующую эмбриологическую позицию таранной кости, которая осталась в той же анатомической плоскости как и пяточная кость, что наводит на мысль о влиянии неврологических расстройств и вследствие этого связана с мышечным дисбалансом (29). Функциональная деформация головки таранной кости и скрученная ротационная деформация пяточной кости могут дать ключ к пониманию смещения костных колонн и рецидивов косолапости.
Целью этой работы стало рассмотрение патоморфологических деформаций таранной кости и пяточной кости в двух косолапых стопах у одного мертворожденного как новый аспект в осмыслении ротационной деформации костных колонн в косолапости.
Материалы и методы
Было изучено две косолапые стопы у 36-недельного мертворожденного плода из-за спонтанного аборта.
Были выполнены передне-задняя и боковая рентгенограммы для изучения перестройки среднетарзального отдела и измерения таранно-пяточных углов. Была выполнена спиральная компьютерная томография (КТ) пяточной кости. На КТ стопа располагалась на горизонтальной опоре для поддержки заднего сегмента пяточной кости с подошвенной стороны. Базовая линия была горизонтальна и тангенциальная линия была получена на верхней стороне пяточной кости. Сечения выполнялись в задне-переднем направлении с шагом 2 мм. Переднее сечение заканчивалось у ладьевидной кости на уровне углубления acetabulum pedis.
Таранная и пяточная кости были извлечены из стоп для отдельного обследования. Часть головки таранной кости левой стопы была случайно разрезана во время скелетирования (Рис. 1а). Для анализа медиальной и латеральной поверхностей головки таранной кости при гистологическом исследовании были выполнены коронарные разрезы. Медиальная поверхность ладьевидной кости и латеральная поверхность были покрыты только капсулой сустава.
Измерение отклонений углов таранной кости было рассчитано из пересечений двух линий (Рис. 1b): одна линия следовала за продольной осью тела таранной кости (T-T), другая линия следовала за продольной осью шейки таранной кости (N-N). С ротацией таранной кости линия N-N двигалась по касательной к латеральному бортику шейки таранной кости (Рис. 1b и d). Третья виртуальная линия, которая была использована в качестве нормального анатомического ориентира для измерения удлиненности таранной кости (V-V), был как набросок вдоль продольной оси целой таранной кости.
Рис. 2
Был построен угол с перпендикулярной линией к суставной поверхности медиального сустава на головке таранной кости , расположенной напротив медиально смещена ладьевидная кость: мы обозначили это как функциональный угол таранной кости (Рис. 1d и Рис. 2). Этот угол возрастает с размерами анатомического отклонения угла.
Результаты
Наши случаи схожи для общего описания косолапости, для большой деформации. Обе стопы показали варус, приведение и кавус. Передний отдел стопы был медиально смещен, а таранная кость была латерально смещена над пяточной костью. Ладьевидная кость была напротив медиальной суставной поверхности головки таранной кости. Медиальные мягкие ткани были укорочены.
Рентгенологическое исследование показало уменьшение таранно-щение головки таранной кости, отклонение угла было измерено на левой таранной кпяточного угла схожее с общим описание косолапости.
Таранная кость
Наружное отклонение тела таранной кости делало её параллельной к пяточной кости, которая располагалась снизу. Головка таранной кости выглядела вдавленной за пределами впадины Acetabulum Pedis. Несиотря на частичное смеости и составило 20 градусов медиального искривления, что не отличается от нормального значения (Рис. 1b).
Представили правую таранную кость, головка которой треугольной формы с уплощенной суставной фасеткой для ладьевидной кости, что демонстрировало значительное медиальное смещение. Отклонение угла было 22 градуса. Однако, если мы построим перпендикулярную линию к медиальной поверхности ладьевидной кости за продольной осью кости, то угол отклонения возрастает до 44 градусов (функциональный угол таранной кости) (Рис. 1d).
Макроскопически, внутренняя суставная часть головки таранной кости правой стопы была полностью покрыта капсулой, но только медиальная сторона головки таранной кости сочленялась с ладьевидной костью. В этом случае треугольная форма головки таранной кости контурирована медиальной и латеральной суставными полями (Рис. 2).
Некоторая разница была получена при сопоставлении медиальной и латеральной суставных поверхностей головки таранной кости при гистологических разрезах. Медиальный сегмент, (Рис. 2b) суставная поверхность была правильной с гомогенными хондроцитами. Для этой суставной поверхности наблюдался нормальный эозинофильный хроматизм, который уменьшался по низходящей к центральному полю. Хондроциты лежали пластами. У большинства периферических хондроцитов была большая горизонтальная ось к суставной поверхности. Структура наружного суставного матрикса была гомогенная. Хрящевые каналы были нормальные. Латеральный сегмент (Рис. 2d), суставная поверхность была неправильная и волнистая. Гипохроматизм был обнаружен на поверхности и также на целом экстраклеточном матриксе. Периферическая хрящевая ткань не была показана. Окраска экстраклеточных структур была не гомогенная. Хрящевые каналы были атрофичны.
