Modeling a clinical instrumental system for objective assessment of foot function in patients with post-traumatic deformity of the ankle and calcaneus

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Gait alterations in patients after surgery on the ankle and foot are associated with biomechanically driven complications. The surgery outcomes depend on an accurate assessment of the anatomical and functional characteristics of the foot. Clinical gait analysis was performed using the computerized hardware-software system F-Scan Mobile.

AIM: This study aimed to evaluate biomechanical gait parameters in patients with deformities of the ankle and foot before and after surgery.

METHODS: A single-center, prospective, non-randomized, controlled, experimental, quantitative, cohort study was conducted at the Department of Traumatology and Orthopedics No. 4 of the Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics (Moscow) during 2022–2024. A total of 102 patients with ankle arthrosis and post-traumatic calcaneal deformity were treated, including 68 men and 34 women, a mean age of 39 ± 17.61 years. All patients also underwent biomechanical assessment of functional foot parameters.

RESULTS: Treatment outcomes in patients included in the study were assessed 12 and 24 months after surgery. The mean follow-up period was 22.3 ± 9.42 months. The mean visual analog scale score before surgery was 6.5 ± 3.63, and 1.6 ± 0.81 after surgery, indicating a significant reduction in pain (p < 0.05). The mean AOFAS hindfoot score increased from 38 ± 23.31 preoperatively to 88 ± 10.55 postoperatively, with a significant improvement in questionnaire scores (p < 0.05). Subjective evaluation of treatment outcomes: 56 patients (54.9%) rated the results as excellent, 30 (29.4%) as good, 14 (13.7%) as satisfactory, and 2 (1.9%) as unsatisfactory.

CONCLUSION: The clinical model for biomechanical gait assessment provides objective data on the structure of the gait cycle in unilateral foot lesions and allows evaluating the adequacy of adaptive motor skills in patients before and after surgery, as well as during long-term follow-up. Patients were satisfied with the treatment outcomes, confirmed both clinically and through biomechanical assessment.

About the authors

Аnatoliy K. Orletskiy

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: nova495@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-1461-4802

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Igor S. Kosov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: kozeti@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-7053-7213
SPIN-code: 3260-8950

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Konstantin V. Shkuro

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: shkuro_kostya@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-8259-7994
SPIN-code: 3442-1306
Russian Federation, Moscow

Dmitriy O. Timchenko

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: d.o.timchenko@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-6859-2528
SPIN-code: 6626-2823

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Dmitriy O. Vasilyev

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: A-tendo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6573-3243
SPIN-code: 8980-0432

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Nicolay A. Gordeev

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: nova495@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-4251-8070
SPIN-code: 5687-9521
Russian Federation, Moscow

Vladislav A. Jarikov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: vladislav.zharikov1996@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-9310-1318
SPIN-code: 5347-6881
Russian Federation, Moscow

