In vitro Zastosowanie czujnika bezprzewodowego w równowadze szczeliny zgięciowo-wyprostnej w jednoprzedziałowej endoprotezoplastyce stawu kolanowego
May 5th, 2023
Ten protokół przedstawia badanie zwłok bezprzewodowego czujnika używanego w przyśrodkowej jednoprzedziałowej endoprotezoplastyce stawu kolanowego. Protokół obejmuje instalację urządzenia do pomiaru kąta, standaryzowaną osteotomię jednoprzedziałowej endoprotezoplastyki stawu kolanowego w Oksfordzie, wstępną ocenę równowagi między zgięciem a wyprostem oraz zastosowanie czujnika do pomiaru ciśnienia w szczelinie zgięciowo-prostnej.
Nasz bezprzewodowy czujnik określa ilościowo parametry ciśnienia równowagi między zgięciem a wyprostem szczeliny w czasie rzeczywistym, co jest kluczem do jednoprzedziałowej endoprotezoplastyki stawu kolanowego. Czujnik może wyświetlać ciśnienie w komorze w czasie rzeczywistym, pomagając chirurgowi w dokładniejszej ocenie równowagi między zgięciem a wyprostem i umożliwia bezprzewodową transmisję danych w celu spełnienia wymagań dotyczących sterylności śródoperacyjnej. UKA jest ważną metodą leczenia choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego, a czujnik zastosowany w tym protokole może pomóc w dynamicznej śródoperacyjnej ocenie UKA, co ma kluczowe znaczenie dla jego sukcesu.
Czujnik ten został specjalnie zaprojektowany dla UKA z łożyskiem ruchomym i może idealnie pasować do próby protetycznej UKA. Ponadto zaprojektowaliśmy dopasowane czujniki do różnych rozmiarów protez. Ten czujnik jest specjalnie zaprojektowany dla początkujących UKA, aby skrócić ich krzywą uczenia się.
Czujnik jest bardzo łatwy w obsłudze i nie ma żadnych konkretnych technik. Zacznij od włączenia urządzenia do pomiaru kąta kości udowej i piszczelowej. Otwórz oprogramowanie do pomiaru kąta na komputerze.
Zeskanuj kody QR dwóch urządzeń pomiarowych i kliknij Połączenie Bluetooth. Umieść dwa przyrządy do pomiaru kąta na poziomym stole i kliknij przycisk Kalibracja, aby skalibrować. Przywiąż instrumenty paskami na kolanie, aby zmierzyć kąt zgięcia kolana w czasie rzeczywistym.
Ułóż zwłoki w pozycji leżącej na plecach z kończynami dolnymi udrapowanymi w zgięciu i odwodzeniu na zewnątrz stołu operacyjnego. Korzystając z przyśrodkowego dostępu przyrzepkowego, otwórz jamę stawową skalpelem. Teraz wykonaj nacięcie około trzech centymetrów dystalnie do linii stawu wzdłuż wierzchołka przyśrodkowej granicy rzepki, kończąc ją dystalnie około jednego centymetra przyśrodkowo do guzowatości piszczelowej.
Za pomocą rongeura usuń osteofity przyśrodkowego kłykcia kości udowej, dołu międzykłykciowego i przedniej kości piszczelowej. Włóż jednomilimetrową łyżkę do pomiaru wielkości kości udowej do przedziału przyśrodkowego, aby określić rozmiar przestrzeni stawowej z chrząstką. Włóż łyżki do doboru wielkości kości udowej, aby zaczepić tylny kłykieć kości udowej.
Gdy koniec łyżki znajduje się w odległości około jednego milimetra od powierzchni chrząstki, wybiera się rozmiar protezy kości udowej odpowiadający łyżce. Następnie podłącz trzymilimetrowy zacisk G do prowadnicy piły piszczelowej i łyżki do doboru rozmiaru kości udowej. Upewnij się, że trzon prowadnicy jest równoległy do długiej osi piszczelowej zarówno w płaszczyźnie czołowej, jak i strzałkowej, a jarzmo kostki wskazuje na ipsilateralny przedni górny kręgosłup biodrowy.
