Orthopädisches roboterassistiertes Oberschenkelhalssystem bei der Behandlung von Oberschenkelhalsfrakturen

Zusammenfassung

In diesem Artikel wird eine Methode der roboterassistierten orthopädischen Chirurgie zur Platzierung von Schrauben während der Behandlung von Schenkelhalsfrakturen mit dem Schenkelhalssystem vorgestellt, die eine genauere Platzierung der Schrauben, eine verbesserte chirurgische Effizienz und weniger Komplikationen ermöglicht.

Zusammenfassung

Die kanülierte Schraubenfixation ist die Haupttherapie bei Schenkelhalsfrakturen, insbesondere bei jungen Patienten. Das traditionelle chirurgische Verfahren verwendet die C-Bogen-Durchleuchtung, um die Schraube freihändig zu platzieren, und erfordert mehrere Anpassungen des Führungsdrahts, was die Operationszeit und die Strahlenbelastung erhöht. Wiederholtes Bohren kann auch zu einer Schädigung der Blutversorgung und der Knochenqualität des Hüfthalses führen, auf die Komplikationen wie Schraubenlockerung, Pseudarthrosen und Hüftkopfnekrosen folgen können. Um die Fixierung präziser zu machen und die Häufigkeit von Komplikationen zu reduzieren, wandte unser Team die roboterassistierte orthopädische Chirurgie zur Platzierung von Schrauben an, bei der das Schenkelhalssystem verwendet wurde, um das traditionelle Verfahren zu modifizieren. In diesem Protokoll wird erläutert, wie die Röntgeninformationen eines Patienten in das System importiert werden, wie die Schraubenbahnplanung in Software durchgeführt wird und wie der Roboterarm bei der Platzierung der Schrauben hilft. Mit dieser Methode können die Chirurgen die Schraube beim ersten Mal erfolgreich einsetzen, die Genauigkeit des Eingriffs verbessern und eine Strahlenbelastung vermeiden. Das gesamte Protokoll umfasst die Diagnose einer Schenkelhalsfraktur; die Ansammlung von intraoperativen Röntgenbildern; Schneckenbahnplanung in der Software; präzise Platzierung der Schraube mit Hilfe des Roboterarms durch den Chirurgen; und Überprüfung der Implantatinsertion.

Einleitung

Die Oberschenkelhalsfraktur ist eine der häufigsten Frakturen in der Klinik und macht etwa 3,6 % der menschlichen Frakturen und 54,0 % der Hüftfrakturen aus¹. Bei jungen Patienten mit Schenkelhalsfrakturen wird eine chirurgische Behandlung durchgeführt, um das Risiko einer Pseudarthrosen- und Hüftkopfnekrose (FHN) durch anatomische Verkleinerung und starre innere Fixation zu verringern und ihre Funktion so weit wie möglich auf das präoperative Niveau zurückzubringen². Die am häufigsten angewandte chirurgische Behandlung ist die Fixierung mit drei kanülierten Kompressionsschrauben (CCS). Mit den steigenden Patientenanforderungen, insbesondere bei jungen Patienten, wird nach und nach das Femurhalssystem (FNS) eingesetzt, das die Vorteile von Winkelstabilität, minimaler Invasivität und besserer biomechanischer Stabilität als CCS bei instabilen Schenkelhalsfrakturen vereint³.

Traditionell wurden die Schrauben von den Chirurgen unter fluoroskopischer intraoperativer Kontrolle freihändig platziert. Die Freihandmethode weist viele Mängel auf, wie z. B. die Unfähigkeit, den Weg intraoperativ zu planen, Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Richtung des Führungsdrahtes während des Bohrens, Schäden an der Knochen- und Blutversorgung durch wiederholtes Bohren und das Eindringen der Schraube durch die Hirnrinde aufgrund falscher Positionierung. Diese Faktoren können direkt oder indirekt postoperative Komplikationen verursachen, wie z.B. Fraktur-Pseudarthrose, FHN und internes Fixationsversagen, die die funktionelle Prognose beeinflussen⁴. Die Freihandmethode wurde auch mit einer erhöhten Strahlenschädigung von Patienten und Chirurgen durch häufige Durchleuchtungen in Verbindung gebracht⁵. Daher sind die Bestimmung des optimalen Schraubeneintrittspunktes und die exakte Platzierung der Schrauben während der präoperativen Planung der Schlüssel zum Erfolg der Operation. In den letzten Jahren wurde die roboterassistierte minimalinvasive interne Fixation immer häufiger in der orthopädischen^{Chirurgie eingesetzt} 6 und wird von orthopädischen Chirurgen aufgrund ihrer hohen Präzision und ihrer Fähigkeit, die Operationszeit und die Strahlenschädigung zu reduzieren, weithin akzeptiert. Wir haben das robotergestützte orthopädische Chirurgiesystem zur Unterstützung der FNS-Fixation bei der Behandlung von Schenkelhalsfrakturen eingesetzt, was zu einem genaueren und effizienteren Schraubensetzprozess, einer höheren Erfolgsrate der Schraubenplatzierung und einer besseren funktionellen Wiederherstellung führte.

