In vitro Aplicación de un sensor inalámbrico en el equilibrio de la brecha de flexión-extensión de la artroplastia unicompartimental de rodilla

Resumen

Este protocolo presenta un estudio cadavérico de un sensor inalámbrico utilizado en la artroplastia unicompartimental medial de rodilla. El protocolo incluye la instalación de un dispositivo de medición de ángulo, osteotomía estandarizada de artroplastia unicompartimental de rodilla de Oxford, evaluación preliminar del equilibrio de flexión-extensión y aplicación del sensor para medir la presión de la brecha de flexión-extensión.

Resumen

La artroplastia unicompartimental de rodilla (UKA) es un tratamiento eficaz para la osteoartritis anteromedial terminal (AMOA). La clave de UKA es el equilibrio de la brecha de flexión-extensión, que está estrechamente relacionado con las complicaciones postoperatorias, como la dislocación de los rodamientos, el desgaste de los rodamientos y la progresión de la artritis. La evaluación tradicional del equilibrio de la brecha se realiza detectando indirectamente la tensión del ligamento colateral medial mediante un medidor de brecha. Se basa en la sensación y la experiencia del cirujano, que es imprecisa y difícil para los principiantes. Para evaluar con precisión el equilibrio de la brecha de flexión-extensión de UKA, desarrollamos una combinación de sensores inalámbricos que consiste en una base de metal, un sensor de presión y un bloque de amortiguación. Después de la osteotomía, la inserción de una combinación de sensores inalámbricos permite la medición en tiempo real de la presión intraarticular. Cuantifica con precisión los parámetros de equilibrio de la brecha de flexión-extensión para guiar la molienda adicional del fémur y la osteotomía de la tibia, para mejorar la precisión del equilibrio de la brecha. Realizamos un experimento in vitro con la combinación de sensores inalámbricos. los resultados mostraron que hubo una diferencia de 11,3 N después de aplicar el método tradicional de equilibrio de brecha de flexión-extensión realizado por un experto experimentado.

Introducción

La osteoartritis de rodilla (KOA) es una carga global¹, para la cual actualmente se adopta la estrategia de tratamiento gradual. Para el KOA unicompartimental en etapa terminal, la artroplastia unicompartimental de rodilla (UKA) es una opción efectiva, con una tasa de supervivencia a 10 años de más del 90%². La UKA medial solo reemplaza el compartimento medial severamente desgastado y preserva el compartimento lateral natural, el ligamento colateral medial (LCM) y el ligamento cruzado³. El principio es hacer que el espacio de flexión y el espacio de extensión sean aproximadamente iguales mediante osteotomía tibial y rechinamiento femoral, y restaurar la tensión del LCM después de la implantación de la prótesis y el rodamiento⁴. En comparación con la artroplastia total de rodilla, UKA tiene mayor dificultad quirúrgica y requisitos técnicos. La fuente principal es el equilibrio adecuado de los ligamentos en todo el rango de movimiento de la rodilla³.

Tradicionalmente, después de la osteotomía preliminar, el cirujano inserta un medidor de espacio en el espacio articular e indirectamente determina si los espacios de flexión y extensión son iguales al sentir la tensión del LCM. Sin embargo, la definición y la sensación de equilibrio no son las mismas, incluso para los cirujanos experimentados. Para los principiantes, es más difícil comprender el requisito de equilibrio. El desequilibrio de la brecha flexión-extensión puede conducir a una serie de complicaciones^5,6, resultando en un aumento de la tasa de revisión.

Con el avance de la tecnología, algunos investigadores han tratado de aplicar tensores a UKA ^7,8. Sin embargo, todas estas investigaciones están en el UKA de cojinete fijo, y el tensor puede dañar el MCL cuando se usa.

La aparición de sensores no solo satisface la demanda de mostrar la presión en el espacio de la articulación de la rodilla, sino que varios sensores a menudo tienen menos riesgo de daño MCL debido a su pequeño tamaño ^9,10. Además, los sensores utilizados actualmente son todos de transmisión por cable, lo que puede interferir con el funcionamiento aséptico y no es lo suficientemente conveniente de usar.

Para medir con precisión los parámetros de equilibrio de la brecha de flexión-extensión, desarrollamos una combinación de sensores inalámbricos para UKA, que consiste en una base de metal, un sensor inalámbrico con tres sondas de presión en los lados frontal, medial y lateral, y un bloque de amortiguación. La combinación de sensores mide y muestra la presión en el espacio articular en tiempo real para ayudar a los cirujanos a evaluar con precisión si se ha alcanzado el objetivo de equilibrio.

Protocolo

El protocolo fue aprobado por el Comité de Ética del Hospital Xuanwu (número de subvención: 2021-224) y se llevó a cabo de acuerdo con la Declaración de Helsinki. Se obtuvo el consentimiento informado de los familiares más cercanos para usar los cadáveres.

1. Instalación del dispositivo de medición de ángulos

1. Encienda el interruptor del dispositivo de medición del ángulo del fémur y la tibia. Abra el software de medición de ángulos en la tableta, escanee los códigos QR de los dos dispositivos de medición y haga clic en Conexión Bluetooth.
2. Coloque los dos instrumentos de medición de ángulo en la mesa horizontal, haga clic en el botón Calibración para calibrar y átelos con correas 10 cm por encima y por debajo de la rodilla para medir el ángulo de flexión de la rodilla en tiempo real (Figura 1).

