Name: in vitro application of a wireless sensor in flexion-extension gap balance of unicompartmental knee arthroplasty
Uploaded: 2023-05-05T12:40:00
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この研究は、北京病院局臨床医学開発特別資金支援[助成金番号:XMLX202139]の支援を受けました。貴重なご提案をくださったディエゴ・ワンに感謝いたします。

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
<ol><li>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?...

<ol>
	<li>Spitaels, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+knee+osteoarthritis+in+general+practice:+a+registry-based+study.">Epidemiology of knee osteoarthritis in general practice: a registry-based study.</a> BMJ Open. 10 (1), 031734 (2020).</li><li>Heaps, B. M., Blevins, J. L., Chiu, Y. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+estimates+of+annual+survival+rates+for+medial+unicompartmental+knee+arthroplasty,+a+meta-analysis.">Improving estimates of annual survival rates for medial unicompartmental knee arthroplasty, a meta-analysis.</a> The Journal of Arthroplasty. 34 (7), 1538-1545 (2019).</li><li>Goodfellow, J. W., O'Connor, J. J., Pandit, H., Dodd, C. 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A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+of+revision+for+medial+unicompartmental+knee+arthroplasty+according+to+fixation+and+bearing+type+:+short-+to+mid-term+results+from+the+Dutch+Arthroplasty+Register.">Risk of revision for medial unicompartmental knee arthroplasty according to fixation and bearing type : short- to mid-term results from the Dutch Arthroplasty Register.</a> The Bone &amp; Joint Journal. 103 (7), 1261-1269 (2021).</li><li>Ridgeway, S. R., McAuley, J. P., Ammeen, D. J., Engh, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+alignment+of+the+knee+on+the+outcome+of+unicompartmental+knee+replacement.">The effect of alignment of the knee on the outcome of unicompartmental knee replacement.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume. 84 (3), 351-355 (2002).</li><li>Suzuki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+spacer+block+technique+using+tensor+device+in+unicompartmental+knee+arthroplasty.">Evaluation of spacer block technique using tensor device in unicompartmental knee arthroplasty.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (7), 1011-1016 (2015).</li><li>Takayama, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joint+gap+assessment+with+a+tensor+is+useful+for+the+selection+of+insert+thickness+in+unicompartmental+knee+arthroplasty.">Joint gap assessment with a tensor is useful for the selection of insert thickness in unicompartmental knee arthroplasty.</a> Clinical Biomechanics. 30 (1), 95-99 (2015).</li><li>Ettinger, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+kinematics+of+fixed+versus+mobile+bearing+in+unicondylar+knee+arthroplasty.">In vitro kinematics of fixed versus mobile bearing in unicondylar knee arthroplasty.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (6), 871-877 (2015).</li><li>Matsumoto, T., Muratsu, H., Kubo, S., Kuroda, R., Kurosaka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-operative+joint+gap+kinematics+in+unicompartmental+knee+arthroplasty.">Intra-operative joint gap kinematics in unicompartmental knee arthroplasty.</a> Clinical Biomechanics. 28 (1), 29-33 (2013).</li><li>Newman, J. 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G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+pulsed+lavage+on+interface+temperature+and+ligament+tension+force+in+cemented+unicompartmental+knee+arthroplasty.">The importance of pulsed lavage on interface temperature and ligament tension force in cemented unicompartmental knee arthroplasty.</a> Clinical Biomechanics. 27 (4), 372-376 (2012).</li><li>Heyse, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balancing+UKA:+overstuffing+leads+to+high+medial+collateral+ligament+strains.">Balancing UKA: overstuffing leads to high medial collateral ligament strains.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 24 (10), 3218-3228 (2016).</li><li>Heyse, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balancing+mobile-bearing+unicondylar+knee+arthroplasty+in+vitro.">Balancing mobile-bearing unicondylar knee arthroplasty in vitro.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 25 (12), 3733-3740 (2017).</li><li>Jaeger, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+the+femoral+force+application+point+on+tibial+cementing+pressure+in+cemented+UKA:+an+experimental+study.">The influence of the femoral force application point on tibial cementing pressure in cemented UKA: an experimental study.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (11), 1589-1594 (2012).</li><li>Peersman, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematics+of+mobile-bearing+unicompartmental+knee+arthroplasty+compared+to+native:+results+from+an+in+vitro+study.">Kinematics of mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty compared to native: results from an in vitro study.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 137 (11), 1557-1563 (2017).</li><li>Sun, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensor+and+machine+learning-based+assessment+of+gap+balancing+in+cadaveric+unicompartmental+knee+arthroplasty+surgical+training.">Sensor and machine learning-based assessment of gap balancing in cadaveric unicompartmental knee arthroplasty surgical training.</a> International Orthopaedics. 45 (11), 2843-2849 (2021).</li></ol>

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?...