Protokoll

Die vorliegende Studie wurde von der Ethikkommission des Honghui Krankenhauses der Xi'an Jiaotong Universität genehmigt. Von den Patienten wurde eine Einverständniserklärung eingeholt.

1. Diagnose einer Schenkelhalsfraktur mittels Röntgenfluoroskopie

1. Identifizieren Sie Patienten, die eine Schenkelhalsfraktur mit Druckempfindlichkeit oder perkussierten Schmerzen im Bereich des Hüftgelenks, Verkürzung der unteren Extremität, Einschränkung des Hüftgelenks usw. haben.
2. Verwenden Sie eine antero-posteriore (AP) Ansicht und eine laterale Ansicht einer Röntgenfluoroskopie oder eines CT-Scans, um die Schenkelhalsfraktur zu diagnostizieren.
3. Bestellen Sie eine FNS-Behandlung für Patienten, die jünger als 60 Jahre sind und bei denen eine Schenkelhalsfraktur diagnostiziert wurde. Verwenden Sie diese zusätzlichen Kriterien für den Einschluss: Fraktur mit einer klaren Vorgeschichte des Traumas; keine Anamnese oder Hinweise auf Stoffwechselerkrankungen oder pathologische Frakturen; gut entwickeltes Hüftgelenk ohne Manifestationen von FHN und ohne Deformität; die Diagnose einer Schenkelhalsfraktur durch eine Röntgen- oder CT-Untersuchung.

2. Frakturnahe Reposition, Röntgenuntersuchung und Vorbereitung des roboterassistierten orthopädischen Chirurgiesystems

1. Führen Sie nach Vollnarkose eine geschlossene Frakturreduktion durch manuelle Traktion und Anpassung durch.
   1. Stellen Sie die Länge der betroffenen Gliedmaße durch Längstraktion wieder her, wobei der Chirurg die Gliedmaße für die Traktion hält, und stellen Sie die Ausrichtung der Frakturlücke durch Rotation der Gliedmaßen wieder her.
   2. Befestigen Sie das Glied am Traktionsbett (eine Art Operationstisch, der eine kontinuierliche Traktion der Gliedmaßen bietet), um eine kontinuierliche Traktion während der Operation zu gewährleisten.
2. Untersuchen Sie die Qualität der geschlossenen Reduktion mittels Röntgenfluoroskopie. Stellen Sie den Hals-Schaft-Winkel und die Ausrichtung des Kortex in der AP- und lateralen Ansicht wieder her und stellen Sie sicher, dass keine Winkeldeformitäten auftreten.
3. Verbinden Sie vor der Operation die Komponenten des roboterassistierten orthopädischen Chirurgiesystems – den Arbeitsplatz, das optische Tracking-System und den Roboterarm – mit dem C-Bogen-Röntgengerät. Melden Sie sich beim System an und erfassen Sie die Krankenakte des Patienten.

3. Desinfektion, Bildaufnahme und Operationsbahnplanung

1. Setzen Sie nach der routinemäßigen chirurgischen Desinfektion einen Schanz-Stift auf den ipsilateralen Beckenflügel und befestigen Sie den Tracer des Patienten am Stift.
2. Legen Sie sterile Schutzhüllen auf den Roboterarm und den C-Bogen. Montieren Sie das Positionierlineal (mit den 10 Identifikationspunkten auf dem Positionierlineal für das Roboterpositioniersystem) mit dem Roboterarm.
3. Positionieren Sie das C-Bogen-Röntgengerät mittig am Hüfthals und legen Sie den Roboterarm mit dem Positionierungslineal zwischen den C-Bogen und den Patienten. Stellen Sie sicher, dass das optische Tracking-System, einschließlich des Patiententracers und des Roboterarms, nicht behindert wird.
4. Erfassen Sie AP-Röntgenbilder (der Röntgenbildverstärker steht senkrecht zur Ebene des Patienten) und laterale Ansicht (der Röntgenbildverstärker steht senkrecht zur Schenkelhalskanalebene) Röntgenbilder, die die 10 Identifikationspunkte des Positionierungslineals enthalten.
5. Importieren Sie die AP- und Lateralansichtsbilder in die Workstation. Die Bilder müssen eindeutig 10 Identifikationspunkte und den gesamten proximalen Femur enthalten.
6. Führen Sie die chirurgische Schraubenbahnplanung an der Software des Arbeitsplatzes durch.
   1. Lokalisieren Sie den Schraubenkanal in der Mitte des Oberschenkelhalses, mit einem Hals-Schaft-Winkel von 130° und parallel zur Längsachse des Oberschenkelhalses auf der AP und seitlichen Ansichten.
   2. Lokalisieren Sie die Spitze der Schraube 5 mm unter dem Knorpel des Hüftkopfes.

