Острое растяжение связок голеностопного сустава - распространенная спортивная травма, при которой связки голеностопа частично или полностью разрываются из-за внезапного и ненормального растяжения. До 80% разрывов связано с механизмом внутреннего вывиха. 

Боковые связки голеностопного сустава (БСГ) наиболее часто повреждаются при внутреннем вывихе голеностопного сустава. Распространенное повреждение БСГ- повреждение передней таранно-малоберцовой связки (ПТМС) или пяточно-малоберцовой связки (ПМС) или одновременно ПМС и задней таранно-малоберцовой связки (ЗТМС). Для лечения этих повреждений БСГ применяются консервативные методы лечения, при их безуспешности БСГ могут привести к боковой нестабильности голеностопного сустава. Влияние поврежденной и интактной ПТМС на состояние контакта хрящей под нагрузкой весом уже изучали, но требуется изучение влияние нормальной ходьбы при поврежденных БСГ на состояние контакта хрящей.

Обоснование исследования

• Исследования давали ценные данные о состоянии контакта хрящей голеностопного сустава in vivo при интактной или поврежденной ПТМС под действием веса, но не показывали эффекты нормальной ходьбы при поврежденных БСГ на состояние контактных поверхностей голеностопного сустава in vivo.

Цели

Показать причинно-следственную связь между воздействием нормальной ходьбы на голеностопный сустав с поврежденными в результате острого растяжения при внутреннем вывихе голеностопного сустава БСГ и характеристиками голеностопного сустава.

ПРИМЕЧАНИЕ: Это было другое исследование, в котором была воссоздана комплексная конечно-элементная (КЭ) 3D модель ноги с неповрежденным интактным суставом. С использованием модели интактного голеностопного сустава, двух различных моделей с повреждением ПТМС и трех моделей с разрывом БСГ (разрывами ПТМС, ПТМС+МПС и ПТМС+МПС+ЗТМС) были воссозданы различные типы повреждений БСГ. Конечно-элементные стимуляции проводились с использованием этих моделей для оценки контактного давления и напряжения хрящей голеностопного сустава, как и движения под давлением в силиконовом большеберцово-таранном суставе в условиях нормальной ходьбы. Были симулированы четыре опорные фазы цикла ходьбы - опора на пятку, опора на полную стопу, средняя фаза и отталкивание. Также были проведены эксперименты хождения босиком, чтобы создать граничные условия для КЭ стимуляции и обосновать результаты стимуляции.

Результаты исследования

• Распределение контактного давления, пиковое контактное давление, пиковая контактная напряженность, передне-заднее смещение, серединно-боковое смещение.

• Распределение контактного давления: Во время смены фаз ходьбы контактное давление на хрящ постепенно увеличивалось и контактные области расширялись на обеих моделях. В модели голеностопного сустава с разрывом ПТМС концентрированное контактное давление увеличивалось при каждой опорной фазе, и области концентрированного давления были перемещены более медиально при опоре на всю стопу и в промежуточной фазе в сравнении с интактной моделью. ​
• Пиковое контактное давление: В интактной модели пиковое контактное давление при опоре на всю стопу, в средней фазе и в фазе отталкивания были равны 3,95; 6,18 и 16,02 МПа соответственно. В двух моделях с повреждением ПТМС эти пиковые значения возрастали постепенно  (4,78; 6,54 И 16,37 МПа, соответственно, на модели с повреждением ПТМС №1 и 5,37; 7,12 и 16,79 МПа, соответственно, на модели с дефектом ПТМС №2). Значения на моделях с разрывами ПТМС составляли 6,01; 8,33 и 17,24 МПа, что было выше, чем аналогичные показатели интактной и двух моделей с повреждением ПТМС. 
• Пиковое контактное напряжение: Аналогично пиковому контактному давлению, быстрый рост показателей наблюдался в фазе отталкивания. Не было значимого различия в пиковом контактном напряжении между моделями во время фазы опоры на пятку, которое составляло около 0,015–0,017. В интактной модели значения составили 0,144; 0,219 и 0,681 при опоре на всю стопу, в средней фазе и в фазе отталкивания. Модель с повреждением ПТМС №1 (0,150; 0,224, и 0,705), модель с повреждением ПТМС №2 (0,178; 0,238, и 0,793) и модели с разрывом ПТМС  (0,186; 0,241, и 0,838) показали увеличение этих показателей в сравнении с таковыми на интактной модели. Однако, в фазе отталкивания значения были немного повышены на 0,883 (увеличение на 5%).
• Передне-заднее смещение: На интактной модели таранная кость смещалась вперед, и смещение увеличивалось с каждой последующей фазой ходьбы (3,67; 5,79 и 14,42 мм соответственно). В каждой опорной фазе  отмечалась положительная разница в переднем смещении на модели с повреждением ПТМС №1 0,05; 0,05, и 0,12 соответственно), модели с повреждением ПТМС №2 (0,19; 0,17, и 0,25 соответственно) и модели с разрывом ПТМС (0,26; 0,25 и 0,35 соответственно). Разница во всех фазах на моделях разрыва МТМС+ПМС и моделях разрыва всех связок были почти такими же, как и на модели разрыва ПТМС. Модель с повреждением ПТМС №1 показала меньшее смещение, чем модель с повреждением ПТМС №2. Смещение на моделях разрыва МТМС+ПМС и моделях разрыва всех связок голеностопного сустава были почти такими же, как и на модели разрыва ПТМС.
• Серединно-боковое смещение: На интактной модели голеностопного сустава таранная кость была смещена медиально в фазе опоры на всю стопу (0,07 мм), и смещение увеличивалось в средней фазе (0,14 мм). В фазе отталкивания наблюдалось смещение в противоположную сторону (латеральное смещение на 0,1 мм). Кроме того, в фазе отталкивания наблюдалось смещение в сторону, противоположную повреждению, на моделях с повреждением БСГ. Однако, все серединно-боковые смещения и их различия на каждой фазе были небольшими по сравнению с таковыми при передне-задним смещением таранной кости. 

Компьютерная модель человека с поврежденными БСГ, представляющая значительное растяжение при внутреннем вывихе, показала кинематику поврежденного голеностопного сустава во время нормальной ходьбы.

Голеностопный сустав с разорванной ПТМС показал большую возможность того, что голеностопный сустав будет испытывать повышенное контактное давление, напряжение и смещение, чем голеностопный сустав с поврежденной ПТМС. Модели разрыва ПТМС+ПТС,  а также все модели с разрывами показали вероятность, сходную с таковой при разрыве ПТМС.

Результаты согласуются результатами другого исследования, показывающего значительное увеличение смещения вперед в голеностопном суставе при повреждении ПТМС в сравнении с интактным голеностопным суставом.  В целом, поврежденные ПТМС и разрыв БСГ повышали контактное давление и напряжение во время нормальной ходьбы.