В пробирке Применение беспроводного датчика в балансе между сгибанием и разгибанием при однокомпонентном эндопротезировании коленного сустава

Резюме

Этот протокол представляет собой трупное исследование беспроводного датчика, используемого при медиальной однокомпонентной артропластике коленного сустава. Протокол включает в себя установку устройства для измерения угла, стандартизированную оксфордскую однокомпонентную остеотомию эндопротезирования коленного сустава, предварительную оценку баланса сгибания-разгибания и применение датчика для измерения давления между сгибанием-разгибанием.

Аннотация

Однокомпонентное эндопротезирование коленного сустава (UKA) является эффективным методом лечения терминальной стадии переднемедиального остеоартрита (AMOA). Ключом к UKA является баланс между сгибанием и разгибанием, который тесно связан с послеоперационными осложнениями, такими как вывих подшипника, износ подшипника и прогрессирование артрита. Традиционная оценка баланса разрыва выполняется путем косвенного определения натяжения медиальной коллатеральной связки с помощью измерителя разрыва. Он полагается на чувство и опыт хирурга, что неточно и сложно для начинающих. Чтобы точно оценить баланс между сгибанием и разгибанием UKA, мы разработали комбинацию беспроводных датчиков, состоящую из металлической основы, датчика давления и блока подушки. После остеотомии введение беспроводной комбинации датчиков позволяет измерять внутрисуставное давление в режиме реального времени. Он точно определяет параметры баланса между сгибанием и разгибанием, чтобы направлять дальнейшую шлифовку бедренной кости и остеотомию большеберцовой кости для повышения точности баланса зазора. Мы провели эксперимент in vitro с комбинацией беспроводных датчиков. результаты показали, что разница составила 11,3 Н после применения традиционного метода баланса между сгибанием и разгибанием, выполненного опытным экспертом.

Введение

Остеоартрит коленного сустава (КОА) является глобальным бременем¹, для которого в настоящее время принята стратегия поэтапного лечения. Для терминальной стадии однокомпонентной КОА эффективным выбором является однокомпонентное эндопротезирование коленного сустава (UKA) с 10-летней выживаемостью более 90%². Медиальная UKA заменяет только сильно изношенный медиальный отсек и сохраняет естественный латеральный компартмент, медиальную коллатеральную связку (MCL) и крестообразную связку³. Принцип заключается в том, чтобы сделать промежуток сгибания и разрыв разгибания примерно одинаковыми с помощью остеотомии большеберцовой кости и шлифовки бедренной кости, а также восстановить натяжение MCL после имплантации протеза и подшипника⁴. По сравнению с тотальным эндопротезированием коленного сустава, UKA имеет большую хирургическую сложность и технические требования. Основным источником является правильный баланс связок по всему диапазону движений колена³.

Традиционно после предварительной остеотомии хирург вставляет измеритель разрыва в суставную щель и косвенно определяет, равны ли промежутки сгибания и разгибания, чувствуя напряжение MCL. Тем не менее, определение и ощущение равновесия вряд ли одинаковы даже для опытных хирургов. Новичкам сложнее понять требование баланса. Дисбаланс промежутка сгибания-разгибания может привести к серии осложнений^5,6, что приводит к увеличению частоты ревизий.

С развитием технологий некоторые исследователи пытались применить тензоры к UKA ^7,8. Тем не менее, все эти исследования проводятся на UKA с фиксированным подшипником, и тензор может повредить MCL при использовании.

Появление датчиков не только удовлетворяет потребность в отображении давления в щели коленного сустава, но и различные датчики часто имеют меньший риск повреждения MCL из-за их небольшого размера ^9,10. Кроме того, все используемые в настоящее время датчики имеют проводную передачу, что может мешать асептической работе и недостаточно удобно в использовании.

Чтобы точно измерить параметры баланса зазора между сгибанием и разгибанием, мы разработали комбинацию беспроводных датчиков для UKA, которая состоит из металлического основания, беспроводного датчика с тремя датчиками давления на передней, медиальной и боковой сторонах и блока подушки. Комбинация датчиков измеряет и отображает давление в суставном пространстве в режиме реального времени, чтобы помочь хирургам точно оценить, была ли достигнута цель баланса.

протокол

Протокол был одобрен Комитетом по этике больницы Сюаньу (номер гранта: 2021-224) и был проведен в соответствии с Хельсинкской декларацией. Было получено информированное согласие ближайших родственников на использование трупов.

1. Установка углового измерительного прибора

1. Включите переключатель прибора для измерения угла бедренной и большеберцовой костей. Откройте программное обеспечение для измерения угла на планшетном компьютере, отсканируйте QR-коды двух измерительных устройств и нажмите «Соединение Bluetooth».
2. Поместите два прибора для измерения угла наклона на горизонтальный стол, нажмите кнопку «Калибровка » для калибровки и свяжите их ремнями на 10 см выше и ниже колена, чтобы измерить угол сгибания колена в режиме реального времени (рис. 1).

