Методическая статья

В пробирке Применение беспроводного датчика в балансе между сгибанием и разгибанием при однокомпонентном эндопротезировании коленного сустава

DOI:

10.3791/64993

⸱

5 мая 2023 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopedics, Xuanwu Hospital Capital Medical University

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол представляет собой трупное исследование беспроводного датчика, используемого при медиальной однокомпонентной артропластике коленного сустава. Протокол включает в себя установку устройства для измерения угла, стандартизированную оксфордскую однокомпонентную остеотомию эндопротезирования коленного сустава, предварительную оценку баланса сгибания-разгибания и применение датчика для измерения давления между сгибанием-разгибанием.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Однокомпонентное эндопротезирование коленного сустава (UKA) является эффективным методом лечения терминальной стадии переднемедиального остеоартрита (AMOA). Ключом к UKA является баланс между сгибанием и разгибанием, который тесно связан с послеоперационными осложнениями, такими как вывих подшипника, износ подшипника и прогрессирование артрита. Традиционная оценка баланса разрыва выполняется путем косвенного определения натяжения медиальной коллатеральной связки с помощью измерителя разрыва. Он полагается на чувство и опыт хирурга, что неточно и сложно для начинающих. Чтобы точно оценить баланс между сгибанием и разгибанием UKA, мы разработали комбинацию беспроводных датчиков, состоящую из металлической основы, датчика давления и блока подушки. После остеотомии введение беспроводной комбинации датчиков позволяет измерять внутрисуставное давление в режиме реального времени. Он точно определяет параметры баланса между сгибанием и разгибанием, чтобы направлять дальнейшую шлифовку бедренной кости и остеотомию большеберцовой кости для повышения точности баланса зазора. Мы провели эксперимент in vitro с комбинацией беспроводных датчиков. результаты показали, что разница составила 11,3 Н после применения традиционного метода баланса между сгибанием и разгибанием, выполненного опытным экспертом.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Остеоартрит коленного сустава (КОА) является глобальным бременем1, для которого в настоящее время принята стратегия поэтапного лечения. Для терминальной стадии однокомпонентной КОА эффективным выбором является однокомпонентное эндопротезирование коленного сустава (UKA) с 10-летней выживаемостью более 90%2. Медиальная UKA заменяет только сильно изношенный медиальный отсек и сохраняет естественный латеральный компартмент, медиальную коллатеральную связку (MCL) и крестообразную связку3. Принцип заключается в том, чтобы сделать промежуток сгибания и разрыв разгибания примерно одинаковыми с помощью остеотомии большеберцовой кости и шлифовки бедренной кости, а также восстановить натяжение MCL после имплантации протеза и подшипника4. По сравнению с тотальным эндопротезированием коленного сустава, UKA имеет большую хирургическую сложность и технические требования. Основным источником является правильный баланс связок по всему диапазону движений колена3.

Традиционно после предварительной остеотомии хирург вставляет измеритель разрыва в суставную щель и косвенно определяет, равны ли промежутки сгибания и разгибания, чувствуя напряжение MCL. Тем не менее, определение и ощущение равновесия вряд ли одинаковы даже для опытных хирургов. Новичкам сложнее понять требование баланса. Дисбаланс промежутка сгибания-разгибания может привести к серии осложнений5,6, что приводит к увеличению частоты ревизий.

С развитием технологий некоторые исследователи пытались применить тензоры к UKA 7,8. Тем не менее, все эти исследования проводятся на UKA с фиксированным подшипником, и тензор может повредить MCL при использовании.

Появление датчиков не только удовлетворяет потребность в отображении давления в щели коленного сустава, но и различные датчики часто имеют меньший риск повреждения MCL из-за их небольшого размера 9,10. Кроме того, все используемые в настоящее время датчики имеют проводную передачу, что может мешать асептической работе и недостаточно удобно в использовании.

Чтобы точно измерить параметры баланса зазора между сгибанием и разгибанием, мы разработали комбинацию беспроводных датчиков для UKA, которая состоит из металлического основания, беспроводного датчика с тремя датчиками давления на передней, медиальной и боковой сторонах и блока подушки. Комбинация датчиков измеряет и отображает давление в суставном пространстве в режиме реального времени, чтобы помочь хирургам точно оценить, была ли достигнута цель баланса.

