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Articolo metodologico

Valutazione del sensore del gap balance nell'artroplastica monocompartimentale del ginocchio a cuscinetto mobile

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DOI:

10.3791/63711

⸱

12 luglio 2022

 ,  ,  ,  ,  , 
1Graduate School of Peking Union Medical College and Chinese Academy of Medical Sciences, 2Department of Orthopaedic Surgery, China-Japan Friendship Hospital, 3Graduate School of Beijing University of Chinese Medicine, 4Department of Orthopaedic Surgery, Peking University China-Japan Friendship School of Clinical Medicine

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per misurare la forza di contatto del gap e il bilanciamento del gap nell'artroplastica monocompartimentale del ginocchio a cuscinetto mobile (UKA). Insieme ai dati clinici e radiografici, speriamo di determinare l'intervallo normale della forza di contatto e impostare la soglia del gap balance.

Abstract

La procedura più importante dell'artroplastica monocompartimentale del ginocchio a cuscinetto mobile (UKA) consiste nel bilanciare la flessione e l'estensione del ginocchio. Convenzionalmente, l'equilibrio è stato determinato dalla valutazione soggettiva di tappare l'indicatore del sentimento. Poiché dipendeva principalmente dall'esperienza dei chirurghi, l'accuratezza era sempre in dubbio. Negli ultimi 10 anni, sono stati introdotti sensori di pressione per guidare il gap balance nell'artroplastica totale del ginocchio (TKA). Tuttavia, la tecnica del sensore è stata introdotta in UKA molto di recente. Ecco la nostra valutazione del gap balance in 20 casi UKA da parte di un chirurgo esperto. Il sensore era una matrice di sensore di forza progettata su misura in base alla forma della prova tibiale dell'UKA mobile. Gli esiti clinici postoperatori e i risultati radiografici sono stati registrati per un confronto futuro. Il nostro obiettivo è quello di utilizzare questo metodo per valutare più di 200 casi di UKA da parte di vari chirurghi per standardizzare il risultato del gap balance.

Introduzione

L'UKA a cuscinetto mobile è attualmente uno dei metodi di trattamento più efficaci per l'osteoartrite anteromediale (AMOA) del ginocchio1. L'equilibrio tra la fessura di flessione e di estensione durante l'operazione è la chiave per il successo di un UKA 2,3. Il sovraccarico della fessura potrebbe aggravare l'usura del cuscinetto mobile. Inoltre, l'elevata forza di contatto della fessura potrebbe portare a deformità in valgo postoperatorio e degenerazione del compartimento laterale4. Pertanto, il raggiungimento di una tenuta ottimale del gap e di un bilanciamento accettabile del gap in UKA è una parte importante della curva di apprendimento5. Secondo il manualedi tecnica chirurgica UKA 6 con cuscinetto mobile, il chirurgo deve utilizzare il misuratore di sensibilità per inserire e tappare la fessura articolare per "sentire" la forza di contatto. Valutando la forza necessaria per inserire e rimuovere l'inserto, il chirurgo potrebbe stimare se il bilanciamento del gap è accettabile. Pertanto, il giudizio dipendeva principalmente dall'esperienza del chirurgo.

Negli ultimi anni, la misurazione digitale del bilanciamento del gap intraoperatorio del gap mediale e laterale è stata ampiamente riportata nell'artroplastica totale del ginocchio (TKA)7,8,9. Erano state inoltre formulate raccomandazioni per la soglia del saldo del divario7. Tuttavia, la tecnica del sensore è stata introdotta in UKA molto di recente senza un obiettivo ben riconosciuto di bilanciamento del gap.

L'anno scorso è stato introdotto un sensore di forza appositamente progettato per misurare la forza di contatto della fessura articolare durante l'UKA a cuscinetto mobile5. Nel presente protocollo di ricerca, viene dimostrato il metodo di misurazione della forza di gap guidato da sensori. Inoltre, è inclusa una serie di casi di 20 pazienti che avevano intrapreso UKA mobile per valutare la forza di contatto del gap e il gap balance. L'obiettivo finale di questo protocollo è determinare l'intervallo normale di forza di contatto e impostare la soglia di bilanciamento del gap nell'UKA mobile.

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Protocollo

Questo studio è stato approvato dal comitato etico umano del China-Japan Friendship Hospital (numero di approvazione 2020-50-k28).

