インビトロ 単一区画型膝関節形成術の屈曲-伸展ギャップバランスにおける無線センサの応用

要約

このプロトコルは、内側単区画膝関節形成術で使用されるワイヤレスセンサーの死体研究を示しています。プロトコルには、角度測定装置の設置、標準化されたオックスフォードユニコンパートメント膝関節形成術骨切り術、屈曲伸展バランスの予備評価、および屈曲伸展ギャップ圧を測定するためのセンサーの適用が含まれます。

要約

単区画膝関節形成術(UKA)は、末期前内側変形性関節症(AMOA)の効果的な治療法です。UKAの鍵は屈曲伸展ギャップバランスであり、これはベアリング脱臼、ベアリング摩耗、関節炎の進行などの術後合併症と密接に関連しています。従来のギャップバランス評価は、ギャップゲージによって内側側副靭帯の張力を間接的に感知することによって行われます。それは外科医の感触と経験に依存しており、初心者にとっては不正確で困難です。UKAの屈曲伸展ギャップバランスを正確に評価するために、金属ベース、圧力センサー、クッションブロックで構成されるワイヤレスセンサーの組み合わせを開発しました。骨切り術後、ワイヤレスセンサーの組み合わせを挿入することで、関節内圧をリアルタイムで測定できます。屈曲伸展ギャップバランスパラメータを正確に定量化して、さらに大腿骨研削と脛骨骨切り術をガイドし、ギャップバランスの精度を向上させます。無線センサーの組み合わせで in vitro 実験を実施しました。結果は、経験豊富な専門家によって行われた屈曲-伸展ギャップバランスの伝統的な方法を適用した後、11.3Nの差があることを示しました。

概要

変形性膝関節症(KOA)は世界的な負担¹であり、現在、段階的治療戦略が採用されています。末期単コンパートメントKOAの場合、単コンパートメント膝関節形成術(UKA)が効果的な選択肢であり、10年生存率は90%^{を超えます2}。内側UKAは、ひどく摩耗した内側コンパートメントのみを置き換え、自然な外側コンパートメント、内側側副靭帯(MCL)、および十字靭帯³を保持します。原理は、脛骨骨切り術と大腿骨研削術によって屈曲ギャップと伸展ギャップをほぼ同じにし、プロテーゼとベアリング⁴の移植後にMCL張力を回復させることです。人工膝関節全置換術と比較して、UKAは外科的困難と技術的要件が大きくなります。主な原因は、膝の可動域全体にわたる靭帯の適切なバランス^です3。

伝統的に、予備骨切り術後、外科医は関節腔にギャップゲージを挿入し、MCLの張力を感じることによって屈曲ギャップと伸展ギャップが等しいかどうかを間接的に判断します。しかし、バランスの定義と感覚は、経験豊富な外科医にとってさえ、ほとんど同じではありません。初心者にとって、バランスの要件を把握することはより困難です。屈曲-伸展ギャップの不均衡は、一連の合併症^5,6につながる可能性があり、その結果、修正率が増加します。

技術の進歩に伴い、一部の研究者はUKA ^7,8にテンソルを適用しようとしました。ただし、これらの研究はすべて固定ベアリングUKAに関するものであり、テンソルを使用するとMCLが損傷する可能性があります。

センサーの出現は、膝関節のギャップの圧力を表示するという要求を満たすだけでなく、さまざまなセンサーは^{、サイズが小さい}ため、MCL損傷のリスクが少ないことがよくあります^9,10。さらに、現在使用されているセンサーはすべて有線伝送であり、無菌操作を妨げる可能性があり、使用するのに十分な利便性がありません。

屈曲伸展ギャップバランスパラメータを正確に測定するために、金属ベース、前面、内側、側面に3つの圧力プローブを備えたワイヤレスセンサー、およびクッションブロックで構成されるUKA用のワイヤレスセンサーの組み合わせを開発しました。センサーの組み合わせは、関節腔内の圧力をリアルタイムで測定および表示し、外科医がバランス目標が達成されたかどうかを正確に評価するのに役立ちます。

プロトコル

このプロトコルは、玄武病院の倫理委員会(助成金番号:2021-224)によって承認され、ヘルシンキ宣言に従って実施されました。死体を使用するための近親者からインフォームドコンセントが得られました。

1. 角度測定装置の設置

1. 大腿骨と脛骨の角度測定装置のスイッチをオンにします。タブレットコンピューターで角度測定ソフトウェアを開き、2つの測定デバイスのQRコードをスキャンして、[ 接続Bluetooth]をクリックします。
2. 2つの角度測定器を水平テーブルに置き、[ キャリブレーション] ボタンをクリックしてキャリブレーションし、膝の上下10 cmのストラップで結び、膝の屈曲角度をリアルタイムで測定します(図1)。