4. FNS-Platzierung und -Verifizierung

1. Setzen Sie das Positionierungslineal wieder auf die Hülse am Roboterarm. Führen Sie den Roboterarm entsprechend dem geplanten Pfad in die Position des Eintrittspunkts. Machen Sie mit einem Messer einen 3 cm langen Schnitt in der Haut entlang der Längsachse des Oberschenkelknochens, trennen Sie das Unterhautgewebe stumpf und führen Sie die Hülse ein, um die Knochenrinde zu kontaktieren.
2. Bestätigen Sie den Eintrittspunkt und die Richtung der Hülse in Übereinstimmung mit dem geplanten Pfad. Passen Sie den Pfad bei Bedarf an.
3. Bohren Sie den Führungsdraht durch die Hülse in den Knochen, bis er 5 mm vom subchondralen Knochen entfernt ist. Entfernen Sie den Roboterarm und überprüfen Sie die Position des Führungsdrahtes per Röntgen.
4. Reiben Sie das Loch mit einem Hohlbohrer entlang des Führungsdrahtes und setzen Sie die Schraube und die Platte in den Hüftkopf ein. Setzen Sie die Verdrehsicherungsschraube und die Feststellschraube ein.
5. Wenden Sie die dynamische Komprimierung mithilfe des Komprimierungsentwurfs des FNS an. Die Durchleuchtung überprüft die FNS-Platzierung, wobei sich der Bolzen in der Mitte des Schenkelhalses sowohl in der AP- als auch in der lateralen Ansicht und 5 mm vom subchondralen Knochen entfernt befindet und die Platte zum Knochen passt.
6. Schlagen Sie assistierte passive Hüftbeugeaktivitäten und aktives Training der Knie- und Sprunggelenke nach der Operation vor. Führen Sie Follow-ups nach 4 Wochen, 8 Wochen, 12 Wochen, 24 Wochen, 36 Wochen und 48 Wochen postoperativ durch, wobei die Belastungszeit von der Nachbeobachtung abhängt.

Ergebnisse

Das robotergestützte orthopädische Chirurgiesystem simuliert den Schraubenverlauf virtuell und hilft bei der präzisen Platzierung der Schraube, was bedeutet, dass dieses System die Vorteile hat, dass es sehr stabil ist, eine verbesserte chirurgische Präzision und Erfolgsrate aufweist und ein geringeres Risiko für chirurgische Traumata und Strahlenschäden aufweist. Schließlich führt die Genauigkeit der Schraubenfixierung zu einer besseren klinischen Prognose und einer geringeren Inzidenz von Komplikationen.

Diskussion

FNS ist eine Methode zur Fixierung von Schenkelhalsfrakturen, die die Vorteile der Winkelstabilität der gleitenden Hüftschrauben und der minimalen Invasivität der Platzierung der mehrfach kanülierten Schrauben hat. Diese Methode ist weniger anfällig für Schraubenschnitte und Reizungen des umgebenden Weichgewebes. In der Studie⁹ von Tang et al. wiesen die Patienten in der FNS-Gruppe im Vergleich zur CCS-Gruppe niedrigere Raten von keiner oder leichter Schenkelhalsverkürzung, kürzeren Heilun...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
C-arm X-ray	Siemens	CFDA Certified No:20163542280	Type: ARCADIS Orbic 3D
Femoral neck system	DePuy, Synthes, Zuchwil, Switzerland	CFDA Certified No: 20193130357	Blot:length (75mm-130mm,5mm interval), diameter (10mm); Anti-rotation screw:length (75mm-130mm,5mm interval,match the lenth of the blot), diameter (6.5mm); Locking screw:length(25mm-60mm,5mm interval),diameter(5mm)
Robot-assisted orthopedic surgery system	Tianzhihang, Beijing,China	CFDA Certified No:20163542280	3rd generation
Traction Bed	Nanjing Mindray biomedical electronics Co.ltd.	Jiangsu Food and Drug Administration Certified No:20162150342	Type:HyBase 6100s