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

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Протокол был одобрен Комитетом по этике больницы Сюаньу (номер гранта: 2021-224) и был проведен в соответствии с Хельсинкской декларацией. Было получено информированное согласие ближайших родственников на использование трупов.

1. Установка углового измерительного прибора

  1. Включите переключатель прибора для измерения угла бедренной и большеберцовой костей. Откройте программное обеспечение для измерения угла на планшетном компьютере, отсканируйте QR-коды двух измерительных устройств и нажмите «Соединение Bluetooth».
  2. Поместите два прибора для измерения угла наклона на горизонтальный стол, нажмите кнопку «Калибровка » для калибровки и свяжите их ремнями на 10 см выше и ниже колена, чтобы измерить угол сгибания колена в режиме реального времени (рис. 1).

2. Стандартизированная остеотомия Oxford UKA

  1. Поместите труп в положение лежа на спине с нижними конечностями, задрапированными в сгибании и отведении над внешней стороной операционного стола.
  2. Вскрывают полость сустава медиальным парапателлярным доступом скальпелем. Сделайте разрез на 3 см дистальнее линии сустава по верхушке медиальной границы надколенника, заканчивающийся дистально на 1 см медиально к бугристости большеберцовой кости. Убедитесь, что глубина разреза достигает полости сустава.
  3. Удалите остеофиты медиального мыщелка бедренной кости, межмыщелковой ямки и передней большеберцовой кости с помощью ронжера.
  4. Вставьте ложки разного размера бедренной кости, чтобы зацепить задний мыщелок бедренной кости, и когда конец ложки находится на расстоянии около 1 мм от поверхности хряща, подходит размер бедренного протеза, соответствующий ложке.
  5. Выберите G-образный зажим диаметром 3 мм. Соедините G-образный зажим, направляющую большеберцовой пилы и ложку для определения размера бедренной кости вместе. Убедитесь, что стержень направляющего параллелен длинной оси большеберцовой кости как в короньной, так и в сагиттальной плоскостях, а хомут лодыжки направлен к ипсилатеральному переднему верхнему подвздошному отделу позвоночника.
  6. Сделайте вертикальные и горизонтальные надрезы на большеберцовой кости. Используйте сабельную пилу, чтобы сделать вертикальный разрез большеберцовой кости. Убедитесь, что разрез находится только медиально по отношению к вершине медиального большеберцового отдела позвоночника. Продвигайте пилу вертикально вниз до тех пор, пока она не упрется в поверхность направляющей пилы.
  7. Снимите прокладку с направляющей резекции большеберцовой кости и вставьте прорезную прокладку 0. Используйте качающийся пильный диск, чтобы иссечь плато. Удалите щелевую прокладку, поднимите плато широким остеотомом и удалите его с разгибаемым коленом.
  8. Сделайте отверстие в дистальном мыщелке бедренной кости. Убедитесь, что отверстие расположено на 1 см впереди переднего края межмыщелковой выемки и на одной линии с ее медиальной стенкой.
  9. Вставьте интрамедуллярный стержень в отверстие. Соедините направляющую бедренного сверла с интрамедуллярным стержнем. Выполните сверление бедренной кости с помощью направляющей для бедренной кости.
  10. Установите направляющую задней резекции и вставьте ее в просверленное отверстие. Убедитесь, что колеблющийся пильный диск направляется нижней стороной направляющей задней резекции, и выполните остеотомию заднего мыщелка бедренной кости. Удалите направляющую и фрагмент кости.
  11. Иссекают медиальный мениск. Оставьте небольшую манжету мениска для защиты MCL. Полностью удаляют задний рог.
  12. Вставьте патрубок бедренной кости 0. Прикрепите сферическую мельницу к патрубку и выполните фрезерование дистальных отделов бедренной кости.

