Summary
Este protocolo apresenta um estudo cadavérico de um sensor sem fio utilizado em artroplastia unicompartimental medial do joelho. O protocolo inclui a instalação de um medidor de ângulo, osteotomia padronizada de artroplastia unicompartimental do joelho de Oxford, avaliação preliminar do equilíbrio flexo-extensão e aplicação do sensor para medir a pressão do gap flexo-extensão.
Abstract
A artroplastia unicompartimental do joelho (AUJ) é um tratamento eficaz para a osteoartrite anteromedial (AAMOA) em estágio terminal. A chave para a AUJ é o equilíbrio do gap de flexo-extensão, que está intimamente relacionado a complicações pós-operatórias, como luxação do rolamento, desgaste do rolamento e progressão da artrite. A avaliação tradicional do equilíbrio do gap é realizada pela detecção indireta da tensão do ligamento colateral medial por um gap gauge. Depende da sensação e experiência do cirurgião, o que é impreciso e difícil para iniciantes. Para avaliar com precisão o equilíbrio flexo-extensão da UKA, desenvolvemos uma combinação de sensores sem fio que consiste em uma base metálica, um sensor de pressão e um bloco de almofada. Após a osteotomia, a inserção de uma combinação de sensores sem fio permite a medição em tempo real da pressão intra-articular. Ele quantifica com precisão os parâmetros de equilíbrio do gap de flexo-extensão para guiar a trituração adicional do fêmur e a osteotomia da tíbia, para melhorar a precisão do equilíbrio do gap. Realizamos um experimento in vitro com a combinação de sensores sem fio. os resultados mostraram que houve uma diferença de 11,3 N após a aplicação do método tradicional de equilíbrio flexo-extensão gap, realizado por um especialista experiente.
Introduction
A osteoartrite do joelho (OA) é uma carga global1, para a qual a estratégia de tratamento stepwise é atualmente adotada. Para OA unicompartimental terminal de OA de joelho unicompartimental (AUJ) é uma escolha eficaz, com sobrevida em 10 anos superior a 90%2. A AUJ medial apenas substitui o compartimento medial severamente desgastado e preserva o compartimento lateral natural, o ligamento colateral medial (LCM) e o ligamento cruzado3. O princípio é tornar o gap de flexão e o gap de extensão aproximadamente os mesmos por osteotomia tibial e trituração femoral, e restaurar a tensão do LCM após o implante da prótese e sustentação4. Comparada à artroplastia total do joelho, a AUJ apresenta maior dificuldade cirúrgica e exigências técnicas. A principal fonte é o equilíbrio adequado dos ligamentos em toda a amplitude de movimento do joelho3.
Tradicionalmente, após a osteotomia preliminar, o cirurgião insere um gap gauge no espaço articular e determina indiretamente se os gaps de flexão e extensão são iguais ao sentir a tensão do LCM. No entanto, a definição e a sensação de equilíbrio dificilmente são as mesmas, mesmo para cirurgiões experientes. Para iniciantes, é mais difícil entender a exigência de equilíbrio. O desequilíbrio do gap flexo-extensor pode levar a uma série de complicações5,6, resultando em aumento da taxa de revisão.
Com o avanço da tecnologia, alguns pesquisadores têm tentado aplicar tensores à AUJ 7,8. No entanto, essas pesquisas são todas sobre o UKA de rolamento fixo, e o tensor pode danificar o LCM quando usado.
O surgimento dos sensores não só atende à demanda por exibir a pressão no gap articular do joelho, mas vários sensores frequentemente apresentam menor risco de lesão do LCM devido ao seu pequenotamanho9,10. Além disso, os sensores usados atualmente são todos de transmissão com fio, o que pode interferir com o funcionamento asséptico e não é conveniente o suficiente para usar.
A fim de medir com precisão os parâmetros de equilíbrio do gap flexo-extensão, desenvolvemos uma combinação de sensores sem fio para UKA, que consiste em uma base metálica, um sensor sem fio com três sondas de pressão nas laterais frontal, medial e lateral, e um bloco de almofada. A combinação de sensores mede e exibe a pressão no espaço articular em tempo real para ajudar os cirurgiões a avaliar com precisão se o objetivo de equilíbrio foi alcançado.
