Biomechanical evaluation of foot function after distraction subtalar arthrodesis: a prospective study

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Conservative or inadequate surgical treatment of intra-articular, depressed calcaneal fractures with fragment displacement may result in significant orthopedic complications. Subtalar arthrodesis is indicated after calcaneal fractures with progressive osteoarthritis. Distraction subtalar arthrodesis is recommended in cases of severe depression of the posterior articular facet to restore hindfoot alignment.

AIM: The work aimed to improve the surgical management strategy for post-traumatic calcaneal deformities.

METHODS: Between 2021 and 2024, 27 patients with severe post-traumatic calcaneal deformities underwent surgery at the Department of Traumatology and Orthopedics No. 4, N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics, Moscow, Russia. The cohort included 7 women and 20 men, with a mean age of 35 years (22–56 years). All procedures were performed by the same surgeon. The mean time from injury to surgery was 24.8 months (9–72 months).

RESULTS: Treatment outcomes in patients included in the study were assessed 12 and 24 months after surgery. The mean follow-up period was 26.2 months (12–56 months). The mean preoperative visual analog scale (VAS) score was 5.1 (2–9), which decreased to 0.8 (0–3) postoperatively, indicating a significant reduction in pain (p > 0.001). The mean AOFAS hindfoot score was 42 preoperatively (39–72) and 85 postoperatively (60–92), with an improvement in questionnaire scores (p > 0.001). Complications were reported in 13 patients; two patients required revision surgery. Dynamic pedobarography showed an increase in peak and mean pressure integrals across the foot. The mean heel contact time decreased significantly from 640 ± 166 ms preoperatively to 515 ± 141 ms postoperatively (p < 0.003). These values were comparable to those of the contralateral healthy foot: 530 ± 177 ms, respectively.

CONCLUSION: Distraction subtalar arthrodesis was performed in patients with severe post-traumatic calcaneal deformity (talus inclination angle <8°). Distraction was essential to restore the height of the calcaneus and normal anatomical relationships of the hindfoot as a whole. Patients were satisfied with the outcomes, which were confirmed not only clinically and radiographically, but also biomechanically via dynamic pedobarographic assessment.

About the authors

Anatoly K. Orletsky

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: nova495@mail.ru

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

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, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Konstantin V. Shkuro

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: shkuro_kostya@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-8259-7994
SPIN-code: 3442-1306

MD

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Irina A. Arapova

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: ryb4sirina@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-7216-3065

MD

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Dmitry O. Vasilyev

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: A-tendo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6573-3243

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Vadim T. Zeynalov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: zeinalov_vadim@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4815-3685
SPIN-code: 2703-9129

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Anatoly K. Mursalov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: tamerlanmursalov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3829-5524
SPIN-code: 9035-8198

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Viktor A. Mitskevich

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: mitvictor@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-8392-8571