3. Предварительная оценка промежутка между сгибанием-разгибанием

  1. Вставьте бедренную кость. Оцените зазор между сгибанием и разгибанием с помощью измерителя зазора.
  2. Используйте устройства для измерения угла наклона для контроля угла сгибания. Определите соответствующий баланс зазора между сгибанием и разгибанием, вставив измеритель зазора в суставное пространство с небольшим сопротивлением, и воспринимаемое напряжение будет почти равным, когда колено находится в положении сгибания под углом 20 ° (промежуток разгибания) и 110 ° (зазор для сгибания). Если промежутки не равны, шлифуйте бедренную кость в соответствии со значением разницы между промежутками сгибания и разгибания до тех пор, пока они не сравняются.

4. Применение комбинации датчиков для измерения давления на сгибание и растяжение

  1. Снимите магнитно-индукционный выключатель питания датчика. Откройте программное обеспечение для измерения давления на планшетном компьютере, отсканируйте QR-код датчика и войдите в интерфейс измерения.
  2. Нажмите кнопку « Подключить устройство »; Датчик будет автоматически откалиброван после успешного подключения.
  3. Выберите блок подушки соответствующей толщины в соответствии со спецификацией калибра. Поставьте датчик на металлическое основание и установите на датчик блок подушки (рисунок 2).
  4. Нажмите кнопку Начать работу на планшетном компьютере. Вставьте комбинацию беспроводных датчиков в медиальный отсек и установите металлическое основание на поверхность остеотомии большеберцовой кости (рис. 3).
  5. Измерьте давление между сгибанием и разгибанием при сгибании колена под углом 110° (рис. 4A, B) и 20° (рис. 4C, D). Рассчитайте средние значения отдельно для трех последовательных измерений.

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

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование in vitro было проведено на 60-летнем женском трупе. С S-образным протезом бедренной кости и 3 мм, несущим мишень, после выполнения шлифовки бедренной кости и остеотомии большеберцовой кости хирург использовал измеритель промежутка для предварительной оценки натяжения разрыва сгибания-разгибания и полагал, что баланс был достигнут.

После того, как бедренная кость была установлена, беспроводной датчик был вставлен в медиальную суставную щель, и внутрисуставное давление ...

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

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Подвижный носитель УКА является эффективным средством лечения переднемедиального КОА. Он имеет преимущества меньшей травматичности, быстрого восстановления и поддержания нормальной проприоцепции коленного сустава11,12,13. Ключом к UKA является баланс сгибания-разгибания; то есть сделать зазор сгибания и зазор на разгибание как можно более равными при условии восстановления напряженияMCL 14. Дисбаланс може...

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

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам раскрывать нечего.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана Управлением больниц Пекина по развитию клинической медицины специальной финансовой поддержки [номера грантов: XMLX202139]. Мы хотели бы выразить нашу благодарность Диего Вангу за ценные предложения.

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
измерительный приборAIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD.20203010141прибор для измерения угла бедренной кости, прибор для измерения угла большеберцовой кости
Oxford Partial Knee SystemBiomet UK LTD.20173130347Оксфорд UKA
Комбинация беспроводных датчиковAIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD.20212010325металлическое основание, беспроводной датчик с тремя щупами давления, а также амортизационный блок
угловой