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Protocol
O protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital Xuanwu (processo número: 2021-224) e foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinque. Consentimento informado foi obtido dos parentes mais próximos para uso dos cadáveres.
1. Instalação do dispositivo de medição angular
- Ligue o interruptor do medidor do ângulo do fêmur e da tíbia. Abra o software de medição de ângulo no computador tablet, digitalize os códigos QR dos dois dispositivos de medição e clique em Conexão Bluetooth.
- Coloque os dois instrumentos de medição angular na mesa horizontal, clique no botão Calibração para calibrar e amarre-os com alças 10 cm acima e abaixo do joelho para medir o ângulo de flexão do joelho em tempo real (Figura 1).
2. Osteotomia padronizada Oxford UKA
- Colocar um cadáver em decúbito dorsal com os membros inferiores cobertos de flexão e abdução sobre a parte externa da mesa cirúrgica.
- Abra a cavidade articular pela abordagem parapatelar medial com bisturi. Fazer um corte 3 cm distal à linha articular ao longo do ápice da borda medial da patela, terminando distalmente a 1 cm medial à tuberosidade tibial. Certifique-se de que a profundidade da incisão atinja a cavidade articular.
- Remova osteófitos do côndilo femoral medial, fossa intercondilar e tíbia anterior usando um rongeur.
- Inserir colheres de tamanho femoral de diferentes tamanhos para fisgar o côndilo femoral posterior e, quando a extremidade da colher estiver a cerca de 1 mm de distância da superfície da cartilagem, o tamanho da prótese femoral correspondente à colher é adequado.
- Selecione uma braçadeira G de 3 mm. Conecte a braçadeira G, a guia da serra tibial e a colher de dimensionamento femoral. Certifique-se de que a diáfise do guia esteja paralela ao longo eixo da tíbia, tanto no plano coronal quanto no plano sagital, e que o jugo do tornozelo aponte para a espinha ilíaca anterossuperior ipsilateral.
- Faça cortes verticais e horizontais na tíbia. Use a serra recíproca para fazer um corte de serra tibial vertical. Certifique-se de que o corte é apenas medial ao ápice da coluna tibial medial. Avançar a serra verticalmente para baixo até que ela fique apoiada na superfície da guia da serra.
- Retire o calço da guia de ressecção tibial e insira o calço 0 ranhurado. Use a lâmina de serra oscilante para excisar o platô. Retire o calço ranhurado, alavanque o platô com um osteótomo largo e remova-o com o joelho em extensão.
- Faça um orifício no côndilo femoral distal. Certifique-se de que o orifício esteja situado 1 cm anterior à borda anterior da fossa intercondilar e alinhado com sua parede medial.
- Insira a haste intramedular no orifício. Conectar a broca femoral com a haste intramedular. Realizar a perfuração femoral com o auxílio do guia de broca femoral.
- Instale a guia de ressecção posterior e insira-a no orifício perfurado. Certifique-se de que a lâmina de serra oscilante seja guiada pela face inferior da guia de ressecção posterior e realize a osteotomia do côndilo femoral posterior. Remova a guia e o fragmento ósseo.
- Excisar o menisco medial. Deixe um pequeno manguito do menisco para proteger o LCM. Remova completamente o corno posterior.
- Insira uma torneira femoral 0. Fixe o moinho esférico na torneira e realize a fresagem do fêmur distal.
3. Avaliação preliminar do gap flexo-extensão
- Insira um ensaio femoral. Avaliar gap de flexo-extensão por gap gauge.
- Use dispositivos de medição de ângulo para monitorar o ângulo de flexão. Definir o equilíbrio adequado do gap de flexo-extensão inserindo o gap gauge no espaço articular com leve resistência, e a tensão percebida como quase igual quando o joelho está na posição de flexão a 20° (gap de extensão) e 110° (gap de flexão). Se os gaps não forem iguais, triture o fêmur de acordo com o valor da diferença entre os gaps de flexão e extensão até que sejam iguais.
4. Aplicação da combinação de sensores para medir a pressão de flexão e extensão
- Remova o interruptor de alimentação por indução magnética do sensor. Abra o software de medição de pressão no computador tablet, digitalize o código QR do sensor e entre na interface de medição.
- Clique no botão Conectar dispositivo ; O sensor será calibrado automaticamente após a conexão bem-sucedida.
