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方法論記事

可動ベアリング単顆型膝関節形成術におけるギャップバランスのセンサー評価

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DOI:

10.3791/63711

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2022年7月12日

 ,  ,  ,  ,  , 
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

この記事について

サマリー

ここでは、可動性ベアリング単顆型膝関節形成術 (UKA) におけるギャップ接触力とギャップ バランスを測定するためのプロトコルを紹介します。臨床データと X 線写真データに加えて、接触力の正常範囲を決定し、ギャップ バランスのしきい値を設定したいと考えています。

要約

可動性ベアリング単顆型膝関節形成術 (UKA) の最も重要な手順は、膝の屈曲と伸展ギャップのバランスをとることです。従来は、フィーリングゲージを抜くという主観的な評価でバランスを決めていました。それは主に外科医の経験に依存していたため、精度は常に疑問でした。過去 10 年間で、人工膝関節全置換術 (TKA) のギャップ バランスをガイドするために圧力センサーが導入されました。しかし、このセンサー技術はごく最近UKAに導入されました。これは、1人の経験豊富な外科医による20のケースUKAのギャップバランスのセンサー評価です。センサーは、可動性ベアリングUKAの脛骨試験の形状に合わせてカスタム設計されたフォースセンサーマトリックスでした。術後の臨床転帰とX線写真の結果は、将来の比較のために記録されました。この方法を使用して、さまざまな外科医による 200 を超える UKA の症例を評価し、最終的にギャップ バランスの結果を標準化することを目指しています。

概要

可動性 UKA は、現在、膝の前内側変形性関節症 (AMOA) の最も成功した治療法の 1 つです1.手術中の屈曲と伸展のギャップのバランスは、UKA 2,3を成功させるための鍵です。ギャップの過負荷は、モバイルベアリングの摩耗を悪化させる可能性があります。さらに、ギャップ接触力の上昇は、術後の外反変形および側コンパートメント4の変性につながる可能性があります。したがって、UKAで最適なギャップタイトネスと許容可能なギャップバランスを達成することは、学習曲線5の重要な部分です。可動式ベアリングUKAの外科技術マニュアル6によると、外科医はフィーリングゲージを使用して関節の隙間を挿入し、接触力を「感じる」必要があります。インサートの挿入と取り外しに必要な力を評価することにより、外科医はギャップバランスが許容できるかどうかを推定できます。したがって、判断は主に外科医の経験に依存していました。

近年、人工膝関節全置換術 (TKA) では、術中内側と外側のギャップ バランスのデジタル測定が広く報告されています 膝関節全置換術 7,8,9。ギャップバランスの閾値に関する推奨事項も設定されていました7。しかし、このセンサー技術はごく最近UKAに導入されましたが、ギャップバランスの目標は十分に認識されていませんでした。

昨年、可動ベアリングUKA中の関節ギャップ接触力を測定するために特別に設計された力センサが導入されました5。本研究プロトコルでは、センサガイドによるギャップ力測定法を実証する。さらに、可動ベアリング UKA を実施した 20 人の患者のケース シリーズを含めて、ギャップ接触力とギャップ バランスを評価します。このプロトコルの最終的な目標は、接触力の正常範囲を決定し、可動ベアリングUKAのギャップバランスのしきい値を設定することです。

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プロトコル

本研究は、中日友好病院の人間倫理委員会(承認番号2020-50-k28)によって承認されました。

1.力覚センサーの準備と滅菌

  1. 滅菌前に、耐摩耗性の粘着テープを使用して、力センサーを脛骨トライアルの上面に固定します。
  2. 過酸化水素ガスプラズマによる低温滅菌を使用して、力センサを梱包して滅菌します(図1)。
    注:センサーは、せん断力の影響を防ぐために、脛骨トライアルに固定する必要があります。

2. モバイルベアリングUKAの手続き

  1. 標準的な外科的指示6 またはZhangらによって導入された運動学的アライメント技術に従って、可動ベアリングUKAの操作手順を実行します10。
  2. すべての骨の切断が終了したら手順を停止し、ギャップバランスを手動で確認します。

3. 力覚センサーの設置

  1. 最初に脛骨トレイルと一緒にフォースセンサーを取り付けてから、大腿骨コンポーネントを取り付けます。
  2. センサー、USBライン、およびラップトップが正しく接続されていることを確認します。その後、すきまゲージをコンポーネントのギャップに挿入し、膝関節を120°の深い屈曲で測定の開始点として配置します。(図2)。
    注:滅菌された分度器を使用して、膝の屈曲角度の精度を確認します。

