In vitro Applicazione di un sensore wireless nel bilanciamento del gap di flessione-estensione dell'artroplastica monocompartimentale del ginocchio

Riepilogo

Questo protocollo presenta uno studio cadaverico di un sensore wireless utilizzato nell'artroplastica mediale unicompartimentale del ginocchio. Il protocollo include l'installazione di un dispositivo di misurazione dell'angolo, l'osteotomia standardizzata dell'artroplastica unicompartimentale del ginocchio Oxford, la valutazione preliminare dell'equilibrio di flessione-estensione e l'applicazione del sensore per misurare la pressione del gap di flessione-estensione.

Abstract

L'artroplastica monocompartimentale del ginocchio (UKA) è un trattamento efficace per l'osteoartrosi anteromediale allo stadio terminale (AMOA). La chiave per UKA è l'equilibrio del gap di flessione-estensione, che è strettamente correlato alle complicanze postoperatorie come la lussazione del cuscinetto, l'usura dei cuscinetti e la progressione dell'artrite. La tradizionale valutazione del bilanciamento del gap viene eseguita rilevando indirettamente la tensione del legamento collaterale mediale da un gap gauge. Si basa sul tatto e sull'esperienza del chirurgo, che è impreciso e difficile per i principianti. Per valutare con precisione il bilanciamento del gap di flesso-estensione di UKA, abbiamo sviluppato una combinazione di sensori wireless composta da una base metallica, un sensore di pressione e un blocco cuscino. Dopo l'osteotomia, l'inserimento di una combinazione di sensori wireless consente la misurazione in tempo reale della pressione intra-articolare. Quantifica accuratamente i parametri di bilanciamento del gap di flessione-estensione per guidare ulteriormente la macinazione del femore e l'osteotomia della tibia, per migliorare l'accuratezza del bilanciamento del gap. Abbiamo condotto un esperimento in vitro con la combinazione di sensori wireless. i risultati hanno mostrato che c'era una differenza di 11,3 N dopo aver applicato il metodo tradizionale di equilibrio del gap di flessione-estensione eseguito da un esperto esperto.

Introduzione

L'artrosi del ginocchio (KOA) è un onere globale¹, per il quale è attualmente adottata la strategia di trattamento graduale. Per la KOA monocompartimentale allo stadio terminale, l'artroplastica monocompartimentale del ginocchio (UKA) è una scelta efficace, con un tasso di sopravvivenza a 10 anni superiore al 90%². L'UKA mediale sostituisce solo il compartimento mediale gravemente usurato e preserva il compartimento laterale naturale, il legamento collaterale mediale (MCL) e il legamento crociato³. Il principio è quello di rendere il gap di flessione e il gap di estensione approssimativamente uguali mediante osteotomia tibiale e macinazione femorale e ripristinare la tensione MCL dopo l'impianto della protesi e del cuscinetto⁴. Rispetto all'artroplastica totale del ginocchio, UKA ha maggiori difficoltà chirurgiche e requisiti tecnici. La fonte principale è il corretto equilibrio dei legamenti in tutta la gamma di movimento del ginocchio³.

Tradizionalmente, dopo l'osteotomia preliminare, il chirurgo inserisce un gap gauge nello spazio articolare e determina indirettamente se gli spazi di flessione ed estensione sono uguali sentendo la tensione del MCL. Tuttavia, la definizione e la sensazione di equilibrio non sono quasi le stesse, anche per i chirurghi esperti. Per i principianti, è più difficile cogliere il requisito dell'equilibrio. Lo squilibrio del divario di flessione-estensione può portare a una serie di complicazioni^5,6, con conseguente aumento del tasso di revisione.

Con il progresso della tecnologia, alcuni ricercatori hanno cercato di applicare tensori a UKA ^7,8. Tuttavia, queste ricerche sono tutte sull'UKA a cuscinetto fisso e il tensore può danneggiare l'MCL quando viene utilizzato.

L'emergere di sensori non solo soddisfa la richiesta di visualizzazione della pressione nello spazio articolare del ginocchio, ma vari sensori hanno spesso meno rischi di danni MCL a causa delle loro piccole dimensioni ^9,10. Inoltre, i sensori attualmente utilizzati sono tutti a trasmissione cablata, che può interferire con il funzionamento asettico e non è abbastanza comoda da usare.

Al fine di misurare con precisione i parametri di bilanciamento del gap di flessione-estensione, abbiamo sviluppato una combinazione di sensori wireless per UKA, che consiste in una base metallica, un sensore wireless con tre sonde di pressione sui lati anteriore, mediale e laterale e un blocco cuscino. La combinazione di sensori misura e visualizza la pressione nello spazio articolare in tempo reale per aiutare i chirurghi a valutare con precisione se l'obiettivo di equilibrio è stato raggiunto.

Protocollo

Il protocollo è stato approvato dal Comitato etico dell'ospedale Xuanwu (numero di sovvenzione: 2021-224) ed è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. Il consenso informato è stato ottenuto dai parenti più stretti per utilizzare i cadaveri.

1. Installazione del dispositivo di misurazione dell'angolo

1. Accendere l'interruttore del dispositivo di misurazione dell'angolo del femore e della tibia. Aprire il software di misurazione dell'angolo sul tablet, eseguire la scansione dei codici QR dei due dispositivi di misurazione e fare clic su Connessione Bluetooth.
2. Posizionare i due strumenti di misurazione angolare sul tavolo orizzontale, fare clic sul pulsante Calibrazione per calibrare e legarli con cinghie 10 cm sopra e sotto il ginocchio per misurare l'angolo di flessione del ginocchio in tempo reale (Figura 1).

