体外 无线传感器在单间室膝关节置换术屈伸间隙平衡中的应用

摘要

该协议介绍了用于内侧单间室膝关节置换术的无线传感器的尸体研究。该协议包括安装角度测量装置、标准化牛津单室膝关节置换术截骨术、屈伸平衡的初步评估以及应用传感器测量屈伸间隙压力。

摘要

单间室膝关节置换术（UKA）是终末期前内侧骨关节炎（AMOA）的有效治疗方法。UKA的关键是屈伸间隙平衡，这与术后并发症密切相关，例如轴承脱位，轴承磨损和关节炎进展。传统的间隙平衡评估是通过间隙计间接感知内侧副韧带的张力来进行的。它依赖于外科医生的感觉和经验，这对于初学者来说是不精确和困难的。为了准确评估UKA的屈伸间隙平衡，我们开发了一种无线传感器组合，由金属底座，压力传感器和缓冲块组成。截骨术后，插入无线传感器组合可以实时测量关节内压。准确量化屈伸间隙平衡参数，指导股骨进一步磨削和胫骨截骨术，提高间隙平衡的准确性。我们对无线传感器组合进行了 体外 实验。结果表明，应用由经验丰富的专家进行的传统屈伸间隙平衡方法后，差异为11.3 N。

引言

膝关节骨关节炎（KOA）是一种全球负担¹，目前采用逐步治疗策略。对于终末期单间室 KOA，单间室膝关节置换术 （UKA） 是一种有效的选择，10 年生存率超过 90%²。内侧 UKA 仅替换严重磨损的内侧间室，并保留自然外侧间室、内侧副韧带 （MCL） 和交叉韧带³.原理是通过胫骨截骨术和股骨磨削使屈曲间隙和伸展间隙大致相同，并在植入假体^和轴承4后恢复内侧副韧带张力。与全膝关节置换术相比，UKA具有更大的手术难度和技术要求。主要来源是膝关节3整个运动范围内的韧带适当^平衡。

传统上，在初步截骨术后，外科医生在关节间隙插入间隙测量仪，并通过感受内侧副韧带的张力间接确定屈伸间隙是否相等。然而，即使对于经验丰富的外科医生来说，平衡的定义和感觉也几乎不一样。对于初学者来说，掌握平衡的要求更加困难。屈伸间隙的不平衡会导致一系列并发症^5,6，导致翻修率增加。

随着技术的进步，一些研究人员试图将张量应用于 UKA ^7,8。然而，这些研究都是在固定轴承UKA上进行的，张量在使用时可能会损坏MCL。

传感器的出现不仅满足了显示膝关节间隙压力的需求，而且各种传感器^{由于其尺寸小}，通常具有较小的MCL损伤风险^9,10。此外，目前使用的传感器均为有线传输，可能会干扰无菌操作，使用起来不够方便。

为了准确测量屈伸间隙平衡参数，我们为UKA开发了一种无线传感器组合，该组合由金属底座，前侧，内侧和侧面带有三个压力探头的无线传感器以及缓冲块组成。传感器组合实时测量并显示关节空间的压力，以帮助外科医生准确评估是否达到了平衡目标。

研究方案

该方案已获得宣武医院伦理委员会批准（批准号:2021-224），并根据《赫尔辛基宣言》进行。获得近亲的知情同意才能使用尸体。

1.安装角度测量装置

1. 打开股骨和胫骨角测量装置的开关。打开平板电脑上的角度测量软件，扫描两台测量设备的二维码，点击 蓝牙连接。
2. 将两个角度测量仪器放在水平台上，单击 校准 按钮进行校准，并用膝盖上方和下方10厘米的带子系好，以实时测量膝盖的屈曲角度（图1）。

