Orthopädisches roboterassistiertes Oberschenkelhalssystem bei der Behandlung von Oberschenkelhalsfrakturen
Summary
In diesem Artikel wird eine Methode der roboterassistierten orthopädischen Chirurgie zur Platzierung von Schrauben während der Behandlung von Schenkelhalsfrakturen mit dem Schenkelhalssystem vorgestellt, die eine genauere Platzierung der Schrauben, eine verbesserte chirurgische Effizienz und weniger Komplikationen ermöglicht.
Abstract
Die kanülierte Schraubenfixation ist die Haupttherapie bei Schenkelhalsfrakturen, insbesondere bei jungen Patienten. Das traditionelle chirurgische Verfahren verwendet die C-Bogen-Durchleuchtung, um die Schraube freihändig zu platzieren, und erfordert mehrere Anpassungen des Führungsdrahts, was die Operationszeit und die Strahlenbelastung erhöht. Wiederholtes Bohren kann auch zu einer Schädigung der Blutversorgung und der Knochenqualität des Hüfthalses führen, auf die Komplikationen wie Schraubenlockerung, Pseudarthrosen und Hüftkopfnekrosen folgen können. Um die Fixierung präziser zu machen und die Häufigkeit von Komplikationen zu reduzieren, wandte unser Team die roboterassistierte orthopädische Chirurgie zur Platzierung von Schrauben an, bei der das Schenkelhalssystem verwendet wurde, um das traditionelle Verfahren zu modifizieren. In diesem Protokoll wird erläutert, wie die Röntgeninformationen eines Patienten in das System importiert werden, wie die Schraubenbahnplanung in Software durchgeführt wird und wie der Roboterarm bei der Platzierung der Schrauben hilft. Mit dieser Methode können die Chirurgen die Schraube beim ersten Mal erfolgreich einsetzen, die Genauigkeit des Eingriffs verbessern und eine Strahlenbelastung vermeiden. Das gesamte Protokoll umfasst die Diagnose einer Schenkelhalsfraktur; die Ansammlung von intraoperativen Röntgenbildern; Schneckenbahnplanung in der Software; präzise Platzierung der Schraube mit Hilfe des Roboterarms durch den Chirurgen; und Überprüfung der Implantatinsertion.
Introduction
Die Oberschenkelhalsfraktur ist eine der häufigsten Frakturen in der Klinik und macht etwa 3,6 % der menschlichen Frakturen und 54,0 % der Hüftfrakturen aus1. Bei jungen Patienten mit Schenkelhalsfrakturen wird eine chirurgische Behandlung durchgeführt, um das Risiko einer Pseudarthrosen- und Hüftkopfnekrose (FHN) durch anatomische Verkleinerung und starre innere Fixation zu verringern und ihre Funktion so weit wie möglich auf das präoperative Niveau zurückzubringen2. Die am häufigsten angewandte chirurgische Behandlung ist die Fixierung mit drei kanülierten Kompressionsschrauben (CCS). Mit den steigenden Patientenanforderungen, insbesondere bei jungen Patienten, wird nach und nach das Femurhalssystem (FNS) eingesetzt, das die Vorteile von Winkelstabilität, minimaler Invasivität und besserer biomechanischer Stabilität als CCS bei instabilen Schenkelhalsfrakturen vereint3.
Traditionell wurden die Schrauben von den Chirurgen unter fluoroskopischer intraoperativer Kontrolle freihändig platziert. Die Freihandmethode weist viele Mängel auf, wie z. B. die Unfähigkeit, den Weg intraoperativ zu planen, Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Richtung des Führungsdrahtes während des Bohrens, Schäden an der Knochen- und Blutversorgung durch wiederholtes Bohren und das Eindringen der Schraube durch die Hirnrinde aufgrund falscher Positionierung. Diese Faktoren können direkt oder indirekt postoperative Komplikationen verursachen, wie z.B. Fraktur-Pseudarthrose, FHN und internes Fixationsversagen, die die funktionelle Prognose beeinflussen4. Die Freihandmethode wurde auch mit einer erhöhten Strahlenschädigung von Patienten und Chirurgen durch häufige Durchleuchtungen in Verbindung gebracht5. Daher sind die Bestimmung des optimalen Schraubeneintrittspunktes und die exakte Platzierung der Schrauben während der präoperativen Planung der Schlüssel zum Erfolg der Operation. In den letzten Jahren wurde die roboterassistierte minimalinvasive interne Fixation immer häufiger in der orthopädischenChirurgie eingesetzt 6 und wird von orthopädischen Chirurgen aufgrund ihrer hohen Präzision und ihrer Fähigkeit, die Operationszeit und die Strahlenschädigung zu reduzieren, weithin akzeptiert. Wir haben das robotergestützte orthopädische Chirurgiesystem zur Unterstützung der FNS-Fixation bei der Behandlung von Schenkelhalsfrakturen eingesetzt, was zu einem genaueren und effizienteren Schraubensetzprozess, einer höheren Erfolgsrate der Schraubenplatzierung und einer besseren funktionellen Wiederherstellung führte.
