Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Sensoryczna ocena równowagi szczeliny w jednoprzedziałowej endoprotezoplastyce stawu kolanowego z łożyskiem ruchomym

1.1K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/63711

⸱

12 lipca 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

W tym artykule

Podsumowanie

Tutaj prezentujemy protokół do pomiaru siły nacisku szczeliny i równowagi szczeliny w jednoprzedziałowej endoprotezoplastyce stawu kolanowego z łożyskiem ruchomym (UKA). Wraz z danymi klinicznymi i radiograficznymi mamy nadzieję określić normalny zakres siły nacisku i ustalić próg równowagi szczeliny.

Streszczenie

Najważniejszym zabiegiem jednoprzedziałowej endoprotezoplastyki stawu kolanowego (UKA) jest zrównoważenie szczeliny zgięciowej i wyprostnej kolana. Tradycyjnie równowaga była określana na podstawie subiektywnej oceny zatkania miernika uczuć. Ponieważ zależało to głównie od doświadczenia chirurgów, dokładność była zawsze wątpliwa. W ciągu ostatnich 10 lat wprowadzono czujniki ciśnienia, które kierują równowagą luki w całkowitej endoprotezoplastyce stawu kolanowego (TKA). Jednak technika czujników została wprowadzona do UKA bardzo niedawno. Poniżej znajduje się nasza ocena sensoryczna równowagi luki w 20 przypadkach UKA przez jednego doświadczonego chirurga. Czujnik był specjalnie zaprojektowaną matrycą czujnika siły zgodnie z kształtem próby piszczelowej UKA z ruchomym łożyskiem. Pooperacyjne wyniki kliniczne i wyniki radiologiczne zostały zarejestrowane w celu porównania w przyszłości. Naszym celem jest wykorzystanie tej metody do oceny ponad 200 przypadków UKA przez różnych chirurgów, aby ostatecznie ustandaryzować wynik równowagi luki.

Wprowadzenie

Mobilny UKA jest obecnie jedną z najbardziej skutecznych metod leczenia choroby zwyrodnieniowej stawu przednio-przyśrodkowego (AMOA) kolana1. Równowaga między szczeliną zgięciową a prostą podczas operacji jest kluczem do udanego UKA2,3. Przeciążenie szczeliny może pogorszyć zużycie łożyska ruchomego. Co więcej, zwiększona siła nacisku szczeliny może prowadzić do pooperacyjnej deformacji koślawości i zwyrodnienia przedziału bocznego4. Dlatego osiągnięcie optymalnej szczelności luki, jak również akceptowalnego bilansu luk w UKA, jest ważną częścią krzywej uczenia się5. Zgodnie z podręcznikiem techniki chirurgicznej UKA z ruchomym łożyskiem6, chirurg musi użyć miernika czucia do wkładania i wyjmowania ze szczeliny stawowej, aby "wyczuć" siłę nacisku. Oceniając siłę wymaganą do włożenia i wyjęcia wkładki, chirurg może oszacować, czy równowaga szczeliny jest akceptowalna. Ocena zależała więc głównie od doświadczenia chirurga.

W ostatnich latach cyfrowy pomiar równowagi śródoperacyjnej szczeliny przyśrodkowej i bocznej był szeroko stosowany w całkowitej endoprotezoplastyce stawu kolanowego (TKA)7,8,9. Ustalono również zalecenia dotyczące progu równowagi luki7. Jednak technika czujników została wprowadzona do UKA bardzo niedawno, bez dobrze znanego celu równoważenia luk

.

W zeszłym roku wprowadzono czujnik siły specjalnie zaprojektowany do pomiaru siły nacisku szczeliny stawu podczas UKA z ruchomym łożyskiem5. W niniejszym protokole badawczym przedstawiono metodę pomiaru siły szczelinowej sterowanej czujnikiem. Ponadto uwzględniono serię przypadków 20 pacjentów, którzy podjęli UKA z ruchomym łożyskiem, w celu oceny siły kontaktu z przerwą i równowagi szczeliny. Ostatecznym celem tego protokołu jest określenie normalnego zakresu siły nacisku i ustalenie progu równowagi szczeliny w UKA z łożyskami ruchomymi.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

To badanie zostało zatwierdzone przez komisję etyki Szpitala Przyjaźni Chińsko-Japońskiej (numer zatwierdzenia 2020-50-k28).

1. Przygotowanie i sterylizacja czujnika siły

  1. Użyj odpornej na ścieranie taśmy klejącej, aby zamocować czujnik siły na górnej powierzchni próby piszczelowej przed sterylizacją.
  2. Zapakuj i wysterylizuj czujnik siły za pomocą sterylizacji niskotemperaturowej plazmą gazową nadtlenkiem wodoru ( Rysunek 1).
    UWAGA: Czujnik powinien być zamocowany na próbie piszczelowej, aby zapobiec wpływowi siły ścinającej.