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。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>angle measuring device</td>
			<td>AIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD.</td>
			<td>20203010141</td>
			<td>angle measuring device of femur,angle measuring device of tibia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxford Partial Knee System</td>
			<td>Biomet UK LTD.</td>
			<td>20173130347</td>
			<td>Oxford UKA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wireless sensor combination</td>
			<td>AIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD.</td>
			<td>20212010325</td>
			<td>a metal base,&#160; a wireless sensor with three pressure probes, and a cushion block</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vitro application of a wireless sensor in flexion-extension gap balance of unicompartmental knee arthroplasty

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。

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...

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In Vitro Application of a Wireless Sensor in Flexion-Extension Gap Balance of Unicompartmental Knee Arthroplasty

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。

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

Unicompartmental knee arthroplasty (UKA) is an effective treatment for end-stage anteromedial osteoarthritis (AMOA). The key to UKA is the ...

当社のワイヤレスセンサーは、単コンパートメント膝関節形成術の鍵となる屈曲伸展ギャップバランスの圧力パラメータをリアルタイムで定量化します。センサーはコンパートメントの圧力をリアルタイムで表示できるため、外科医は屈曲と伸展のバランスをより正確に評価でき、術中の無菌要件を満たすワイヤレスデータ伝送が可能になります。UKAは変形性膝関節症の重要な治療法であり、このプロトコルで使用されるセンサーは、その成功に不可欠なUKAの動的術中評価に役立ちます。このセンサーは、モバイルベアリングUKA用に特別に設計されており、UKAの補綴試験に完全に適合します。さらに、さまざまな補綴サイズに対応するセンサーを設計しました。このセンサーは、UKA初心者が学習曲線を短縮するために特別に設計されています。センサーは操作が非常に簡単で、特定の技術はありません。大腿骨と脛骨の角度測定装置の電源を入れることから始めます。コンピュータで角度測定ソフトウェアを開きます。2つの測定デバイスのQRコードをスキャンし、[接続Bluetooth]をクリックします。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ます。膝のストラップで器具を結び、膝の屈曲角度をリアルタイムで測定します。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。内側傍膝蓋骨アプローチを使用して、メスで関節腔を開きます。次に、内側膝蓋骨境界の頂点に沿って関節線から約3センチメートル遠位に切開し、脛骨結節の内側約1センチメートルの遠位で終了します。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取り除きます。1ミリメートルの大腿骨サイジングスプーンを内側コンパートメントに挿入して、軟骨との関節スペースのサイズを決定します。異なるサイズの大腿骨サイジングスプーンを挿入して、後大腿骨顆を引っ掛けます。スプーンの端が軟骨表面から約1ミリメートル離れている場合、スプーンに対応する大腿骨プロテーゼのサイズが選択されます。次に、3ミリメートルのGクランプを脛骨のこぎりガイドと大腿骨サイジングスプーンに接続します。ガイドのシャフトが冠状面と矢状面の両方で脛骨長軸に平行であり、足首ヨークが同側前上腸骨棘を指していることを確認します。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。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。脛骨切除ガイドからシムを取り外し、スロット付きゼロシムを挿入してから、振動鋸刃を使用してプラトーを切除します。次に、スロット付きシムを取り外し、幅の広い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。遠位大腿骨顆に穴を開けます。髄内ロッドを穴に挿入します。次に、大腿骨ドリルガイドを髄内ロッドに接続し、大腿骨穿孔を行います。後部切除ガイドを大腿骨のドリル穴に取り付けます。振動鋸を使用して、後大腿骨顆骨切り術を行い、ガイドと骨片を取り除きます。次に、内側半月板を切除し、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。ゼロ大腿骨スピゴットを挿入し、球状ミルをスピゴットに取り付けて遠位大腿骨フライス加工を行い、大腿骨試験を挿入し、ギャップゲージで屈曲-伸展ギャップを評価します。角度測定装置を使用して、屈曲角度を監視します。ギャップゲージをわずかな抵抗でジョイントスペースに挿入して、屈曲と伸展の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、差の値に従って大腿骨を等しくなるまで研削します。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で圧力測定ソフトウェアを開きます。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。[デバイスの接続]ボタンをクリックします。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。タブレット コンピューターで [作業の開始] 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。110度および20度の膝屈曲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。屈曲ギャップの圧力値は非常に一貫していましたが、伸展ギャップの圧力値はかなり異なり、屈曲の平均圧力は46.3 N、伸展ギャップの平均圧力は35.0 Nでした。術後X線写真では,脛骨と大腿骨の位置決めと屈曲角度が良好な適切なプロテーゼの位置が示された.圧力測定を行う場合は、骨切り面の損傷や屈曲伸展ギャップバランスへの影響を避けるために、プロテーゼのサイズに対応するセンサーを選択してください。ギャップバランス調整後、大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントをバランスよく取り付けます。将来的には、センサーによってミラーリングされる屈曲-伸展ギャップ圧力差の許容範囲と、UKAの長期的効果に対するその改善を確認するために、大きなサンプル多施設ステータスが必要です。

Research

JoVE Journal

Medicine

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