1. Preparazione e sterilizzazione del sensore di forza

  1. Utilizzare del nastro adesivo resistente all'abrasione per fissare il sensore di forza sulla superficie superiore della prova tibiale prima della sterilizzazione.
  2. Imballare e sterilizzare il sensore di forza utilizzando la sterilizzazione a bassa temperatura con plasma gassoso di perossido di idrogeno (Figura 1).
    NOTA: Il sensore deve essere fissato sulla prova tibiale per evitare l'effetto della forza di taglio.

2. Procedura dell'UKA mobile

  1. Eseguire la procedura operativa di UKA a cuscinetto mobile secondo le istruzioni chirurgiche standard6 o la tecnica di allineamento cinematico introdotta da Zhang et al.10.
  2. Interrompere la procedura quando tutte le talee ossee sono finite e il bilanciamento del gap viene confermato manualmente.

3. Installazione del sensore di forza

  1. Installare prima il sensore di forza insieme alla traccia tibiale, quindi installare il componente femorale.
  2. Assicurarsi che il sensore, la linea USB e il laptop siano collegati correttamente. Successivamente, inserire lo spessimetro nella fessura del componente e posizionare l'articolazione del ginocchio con una flessione profonda di 120° come punto di inizio della misurazione. (Figura 2).
    NOTA: Utilizzare un goniometro sterilizzato per assicurarsi della precisione dell'angolo di flessione del ginocchio.

4. Misurazione e registrazione dei dati grezzi della forza di contatto

  1. Registra i dati grezzi del valore della forza utilizzando un programma per computer sviluppato per questo sensore.
  2. Innanzitutto, prestare attenzione al lato destro dell'interfaccia operativa (Figura 3) e impostare la frequenza di registrazione a 10 Hz e il tempo di registrazione a 5 s. Quindi, fare clic sul pulsante Feedback dati quando il ginocchio è posizionato con un angolo di flessione di 120°.
  3. Al termine del processo di registrazione, fare nuovamente clic sul pulsante Feedback dati quando la flessione del ginocchio è di 90°, quindi di 60°, 45°, 20° e 0° (Figura 3).
    NOTA: I dati grezzi vengono salvati in file .txt dal programma per computer ed è necessaria un'ulteriore gestione per acquisire il valore della forza.

5. Gestione dei dati grezzi

  1. Inserisci il file .txt in un foglio di calcolo (tabella digitale) per la conversione dei dati grezzi. Calcola il valore medio di 50 record come forza di contatto.
    NOTA: Il programma può anche mostrare la distribuzione della forza di contatto.

6. Osservazioni cliniche e radiografiche

  1. Registra i dati demografici del paziente come età, sesso, diagnosi e punteggio dell'American Knee Society (AKSS).
  2. Eseguire radiografie dell'arto inferiore anteroposteriore, laterale e portante a tutta lunghezza prima dell'intervento ed entro 1 settimana dopo l'intervento.
  3. Misurare l'allineamento varo/valgo della protesi femorale e tibiale (Figura 4-1), l'allineamento flesso/estensione della protesi femorale e la pendenza tibiale posteriore (Figura 4-2).
  4. Misurare l'angolo anca-ginocchio-caviglia sulle radiografie a tutta lunghezza degli arti inferiori sia prima che dopo l'intervento. Misurare la continuità della protesi (Figura 4-3) e l'angolo di convergenza/divergenza, che implica l'asse della protesi femorale rispetto alla superficie della protesi tibiale (Figura 4-4).
  5. Assicurati che questi dati siano integrati e possano essere analizzati in futuro.
    NOTA: Il metodo di misurazione radiografica degli angoli 6,11 è mostrato nella Figura 4.

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Risultati

Dati demografici della coorte
I primi 20 pazienti che hanno intrapreso l'UKA con supporto mobile sono stati arruolati nell'Ospedale dell'amicizia Cina-Giappone da marzo a giugno 2021. Gli interventi chirurgici sono stati tutti eseguiti da un medico senior con oltre 2.000 casi di esperienza UKA. I dati demografici e quelli relativi alle protesi sono riportati nella Tabella 1. L'età variava dai 58 agli 82 anni e le diagnosi erano tutte AMOA.

Risultati...