4. 接触力の生データの測定と記録

  1. このセンサー用に開発されたコンピュータープログラムを使用して、力の値の生データを記録します。
  2. まず、操作インターフェースの右側(図3)に注意し、録音周波数を10Hz、録音時間を5秒に設定します。次に、膝を屈曲角度120°に置いたときに 、データフィードバック ボタンをクリックします。
  3. 記録プロセスが終了したら、膝の屈曲が90°、次に60°、45°、20°、および0°になったときに 、データフィードバック ボタンを再度クリックします(図3)。
    注:生データはコンピュータプログラムによって.txtに保存されます files、そして力の値を取得するにはさらなる管理が必要です。

5. 生データの管理

  1. .txtファイルをスプレッドシート(デジタルテーブル)に入力して、生データを変換します。50 レコードの平均値を接触力として計算します。
    注意: プログラムは、接触力の分布を表示することもできます。

6. 臨床観察、放射線観察

  1. 年齢、性別、診断、American Knee Societyスコア(AKSS)などの患者の人口統計データを記録します。
  2. 術前および術後 1 週間以内に、前後、外側、および全長の体重を支える下肢の X 線写真を撮ります。
  3. 大腿骨プロテーゼと脛骨プロテーゼの内反/外反アライメント(図4-1)、大腿プロテーゼの屈曲/伸展アライメント、および脛骨の後傾(図4-2)を測定します。
  4. 術前と術後の両方で、全長の下肢X線写真で股関節-膝-足首の角度を測定します。プロテーゼの連続性(図4-3)と収束/発散角(脛骨プロテーゼの表面に対する大腿骨プロテーゼの軸を意味します)を測定します(図4-4)。
  5. これらのデータが統合されており、将来分析できることを確認してください。
    注:角度6,11のX線写真測定の方法を図4に示します。

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結果

コホートの人口統計
2021年3月から6月にかけて、モバイルベアリングUKAを実施した最初の20人の患者が中日友好病院に登録されました。手術はすべて、2,000例以上のUKA経験を持つ上級医師によって行われました。人口統計とプロテーゼのデータを 表1に示します。年齢は58歳から82歳で、診断はすべてAMOAでした。

ギャップ力とバランスの測定結果
ギャップ力のパターンを 図5に示します。0°、20°、45°、60°、90°、120°での膝屈曲の平均接触力は、それぞれ70.3N、96.9N、116.1N、95.1N、73.6N、58.3Nでした。平均ギャップバランスは、20°(伸展ギャップ)から90°(屈曲ギャップ)を引いた力を計算することにより、23.2Nでした。結果を 表2に示します。

臨床評価およびX線...

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ディスカッション

この研究では、可動式ベアリングUKAの関節ギャップ接触力とバランスを評価するためのセンサー技術の詳細なプロトコルが提供されました。私たちは、整形外科医が将来、ベアリングの厚さとギャップバランスをより簡単に決定できるように、標準的な接触力とギャップバランスの違いの目標を設定したいと考えています。

関節間隙の過負荷は、術後の外反変形につながる可能性があります 四肢の変形、将来の変性 外側コンパートメントの変性、さらには OA 進行、これが UKA 4,12 の改訂の最も一般的な理由と考えられました。しかし、関節の隙間が緩すぎると、可動ベアリングの脱臼を防ぐことができず、術後の合併症を引き起こしました。ベアリングの厚さは、従来、外科医のギャップ接触力の経験によって決定され、5を参照する客観的な目標はありませんでした。センサー技術は、その便利な使用と力の値

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開示事項

コンピュータプログラムとデジタル表方程式は特許法によって保護されているため、この情報については著者に連絡することができます。著者は、競合する利益がないことを宣言します。

謝辞

この研究は、Capital Health Research and Development of Special(助成金番号2020-2-4067)、Beijing Natural Science Foundation(助成金番号7202183)の支援を受けました。中国国家自然科学基金会(81972130、81902203、82072494)、中日友好病院のエリート医療専門家プロジェクト(NO.ZRJY2021-GG08)です。コンピュータプログラムとデジタル表方程式は特許法によって保護されているため、この情報については著者に連絡することができます。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
オックスフォードUKA、Zimmer/Biomet、カタログ番号については、オックスフォードパーシャル膝関節形成術インスツルメンテーション(大腿骨コンポーネント、脛骨コンポーネント、半月板ベアリング)テ
フロンテープ3M、生体力学実験で広く使用されている耐摩耗性粘着テープ
ベラセンスオルソセンサー、ベラセンスTKAセンサー
、エクセル、マイクロソフトデジタルテーブルソフトウェア
STERRAD 100S 滅菌システムJohnson&ジョンソンステラッド100S過酸化水素ガスプラズマによる低温滅菌
UKA力センサーQingrui Boyuanhouse
データを記録するためのコンピュータープログラムQingrui Boyuan inhouse設計および製造 Qingrui Boyuan Technology
ProtractorShanghai M&Gステーショナリー株式会社滅菌システムで滅菌された任意のUSB
ラインLenovo任意の
ラップトップLenovo任意の基本構成
、 in 生 共同

参考文献

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