2. Procedura UKA z łożyskiem ruchomym

  1. Wykonaj procedurę operacji UKA z łożyskiem ruchomym zgodnie ze standardową instrukcją chirurgiczną6 lub techniką wyrównania kinematycznego wprowadzoną przez Zhang et al.10.
  2. Przerwij procedurę, gdy wszystkie cięcia kostne zostaną zakończone, a równowaga szczeliny zostanie potwierdzona ręcznie.

3. Instalacja czujnika siły

  1. Najpierw zainstaluj czujnik siły wraz ze śladem piszczelowym, a następnie zainstaluj komponent udowy.
  2. Upewnij się, że czujnik, linia USB i laptop są prawidłowo podłączone. Następnie włóż szczelinomierz do szczeliny komponentu i umieść staw kolanowy w głębokim zgięciu 120° jako punkt początkowy pomiaru. (Rysunek 2).
    UWAGA: Użyj wysterylizowanego kątomierza, aby upewnić się, że kąt zgięcia kolana jest dokładny.

4. Pomiar i zapis surowych danych siły nacisku

  1. Zapisz surowe dane wartości siły za pomocą programu komputerowego opracowanego dla tego czujnika.
  2. Najpierw zwróć uwagę na prawą stronę interfejsu operacyjnego (Rysunek 3) i ustaw częstotliwość nagrywania na 10 Hz, a czas nagrywania na 5 s. Następnie kliknij przycisk Data Feedback, gdy kolano jest ustawione pod kątem zgięcia 120°.
  3. Po zakończeniu procesu nagrywania kliknij ponownie przycisk Data Feedback, gdy zgięcie kolana wynosi 90°, a następnie 60°, 45°, 20° i 0° (Rysunek 3).
    UWAGA: Surowe dane są zapisywane w .txt plikach przez program komputerowy i konieczne jest dalsze zarządzanie, aby uzyskać wartość siły.

5. Zarządzanie surowymi danymi

  1. Wprowadź plik .txt do arkusza kalkulacyjnego (tabeli cyfrowej) w celu konwersji surowych danych. Oblicz średnią wartość 50 rekordów jako siłę kontaktu.
    UWAGA: Program może również pokazywać rozkład siły nacisku.

6. Obserwacje kliniczne i radiograficzne

  1. Rejestruj dane demograficzne pacjenta, takie jak wiek, płeć, diagnoza i wynik American Knee Society (AKSS).
  2. Wykonaj zdjęcia rentgenowskie przednio-tylnej, bocznej i pełnej długości kończyny dolnej przenoszącej ciężar ciała przed operacją i w ciągu 1 tygodnia po operacji.
  3. Zmierz wyrównanie szpotawości/koślawości protezy kości udowej i piszczelowej (Rysunek 4-1), wyrównanie zgięcia/wyprostu protezy kości udowej oraz tylne nachylenie kości piszczelowej (Rysunek 4-2).
  4. Zmierz kąt biodra-kolana-kostki na pełnowymiarowych zdjęciach rentgenowskich kończyn dolnych zarówno przedoperacyjnie, jak i pooperacyjnie. Zmierz ciągłość protezy (Rysunek 4-3) oraz kąt zbieżności/rozbieżności, który implikuje oś protezy kości udowej względem powierzchni protezy piszczelowej (Rysunek 4-4).
  5. Upewnij się, że te dane są zintegrowane i mogą być analizowane w przyszłości.
    UWAGA: Metoda radiograficznego pomiaru kątów6,11 są pokazane w Rysunek 4.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Demografia kohorty
Do badania w Szpitalu Przyjaźni Chiny-Japonia w okresie od marca do czerwca 2021 roku włączono pierwszych 20 pacjentów, u których wykonano UKA z elementem ruchomym. Wszystkie operacje zostały przeprowadzone przez doświadczonego lekarza z praktyką obejmującą ponad 2000 przypadków UKA. Dane demograficzne oraz dane dotyczące protez przedstawiono w Tabeli 1. Wiek pacjentów mieścił się w przedziale 58-82 lata, a we wszystkich przypadkach zdiagnozowano AMOA.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W badaniu tym opracowano szczegółowy protokół technologii czujników w ocenie siły nacisku i równowagi szczeliny przegubowej w UKA z łożyskiem ruchomym. Mamy nadzieję, że uda nam się ustalić cel standardowej siły nacisku, a także różnicy w równoważeniu szczelin, co pozwoliłoby chirurgom ortopedom łatwiej określić grubość łożyska i zrównoważyć szczelinę w przyszłości.