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

References

  1. Shkuro KV, Zeinalov VT, Arapova IA, Levin AN, Vasiliev DO. Anatomical and functional guidelines for the correction hindfoot malalignment. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2023;30(1):15–28. doi: 10.17816/vto321523 EDN: JEAFUQ
  2. Zeynalov VT, Samkov AS, Kardanov AA, et al. Complex surgical treatment as a method of correction of multicomponent deformation of the foot in casesof background posttraumatic deformations of the calcaneus. The Department of traumatology and orthopedics. 2017;4(30):17–26. EDN: YWESTY
  3. Konovalchuk NS, Sorokin EP, Lasunskiy SA, Fomichev VA, Chugaev DV. The main sources of pain in patients with consequences of calcaneal fractures: literature review and clinical observations. Mod Probl Sci Educ. 2018;(2):19. doi: 10.17513/spno.27465 EDN: XNYEIX
  4. Korobushkin G, Chebotarev V, Ishkinyaev I, Miroshnikova E. Case report. Treatment patient with malunited calcaneal fractures. Evaluation clinical outcome 11-years follow-up after reconstructive romash osteotomy with lateral decompression and subtalar arthrodesis. Traumatol Orthopаedics Kazakhstan. 2021;4(59):46–53. doi: 10.52889/1684-9280-2021-4-60-46-53 EDN: FQRCIF
  5. 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
  6. Rammelt S, Zwipp H. Corrective arthrodeses and osteotomies for post-traumatic hindfoot malalignment: indications, techniques, results. Int Orthop. 2013;37(9):1707. doi: 10.1007/S00264-013-2021-3
  7. Rammelt S, Marx C. Managing Severely Malunited Calcaneal Fractures and Fracture-Dislocations. Foot and Ankle Clinics. 2020;25(2):239–256. doi: 10.1016/j.fcl.2020.02.005
  8. Zwipp H, Rammelt S. Subtalare arthrodese mit calcaneus-osteotomie. Orthopade. 2006;35(4):387–404. doi: 10.1007/s00132-005-0923-5
  9. Kalensky VO, Ivanov PA. The main causes of unsatisfactory outcomes of treatment for foot injuries. Russ Sklifosovsky J “Emergency Med. Care”. 2018;7(2):122–128. doi: 10.23934/2223-9022-2018-7-2-122-128 EDN: UUOQXO
  10. Pakhomov IA. Development of a biomechanically sound method of treating patients with the consequences of calcaneal fractures consolidated in a vicious position, complicated by extensor contracture of the ankle joint. Polytrauma. 2010;(4):24–29. (in Russ.). EDN: NCGVWF
  11. Carr JB, Hansen ST, Benirschke SK. Subtalar distraction bone block fusion for late complications of os calcis fractures. Foot Ankle. 1988;9(2):81–86. doi: 10.1177/107110078800900204
  12. Easley ME, Trnka HJ, Schon LC, Myerson MS. Isolated subtalar arthrodesis. J Bone Joint Surg Am. 2000;82(5):613–624. doi: 10.2106/00004623-200005000-00002
  13. Flemister AS, Infante AF, Sanders RW, Walling AK. Subtalar arthrodesis for complications of intra-articular calcaneal fractures. Foot ankle Int. 2000;21(5):392–399. doi: 10.1177/107110070002100506
  14. Dahm DL, Kitaoka HB. Subtalar arthrodesis with internal compression for post-traumatic arthritis. J Bone Joint Surg Br. 1998;80(1):134–8. doi: 10.1302/0301-620X.80B1.7879
  15. Schepers T. The subtalar distraction bone block arthrodesis following the late complications of calcaneal fractures: a systematic review. Foot (Edinb). 2013;23(1):39–44. doi: 10.1016/j.foot.2012.10.004
  16. Trnka HJ, Easley ME, Lam PWC, et al. Subtalar distraction bone block arthrodesis. J Bone Joint Surg Br. 2001;83(6):849–54. doi: 10.1302/0301-620X.83B6.10537
  17. Chen YJ, Huang TJ, Hsu KY, et al. Subtalar distractional realignment arthrodesis with wedge bone grafting and lateral decompression for calcaneal malunion. J Trauma. 1998;45(4):729–37. doi: 10.1097/00005373-199810000-00018
  18. Myerson M, Quill GE. Late complications of fractures of the calcaneus. J. Bone Joint Surg Am. 1993;75(3):331–41. doi: 10.2106/00004623-199303000-00004
  19. Gallie WE. Subastragalar arthrodesis in fractures of the os calcis. J Bone Jt Surgery Am. 1943;25:731–736.
  20. Thompson MJ, Roukis TS. Management of Calcaneal Fracture Malunion with Bone Block Distraction Arthrodesis: A Systematic Review and Meta-Analysis. Clin Podiatr Med Surg. 2019;36(2):307–321. doi: 10.1016/j.cpm.2018.10.011
  21. Yu GR, Yu X. Surgical Management of Calcaneal Malunion. J Orthop. Trauma Rehabil. 2013;17(1):2–8. doi: 10.1016/j.jotr.2012.04.001
  22. Jackson JB, Jacobson L, Banerjee R, Nickisch F. Distraction Subtalar Arthrodesis. Foot and Ankle Clinics. 2015;20(2):335–51. doi: 10.1016/j.fcl.2015.02.004
  23. Shkuro KV, Zeinalov VT. Single plane transverse osteotomy of the calcaneus as a method of hindfoot correction in acquired static-dynamic deformations. Dep Traumatol Orthop. 2019;(2):21–31. doi: 10.17238/issn2226-2016.2019.2.21-31 EDN: WMOWYA
  24. Chan SC, Alexander IJ. Subtalar arthrodesis with interposition tricortical iliac crest graft for late pain and deformity after calcaneus fracture. Foot ankle Int. 1997;18(10):613–5. doi: 10.1177/107110079701801002
  25. Chung HJ, Bae SY, Choo JW. Mid-term follow up results of subtalar distraction arthrodesis using a double bone-block for calcaneal malunion. Yonsei Med J. 2014;55(4):1087–94. doi: 10.3349/ymj.2014.55.4.1087
  26. 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.86B5.14205
  27. Amendola A, Lammens P. Subtalar arthrodesis using interposition iliac crest bone graft after calcaneal fracture. Foot Ankle Int. 1996;17(10):608–14. doi: 10.1177/107110079601701004
  28. Zwipp H, Rammelt S. Posttraumatic deformity correction at the foot. Zentralbl Chir. 2003;128(3):218–26. doi: 10.1055/S-2003-38536
  29. Farouk A, Ibrahim A, Abd-Ella MM, El Ghazali S. Effect of Subtalar Fusion and Calcaneal Osteotomy on Function, Pain, and Gait Mechanics for Calcaneal Malunion. Foot Ankle Int. 2019;40(9):1094–1103. doi: 10.1177/1071100719853291
  30. Atkins RM. The treatment of calcaneal malunion. Foot Ankle Clin. 2014;19(3):521–40. doi: 10.1016/J.FCL.2014.06.016
  31. Banerjee R, Saltzman C, Anderson RB, Nickisch F. Management of calcaneal malunion. J Am Acad Orthop Surg. 2011;19(1):27–36. doi: 10.5435/00124635-201101000-00004
  32. Monaco SJ, Brandao RA, Manway JM, Burns PR. Subtalar Distraction Arthrodesis with Fresh Frozen Femoral Neck Allograft: A Retrospective Case Series. Foot Ankle Spec. 2016;9(5):423–8. doi: 10.1177/1938640016656783
  33. Al-Ashhab MEA. Treatment for calcaneal malunion. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2013;23(8):961–6. doi: 10.1007/S00590-012-1110-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Table 1. Type 1