Protocol
Representative Results
Discussion
FNS ist eine Methode zur Fixierung von Schenkelhalsfrakturen, die die Vorteile der Winkelstabilität der gleitenden Hüftschrauben und der minimalen Invasivität der Platzierung der mehrfach kanülierten Schrauben hat. Diese Methode ist weniger anfällig für Schraubenschnitte und Reizungen des umgebenden Weichgewebes. In der Studie9 von Tang et al. wiesen die Patienten in der FNS-Gruppe im Vergleich zur CCS-Gruppe niedrigere Raten von keiner oder leichter Schenkelhalsverkürzung, kürzeren Heilun…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch das Jugendkultivierungsprojekt der Xi’an Health Commission (Programm Nr. 2023qn17) und das Key Research and Development Program der Provinz Shaanxi (Programm Nr. 2023-YBSF-099) unterstützt.
Materials
| C-arm X-ray | Siemens | CFDA Certified No:20163542280 | Type: ARCADIS Orbic 3D |
| Femoral neck system | DePuy, Synthes, Zuchwil, Switzerland | CFDA Certified No: 20193130357 | Blot:length (75mm-130mm,5mm interval), diameter (10mm); Anti-rotation screw:length (75mm-130mm,5mm interval,match the lenth of the blot), diameter (6.5mm); Locking screw:length(25mm-60mm,5mm interval),diameter(5mm) |
| Robot-assisted orthopedic surgery system | Tianzhihang, Beijing,China | CFDA Certified No:20163542280 | 3rd generation |
| Traction Bed | Nanjing Mindray biomedical electronics Co.ltd. | Jiangsu Food and Drug Administration Certified No:20162150342 | Type:HyBase 6100s |
References
- Thorngren, K. G., Hommel, A., Norrman, P. O., Thorngren, J., Wingstrand, H. Epidemiology of femoral neck fractures. Injury. 33, 1-7 (2002).
- Lowe, J. A., Crist, B. D., Bhandari, M., Ferguson, T. A. Optimal treatment of femoral neck fractures according to patient’s physiologic age: An evidence-based review. The Orthopedic Clinics of North America. 41 (2), 157-166 (2010).
- Stoffel, K., et al. Biomechanical evaluation of the femoral neck system in unstable Pauwels III femoral neck fractures: A comparison with the dynamic hip screw and cannulated screws. Journal of Orthopaedic Trauma. 31 (3), 131-137 (2016).
- Mei, J., et al. Finite element analysis of the effect of cannulated screw placement and drilling frequency on femoral neck fracture fixation. Injury. 45 (12), 2045-2050 (2014).
- Zheng, Y., Yang, J., Zhang, F., Lu, J., Qian, Y. Robot-assisted vs freehand cannulated screw placement in femoral neck fractures surgery: A systematic review and meta-analysis. Medicine. 100 (20), 25926 (2021).
- Karthik, K., Colegate-Stone, T., Dasgupta, P., Tavakkolizadeh, A., Sinha, J. Robotic surgery in trauma and orthopaedics: A systematic review. The Bone and Joint Journal. 97-B (3), 292-299 (2015).
- Garden, R. S. Low-angle fixation in fractures of the femoral neck. The Bone and Joint Journal. 43 (4), 647-663 (1961).
- Harris, W. H. Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabular fractures: Treatment by mold arthroplasty. An end-result study using a new method of result evaluation. Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 51 (4), 737-755 (1968).
- Tang, Y., et al. Femoral neck system versus inverted cannulated cancellous screw for the treatment of femoral neck fractures in adults: A preliminary comparative study. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 16, 504 (2021).
- Da Many, D. S., Parker, M. J., Chojnowski, A. Complications after intracapsular hip fractures in young adults. A meta-analysis of 18 published studies involving 564 fractures. Injury. 36 (1), 131-141 (2005).
- Hamelinck, H. K. M., et al. Safety of computer-assisted surgery for cannulated hip screws. Clinical Orthopaedics and Related Research. 455, 241-245 (2007).
- Wang, X., Lan, H., Li, K. Treatment of femoral neck fractures with cannulated screw invasive internal fixation assisted by orthopaedic surgery robot positioning system. Orthopaedic Surgery. 11 (5), 864-872 (2019).
- Duan, S. J., et al. Robot-assisted percutaneous cannulated screw fixation of femoral neck fractures: Preliminary clinical results. Orthopaedic Surgery. 11 (1), 34-41 (2019).
- Zwingmann, J., Hauschild, O., Bode, G., Südkamp, N. S., Schmal, H. Malposition and revision rates of different imaging modalities for percutaneous iliosacral screw fixation following pelvic fractures: A systematic review and meta-analysis. Archives of Orthopaedic & Trauma Surgery. 133 (9), 1257-1265 (2013).
- Zwingmann, J., Konrad, G., Kotter, E., Südkamp, N. P., Oberst, M. Computer-navigated iliosacral screw insertion reduces malposition rate and radiation exposure. Clinical Orthopaedics and Related Research. 467 (7), 1833-1838 (2009).
- Stockton, D. J., et al. Failure patterns of femoral neck fracture fixation in young patients. Orthopedics. 42 (4), 376-380 (2019).
- Wu, X. -. B., Wang, J. -. Q., Sun, X., Han, W. Guidance for the treatment of femoral neck fracture with precise minimally invasive internal fixation based on the orthopaedic surgery robot positioning system. Orthopaedic Surgery. 11 (3), 335-340 (2019).