2. Osteotomía estandarizada Oxford UKA

1. Coloque un cadáver en posición supina con las extremidades inferiores envueltas en flexión y abducción sobre el exterior de la mesa de operaciones.
2. Abra la cavidad articular mediante el abordaje parapatelar medial con un bisturí. Haga un corte de 3 cm distal a la línea articular a lo largo del ápice del borde medial de la rótula, terminando distalmente a 1 cm medial a la tuberosidad tibial. Asegúrese de que la profundidad de la incisión llegue a la cavidad articular.
3. Elimine los osteofitos del cóndilo femoral medial, la fosa intercondilar y la tibia anterior con un rongeur.
4. Inserte diferentes tamaños de cucharas de tamaño femoral para enganchar el cóndilo femoral posterior, y cuando el extremo de la cuchara esté a aproximadamente 1 mm de distancia de la superficie del cartílago, el tamaño de la prótesis femoral correspondiente a la cuchara es adecuado.
5. Seleccione una abrazadera G de 3 mm. Conecte la pinza G, la guía de sierra tibial y la cuchara de tamaño femoral. Asegúrese de que el eje de la guía esté paralelo con el eje largo de la tibia en los planos coronal y sagital, y que el yugo del tobillo apunte hacia la columna ilíaca superior anterior ipsilateral.
6. Haga cortes verticales y horizontales en la tibia. Use la sierra alternativa para hacer un corte de sierra tibial vertical. Asegúrese de que el corte sea solo medial hasta el ápice de la columna tibial medial. Avance la sierra verticalmente hacia abajo hasta que descanse sobre la superficie de la guía de la sierra.
7. Retire la cuña de la guía de resección tibial e inserte la cuña 0 ranurada. Use la hoja de sierra oscilante para extirpar la meseta. Retire la cuña ranurada, apalancar la meseta con un osteotomo ancho y retírela con la rodilla en extensión.
8. Haga un agujero en el cóndilo femoral distal. Asegúrese de que el orificio esté situado 1 cm antes del borde anterior de la muesca intercondilar y en línea con su pared medial.
9. Inserte la varilla intramedular en el orificio. Conecte la guía de perforación femoral con la varilla intramedular. Realice la perforación femoral con la ayuda de la guía de perforación femoral.
10. Instale la guía de resección posterior e insértela en el orificio perforado. Asegúrese de que la hoja de sierra oscilante sea guiada por la parte inferior de la guía de resección posterior y realice la osteotomía del cóndilo femoral posterior. Retire la guía y el fragmento de hueso.
11. Extirpar el menisco medial. Deje un pequeño manguito del menisco para proteger el MCL. Retire completamente el cuerno posterior.
12. Inserte un grifo femoral 0. Fije el molino esférico en el grifo y realice el fresado femoral distal.

3. Evaluación preliminar de la brecha de flexión-extensión

1. Inserte un ensayo femoral. Evaluar la brecha de flexión-extensión por medidor de brecha.
2. Utilice dispositivos de medición de ángulo para supervisar el ángulo de flexión. Defina el equilibrio apropiado de la brecha de flexión-extensión insertando el medidor de brecha en el espacio articular con una ligera resistencia, y la tensión percibida como casi igual cuando la rodilla está en la posición de flexión a 20 ° (brecha de extensión) y 110 ° (brecha de flexión). Si los espacios no son iguales, muele el fémur de acuerdo con el valor de diferencia entre los espacios de flexión y extensión hasta que sean iguales.

4. Aplicación de la combinación de sensores para medir la presión de flexión y extensión

1. Retire el interruptor de alimentación por inducción magnética del sensor. Abra el software de medición de presión en la tableta, escanee el código QR del sensor e ingrese a la interfaz de medición.
2. Haga clic en el botón Conectar dispositivo ; El sensor se calibrará automáticamente después de una conexión exitosa.
3. Seleccione el bloque de cojín de espesor apropiado de acuerdo con la especificación del medidor. Coloque el sensor en la base metálica e instale el bloque de cojín en el sensor (Figura 2).
4. Haga clic en Empezar a trabajar en la tableta. Inserte la combinación del sensor inalámbrico en el compartimiento medial y ajuste la base metálica a la superficie de la osteotomía tibial (Figura 3).
5. Mida la presión de la brecha de flexión y extensión a 110° (Figura 4A, B) y 20° (Figura 4C, D) de la flexión de la rodilla. Calcule los valores promedio por separado para tres mediciones consecutivas.

Resultados

Este estudio in vitro se realizó en un cadáver femenino de 60 años. Con la prótesis femoral de tamaño S y 3 mm llevando el objetivo, después de realizar el rechinamiento femoral y la osteotomía tibial, el cirujano utilizó el medidor de brecha para evaluar preliminarmente la tensión de la brecha de flexión-extensión y creyó que se logró el equilibrio.

Después de instalar la prueba femoral, el sensor inalámbrico se insertó en el espacio de la articulación medial y la pr...

Discusión

La UKA con rodamientos móviles es un tratamiento eficaz para el KOA anteromedial. Tiene las ventajas de menos trauma, recuperación rápida y mantenimiento de la propiocepción normal de la rodilla^11,12,13. La clave de UKA es el equilibrio flexión-extensión; es decir, hacer que la brecha de flexión y la brecha de extensión sean lo más iguales posible con la premisa de restaurar la tensión MCL¹⁴. El...

Materiales

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