2. 标准化牛津UKA截骨术

1. 将尸体置于仰卧位，下肢屈曲和外展覆盖在手术台外侧。
2. 用手术刀通过内侧髌旁入路打开关节腔。沿髌骨内侧缘顶端在关节线远端切开 3 cm 处，在胫骨结节内侧 1 cm 处远端结束。确保切口深度到达关节腔。
3. 使用髁骨去除股骨内侧髁、髁间窝和胫骨前部的骨赘。
4. 插入不同尺寸的股骨矫治勺钩住股骨后髁，当勺子末端距离软骨表面约1毫米时，与勺子对应的股骨假体尺寸合适。
5. 选择 3 mm G 形夹。将 G 形夹、胫骨锯导轨和股骨尺寸勺连接在一起。确保导臂轴在冠状面和矢状面上与胫骨长轴平行，踝轭指向同侧髂上棘前侧。
6. 在胫骨上进行垂直和水平切口。使用往复锯进行垂直胫骨锯切割。确保切口刚好位于胫骨内侧脊柱的顶点。垂直向下推进锯，直到它停留在锯导轨的表面上。
7. 从胫骨切除指南中取出垫片并插入开槽的 0 垫片。使用摆动锯片切除平台。取下开槽垫片，用宽截骨器将平台向上拉动，然后用膝盖伸展将其取出。
8. 在股骨远端髁上开一个洞。确保孔位于髁间切口前缘前缘 1 cm 处，并与其内侧壁对齐。
9. 将髓内棒插入孔中。将股骨钻头导轨与髓内杆连接。在股骨钻孔导轨的帮助下进行股骨钻孔。
10. 安装后切除导板并将其插入钻孔中。确保摆动锯片由后切除导板的下侧引导，并进行股骨后髁截骨术。取下导轨和骨头碎片。
11. 切除内侧半月板。留下半月板的小袖带以保护内侧副韧带。完全去除后角。
12. 插入一个 0 股骨插口。将球形铣床连接到插口上并进行股骨远端铣削。

3. 屈伸间隙的初步评估

1. 插入股骨试验。通过间隙计评估屈曲伸展间隙。
2. 使用角度测量设备监测屈曲角度。通过将间隙规插入关节空间并施加轻微阻力来定义适当的屈伸间隙平衡，当膝关节处于 20°（伸展间隙）和 110°（屈曲间隙）的屈曲位置时，感知张力几乎相等。如果间隙不相等，则根据屈曲间隙和伸展间隙之间的差异值研磨股骨，直到它们相等。

4.传感器组合在测量屈伸间隙压力中的应用

1. 卸下传感器磁感应电源开关。打开平板电脑上的测压软件，扫描传感器二维码，进入测算界面。
2. 点击 连接设备 按钮;连接成功后，传感器将自动校准。
3. 根据量规规格选择合适的厚度缓冲块。将传感器放在金属底座上，然后将缓冲块安装在传感器上（图2）。
4. 单击 开始在 平板电脑上工作。将无线传感器组合插入内侧隔间，并将金属底座安装到胫骨截骨表面（图3）。
5. 测量膝关节屈曲110°（图4A，B）和20°（图4C，D）的屈曲和伸展间隙压力。分别计算三次连续测量的平均值。

结果

这项 体外 研究是在一具60岁的女性尸体上进行的。外科医生使用S型股骨假体和3毫米的骨头支撑目标，在进行股骨磨削和胫骨截骨术后，使用间隙计初步评估屈伸间隙张力，并认为达到了平衡。

安装股骨试验后，将无线传感器插入内侧关节间隙，在屈曲110°（屈曲间隙）和20°（伸展间隙）处测量关节内压3次。屈伸间隙压力分别为49.9 N-44.8 N、47.1 N-25.9 N和42.0 N-34.2 N（

讨论

移动式UKA是治疗前内侧KOA的有效方法。它具有创伤小、恢复快、保持正常的膝关节本体感觉的优点11,12,13。UKA的关键是屈伸平衡;即在恢复内侧副韧带张力的前提下，使屈曲间隙和伸展间隙尽可能相等¹⁴.这种不平衡可能导致轴承脱位、假体磨损或侧隔室^15、16、^17?...

材料

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