Пяточная кость
Большие наблюдения наших стоп происходили одновременно с раннего описания медиальной ангуляции, укорочения и уменьшения размеров суставных фасеток.
После удаления таранной кости мы наблюдали за укрепленным поверхностями за пересечением кортикальных линий на рентгенограммах (Рис. 3а).
На аксиальной КТ была заподозрена скрученная ротация вдоль продольной оси пяточной кости на правой стопе.
Наблюдения правой стопы за дорсальными тангенциальными линиями показали следующие углы (Рис. 3с и d): разрез 3, 7 градусов медиального отклонения к верхушке пятки, разрез 4, 17 градусов латерального отклонения, разрез 5, 31 градус медиального отклонения, разрез 8, 11 градусов медиального отклонения. 6-8 мм от заднего конца пяточной кости, ротационное скручивание подтвердилось нашими макроскопическим и рентгенологическим исследованием. Левая стопа показала латеральное отклонение 40 градусов, для 3 разреза, и медиальное ориентирование угла на 24 градуса для наиболее дистального разреза (Рис. 3b).
Обсуждение
Косолапость – это сложная деформация. Анатомическое исследование может помочь в координации этой деформации. Среднетарзальный сустав расположен в месте, где костные колонны в стопе пересекают друг друга. Необходимо обсуждать и размышлять для понимания деформации косолапости и смещения костных колонн. Таранная, пяточная, ладьевидная и кубовидная кости непосредственно вовлечены в элементы деформации: приведение, кавус и варус; все из них сосредоточены в среднетарзальном суставе.
Основная функциональная движущая сила косолапости лоцирована в среднетарзальном суставе (Шопаров сустав). Два функциональных сустава повреждены за кинематикой стопы: подтаранный и поперечный тарзальный сустав (2,3).
Подтаранный сустав включает в себя такое движение как ротацию между таранной костью с одной стороны и опору стопы с другой стороны. Оси этих ротационных движений проходят косо через головку таранной кости и наружу, верх, вперед и медиально.
Потому как поперечный тарзальный сустав включает в себя шаровидный и ячеистый таранно-ладьевидный и седловидный пяточно-кубовидный суставы, это два различных ротационных движения происходящих в среднетарзальных вокруг двух различных осей вращения. Одна ось в пяточно-кубовидном суставе расположена продольно, а другая ось расположена в стопе косо через таранную и ладьевидную кости. Данный результат, включает в себя винтообразную функцию больше, чем ротационную, для движения в среднетарзальном суставе (3). Для косолапости лимитированный интервал движений за рассеивающейся осью ротационных движений может быть связано с тугоподвижностью ретрагированных мягких тканей плюс неправильно расположенных обеих костных колонн, потому что смещена ладьевидная кость и медиально сдвиженная или смещенная кубовидная кость (22, 30).
Деформация косолапости находится вокруг таранной кости. Постоянный недостаток редукции ладьевидной кости и остаточная контрактура заднего больберцового и сухожилия сгибателя пальцев постоянно индуцируют деформации и нарушение ориентации (31).
Другой аспект, который должен быть обсужден, это укорочение медиальной колонны из-за медиального смещения ладьевидной кости. Это укорочение могло продуцировать давление на таранно-ладьевидный сустав опережая кавус и будущей риск развития остеоартрита.
Анатомические наблюдения наших случаев показали деформации в таранной кости (медиальная колонна) и в пяточной кости (латеральная колонна), которые могут привести к новым подходам к деформации медиальной и латерально колонн в стопе. Мы описали тонкую разницу между анатомической и функциональной осью таранной кости и наблюдения ротационной деформации пяточной кости вдоль ее продольной оси.
Для косолапости рассматриваются новые аспекты деформации таранной кости. Не смотря на то, что многими авторами была описана медиальная ангуляция шейки таранной кости (10,11,13,14,17), ангуляция может изменяться согласно тяжести косолапости (32). Данное изменение ангуляции наводит на мысль о функциональном смещении таранной кости следующей за медиальном смещением ладьевидной кости. Для треугольной головки таранной кости одного из наших образцов, мы можем дифференцировать две различные суставные поверхности: активный хрящ на медальной поверхности головки таранной кости к суставной поверхности ладьевидной кости и атрофичную поверхность на латеральной поверхности. Отклонение угла наблюдалось на 22 градуса; еще когда активная суставная фасетка измерялась углом возрастающим до 44 градусов (Рис. 2).
