ПРЕЦИЗІЙНІ персоніфікованого Направитель ДЛЯ ЕНДОПРОТЕЗУВАННЯ колінного суглоба

  1. бібліографічна посилання

1 Карякін М.М. 1 Горбатов Р.О. 1

1 ФГБУ «Приволзький федеральний медичний дослідний центр» МОЗ Росії

Представлено порівняльний аналіз сучасних публікацій щодо застосування персоніфікованих прецизійних Направитель ендопротезування колінного суглоба. Оцінено час оперативного втручання, крововтрата, а також ефективність їх використання в порівнянні зі стандартними екстрамедулярного і інтрамедулярні направітелямі, комп'ютерної навігацією. Наведено рентгенологічні та клінічні результати ендопротезування колінного суглоба із застосуванням персоніфікованих прецизійних Направитель. Проведено порівняльний аналіз результатів застосування індивідуальних Направитель різних виробників. Описано технологію їх створення з необхідними методами обстеження пацієнтів, а також методика оперативного втручання. Визначено показання до використання персоніфікованих Направитель: наявність деформації стегнової або великогомілкової кістки, контрактури колінного суглоба, наявність в анамнезі запального процесу в стегнової кістки, ендопротеза кульшового суглоба ипсилатеральной боку, коли необхідно уникнути розтин кістковомозкового каналу. Представлені причини незадовільних результатів застосування індивідуальних Направитель ендопротезування колінного суглоба.

гонартроз

3D друк

ендопротезування

прецизійні індивідуальні направітель

1. Корнілов М.М. Особливості ревізійного ендопротезування колінного суглоба після ізольованого заміщення його внутрішнього відділу / М.М. Корнілов, Т.А. Куляба, К.А. Новосьолов, О.В. Каземірскій // Травматологія і ортопедія Росії. - 2006. - №. 2. - С. 162-162

2. Малишев Е.Е., Павлов Д.В., Блінов С.В. Динамічний контроль кутових деформацій в колінному суглобі // Травматологія і ортопедія Росії. - 2013. - № 3 (69). - С. 136-142.

3. Новосьолов К.А., Корнілов М.М., Куляба Т.А. Пошкодження і захворювання колінного суглоба // Травматологія і ортопедія / під ред. Н.В. Корнілова. - СПб. : Гіппократ, 2006. - Т. 3. - С. 213-438.

4. Приходько В.С. Ризики при ендопротезуванні великих суглобів у пацієнтів з ожирінням / В.С. Приходько, А.А. Тарбушкін, М.Ю. Прохорова, А.П. Шилін, Д.Н. Усманов, Д.С. Морозов // Ожиріння і метаболізм. - 2015. - № 12 (4). - С. 52-56.

5. Ajwani SH, Jones M., Jarratt JW Computer assisted versus conventional total knee replacement: a comparison of tourniquet time, blood loss and length of stay // Knee. - 2012. - N 19. - P. 606-610.

6. Anderl W., Pauzenberger L., Kölblinger R. Patient-specific instrumentation improved mechanical alignment, while early clinical outcome was comparable to conventional instrumentation in TKA // Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. - 2016. - N 24. - P. 102-111.

7. Baldini A., Adravanti P. Less invasive TKA: extramedullary femoral reference without navigation // Clin Orthop Relat Res. - 2008. - N 466. - P. 2694-2700.

8. Bali K., Walker P., Bruce W. Custom-fit total knee arthroplasty: our initial experience in 32 knees // J. Arthroplasty. - 2012. - N 27. - P. 1149-1154.

9. Barrett W., Hoeffel D., Dalury D. In-vivo alignment comparing patient specific instrumentation with both conventional and computer assisted surgery [CAS] instrumentation in total knee arthroplasty // J Arthroplasty. - 2014. - N 29. - P. 343-347.

10. Boonen B., Schotanus MG, Kort NP Preliminary experience with the patient-specific templating total knee arthroplasty // Acta Orthop. - 2012. - N 83. - P. 387-393.

11. Burnett RS, Barrack RL Computer-assisted total knee arthroplasty is currently of no proven clinical benefit: a systematic review // Clin Orthop Relat Res. - 2013. - N 471. - P. 264-276.