Download (9KB)
Indexing metadata
3. Table 1. Type 2

Download (9KB)
Indexing metadata
4. Table 1. Type I: osteoarthritis

Download (29KB)
Indexing metadata
5. Table 1. Type 3

Download (12KB)
Indexing metadata
6. Table 1. Type II: + valgus / varus

Download (28KB)
Indexing metadata
7. Table 1. Type III: + loss of calcaneal height

Download (29KB)
Indexing metadata
8. Table 1. Type IV: + lateral dislocation of the calcaneus

Download (29KB)
Indexing metadata
9. Table 1. Type V: + talus tilt

Download (32KB)
Indexing metadata
10. Fig. 1. I-shaped approach according to Gallie. The dotted line indicates the horizontal position of the talus.

Download (80KB)
Indexing metadata
11. Fig. 2. Subtalar joint distraction and implantation of two autologous bone grafts. The dotted line indicates restoration of the talar inclination angle.

Download (77KB)
Indexing metadata
12. Fig. 3. Clinical Gait Analysis F-Scan Mobile, registration module and insoles, “Perseus” experimental standardized footwear.

Download (180KB)
Indexing metadata
13. Fig. 4. Testing of patient G. а — is walking on a treadmill, an angle of inclination of 0 degrees, b — is walking on a treadmill, an angle of inclination of 10 degrees.

Download (221KB)
Indexing metadata
14. Fig. 5. VASH before the operation and 12 months after it. ВАШ — visual analog scale.

Download (59KB)
Indexing metadata
15. Fig. 6. AOFAS before the operation and 12 months after it. AOFAS — a scale for evaluating the results of treatment of hindfoot deformity.

Download (74KB)
Indexing metadata
16. Fig. 7. X-ray of patient M. in the lateral (a) and Saltzman projection (b) before surgery and 12 months after it.

Download (230KB)
Indexing metadata
17. Fig. 8. Weight-bearing lateral radiograph of a normal foot demonstrating radiographic measurements for hindfoot alignment. a — talocalcaneal height, b — calcaneal pitch angle, c — talar inclination angle, d — talus declination angle, e — lateral talocalcaneal angle.

Download (140KB)
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».