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Spitaels, D., et al. Epidemiology of knee osteoarthritis in general practice: a registry-based study. BMJ Open. 10 (1), 031734(2020).
  2. Heaps, B. M., Blevins, J. L., Chiu, Y. F., et al. Improving estimates of annual survival rates for medial unicompartmental knee arthroplasty, a meta-analysis. The Journal of Arthroplasty. 34 (7), 1538-1545 (2019).
  3. Goodfellow, J. W., O'Connor, J. J., Pandit, H., Dodd, C. A., Murray, D. Unicompartmental Arthroplasty with the Oxford Knee. , Goodfellow Publishers. (2016).
  4. Whiteside, L. A. Making your next unicompartmental knee arthroplasty last: three keys to success. The Journal of Arthroplasty. 20, 2-3 (2005).
  5. Burger, J. A., et al. Risk of revision for medial unicompartmental knee arthroplasty according to fixation and bearing type : short- to mid-term results from the Dutch Arthroplasty Register. The Bone & Joint Journal. 103 (7), 1261-1269 (2021).
  6. Ridgeway, S. R., McAuley, J. P., Ammeen, D. J., Engh, G. A. The effect of alignment of the knee on the outcome of unicompartmental knee replacement. The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume. 84 (3), 351-355 (2002).
  7. Suzuki, T., et al. Evaluation of spacer block technique using tensor device in unicompartmental knee arthroplasty. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (7), 1011-1016 (2015).
  8. Takayama, K., et al. Joint gap assessment with a tensor is useful for the selection of insert thickness in unicompartmental knee arthroplasty. Clinical Biomechanics. 30 (1), 95-99 (2015).
  9. 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).
  10. Matsumoto, T., Muratsu, H., Kubo, S., Kuroda, R., Kurosaka, M. Intra-operative joint gap kinematics in unicompartmental knee arthroplasty. Clinical Biomechanics. 28 (1), 29-33 (2013).
  11. Newman, J. H., Ackroyd, C. E., Shah, N. A. Unicompartmental or total knee replacement? Five-year results of a prospective, randomised trial of 102 osteoarthritic knees with unicompartmental arthritis. The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume. 80 (5), 862-865 (1998).
  12. Yang, K. Y., Wang, M. C., Yeo, S. J., Lo, N. N. Minimally invasive unicondylar versus total condylar knee arthroplasty-early results of a matched-pair comparison. Singapore Medical Journal. 44 (11), 559-562 (2003).
  13. Watson, J., Smith, V., Schmidt, D., Navratil, D. Automatic implantable cardioverter-defibrillator: early experience at Wilford Hall USAF Medical Center. Southern Medical Journal. 85 (2), 161-163 (1992).
  14. D'Ambrosi, R., Vaishya, R., Verde, F. Balancing in unicompartmental knee arthroplasty: balancing in flexion or in extension. Journal of Clinical Medicine. 11 (22), 6813(2022).
  15. Collier, M. B., Eickmann, T. H., Anbari, K. K., Engh, G. A. Lateral tibiofemoral compartment narrowing after medial unicondylar arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research. 464, 43-52 (2007).
  16. Collier, M. B., Eickmann, T. H., Sukezaki, F., McAuley, J. P., Engh, G. A. Patient, implant, and alignment factors associated with revision of medial compartment unicondylar arthroplasty. The Journal of Arthroplasty. 21 (6), 108-115 (2006).
  17. D'Ambrosi, R., et al. Radiographic and clinical evolution of the Oxford unicompartmental knee arthroplasty. The Journal of Knee Surgery. 36 (3), 246-253 (2023).
  18. Koskinen, E., Paavolainen, P., Eskelinen, A., Pulkkinen, P., Remes, V. Unicondylar knee replacement for primary osteoarthritis: a prospective follow-up study of 1,819 patients from the Finnish Arthroplasty Register. Acta Orthopaedica. 78 (1), 128-135 (2007).
  19. ten Ham, A. M., Heesterbeek, P. J. C., vander Schaaf, D. B., Jacobs, W. C. H., Wymenga, A. B. Flexion and extension laxity after medial, mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty: a comparison between a spacer- and a tension-guided technique. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 21 (11), 2447-2452 (2013).
  20. Clarius, M., Seeger, J. B., Jaeger, S., Mohr, G., Bitsch, R. G. The importance of pulsed lavage on interface temperature and ligament tension force in cemented unicompartmental knee arthroplasty. Clinical Biomechanics. 27 (4), 372-376 (2012).
  21. Heyse, T. J., et al. Balancing UKA: overstuffing leads to high medial collateral ligament strains. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 24 (10), 3218-3228 (2016).
  22. Heyse, T. J., et al. Balancing mobile-bearing unicondylar knee arthroplasty in vitro. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 25 (12), 3733-3740 (2017).
  23. 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).
  24. Peersman, G., et al. Kinematics of mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty compared to native: results from an in vitro study. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 137 (11), 1557-1563 (2017).
  25. 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).

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

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Unicompartmental Knee ArthroplastyFlexion Extension GapWireless SensorGap Balance AssessmentIntraoperative Pressure MeasurementMedial Collateral LigamentFemoral Sizing SpoonTibial OsteotomyMobile Bearing UKAProsthesis Positioning

Похожие статьи