12. Collins MJ The impact patient-specific instrumentation has had on my practice in the last 5 years // Am J Orthop. - 2014. - N 43. - P. 14-16.

13. Confalonieri N., Computer-assisted technique versus intramedullary and extramedullary alignment systems in total knee replacement: a radiological comparison / N. Confalonieri, A. Manzotti, C. Pullen, V. Ragone // Acta Orthop Belg. - 2005. - N 71. - P. 703-709.

14. Conteduca F., Massai F., Iorio R. Blood loss in computer-assisted mobile bearing total knee arthroplasty. A comparison of computer-assisted surgery with a conventional technique // Int. Orthop. - 2009. - N 33. - P. 1609-1613.

15. DePuy Trumatch personalized solutions given FDA clearance to market. - Режим доступу: http://www.medgadget.com/2011/08/depuy-trumatch-personalized-solutions-given-fda-clearance-to-market.html (дата звернення: 29.08.2016).

16. Hamilton WG, Parks NL, Saxena A. Patient-specific instrumentation does not shorten surgical time: a prospective, randomized trial // J Arthroplasty. - 2013. - N 28. - P. 96-100.

17. Heyse TJ, Tibesku CO Improved femoral component rotation in TKA using patient-specific instrumentation // Knee. - 2014. - N 21. - P. 268-271.

18. Heyse TJ, Tibesku CO Improved tibial component rotation in TKA using patient-specific instrumentation // Arch Orthop Trauma Surg. - 2015. - N 135. - P. 697-701.

19. Huijbregts HJ, Khan RJ, Sorensen E. Patient-specific instrumentation does not improve radiographic alignment or clinical outcomes after total knee arthroplasty // Acta Orthop. - 2016. - N 1. - P. 1-9.

20. Köster G., Biró C. Total and unicompartmental knee replacement: Patient-specific Instrumentation // Orthopade. - 2016. - N 45. - P. 302-313.

21. Lachiewicz PF, Henderson RA Patient-specific Instruments for Total Knee Arthroplasty // J American Academy of Orthopaedic Surgeons. - 2013. - N 21 [9]. - P. 513-518.

22. Lustig S., Scholes CJ, Oussedik SI Unsatisfactory accuracy as determined by computer navigation of Visionaire patient-specific instrumentation for total knee arthroplasty // J Arthroplasty. - 2013. - N 28. - P. 469-473.

23. Mason JB, Fehring TK, Estok R. Meta-analysis of alignment outcomes in computer-assisted total knee arthroplasty surgery // J Arthroplasty. - 2007. - N 22. - P. 1097-1106.

24. Mattei L., Pellegrino P., Calò M. Patient specific instrumentation in total knee arthroplasty: a state of the art // Ann Transl Med. - 2016. - N 4 [7]. - P. 126.

25. McConnell J., Dillon J., Kinninmonth A. Blood loss following total knee replacement is reduced when using computer-assisted versus standard methods // Acta Orthop Belg. - 2012. - N 78. - P. 75-79.

26. Nunley RM, Ellison BS, Ruh EL Are patient-specific cutting blocks cost-effective for total knee arthroplasty? // Clin Orthop Relat Res. - 2012. - N 470. - P. 889-894.

27. Ollivier M., Parratte S., Lunebourg A. The John insall award: no functional benefit after unicompartmental knee arthroplasty performed with patient-specific instrumentation: a randomized trial // Clin Orthop Relat Res. - 2016. - N 474. - P. 60-68.

28. Pang CH, Chan WL, Yen CH Comparison of total knee arthroplasty using computer-assisted navigation versus conventional guiding systems: a prospective study // J Orthop Surg [Hong Kong]. - 2009. - N 17. - P. 170-173.

29. Roh YW, Kim TW, Lee S. Is TKA using patient-specific instruments comparable to conventional TKA? A randomized controlled study of one system // Clin Orthop Relat Res. - 2013. - N 471. - P. 3988-3995.