Użyj piły szablastej, aby wykonać pionowe cięcie piłą piszczelową. Przesuń pilarkę pionowo w dół, aż oprze się na powierzchni prowadnicy piły. Zdejmij podkładkę z prowadnicy do resekcji kości piszczelowej i włóż szczelinową podkładkę zerową, a następnie użyj brzeszczotu oscylacyjnego, aby wyciąć plateau.
Teraz usuń podkładkę szczelinową, podważ płaskowyż za pomocą szerokiego osteotomu i usuń go z kolanem w wyprostu. Zrób dziurę w dystalnym kłykciu kości udowej. Włóż pręt śródszpikowy do otworu.
Następnie podłącz prowadnicę wiertła udowego do pręta śródszpikowego i wykonaj wiercenie kości udowej. Zamontuj prowadnicę do resekcji tylnej w wywierconych otworach kości udowej. Za pomocą piły oscylacyjnej należy wykonać osteotomię kłykcia tylnego kości udowej oraz usunąć prowadnicę i fragment kości.
Następnie wytnij łąkotkę przyśrodkową, pozostawiając mały mankiet łąkotki, aby chronić MCL. Całkowicie usuń tylny róg. Włóż zerowy czop kości udowej i przymocuj młyn sferyczny do czopa, aby wykonać frezowanie dystalnej części kości udowej, Włóż próbę kości udowej i oceń szczelinę zgięcia-wyprostu za pomocą szczelinomierza.
Użyj urządzeń do pomiaru kąta, aby monitorować kąt zgięcia. Włóż szczelinomierz do przestrzeni stawowej z lekkim oporem, aby określić równowagę szczeliny zgięcia-wyprostu. Jeśli przerwy nie są równe, zmiel kość udową zgodnie z wartościami różnicy, aż będą równe.
Wyjmij wyłącznik zasilania indukcji magnetycznej czujnika. Otwórz oprogramowanie do pomiaru ciśnienia na tablecie. Zeskanuj kod QR czujnika i wejdź do interfejsu pomiarowego.
Kliknij przycisk Podłącz urządzenie. Wybierz odpowiedni blok amortyzujący o odpowiedniej grubości zgodnie ze specyfikacją miernika. Umieść czujnik na metalowej podstawie i zainstaluj blok amortyzujący na czujniku.
Kliknij przycisk Rozpocznij pracę na tablecie. Włóż kombinację czujnika bezprzewodowego do komory przyśrodkowej i dopasuj metalową podstawę do powierzchni osteotomii piszczelowej. Zmierz nacisk szczeliny zgięciowej i prostej pod kątem 110 stopni i przy 20 stopniach zgięcia kolana.
Obliczać wartości średnie oddzielnie dla trzech kolejnych pomiarów. Wartości ciśnienia dla szczeliny zgięciowej były dość spójne, podczas gdy wartości ciśnienia dla szczeliny wyprostnej były zupełnie inne, przy średnim ciśnieniu 46,3 N przy przegięciu i 35,0 N w przerwach wyprostnych. Zdjęcia rentgenowskie pooperacyjne wykazały prawidłowe ustawienie protezy z dobrym ustawieniem kości piszczelowej i udowej oraz kątem zgięcia.
Podczas wykonywania pomiaru ciśnienia należy dobrać czujnik odpowiadający rozmiarowi protezy, aby uniknąć uszkodzenia powierzchni osteotomii i wpłynąć na równowagę między szczeliną zgięciowo-wyprostną. Po zrównoważeniu szczeliny zainstaluj komponenty udowe i piszczelowe w równowadze. W przyszłości będziemy potrzebować wieloośrodkowego statusu dużej próby, aby ustalić akceptowalny zakres różnicy ciśnień szczeliny zgięciowo-prostej odzwierciedlonej przez czujnik i poprawić jej wpływ na długoterminowy wpływ UKA.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten protokół przedstawia badanie zwłokowe bezprzewodowego czujnika stosowanego w medialnej unikądrowej plastyce stawu kolanowego (UKA). Czujnik ilościowo określa parametry ciśnienia różnicy rozciągania-zgięcia w czasie rzeczywistym, wspomagając chirurgów w bardziej dokładnej ocenie równowagi.