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Discussione

Questo studio ha fornito un protocollo dettagliato della tecnologia dei sensori per valutare la forza di contatto e l'equilibrio della fessura articolare nell'UKA mobile. Speriamo di stabilire un obiettivo di forza di contatto standard e differenza di bilanciamento del gap, che consentirebbe ai chirurghi ortopedici di determinare più facilmente lo spessore del cuscinetto e il bilanciamento del gap in futuro.

Il sovraccarico della lacuna articolare può portare ...

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Dichiarazioni

Poiché il programma per computer e le equazioni della tabella digitale sono protetti dalla legge sui brevetti, gli autori possono essere contattati per queste informazioni. Gli autori dichiarano di non avere interessi concorrenti.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato sostenuto da Capital Health Research and Development of Special (numero di sovvenzione 2020-2-4067), Beijing Natural Science Foundation (numero di sovvenzione 7202183); La National Natural Science Foundation of China (numero di sovvenzione 81972130, 81902203 e 82072494) e il progetto Elite Medical Professionals del China-Japan Friendship Hospital (NO. ZRJY2021-GG08). Poiché il programma per computer e le equazioni della tabella digitale sono protetti dalla legge sui brevetti, gli autori possono essere contattati per queste informazioni.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Oxford UKAZimmer/BiometPer i numeri di catalogo fare riferimento a Oxford Partial Knee Microplasty Instrumentation (componente femorale, componente tibiale, cuscinetto del menisco)
Teflon Tape3MNastro adesivo resistente all'abrasione ampiamente utilizzato in esperimenti biomeccanici
VerasenseOrthoSensorVerasenseTKA sensor
ExcelMicrosoftsoftware da tavolo digitale
STERRAD 100S sistema di sterilizzazioneJohnson& JohnsonSTERRAD 100SSterilizzazione a bassa temperatura con perossido di idrogeno al plasma di gas
UKA sensore di forzaQingrui Boyuanin casaCo-progettato e prodotto da Qingrui Boyuan Tecnologia
Programma per computer per la registrazione di dati grezziQingrui Boyuanin casaCo-progettato e prodotto da Qingrui Boyuan Tecnologia
goniometroShanghai M & G Cancelleria Inc.qualsiasiSterilizzato nel sistema di sterilizzazione
Linea USBLenovoqualsiasi
LaptopLenovoqualsiasi configurazione di base

Riferimenti

  1. Mohammad, H. R., Matharu, G. S., Judge, A., Murray, D. W. New surgical instrumentation reduces the revision rate of unicompartmental knee replacement: A propensity score matched comparison of 15,906 knees from the National Joint Registry. Knee. 27 (3), 993-1002 (2020).
  2. Bae, J. H., et al. Epidemiology of bearing dislocations after mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty: Multicenter analysis of 67 bearing dislocations. Journal of Arthroplasty. 35 (1), 265-271 (2020).
  3. Sun, X., et al. Bearing dislocation of mobile bearing unicompartmental knee arthroplasty in East Asian countries: a systematic review with meta-analysis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 16 (1), 28(2021).
  4. Ro, K. H., Heo, J. W., Lee, D. H. Bearing dislocation and progression of osteoarthritis after mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty vary between Asian and Western patients: A meta-analysis. Clinical Orthopaedics and Related Research. 476 (5), 946-960 (2018).
  5. Sun, X., et al. Sensor and machine learning-based assessment of gap balancing in cadaveric unicompartmental knee arthroplasty surgical training. International Orthopaedics. 45 (11), 2843-2849 (2021).
  6. Oxford Partial Knee microplasty instrumentation manual of the Surgical Technique. Zimmer-Biomet. , Available from: https://www.zimmerbiomet.com/content/dam/zimmer-biomet/medical-professionals/000-surgical-techniques/knee/oxford-partial-knee-microplasty-instrumentation-surgical-technique.pdf (2019).
  7. Gustke, K. A., Golladay, G. J., Roche, M. W., Elson, L. C., Anderson, C. R. A new method for defining balance: promising short-term clinical outcomes of sensor-guided TKA. Journal of Arthroplasty. 29 (5), 955-960 (2014).
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  20. Nodzo, S. R., Franceschini, V., Gonzalez Della Valle, A. Intraoperative load-sensing variability during cemented, posterior-stabilized total knee arthroplasty. Journal of Arthroplasty. 32 (1), 66-70 (2017).

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UKA a supporto mobilematrice di sensori di forzagap in flessione del ginocchiogap in estensione del ginocchiosensori di pressioneprova tibialeesiti clinici

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