30. Sassoon A., Nam D., Nunley R. Systematic review of patient-specific instrumentation in total knee arthroplasty: new but not improved // Clin. Orthop. Relat. Res. - 2015. - N 473. - P. 151-158.

31. Scholes C., Sahni V., Lustig S. Patient-specific instrumentation for total knee arthroplasty does not match the pre-operative plan as assessed by intra-operative computer-assisted navigation // Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. - 2014. - N 22 [3]. - P. 660-665.

32. Thienpont E., Grosu I., Paternostre F. The use of patient-specific instruments does not reduce blood loss during minimally invasive total knee arthroplasty? // Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. - 2015. - N 23. - P. 2055-2060.

33. Tibesku CO Total knee arthroplasty with the use of patient specific instruments: The Visionaire system // Orthopade. - 2016. - N 45 [4]. - P. 286-293.

34. Victor J., Dujardin J., Vandenneucker H. Patient-specific guides do not improve accuracy in total knee arthroplasty: a prospective randomized controlled trial // Clin Orthop Relat Res. - 2014. - N 472. - P. 263-271.

35. Voleti PB, Hamula MJ, Baldwin KD Current data do not support routine use of patient-specific instrumentation in total knee arthroplasty // J Arthroplasty. - 2014. - N 29. - P. 1709-1712.

36. Yaffe M., Luo M., Goyal N. Clinical, functional, and radiographic outcomes following total knee arthroplasty with patient-specific instrumentation, computer-assisted surgery, and manual instrumentation: a short-term follow-up study // Int J Comput Assist Radiol Surg. - 2014. - N 9. - P. 837-844.

37. Zambianchi F., Colombelli A., Digennaro V. Assessment of patient-specific instrumentation precision through bone resection measurements // Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. - 2015. - N 24.

38. Zhu M., Chen JY, Chong HC Outcomes following total knee arthroplasty with CT-based patient-specific instrumentation // Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. - 2015. - N 26.

39. Zimmer patient specific instruments. - Режим доступу: http://www.zimmer.com/patients-caregivers/article/knee/zimmer_patient_specific_instruments.html (дата звернення: 29.08.2016).

Актуальною проблемою в сучасному ендопротезуванні колінного суглоба є розробка та удосконалення технології оперативного втручання, яка дозволила б більш прецизионно відновити біологічну вісь кінцівки, більш точно виконати позиціонування компонентів ендопротеза і зменшити кількість асептичних розхитування імплантатів, що становлять від 38,8 до 56,5% серед усіх причин ревізій [1; 3; 4; 30]. Використання тільки стандартних екстрамедулярних і інтрамедулярних Направитель не дозволяє досягти вирішення даної проблеми [13; 23; 28]. З метою підвищення точності відновлення біологічної осі кінцівки, позиціонування компонентів ендопротеза найбільш часто в світі застосовуються дві технології: використання індивідуальних Направитель і комп'ютерної навігації, яка, за даними різних авторів, часто призводить до незадовільних результатів операції [11; 30]. Одним з інноваційних варіантів розв'язання проблеми є розробка прецизійних персоніфікованих Направитель (ППН), які включають в себе як індивідуальні кондуктори для проведення пинов, так і резекційну блоки. Очевидною перевагою даної технології є можливість більш точної реконструкції біологічної осі кінцівки зі зменшенням часу оперативного втручання, його спрощенням [24]. При термінальних стадіях гонартроза є багатоплощинні деформації як проксимального відділу великогомілкової кістки, так і дистального відділу стегнової кістки. Виконання оперативного втручання в даному випадку пов'язане з високим ризиком розвитку незадовільних результатів ендопротезування. Рішенням даної проблеми є ретельне передопераційне планування. Однак застосування тільки даних рентгенологічного обстеження і навіть телерентгенограмм (FLFS) не дозволяє достовірно відобразити трехплоскостную деформацію. Таким чином, необхідним в подібних випадках є використання технологій 3D-моделювання з подальшим створенням ППН [1-4; 13].

Незважаючи на велику кількість досліджень з даної теми, їх результати суперечливі, а наукових робіт, в яких були б представлені дані порівняльного аналізу різних публікацій з сформульованими показаннями до застосування індивідуальних Направитель, нами не виявлено.