2. Osteotomia Oxford UKA standardizzata

1. Posizionare un cadavere in posizione supina con gli arti inferiori drappeggiati in flessione e abduzione all'esterno del tavolo operatorio.
2. Aprire la cavità articolare con l'approccio pararotuleo mediale con un bisturi. Effettuare un taglio distale di 3 cm alla linea articolare lungo l'apice del bordo mediale della rotula, terminando distalmente a 1 cm mediale alla tuberosità tibiale. Assicurarsi che la profondità dell'incisione raggiunga la cavità articolare.
3. Rimuovere gli osteofiti del condilo femorale mediale, della fossa intercondilare e della tibia anteriore usando un rongeur.
4. Inserire diverse dimensioni di cucchiai femorali per agganciare il condilo femorale posteriore e quando l'estremità del cucchiaio è a circa 1 mm di distanza dalla superficie della cartilagine, la dimensione della protesi femorale corrispondente al cucchiaio è adatta.
5. Selezionare un morsetto G da 3 mm. Collegare insieme il morsetto G, la guida della sega tibiale e il cucchiaio per le taglie femorali. Assicurarsi che l'asta della guida sia parallela all'asse lungo della tibia sia nel piano coronale che in quello sagittale, e che il giogo della caviglia punti verso la spina iliaca anteriore superiore omolaterale.
6. Fai tagli verticali e orizzontali sulla tibia. Usa la sega alternativa per fare un taglio verticale tibiale. Assicurati che il taglio sia appena mediale all'apice della colonna vertebrale tibiale mediale. Far avanzare la sega verticalmente verso il basso fino a quando non si appoggia sulla superficie della guida della sega.
7. Rimuovere lo spessore dalla guida di resezione tibiale e inserire lo spessore 0 fessurato. Utilizzare la lama oscillante per asportare il plateau. Rimuovere lo spessore scanalato, sollevare il plateau con un ampio osteotomo e rimuoverlo con il ginocchio in estensione.
8. Fai un buco nel condilo femorale distale. Assicurarsi che il foro sia situato 1 cm anteriormente al bordo anteriore della tacca intercondilare e in linea con la sua parete mediale.
9. Inserire l'asta intramidollare nel foro. Collegare la guida del trapano femorale con l'asta intramidollare. Eseguire la perforazione femorale con l'aiuto della guida del trapano femorale.
10. Installare la guida di resezione posteriore e inserirla nel foro praticato. Assicurarsi che la lama oscillante sia guidata dalla parte inferiore della guida di resezione posteriore ed eseguire l'osteotomia del condilo femorale posteriore. Rimuovere la guida e il frammento osseo.
11. Asportare il menisco mediale. Lasciare un piccolo bracciale del menisco per proteggere il MCL. Rimuovere completamente il corno posteriore.
12. Inserire un rubinetto femorale 0. Attaccare il mulino sferico sul rubinetto ed eseguire la fresatura femorale distale.

3. Valutazione preliminare del gap flessione-estensione

1. Inserire una prova femorale. Valutare il gap di flessione-estensione per gap gauge.
2. Utilizzare dispositivi di misurazione dell'angolo per monitorare l'angolo di flessione. Definire il giusto equilibrio del gap di flessione-estensione inserendo il gap gauge nello spazio articolare con una leggera resistenza e la tensione percepita come quasi uguale quando il ginocchio è in posizione di flessione a 20° (gap di estensione) e 110° (gap di flessione). Se gli spazi non sono uguali, macinare il femore in base al valore di differenza tra gli spazi di flessione ed estensione fino a quando non sono uguali.

4. Applicazione della combinazione di sensori per misurare la pressione di flessione e gap di estensione

1. Rimuovere l'interruttore di alimentazione a induzione magnetica del sensore. Aprire il software di misurazione della pressione sul tablet, eseguire la scansione del codice QR del sensore e accedere all'interfaccia di misurazione.
2. Fare clic sul pulsante Connetti dispositivo ; Il sensore verrà calibrato automaticamente dopo la corretta connessione.
3. Selezionare il blocco cuscino di spessore appropriato in base alle specifiche del calibro. Posizionare il sensore sulla base metallica e installare il blocco cuscino sul sensore (Figura 2).
4. Fare clic su Inizia a lavorare sul tablet. Inserire la combinazione di sensori wireless nel compartimento mediale e adattare la base metallica alla superficie dell'osteotomia tibiale (Figura 3).
5. Misurare la pressione del gap di flessione ed estensione a 110° (Figura 4A,B) e 20° (Figura 4C, D) della flessione del ginocchio. Calcolare i valori medi separatamente per tre misurazioni consecutive.

Risultati

Questo studio in vitro è stato eseguito su un cadavere femminile di 60 anni. Con la protesi femorale di taglia S e 3 mm che portano il bersaglio, dopo aver eseguito la macinazione femorale e l'osteotomia tibiale, il chirurgo ha utilizzato il gap gauge per valutare preliminarmente la tensione del gap di flessione-estensione e ha creduto che l'equilibrio fosse stato raggiunto.

Dopo l'installazione della prova femorale, il sensore wireless è stato inserito nello spazio articolare media...

Discussione

UKA con cuscinetti mobili è un trattamento efficace per la KOA anteromediale. Ha i vantaggi di meno traumi, recupero rapido e mantenimento della normale propriocezione del ginocchio^11,12,13. La chiave per UKA è l'equilibrio di flessione-estensione; cioè, rendendo il gap di flessione e il gap di estensione il più uguali possibile sulla premessa di ripristinare la tensione MCL¹⁴. Lo squilibrio può port...

Materiali

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