Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Сенсорная оценка баланса разрыва при однокамерном эндопротезировании коленного сустава с подвижной опорой

1.1K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/63711

⸱

12 июля 2022 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол для измерения контактной силы щели и баланса щели при однокамерной артропластике коленного сустава (UKA) с подвижной опорой. Наряду с клиническими и рентгенологическими данными мы надеемся определить нормальный диапазон контактной силы и установить порог баланса зазора.

Аннотация

Наиболее важной процедурой однокамерного эндопротезирования коленного сустава (УКА) с подвижной опорой является балансировка разрыва между сгибанием и разгибанием колена. Традиционно баланс определялся субъективной оценкой отключения датчика ощущений. Поскольку это в основном зависело от опыта хирургов, точность всегда вызывала сомнения. За последние 10 лет были введены датчики давления для управления балансом разрыва при тотальном эндопротезировании коленного сустава (ТКА). Тем не менее, сенсорная техника была представлена в UKA совсем недавно. Ниже приведена наша сенсорная оценка баланса разрыва в 20 случаях УКА одним опытным хирургом. Датчик представлял собой специально разработанную матрицу датчика силы в соответствии с формой большеберцового испытания подвижного подшипника UKA. Послеоперационные клинические исходы и рентгенологические результаты были зарегистрированы для дальнейшего сравнения. Мы стремимся использовать этот метод для оценки более 200 случаев УКА различными хирургами, чтобы в конечном итоге стандартизировать результат разрыв-баланс.

Введение

Подвижная УКА в настоящее время является одним из наиболее успешных методов лечения антеромедиального остеоартроза (АМОА) коленного сустава1. Баланс промежутка между сгибанием и разгибанием во время операции является ключом к успешному проведению UKA 2,3. Перегрузка зазора может усугубить износ подвижного подшипника. Кроме того, повышенная сила контакта с щелью может привести к послеоперационной вальгусной деформации и дегенерации латерального компартмента4. Таким образом, достижение оптимальной герметичности зазора, а также приемлемого баланса зазора в UKA является важной частью кривой обучения5. Согласно руководству UKA по хирургической технике6 с подвижным подшипником, хирург должен использовать датчик чувствительности для вставки и заглушки из зазора в суставе, чтобы «почувствовать» силу контакта. Оценив усилие, необходимое для введения и извлечения вкладыша, хирург может оценить, является ли баланс зазора приемлемым. Поэтому суждение зависело в основном от опыта хирурга.

В последние годы широко сообщалось о цифровом измерении баланса интраоперационного разрыва между медиальным и латеральным зазором при тотальном эндопротезировании коленного сустава (ТКА)7,8,9. Также были установлены рекомендации в отношении порогового значения сальдо разрыва7. Тем не менее, сенсорный метод был представлен в UKA совсем недавно, без хорошо известной цели балансировки разрыва.

В прошлом году был представлен датчик силы, специально разработанный для измерения силы контакта между шарнирами при подвижном подшипнике UKA5. В настоящем протоколе исследований продемонстрирован метод измерения силы зазора с помощью датчика. Кроме того, включена серия клинических случаев из 20 пациентов, которым была проведена мобильная УКА для оценки контактной силы зазора и баланса зазора. Конечной целью данного протокола является определение нормального диапазона контактной силы и установление порога баланса зазора в подвижно-несущей УКА.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Это исследование было одобрено комитетом по этике человека Больницы китайско-японской дружбы (номер одобрения 2020-50-k28).

1. Подготовка и стерилизация датчика силы

  1. Используйте устойчивую к истиранию клейкую ленту для фиксации датчика силы на верхней поверхности большеберцовой кости перед стерилизацией.
  2. Упакуйте и стерилизуйте датчик силы с помощью низкотемпературной стерилизации с помощью плазмы перекиси водорода (рис. 1).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Датчик должен быть закреплен на большеберцовой кости, чтобы предотвратить влияние силы сдвига.

2. Порядок проведения УКА с подвижным подшипником

  1. Выполните операционную процедуру УКА с подвижной опорой в соответствии со стандартной хирургической инструкцией6 или техникой кинематического выравнивания, представленной Zhang et al.10.
  2. Прекращайте процедуру, когда все костяные черенки закончены, а баланс промежутков подтвержден вручную.

3. Установка датчика силы

  1. Сначала установите датчик силы вместе с большеберцовым следом, а затем установите бедренный компонент.
  2. Убедитесь, что датчик, USB-кабель и ноутбук подключены правильно. После этого вставьте щуп в зазор между компонентами и поместите коленный сустав с глубоким сгибанием на 120° в качестве начальной точки измерения. (Рисунок 2).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте стерилизованный транспортир, чтобы убедиться в точности угла сгибания колена.