Різноманітність персоніфікованих прецизійних Направитель. У сучасний період відбувається збільшення кількості виконуваних операцій з використанням ППН, з'являються нові технології їх створення, розширюються показання до застосування. Найбільш часто використовуваними індивідуальними направітелямі є: TruMatch (DePuy), PSI (Zimmer), GMK MyKnee (Medacta), VISIONAIRE Patient Match Technology (Smith & Nephew), PROPHECY® Preoperative Navigation Guides (Microport Orthopaedics), Signature (Biomet Victoria Tasmania).

Досвід застосування персоніфікованого направителя TruMatch, DePuy (рис. 1) описаний в дослідженні Collins, де автор показав відмінні, як клінічні, так і рентгенологічні, результати більш ніж 600 виконаних операцій. Використання ППН дозволило добитися більш точного позиціонування компонентів ендопротеза в порівнянні зі стандартним інструментарієм, зменшити роль асистента в ході оперативного втручання [12].

Мал. 1. Персоніфікований направитель TruMatch, DePuy [15]

Використання PSI, Zimmer (рис. 2) при ендопротезуванні колінного суглоба призводить до невідповідності розташування стегнового і великогомілкової компонентів ендопротеза більш ніж на 3 градуси в 3-17% випадках в порівнянні з передопераційним плануванням [31]. Однак в дослідженні Köster з співавторами представлені дані про те, що застосування даного персоніфікованого направителя дозволило добитися більш точного позиціонування компонентів ендопротеза в порівнянні з традиційною технікою ендопротезування [20].

Однак в дослідженні Köster з співавторами представлені дані про те, що застосування даного персоніфікованого направителя дозволило добитися більш точного позиціонування компонентів ендопротеза в порівнянні з традиційною технікою ендопротезування [20]

Мал. 2. Персоніфікований направитель PSI, Zimmer [39]

Застосування Направитель GMK MyKnee призвело в 12,4% випадках до відхилення розташування компонентів ендопротеза більш ніж на 3 градуси від запланованого. Також автори дослідження вказують на відсутність відмінностей в результатах ендопротезування колінного суглоба з використанням ППН і комп'ютерної навігації [37].

Застосування VISIONAIRE Patient Match Technology при ендопротезуванні колінного суглоба призвело до невідповідності більш ніж на 2 мм в порівнянні з передопераційним плануванням рівня резекції дистального відділу стегнової кістки в 90% випадках і більш ніж в 70% випадках проксимального відділу великогомілкової кістки [33].

При порівнянні індивідуальних Направитель різних виробників Huijbregts з співавторами показали найменший ризик зсуву розташування компонентів ендопротеза від запланованого при використанні PSI, Zimmer [19]. Однак в даній науковій роботі не були враховані результати багатьох великих досліджень: Köster 2016 [20], Scholes 2014 [31], Tibesku 2016 [33], Zambianchi 2015 [37], в яких показники відхилення встановлених компонентів ендопротеза колінного суглоба значно менше. Таким чином, незважаючи на численні дослідження, результати у різних авторів по використанню ППН одного і того ж виробника відрізняються. На нашу думку, це пов'язано з порівнянням показників після ендопротезування колінного суглоба з приводу гонартроза з різним ступенем вираженості деформації, різним досвідом хірургів по використанню індивідуальних Направитель, неоднорідними групами пацієнтів.

Передопераційне планування та хірургічна техніка. Основним показанням до застосування ППН для ендопротезування колінного суглоба є деформуючий гонартроз III-IV стадії [за класифікацією Kellgren і Lawrence] з неможливістю використання комп'ютерних навігаційних систем і стандартних Направитель (рис. 3).

3)

Мал. 3. Посттравматическая деформація стегнової кістки, що утрудняє використання інтрамедуллярного направителя [24]

Створення ППН за методикою, описаною в роботах Mattei, Barrett, Ajwani, Lustig, включає в себе кілька етапів [5; 9; 22; 24]. Спочатку, за даними КТ або МРТ, проводиться створення комп'ютерної 3D-моделі колінного суглоба конкретного пацієнта. На другому етапі за допомогою методик програмного моделювання хірург здійснює резекцію стегнової і великогомілкової кісток під певними кутами в різних площинах з метою реконструкції біологічної осі кінцівки.