- Selecione o bloco de almofada de espessura apropriado de acordo com a especificação do medidor. Coloque o sensor na base metálica e instale o bloco de almofada no sensor (Figura 2).
- Clique em Começar a trabalhar no computador tablet. Insira a combinação de sensores sem fio no compartimento medial e encaixe a base metálica na superfície da osteotomia tibial (Figura 3).
- Medir a pressão de flexão e extensão a 110° (Figura 4A,B) e 20° (Figura 4C, D) de flexão do joelho. Calcule os valores médios separadamente para três medições consecutivas.
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Representative Results
Este estudo in vitro foi realizado em um cadáver feminino de 60 anos. Com a prótese femoral tamanho S e 3 mm com o alvo, após a realização do trituramento femoral e osteotomia tibial, o cirurgião utilizou o gap gauge para avaliar preliminarmente a tensão do gap de flexo-extensão e acreditou que o equilíbrio estava alcançado.
Após a instalação do teste femoral, o sensor sem fio foi inserido no espaço articular medial, e a pressão intra-articular foi medida três vezes a 110° (gap de flexão) e 20° (gap de extensão) de flexão. A pressão do gap de flexo-extensão foi de 49,9 N-44,8 N, 47,1 N-25,9 N e 42,0 N-34,2 N (Tabela 1). Os valores de pressão para o gap de flexão foram bastante consistentes, enquanto os valores de pressão para o gap de extensão foram bastante diferentes. A pressão média nos gaps de flexão e extensão foi de 46,3 N e 35,0 N, respectivamente, com diferença média de 11,3 N. As radiografias pós-operatórias mostraram posicionamento adequado da prótese (Figura 5).
| Tempos de medição | Pressão intra-articular (N) | |
| Flexão 110° (gap de flexão) | Flexão 20° (gap de extensão) | |
| 1 | 49.9 | 44.8 |
| 2 | 47.1 | 25.9 |
| 3 | 42.0 | 34.2 |
| Significar | 46.3 | 35.0 |
Tabela 1: Pressão intra-articular medida pelo sensor.
Figura 1: Os medidores de ângulo (A) Os medidores de ângulo foram instalados 10 cm acima e abaixo do centro do joelho. (B) O software de medição pode exibir o ângulo de flexão do joelho em tempo real. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: A estrutura da combinação de sensores sem fio. A combinação de sensores sem fio consiste em (A) uma base de metal, (B) um sensor sem fio com três sondas de pressão (setas amarelas), (C) e um bloco de almofada. (D) A combinação formada após a montagem aninhada. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Aplicação da combinação de sensores. Após a osteotomia e instalação do teste femoral, a combinação de sensores sem fio é inserida no compartimento medial para medição. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Posição para medir a pressão. (A) A pressão do gap de flexão foi medida a 110° de flexão do joelho; (B) a pressão do gap de flexão foi de 49,9 N. (C) A pressão do gap de extensão foi medida a 20° de flexão do joelho; (D) a pressão do gap de extensão foi de 44,8 N. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Imagem pós-operatória. A radiografia pós-operatória em incidência anteroposterior mostrou bom posicionamento e cobertura do componente tibial. A radiografia em perfil pós-operatória mostrou bom posicionamento e ângulo de flexão do componente femoral. Abreviaturas: AP = anteroposterior; LT = lateral). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
UKA com suporte móvel é um tratamento eficaz para KOA anteromedial. Tem como vantagens menor trauma, recuperação rápida e manutenção da propriocepção normal do joelho11,12,13. A chave para o UKA é o equilíbrio flexo-extensão; ou seja, tornar o gap de flexão e o gap de extensão o mais iguais possível com a premissa de restaurar a tensão do LCM14. O desequilíbrio pode levar à luxação do apoio, desgaste da prótese ou progressão no compartimento lateral15,16,17,18. As técnicas de equilíbrio geralmente estão relacionadas à experiência do cirurgião, o que afeta a satisfação do paciente e a sobrevida da prótese.
O medidor de lacunas é uma ferramenta de equilíbrio de lacunas amplamente utilizada atualmente. O cirurgião insere o gap gauge no espaço articular e sente a tensão do gap para determinar aproximadamente se o gap de flexão e extensão está equilibrado. Essa abordagem depende muito da sensação e experiência do cirurgião, por isso é difícil para os iniciantes alcançar um equilíbrio preciso, que é uma das razões para a curva de aprendizado íngreme da AUJ e o desenvolvimento de complicações protéticas. Além disso, este método não atende aos requisitos de moagem de fêmur de nível milimétrico em UKA.