Kluczowe komponenty badania
Obszar nauki
- Chirurgia ortopedyczna
- Plastyka stawu kolanowego
- Technologia urządzeń medycznych
Tło
- Unikądrowa plastyka stawu kolanowego jest leczeniem artrozy stawu kolanowego.
- Ocena w czasie rzeczywistym równowagi rozciągania-zgięcia jest krytyczna dla powodzenia UKA.
- Bezprzewodowy czujnik jest zaprojektowany tak, aby spełniać wymagania dotyczące sterylności w czasie operacji.
- Dostępne są pasujące czujniki dla różnych rozmiarów protez.
Cel badania
- Ocenić skuteczność bezprzewodowego czujnika w mierzeniu ciśnienia różnicy rozciągania-zgięcia.
- Wspomóc chirurgów w osiąganiu optymalnej równowagi podczas UKA.
- Skuteczna redukcja krzywej uczenia się dla początkujących w UKA.
Stosowane metody
- Instalacja urządzenia do pomiaru kąta.
- Standardowa osteotomia unikądrowej plastyki stawu kolanowego Oxford.
- Wstępna ocena równowagi rozciągania-zgięcia.
- Zastosowanie czujnika do pomiaru ciśnienia różnicy rozciągania-zgięcia.
Główne wyniki
- Czujnik dostarcza dane o ciśnieniu w komorze w czasie rzeczywistym.
- Zwiększa dokładność oceny równowagi rozciągania-zgięcia.
- Bezprzewodowa transmisja danych wspiera sterylność w czasie operacji.
- Zaprojektowany z myślą o kompatybilności z próbami protez UKA z mobilnym łożyskiem.
Wnioski
- Bezprzewodowy czujnik jest cennym narzędziem do oceny w czasie operacji w UKA.
- Może poprawić wyniki chirurgiczne, zapewniając informacje zwrotne w czasie rzeczywistym.
- Przyszłe badania mogą zgłębić dalsze zastosowania tej technologii.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Quantitative intraoperative assessment of flexion-extension gap balance in unicompartmental knee arthroplasty (UKA) addresses a critical challenge in orthopedic device development and surgical reproducibility. Real-time wireless sensor data enables objective measurement, reducing reliance on subjective surgeon experience and supporting more predictable outcomes. This capability is strategically relevant for device innovation, translational research, and standardization across surgical teams.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective interrogation of biomechanical hypotheses in joint reconstruction models.
- Supports functional validation of device-tissue interactions through real-time pressure quantification.
- Facilitates mechanistic de-risking by providing reproducible intraoperative measurements.
Screening & Assay Development
- Prepares validated cadaveric models for device performance benchmarking.
- Standardizes pressure measurement protocols for reproducibility across operators and sites.
- Generates quantitative outputs to support device optimization and comparative studies.
Translational & Preclinical Research
- Aligns device performance metrics with clinically relevant biomechanical endpoints.
- Enables continuity from benchtop validation to preclinical model assessment.
- Supports risk-adjusted advancement of orthopedic device candidates.
Pipeline & Workflow Integration
This wireless sensor protocol integrates into the orthopedic device development continuum, from early discovery through preclinical validation and translational research.
- Discovery Biology: Provides quantitative data for hypothesis testing in joint biomechanics.
- Screening: Delivers reproducible, real-time pressure readouts for device evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of gap balance conditions and device configurations.
- Translational Research: Bridges in vitro findings with clinically relevant biomechanical targets.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable measurement platform for ongoing device and procedural innovation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device-tissue interaction and surgical reproducibility.
- Operational Value: Standardizes intraoperative measurement and supports scalable training for new users.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making for device advancement and reduces late-stage technical risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of orthopedic device candidates based on quantitative performance data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in orthopedic biomechanics and device handling.
- Needs compatible instrumentation for wireless data acquisition and analysis.
- Demands cross-team standardization of measurement protocols and device selection.
- Must adapt sensor sizing to match prosthetic trial components for accurate results.
- Limited by current in vitro validation; broader clinical thresholds require further multicenter studies.