Przeciążenie szczeliny stawowej może prowadzić do pooperacyjnej koślawości kończyny, przyszłego zwyrodnienia przedziału bocznego,...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Ponieważ program komputerowy i cyfrowe równania tablicowe są chronione prawem patentowym, można skontaktować się z autorami w celu uzyskania tych informacji. Autorzy oświadczają, że nie mają sprzecznych interesów.

Podziękowania

Ta praca była wspierana przez Capital Health Research and Development of Special (numer grantu 2020-2-4067), Beijing Natural Science Foundation (numer grantu 7202183); Chińska Narodowa Fundacja Nauk Przyrodniczych (granty o numerach 81972130, 81902203 i 82072494) oraz projekt Elite Medical Professionals Szpitala Przyjaźni Chińsko-Japońskiej (NO. ZRJY2021-GG08). Ponieważ program komputerowy i cyfrowe równania tablicowe są chronione prawem patentowym, można skontaktować się z autorami w celu uzyskania tych informacji.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Oxford UKAZimmer/BiometNumery katalogowe odnoszą się do Oxford Oprzyrządowanie do częściowej mikroplastyki kolana (komponent udowy, komponent piszczelowy, łożysko łąkotki)
Taśma teflonowa3MOdporna na ścieranie taśma klejąca szeroko stosowana w eksperymentach biomechanicznych
VerasenseOrthoSensorVerasenseTKA
sensor ExcelMicrosoftoprogramowanie do stołu cyfrowego
System sterylizacji STERRAD 100SJohnson& JohnsonSTERRAD 100SSterylizacja w niskiej temperaturze za pomocą nadtlenku wodoru plazmowego
Czujnik siły UKAQingrui Boyuanw domuWspółzaprojektowany i wyprodukowany przez Qingrui Boyuan Technology
Program komputerowy do rejestrowania surowych danychQingrui Boyuanwe własnym zakresieWspółzaprojektowany i wyprodukowany przez Qingrui Boyuan Technology
ProtractorShanghai M& G Artykuły papiernicze Inc.dowolnaSterylizowane w systemie sterylizacji
Linia USBLenovodowolny
laptopLenovodowolna podstawowa konfiguracja

Bibliografia

  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).
  8. Lakra, A., et al. The learning curve by operative time for soft tissue balancing in total knee arthroplasty using electronic sensor technology. Journal of Arthroplasty. 34 (3), 483-487 (2019).
  9. MacDessi, S. J., et al. Does soft tissue balancing using intraoperative pressure sensors improve clinical outcomes in total knee arthroplasty? A protocol of a multicentre randomised controlled trial. BMJ Open. 9 (5), 027812(2019).
  10. Zhang, Q., et al. A novel extramedullary technique to guide femoral bone preparation in mobile unicompartmental knee arthroplasty based on tibial cut and overall alignment. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 92(2020).
  11. Hurst, J. M., Berend, K. R., Adams, J. B., Lombardi, A. V. Radiographic comparison of mobile-bearing partial knee single-peg versus twin-peg design. Journal of Arthroplasty. 30 (3), 475-478 (2015).
  12. vander List, J. P., Zuiderbaan, H. A., Pearle, A. D. Why do medial unicompartmental knee arthroplasties fail today. Journal of Arthroplasty. 31 (5), 1016-1021 (2016).
  13. MacDessi, S. J., Gharaibeh, M. A., Harris, I. A. How accurately can soft tissue balance be determined in total knee arthroplasty. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 34 (2), 290-294 (2019).
  14. Su, Z., Wang, Z., Chen, H. A force line trajectory measuring system and algorithms for unicondylar knee replacement surgery. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 2217-2221 (2019).
  15. Jaeger, S., et al. The influence of the femoral force application point on tibial cementing pressure in cemented UKA: an experimental study. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (11), 1589-1594 (2012).
  16. Ettinger, M., et al. In vitro kinematics of fixed versus mobile bearing in unicondylar knee arthroplasty. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (6), 871-877 (2015).
  17. Brimacombe, J. M., Wilson, D. R., Hodgson, A. J., Ho, K. C., Anglin, C. Effect of calibration method on Tekscan sensor accuracy. Journal of Biomechanical Engineering. 131 (3), 034503(2009).
  18. Heyse, T. J., et al. Balancing mobile-bearing unicondylar knee arthroplasty in vitro. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 25 (12), 3733-3740 (2017).
  19. Gustke, K. A., Golladay, G. J., Roche, M. W., Elson, L. C., Anderson, C. R. Primary TKA patients with quantifiably balanced soft-tissue achieve significant clinical gains sooner than unbalanced patients. Advances in Orthopedics. 2014, 628695(2014).
  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).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

UKA z ruchom wk adkmatryca czujnik w si yprzerwa w zgi ciu kolanaprzerwa w wypro cie kolanaczujniki naciskupr bny komponent piszczelowywyniki kliniczne

Ten artykuł został opublikowany

Film wkrótce dostępny

Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.