Posteriormente, tensores foram aplicados na avaliação do gap balance da AUJ19. Os tensores podem aplicar uma força de distração constante no espaço articular para restaurar a tensão do LCM. Ao medir a distância de distração do espaço articular, ele pode medir com precisão a distância de flexão e extensão. No entanto, como o tensor pode exercer diferentes forças de distração, a distância de distração do espaço articular muda quando o LCM não é restaurado à tensão normal ou o LCM é distraído demais para a lesão. Atualmente, uma força de distração apropriada que possa corresponder a diferentes espessuras de rolamento não foi acordada 7,8,19.
Diferente das duas ferramentas de medição aproximadas acima, o sensor sem fio que usamos é embutido com três sondas de pressão integradas, que podem exibir a pressão intra-articular durante toda a amplitude de movimento do joelho em tempo real. O sensor sem fio converte a tradicional sensação áspera de tensão do LCM em pressão intra-articular precisa e, com o auxílio de um dispositivo de medição de ângulo, os cirurgiões podem avaliar com precisão o equilíbrio flexo-extensão. Para cirurgiões, especialmente iniciantes, isso pode efetivamente auxiliar em uma osteotomia precisa, encurtar a curva de aprendizado e melhorar o efeito cirúrgico.
Para combinar diferentes tamanhos de rolamentos e próteses femorais, sensores sem fio também estão disponíveis em vários tamanhos. No processo de uso, o mais importante é selecionar um bloco de almofada apropriado para o sensor de acordo com o plano de osteotomia; caso contrário, pode levar ao desgaste da superfície da osteotomia e prejudicar o equilíbrio do gap flexo-extensão.
Estudos prévios relataram sensores com menos sondas de pressão embutidas, resultando em menor acurácia ou transmissão com fio que não atende aos requisitos assépticos durante a cirurgia 20,21,22,23,24,25. O sensor sem fio que usamos considera a precisão da medição e os requisitos assépticos. Neste estudo in vitro, observamos que mesmo um cirurgião experiente não conseguiu alcançar a equivalência completa dos gaps de flexão e extensão. Para determinar uma faixa de pressão razoável para o equilíbrio flexo-extensão, são necessários mais estudos multicêntricos in vivo com amostras grandes.
No entanto, este sensor sem fio também tem algumas limitações. Primeiro, a inserção frequente da combinação do sensor com sua base metálica pode desgastar a superfície da osteotomia do platô tibial, causando erros de osteotomia, o que é contrário ao objetivo original de equilíbrio preciso de flexo-extensão. Em segundo lugar, o sensor sem fio que usamos é um dispositivo descartável; A bateria só pode fornecer energia por cerca de 3 h. Atualmente, nossa equipe está aprimorando a tecnologia para permitir que o sensor seja reutilizado e atenda aos requisitos de carregamento sem fio. Além disso, também estamos projetando um novo bloco de almofada que pode simular completamente rolamentos móveis para exibir a trajetória do ponto de contato das próteses tibial e femoral em tempo real durante os movimentos de flexão e extensão do joelho.
O uso do sensor sem fio pode ajudar a quantificar a pressão intra-articular e guiar a osteotomia para alcançar um equilíbrio preciso de flexo-extensão. Isso compensará a falta de experiência de equilíbrio de lacunas em iniciantes e reduzirá a dificuldade de aprendizagem do UKA. A aplicação de sensores sem fio reflete a tendência para abordagens individualizadas e inteligentes para a cirurgia articular e a inovação tecnológica trazida pela estreita cooperação interdisciplinar.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Este trabalho foi apoiado pela Beijing Hospitals Authority Clinical Medicine Development of Special Funding Support [números da bolsa: XMLX202139]. Gostaríamos de expressar nossa gratidão a Diego Wang por valiosas sugestões.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| angle measuring device | AIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD. | 20203010141 | angle measuring device of femur,angle measuring device of tibia |
| Oxford Partial Knee System | Biomet UK LTD. | 20173130347 | Oxford UKA |
| Wireless sensor combination | AIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD. | 20212010325 | a metal base, a wireless sensor with three pressure probes, and a cushion block |
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