Мы соглашаемся с ранним описанием, которое объясняет, что таранная кость смещалась следуя за ладьевидной вдоль продольной виртуальной линии в таранной кости, но мы полагаем, что есть разница между анатомическим и функциональным отклонением угла. Градусы углового отклонения описанные Smith совпали с нашими наблюдениями, было незначительное изменение и также на латеральной стороне головки и шейки таранной кости были дефектный хрящ (Рис. 2).
Наши наблюдения совпали с более ранними описаниями многих авторов, относительно смещения костных колонн стопы, так же как приведение из-за медиально смещенной ладьевидной кости вдоль с тремя медиальными лучами в косолапости. Суть нашей гипотезы в том, что функциональные факторы более существенны, чем один анатомический. Медиальное отклонение шейки таранной кости или как в этом случае медиализация суставной поверхности в сравнении с атрофированой латеральной частью нашего препарата являются вопросами для обсуждения.
Для вариаций в трехмерной ситуации передней и средней суставной фасеток пяточной кости, мы описали (23,24) следующее: модификации Acetabulum Pedis pattern вызывала варианты в позициях связок и следовательно также для пяточных фасеток обеих подошвенной и медиальной поверхностей. Для пролеченных пациентов с косолапостью, причина ограничения движений в подтаранном суставе не только в укорочении связок и сухожилий, но также в ненормальности размера и конфигурации суставной фасетки сустава (33).
Срезы компьютерной томографии наших образцов показали ротационную деформацию вокруг продольной оси пяточной кости. Эта деформация могла объяснить две возможности: любая ротационная деформация это результат скручивающей ротации пяточной кости вокруг продольной оси, или как результат диспозиции трехмерной позиции передней и средней суставных фасеток; причина этому ретрагированные связки и сухожилия.
К сожалению наше исследование ограниченно в двух аспектах: мы не могли сравнить КТ с нормальной стопой и мы обсуждаем интервал ошибки составления тангенциальных линий в картинках КТ.
Рис. 3
Схожие ротационные деформации пяточной кости наблюдали в экспериментах на крысах с деформацией похожих на косолапость (29). Были описаны эмбриологические данные, объясняя эволюцию выравнивания таранной и пяточной кости в течение беременности. Этиологические факторы для развития неврологического или мальформационного агента описаны как анатомические данные плода, показывающие что ротационная деформация пяточной кости под таранной имеет место быть в течение эмбрионального и фетального развития. В дальнейшем это может затруднять исправление деформации, также должно быть обдуманно для рецидивирующей косолапости в течение лечения.
Не смотря на что наше исследование ограниченно только двумя косолапми стопами у одного мертворожденного ребенка, мы можем показать костную деформацию как новый аспект, который должен учитываться для неудачных результатов при лечении косолапости или рецидивов. Те деформации, которые связаны с неврологическими этиологическими факторами уже был описаны некоторыми авторами в рассмотрении развития косолапости (17, 35).
Наблюдая пациентов с косолапостью было выполнена переднее-задняя рентгенография среднетарзального сустава, и мы увидели уменьшение таранно-пяточного угла по сравнению с нормальной стопой (17,22,37). Это уменьшение стало результатом ротационного и медиального смещения латеральной колонны ниже медиальной. Наши наблюдения указывают на другую деформацию, которая может увеличивать ротационную изменения из-за скручивания пяточной кости.
Консервативные или хирургические процедуры для выравнивания суставов могут не гарантировать точное развитие этих типов стоп и может объяснять некоторые наблюдения для случаев рецидивирующей косолапости. Рентгенограммы у пациентов на длительных отдаленных сроках показывают остеофиты на тыльной поверхности шейки таранной кости и умеренное медиальное смещение ладьевидной кости. У пролеченных детей было описано латеральное смещение и латеральная ангуляция клиновидных костей компенсируя остаточное медиальное смещение (33, 37).
Кавус может быть как следствие избыточной пронации в течение некорректного консервативного лечения (метод Kite’s) (3), но клиновидная форма ладьевидной кости также может быть обоснована как причина для случаев рецидивирующей косолапости. Укорочение медиальной колонны может создавать давление причиной может быть ограниченное пространство таранно-ладьевидного сустава. Тыльное смещение ладьевидной кости также может быть результатом давления на таранно-ладьевидный сустав при исправлении кавуса в добавлении к клиновидной форме самой ладьевидной кости, все это приводит к формированию кавусной деформации. Хорошие функциональные отдаленные результаты также были описаны, но с малым описанием костей или деформаций суставов или развития остеоартрита в них (37, 38).
Выводы
Мы описали еще одну деформацию для пяточной кости, что говорит о скрученной ротационной деформации вдоль продольной оси. Ротационная деформация между костными колоннами в стопе нуждается в обдумывании в процессе лечения косолапости.