2. Стандартизированная остеотомия Oxford UKA

1. Поместите труп в положение лежа на спине с нижними конечностями, задрапированными в сгибании и отведении над внешней стороной операционного стола.
2. Вскрывают полость сустава медиальным парапателлярным доступом скальпелем. Сделайте разрез на 3 см дистальнее линии сустава по верхушке медиальной границы надколенника, заканчивающийся дистально на 1 см медиально к бугристости большеберцовой кости. Убедитесь, что глубина разреза достигает полости сустава.
3. Удалите остеофиты медиального мыщелка бедренной кости, межмыщелковой ямки и передней большеберцовой кости с помощью ронжера.
4. Вставьте ложки разного размера бедренной кости, чтобы зацепить задний мыщелок бедренной кости, и когда конец ложки находится на расстоянии около 1 мм от поверхности хряща, подходит размер бедренного протеза, соответствующий ложке.
5. Выберите G-образный зажим диаметром 3 мм. Соедините G-образный зажим, направляющую большеберцовой пилы и ложку для определения размера бедренной кости вместе. Убедитесь, что стержень направляющего параллелен длинной оси большеберцовой кости как в короньной, так и в сагиттальной плоскостях, а хомут лодыжки направлен к ипсилатеральному переднему верхнему подвздошному отделу позвоночника.
6. Сделайте вертикальные и горизонтальные надрезы на большеберцовой кости. Используйте сабельную пилу, чтобы сделать вертикальный разрез большеберцовой кости. Убедитесь, что разрез находится только медиально по отношению к вершине медиального большеберцового отдела позвоночника. Продвигайте пилу вертикально вниз до тех пор, пока она не упрется в поверхность направляющей пилы.
7. Снимите прокладку с направляющей резекции большеберцовой кости и вставьте прорезную прокладку 0. Используйте качающийся пильный диск, чтобы иссечь плато. Удалите щелевую прокладку, поднимите плато широким остеотомом и удалите его с разгибаемым коленом.
8. Сделайте отверстие в дистальном мыщелке бедренной кости. Убедитесь, что отверстие расположено на 1 см впереди переднего края межмыщелковой выемки и на одной линии с ее медиальной стенкой.
9. Вставьте интрамедуллярный стержень в отверстие. Соедините направляющую бедренного сверла с интрамедуллярным стержнем. Выполните сверление бедренной кости с помощью направляющей для бедренной кости.
10. Установите направляющую задней резекции и вставьте ее в просверленное отверстие. Убедитесь, что колеблющийся пильный диск направляется нижней стороной направляющей задней резекции, и выполните остеотомию заднего мыщелка бедренной кости. Удалите направляющую и фрагмент кости.
11. Иссекают медиальный мениск. Оставьте небольшую манжету мениска для защиты MCL. Полностью удаляют задний рог.
12. Вставьте патрубок бедренной кости 0. Прикрепите сферическую мельницу к патрубку и выполните фрезерование дистальных отделов бедренной кости.

3. Предварительная оценка промежутка между сгибанием-разгибанием

1. Вставьте бедренную кость. Оцените зазор между сгибанием и разгибанием с помощью измерителя зазора.
2. Используйте устройства для измерения угла наклона для контроля угла сгибания. Определите соответствующий баланс зазора между сгибанием и разгибанием, вставив измеритель зазора в суставное пространство с небольшим сопротивлением, и воспринимаемое напряжение будет почти равным, когда колено находится в положении сгибания под углом 20 ° (промежуток разгибания) и 110 ° (зазор для сгибания). Если промежутки не равны, шлифуйте бедренную кость в соответствии со значением разницы между промежутками сгибания и разгибания до тех пор, пока они не сравняются.

4. Применение комбинации датчиков для измерения давления на сгибание и растяжение

1. Снимите магнитно-индукционный выключатель питания датчика. Откройте программное обеспечение для измерения давления на планшетном компьютере, отсканируйте QR-код датчика и войдите в интерфейс измерения.
2. Нажмите кнопку « Подключить устройство »; Датчик будет автоматически откалиброван после успешного подключения.
3. Выберите блок подушки соответствующей толщины в соответствии со спецификацией калибра. Поставьте датчик на металлическое основание и установите на датчик блок подушки (рисунок 2).
4. Нажмите кнопку Начать работу на планшетном компьютере. Вставьте комбинацию беспроводных датчиков в медиальный отсек и установите металлическое основание на поверхность остеотомии большеберцовой кости (рис. 3).
5. Измерьте давление между сгибанием и разгибанием при сгибании колена под углом 110° (рис. 4A, B) и 20° (рис. 4C, D). Рассчитайте средние значения отдельно для трех последовательных измерений.

Результаты

Это исследование in vitro было проведено на 60-летнем женском трупе. С S-образным протезом бедренной кости и 3 мм, несущим мишень, после выполнения шлифовки бедренной кости и остеотомии большеберцовой кости хирург использовал измеритель промежутка для предварительной оценки натяжения ...

Обсуждение

Подвижный носитель УКА является эффективным средством лечения переднемедиального КОА. Он имеет преимущества меньшей травматичности, быстрого восстановления и поддержания нормальной проприоцепции коленного сустава^11,12,13. Ключом к UKA ?...

Материалы

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