Контроль ротації стегнового компонента ендопротеза здійснюється щодо чрезнадмищелковой осі стегна, тибіальних - щодо горбистості великогомілкової кістки. Потім за допомогою методик топологічної оптимізації і гібридного параметричного моделювання створюється ППН у вигляді направителя для проведення пинов або резекційну блоку. На комп'ютерній моделі колінного суглоба визначаються необхідні розміри компонентів ендопротеза. Третій етап включає в себе 3D-друк ППН. Для цього може бути використаний FDM, SLS, SLA та інші 3D-принтери. Стегновий ППН використовується для установки вальгуса, рівня резекції і необхідної ротації феморального компонента ендопротеза. Великогомілкової ППН застосовується для позиціонування тибіальних компонента ендопротеза, визначення рівня резекції, Слоп (нахилу) і ротації. Середній термін створення ППН становить 3-4 тижні [5; 9; 22; 24; 26; 34]. Інші методики створення індивідуальних Направитель відрізняються тільки використовуваними інструментами програмного моделювання [12; 20; 28; 31; 33; 37].

Під час оперативного втручання ППН використовуються з метою позиціонування пинов для стандартних резекційні блоків (рис. 4) або в якості безпосередньо резекційні блоків. Інша частина операції виконується за стандартною методикою. Якщо не вдається досягти необхідного відновлення осі кінцівки при використанні ППН, хірург може перейти до застосування стандартних резекційні блоків [9; 22; 24; 34].

Мал. 4. Персоніфіковані направітель для прецизійного введення пинов [21]

Створення ППН на основі даних МРТ, на думку ряду авторів, дозволяє враховувати хрящову тканину суглоба, меніски, які можуть бути використані в якості додаткових орієнтирів. Однак дана технологія не набула поширення через більш точного позиціонування індивідуальних Направитель, створених за даними КТ [5; 20; 22; 24; 31; 37].

Клінічні і рентгенологічні результати. Незважаючи на численні дослідження, єдиної думки з приводу поліпшення рентгенологічних і клінічних результатів при використанні ППН в порівнянні зі стандартними направітелямі і застосуванням комп'ютерної навігації досі немає.

Ряд авторів показали в своїх дослідженнях відсутність доцільності застосування ППН при ендопротезуванні колінного суглоба.

У порівнянні з комп'ютерною навігацією, Conteduca з співавторами довели, що ППН не здатні досягти задовільного позиціонування компонентів ендопротеза [14]. У дослідженні Sassoon з співавторами представлені дані про те, що ППН не мають переваг у порівнянні зі стандартними направітелямі в більш точній відновленні осі кінцівки [30]. Також не було виявлено різниці у відновленні осі кінцівки при порівнянні традиційної техніки і ППН в дослідженні Rho з співавторами. Однак вони повідомляють про 12% випадках зовнішньої ротації стегнового компонента протеза при застосуванні індивідуальних Направитель [29]. У дослідженні Barrett з співавторами представлена ​​інформація про те, що застосування комп'ютерної навігації дозволяє більш точно позиціонувати компоненти ендопротеза в порівнянні з індивідуальними направітелямі [9]. У науковій роботі Boonen представлена ​​інформація про 29% випадків відхилень від механічної осі нижньої кінцівки (більше 3 °) у фронтальній площині при використанні ППН [10]. У дослідженні Nunley з співавторами представлені дані про гірших результати, у вигляді зсуву біологічної осі кінцівки від норми у 37% пацієнтів при використанні ППН [26].

Проте, не дивлячись на представлені результати досліджень, деякі автори повідомляють про більш високої точності позиціонування компонентів ендопротеза і відновлення біологічної осі нижньої кінцівки при використанні ППН, пов'язуючи це з більш ретельним передопераційним плануванням.