4. Измерение и запись исходных данных контактной силы

  1. Запишите исходные данные о значении силы с помощью компьютерной программы, разработанной для этого датчика.
  2. Во-первых, обратите внимание на правую сторону интерфейса управления (рисунок 3) и установите частоту записи на частоту 10 Гц и время записи на 5 с. Затем нажмите кнопку « Обратная связь по данным », когда колено будет расположено под углом сгибания 120°.
  3. Когда процесс записи будет завершен, нажмите кнопку « Обратная связь » еще раз, когда сгибание колена составит 90°, затем 60°, 45°, 20° и 0° (Рисунок 3).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Необработанные данные сохраняются в .txt файлы компьютерной программой, и для получения силового значения требуется дальнейшая обработка.

5. Управление исходными данными

  1. Введите файл .txt в таблицу (цифровую таблицу) для преобразования исходных данных. Вычислите среднее значение 50 записей в качестве силы контакта.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Программа также может отображать распределение контактной силы.

6. Клинические и рентгенологические наблюдения

  1. Запишите демографические данные пациента, такие как возраст, пол, диагноз и балл Американского общества коленного сустава (AKSS).
  2. Перед операцией и в течение 1 недели после операции необходимо сделать рентгенограммы переднезадней, боковой и нижней конечности с полной нагрузкой.
  3. Измерьте варусное/вальгусное выравнивание бедренного и большеберцового протезов (Рисунок 4-1), выравнивание сгибания/разгибания бедренного протеза и задний наклон большеберцовой кости (Рисунок 4-2).
  4. Измерьте угол тазобедренного сустава-колена-голеностопного сустава на полноразмерных рентгенограммах нижних конечностей как до, так и после операции. Измерьте непрерывность протеза (Рисунок 4-3) и угол схождения/расхождения, который подразумевает ось бедренного протеза относительно поверхности протеза большеберцовой кости (Рисунок 4-4).
  5. Убедитесь, что эти данные интегрированы и могут быть проанализированы в будущем.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Метод рентгенографического измерения углов 6,11 показан на рисунке 4.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Когортная демография
Первые 20 пациентов, которым была проведена мобильная УКА, были зарегистрированы в Больнице китайско-японской дружбы с марта по июнь 2021 года. Все операции проводились старшим врачом с опытом работы в более чем 2000 случаях UKA. Демографические данные вместе с данными протеза приведены в таблице 1. Возраст варьировался от 58 до 82 лет, и все диагнозы были АМОА.

Результаты измерений силы зазора и баланса
Структура си...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

В этом исследовании был представлен подробный протокол сенсорной технологии для оценки контактной силы и баланса в соединенном зазоре UKA. Мы надеемся установить цель стандартного контактного усилия, а также разницы в балансировке зазора, что позволит хирургам-ортопедам в будущем легче определять толщину подшипника и балансировку зазора.

Перегрузка суставной щели может привести к послеоперационной вальгусной деформации конечности, будущей дегенерации латеральн...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Поскольку компьютерная программа и уравнения цифровой таблицы защищены патентным законодательством, для получения этой информации можно связаться с авторами. Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана Capital Health Research and Development of Special (номер гранта 2020-2-4067), Пекинским фондом естественных наук (номер гранта 7202183); Национальный фонд естественных наук Китая (гранты No 81972130, 81902203 и 82072494) и проект «Элитные медицинские специалисты» Больницы китайско-японской дружбы (NO. ZRJY2021-GG08). Поскольку компьютерная программа и уравнения цифровой таблицы защищены патентным законодательством, для получения этой информации можно связаться с авторами.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Oxford UKAZimmer/BiometДля каталожных номеров см. Оксфорд Частичная микропластика коленного сустава Инструменты (бедренный компонент, большеберцовый компонент, менисковый подшипник)
Тефлоновая лента3MСтойкая к истиранию клейкая лента широко используется в биомеханических экспериментах
VerasenseOrthoSensorVerasenseTKA сенсор
ExcelMicrosoftпрограммное обеспечение для цифровых столов
STERRAD 100S стерилизационная системаJohnson& JohnsonSTERRAD 100SНизкотемпературная стерилизация с помощью перекиси водорода Газообразная плазма
Датчик силы UKAQingrui Boyuanна собственном предприятииQingrui
Technology Компьютерная программа для записи необработанных данныхQingrui Boyuanна собственном предприятииСовместно разработано и произведено Qingrui Boyuan Technology
ProtractorShanghai M& G Stationery Inc.любойСтерилизованный в системе стерилизации
USB линейкиLenovoлюбой
ноутбукLenovoлюбой базовой конфигурации
Boyuan

Ссылки

  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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

UKA с мобильным вкладышемматрица датчиков силызазор при сгибании коленазазор при разгибании коленадатчики давленияпробный тибиальный компонентклинические исходы

Эта статья была опубликована

Видео скоро будет доступно

Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.