2.標準化されたオックスフォードUKA骨切り術

1. 死体を仰臥位に置き、下肢を手術台の外側に屈曲と外転でドレープします。
2. メスで内側傍膝蓋骨アプローチによって関節腔を開きます。膝蓋骨の内側境界の頂点に沿って関節線に対して3 cm遠位に切り込みを入れ、脛骨結節の内側1 cmで遠位で終了します。切開の深さが関節腔に達することを確認します。
3. ロンジャーを使用して、内側大腿骨顆、顆間窩、および前脛骨の骨棘を除去します。
4. 後大腿骨顆を引っ掛けるために異なるサイズの大腿骨サイジングスプーンを挿入し、スプーンの端が軟骨表面から約1mm離れている場合、スプーンに対応する大腿骨プロテーゼのサイズが適しています。
5. 3 mm Gクランプを選択します。Gクランプ、脛骨のこぎりガイド、大腿骨サイジングスプーンを接続します。ガイドのシャフトが冠状面と矢状面の両方で脛骨の長軸と平行であり、足首ヨークが同側の前上腸骨脊椎を向いていることを確認します。
6. 脛骨に垂直方向と水平方向の切り込みを入れます。レシプロソーを使用して、垂直脛骨のこぎりをカットします。切り傷が内側脛骨脊椎の頂点のちょうど内側にあることを確認してください。のこぎりガイドの表面に載るまで、のこぎりを垂直に下に進めます。
7. 脛骨切除ガイドからシムを取り外し、スロット付き0シムを挿入します。振動鋸刃を使用してプラトーを切除します。スロット付きシムを取り外し、幅広のオステオトームでプラトーをレバーで持ち上げ、膝を伸ばして取り外します。
8. 遠位大腿骨顆に穴を開けます。穴が顆間ノッチの前端から1 cm前方にあり、内側の壁に沿っていることを確認します。
9. 髄内ロッドを穴に挿入します。大腿骨ドリルガイドを髄内ロッドに接続します。大腿骨ドリルガイドの助けを借りて大腿骨穿孔を実行します。
10. 後部切除ガイドを取り付け、ドリルで開けた穴に挿入します。振動鋸刃が後部切除ガイドの下側によってガイドされていることを確認し、後部大腿骨顆骨切り術を実行します。ガイドと骨片を取り外します。
11. 内側半月板を切除します。MCLを保護するために半月板の小さなカフを残します。後部ホーンを完全に取り外します。
12. 0大腿骨スピゴットを挿入します。球状ミルをスピゴットに取り付け、遠位大腿骨フライス加工を行います。

3.屈曲伸展ギャップの予備的評価

1. 大腿骨試験を挿入します。ギャップゲージで屈曲-伸展ギャップを評価します。
2. 角度測定装置を使用して、屈曲角度を監視します。わずかな抵抗でギャップゲージを関節スペースに挿入し、膝が20°(伸展ギャップ)および110°(屈曲ギャップ)の屈曲位置にあるときに知覚される張力がほぼ等しいと知覚することにより、適切な屈曲-伸展ギャップバランスを定義します。ギャップが等しくない場合は、屈曲ギャップと伸展ギャップの差値に従って、大腿骨が等しくなるまで研削します。

4.屈曲および伸展ギャップ圧力を測定するためのセンサーの組み合わせの適用

1. センサー磁気誘導電源スイッチを取り外します。タブレットコンピューターで圧力測定ソフトウェアを開き、センサーのQRコードをスキャンして、測定インターフェースに入ります。
2. [ デバイスの接続 ]ボタンをクリックします。接続が成功すると、センサーが自動的に校正されます。
3. ゲージの仕様に応じて適切な厚さのクッションブロックを選択してください。センサーを金属ベースに置き、クッションブロックをセンサーに取り付けます(図2)。
4. [タブレット コンピューターで 作業を開始する ] をクリックします。ワイヤレスセンサーの組み合わせを内側コンパートメントに挿入し、金属ベースを脛骨骨切り術の表面に取り付けます(図3)。
5. 膝の屈曲の110°(図4A、B)および20°(図4C、D)での屈曲および伸展ギャップ圧を測定します。3回の連続した測定の平均値を個別に計算します。

結果

この インビトロ 研究は、60歳の女性死体で実施されました。Sサイズの大腿骨プロテーゼと3mmをターゲットにした状態で、大腿骨研削と脛骨骨切り術を行った後、外科医はギャップゲージを使用して屈曲伸展ギャップの張力を事前に評価し、バランスが達成されたと信じました。

大腿骨試験を設置した後、無線センサーを内側関節腔に挿入し、屈曲の110°(屈曲ギャ...

ディスカッション

可動性UKAは前内側KOAの効果的な治療法です。外傷が少なく、回復が早く、正常な膝固有受容感覚を維持するという利点があります11,12,13。UKAの鍵は屈曲と伸展のバランスです。すなわち、MCL張力¹⁴の回復を前提として、屈曲ギャップと伸展ギャップをできるだけ等しくする。不均衡は、軸受脱臼、補綴物?...

資料

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