References

  1. Bernstein M, Reidler J, Fragomen A, Rozbruch SR. Ankle Distraction Arthroplasty: Indications, Technique, and Outcomes. J Am Acad Orthop Surg. 2017;25(2):89–99. doi: 10.5435/JAAOS-D-14-00077
  2. Agel J, Coetzee JC, Sangeorzan BJ, Roberts MM. Functional limitations of patients with end-stage ankle arthrosis. Foot Ankle Int. 2005;26(7):537–539. doi: 10.1177/107110070502600707
  3. Weinraub GM, Vijayakumar A. Arthroscopy for Traumatic Ankle Injuries. Clin Podiatr Med Surg. 2023;40(3):529–537. doi: 10.1016/J.CPM.2022.12.003
  4. Zhao HM, Liang XJ, Li Y, Ning N, Lu J. Supramalleolar Osteotomy With Distraction Arthroplasty in Treatment of Varus Ankle Osteoarthritis With Large Talar Tilt Angle: A Case Report and Literature Review. J Foot Ankle Surg. 2017;56(5):1125–1128. doi: 10.1053/J.JFAS.2017.04.022
  5. Aziz H, Amirian A, Dabash S, Dunn WR, Bloome D. Ankle Arthroscopy as an Adjunct to the Management of Ankle Fractures. Foot ankle Orthop. 2021;6(2):24730114211002165. doi: 10.1177/24730114211002165
  6. Zhao H, Liang X, Li Y, et al. The role of fibular for supramalleolar osteotomy in treatment of varus ankle arthritis: a biomechanical and clinical study. J Orthop Surg Res. 2016;11(1):127. doi: 10.1186/S13018-016-0462-2
  7. Rammelt S, Grass R, Zawadski T, Biewener A, Zwipp H. Foot function after subtalar distraction bone-block arthrodesis. A Prospective study. J Bone Joint Surg Br. 2004;86(5):659–68. doi: 10.1302/0301-620X.86B5
  8. Smirnova LM, Arzhannikova EE, Karapetyan SV, Gayevskaya OE. The method of using the complexes of the “Scan” series in the diagnosis of foot condition and the appointment of orthopedic insoles: method. stipend. Federal State Budgetary Institution SPb NCEPR named after G.A. Albrecht of the Ministry of Labor of Russia. St. Petersburg: TSIATSAN LLC; 2015. 75 p. (In Russ.) EDN: VYLPZN
  9. Vitenzon AS, Petrushanskaya KA, Spivak BG, et al. Features of the biomechanical structure of walking in healthy children of different ages. Russian journal of biomechanics. 2013;17(1):78–93. (In Russ.) EDN: PYHDPZ
  10. Kosov IS, Merkulov VN, Imyarov SD, Mikhailova SA. Clinical Analysis of Gait and Assessment of Surgical Treatment Outcomes in Children with Neurogenic Feet Deformity. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2014;(3):45–51. doi: 10.32414/0869-8678-2014-3-45-51 EDN: QWZNIE
  11. Burkov DV, Grigoricheva LG, Murylev VY, et al. Total ankle replacement with additional procedures (review). Dep Traumatol Orthop. 2018;(4):16–23. doi: 10.17238/issn2226-2016.2018.4.16-23 EDN: ZCHGRV
  12. Hunt KJ, Pereira H, Kelley J, et al. The Role of Calcaneofibular Ligament Injury in Ankle Instability: Implications for Surgical Management. Am J Sports Med. 2019;47(2):431–437. doi: 10.1177/0363546518815160
  13. Valderrabano V, Miska M, Leumann A, Wiewiorski M. Reconstruction of osteochondral lesions of the talus with autologous spongiosa grafts and autologous matrix-induced chondrogenesis. Am J Sports Med. 2013;41(3):519–527. doi: 10.1177/0363546513476671
  14. Acevedo JI, Mangone P. Ankle instability and arthroscopic lateral ligament repair. Foot Ankle Clin. 2015;20(1):59–69. doi: 10.1016/J.FCL.2014.10.002
  15. Skvortsov DV. Diagnosis of motor pathology by instrumental methods: gait analysis, stabilometry. Moscow: Nauch.-med. MBN company; 2007. 617 p. (In Russ.) EDN: QLQAIN

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. F-Scan registration module placed on the participant.

Download (127KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Sensor-based podometric insole with markings.

Download (265KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Graphical representation of the center of pressure trajectory during right and left gait cycles.

Download (169KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Digital indicators of the center of pressure distribution trajectory.

Download (77KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Pressure distribution curve during walking.

Download (366KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. 3D representation of pressure distribution during walking: a, forefoot push-off; b, midfoot rollover; c, heel-off.

Download (259KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Artifacts of center of pressure trajectory registration: 1, trajectory variability; 2, return moments of heel push-off forces.

Download (52KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Example of experimental standardized footwear.

Download (241KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Center of pressure trajectories recorded with experimental standardized footwear.

Download (103KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Electronic patient record.

Download (81KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Testing of patient М.: a, patient setup; b, walking on a flat surface; c, treadmill walking.

Download (277KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Graphs of the center of pressure moment as a function of time during walking of patient M. on a flat surface.

Download (185KB)
Indexing metadata
14. Fig. 13. Center of pressure trajectory during walking of patient M. on a flat surface.

Download (115KB)
Indexing metadata
15. Fig. 14. Graphs of the center of pressure moment as a function of time during treadmill walking of patient M.

Download (168KB)
Indexing metadata
16. Fig. 15. Center of pressure trajectory during treadmill walking of patient M.

Download (108KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».