Anderl зі співавторами представили результати, які показують значно високу точність відновлення механічної осі і позиціонування компонентів ендопротеза в порівнянні зі стандартними направітелямі. В даному проспективному дослідженні середнє відхилення від цільового положення компонента протеза у всіх площинах склало менше 2 ° [6]. У своїх дослідженнях Heyse з співавторами довели, використовуючи різні методи томографії, що ППН дозволяє досягти більш високу частоту ротаційної стабільності компонентів ендопротеза в порівнянні з традиційною технологією ендопротезування [17; 18].

При порівнянні клінічних результатів після операції думки різних авторів про доцільність застосування ППН при ендопротезуванні колінного суглоба також розходяться.

Yaffe з співавторами показали значне поліпшення функціонального результату через 6 місяців після операції з використанням ППН в порівнянні зі стандартними направітелямі [36]. З іншого боку, різні автори продемонстрували, що ніяких істотних клінічних переваг ППН в порівнянні зі стандартною технологією ендопротезування немає. Це було встановлено як для тотального, так і одномищелкового ендопротезування колінного суглоба [27; 38].

Крововтрата. У дослідженні Thienpont зі співавторами оцінили вплив ППН на крововтрату, порівнюючи зі стандартною технологією ендопротезування. Було доведено, що застосування інтрамедулярного направителя для стегна, коли обов'язковим є розкриття кістковомозкового каналу, призводить до більшої крововтраті, в порівнянні з використанням індивідуальних Направитель [32]. Спірні дані були знайдені в літературі по оцінці крововтрати при застосуванні екстрамедулярного направителя [5; 7; 14; 25]. Однак Voleti з співавторами в своєму дослідженні відзначають, що використання кісткової аутопластики для закриття кістковомозкового каналу стегнової кістки призводить до зниження крововтрати при застосуванні інтрамедуллярного направителя [35].

Час оперативного втручання. Існує думка про те, що ППН теоретично може скоротити час операції, особливо для менш досвідчених хірургів. У рандомізованому контрольованому дослідженні Hamilton з співавторами показали, що ППН не скорочує час ендопротезування в порівнянні з традиційними методиками [16]. Схожі результати отримали в своїх дослідженнях Nunley [26] і Voleti [35]. Однак Bali з співавторами показали, що ППН дозволяє значно скоротити час оперативного втручання в порівнянні з традиційним ендопротезування колінного суглоба [8].

Висновок. Незважаючи на наявність численних досліджень в даній області, до сих пір єдиної думки щодо ППН у більшості хірургів немає. Наявні незадовільні результати застосування індивідуальних Направитель, на нашу думку, були пов'язані з недостатньо ретельно проведенням передопераційного планування, відсутністю досвіду і навичок комп'ютерного моделювання у хірургів, створенням ППН особами, які не мають досвіду виконання ендопротезування колінного суглоба, використанням не призначеного для створення ППН програмного забезпечення.

У наведеному аналізі сучасних літературних джерел нами не було виявлено даних по оцінці економічної ефективності використання індивідуальних Направитель, що, на нашу думку, необхідно враховувати при оцінці доцільності їх застосування при ендопротезуванні колінного суглоба.

Узагальнюючи результати наявних досліджень, ми вважаємо, що показання до застосування ППН можуть бути наступні: наявність деформації стегнової або великогомілкової кістки, коли застосування інтрамедулярних Направитель утруднено, контрактури колінного суглоба, коли технічно важко виконати ендопротезування з використанням комп'ютерної навігації, наявність в анамнезі запального процесу в стегнової кістки, ендопротеза кульшового суглоба ипсилатеральной боку, коли необхідно уникнути розтин кістковомозкового каналу.

бібліографічна посилання

Карякін М.М., Горбатов Р.О. ПРЕЦИЗІЙНІ персоніфікованого Направитель ДЛЯ ЕНДОПРОТЕЗУВАННЯ колінного суглоба // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2016. - № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25134 (дата звернення: 21.07.2019).

Пропонуємо вашій увазі журнали, що видаються у видавництві «Академія природознавства»

(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)

Is TKA using patient-specific instruments comparable to conventional TKA?
The use of patient-specific instruments does not reduce blood loss during minimally invasive total knee arthroplasty?
Ru/ru/article/view?
Готовим сами