Способ артроскопической аутопластики значительного костного дефекта гленоида при хронической передней нестабильности плеча с применением технологии 3D-печати Российский патент 2024 года по МПК A61B17/56 

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, может быть использовано для хирургического лечения хронической передней нестабильности плеча.

Рецидивирующая нестабильность плеча, связанная с костным дефектом переднего отдела гленоида, является распространенной патологией у наиболее трудоспособных и активных пациентов с прямым механизмом травмы. Размер костного дефекта имеет важную роль в определении оптимальной тактики лечения. На сегодняшний день эффективные способы хирургического лечения хронической передней нестабильности, вызванной значительным костным дефектом переднего отдела гленоида, представлены несколькими вариантами и остаются дискутабельными.

Основными известными вариантами хирургического лечения хронической передней нестабильности являются: 1) операция Латарже - открытая транспозиция клювовидного отростка лопатки одним комплексом тканей с сухожилием короткой головки двуглавой мышцы плеча и клюво-плечевой мышцей на передний отдел гленоида и 2) свободная костная аутопластика дефекта гленоида с использованием гребня подвздошной кости. Операция Латарже по сравнению с костной аутопластикой с использованием гребня подвздошной кости имеет преимущество в наличии «эффекта гамака», возникающего при трансфере объединенного сухожилия короткой головки двуглавой мышцы и клюво-плечевой, что обеспечивает ограничение патологическому переднему смещению головки плечевой кости. Преимуществом костной аутопластики с использованием гребня подвздошной кости является возможность возмещать значительно больший костный дефект переднего отдела гленоида.

Операция Латарже может выполняется как открытой, так и артроскопической техникой. Открытая техника имеет ряд недостатков: высокая травматизация окружающих мягких тканей, риск развития нейроваскулярных осложнений, неконгруэнтное позиционирование трансплантата по отношению к суставной поверхности гленоида, неудовлетворительный косметический результат.Артроскопическая техника выполнения операции Латарже заключается в выполнении транспозиции клювовидного отростка лопатки на передний отдел гленоида через горизонтальный разрез (сплит) в сухожилии подлопаточной мышцы под контролем эндоскопического оборудования через небольшие проколы кожного покрова.

Артросокпическая техника операции Латраже обладает неоспоримыми преимуществами: позволяет точно позиционировать трансплантат аналогично суставной поверхности гленоида, позволяет прецизионно выполнять коррекцию конгруэнтности суставных поверхностей, обеспечивает минимальную травматизацию окружающих мягких тканей, предотвращая возникновение рубцовой ткани, ускоряет период реабилитационного лечения, имеет удовлетворительный косметический результат.

Известен способ артроскопической аутопластики суставного отростка лопатки при передней нестабильности плечевого сустава (Патент РФ №2725277, МПК А61В 17/56. опубл. 30.06.2020, Бюл. №19). Известный способ предусматривает артроскопическую транспозицию фрагмента клювовидного отростка лопатки в зону дефекта костной ткани на передней поверхности суставного отростка лопатки с последующей его фиксацией винтами через предварительно просверленные каналы в обоих сопоставляемых костных образованиях с использованием артроскопических портов. В известном способе выполняют подготовку воспринимающего костного ложа, формируют расщеп через всю толщу подлопаточной мышцы между верхней и средней ее третями латеральнее объединенного сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча и клюво-плечевой мышцы. Выполняют остеотомию клювовидного отростка лопатки, затем остеотомированный фрагмент клювовидного отростка лопатки выводят через дополнительный медиальный порт на переднюю поверхность грудной клетки и формируют в нем два параллельных канала. Первый элемент направителя устанавливают таким образом, чтобы его крючковидная рабочая часть зацепляла и иммобилизовала указанный суставной отросток. Второй компонент направителя устанавливают через дополнительный задний порт и формируют с его помощью два параллельных канала в области подготовленного воспринимающего костного ложа. Проводят гибкие проводники через параллельные костные каналы, сформированные в суставном отростке лопатки и предварительно выполненный расщеп в подлопаточной мышце. Остеотомированный фрагмент клювовидного отростка лопатки насаживают на проводники, проводя их через костные каналы, смещают в область подготовленного воспринимающего костного ложа и фиксируют его в оптимальном положении двумя канюлированными винтами. Способ позволяет снизить риск резорбции пересаженного посредством транспозиции костного блока клювовидного отростка лопатки и развития деформирующего артроза плечевого сустава за счет прочной и безопасной его фиксации к суставному отростку лопатки в оптимальном положении, уменьшить риск возникновения интраоперационных неврологических осложнений за счет техники заднего засверливания при формировании костных каналов в суставном отростке лопатки, расширить возможности артроскопического визуального контроля всех этапов операции и интраоперационной коррекции сопутствующих повреждений важных анатомических за счет формирования дополнительных артроскопических портов.

Недостатком способа является необходимость использования специализированного инструмента, которого требует обучения и специальной подготовки, что в свою очередь усложняет операцию. Вторым недостатком является длительность хирургического вмешательства вследствие применения большого количества портов, тем самым повышая риск развития инфекционных и нейроваскулярных осложнений. Третьим недостатком является процедура остеотомии и обработки клювовидного отростка лопатки через дополнительный открытый доступ на передней поверхности грудной клетки, повышающая риск развития инфекционных осложнений вследствие соприкосновения трансплантата с кожей. Четвертым недостатком является неприменимость способа при значительно большем дефекте переднего отдела гленоида, когда применение одного трансплантата (который имеет ограниченный объем костной ткани) не обеспечит должного заполнения дефекта гленоида.

Известен также способ восполнения массивного костного дефекта суставного отростка лопатки в ходе оперативного лечения передней нестабильности плечевого сустава (Патент РФ №2729019, МПК А61В 17/56. опубл. 03.08.2020, Бюл. №22). Данный способ предусматривает свободную пластику костным аутотрансплантатом, выделенного из крыла подвздошной кости в виде условной правильной треугольной призмы, оба основания и одна боковая грань которой представлены губчатой костью, а две боковые грани - кортикальной костью. В этом способе аутотрансплантат адаптируют боковой гранью, представленной губчатой костью к подготовленному костному ложу в зоне дефекта на суставном отростке лопатки и фиксируют винтом, проведенным спереди назад через верхнюю часть расположенной спереди боковой грани костного аутотрансплантата к суставному отростку лопатки. Далее готовят на упомянутой грани аутотрансплантата воспринимающее костное ложе, удаляя на протяжении его нижней части кортикальную пластинку. После чего на указанное подготовленное ложе адаптируют остеотомированный фрагмент клювовидного отростка лопатки с комплексом сухожилий и фиксируют винтом, проведенным спереди назад через ранее установленный аутотрансплантат в суставной отросток лопатки.

Недостатком данного способа является применение открытой техники оперативного лечения, что повышает риск развития инфекционных и нейроваскулярных осложнений, большой травматизации мягких тканей, образованию послеоперационной контрактуры, увеличению длительности реабилитационного периода, неудовлетворенному косметическому результату. Вторым недостатком является одновинтовая фиксация остетомированого клювовидного отростка к гленоиду, что может привести к ротационному смещению трансплантата, миграции и повреждению всей конструкции.

Наиболее близких аналогов из области техники не выявлено.

Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является повышение эффективности хирургического лечения пациентов с хронической передней нестабильностью плеча, обусловленной наличием значительного (более 40%) костного дефекта гленоида за счет артроскопического восполнения дефицита костной ткани аутотрансплантатом из крыла подвздошной кости и остеотомированным клювовидным отростком с комплексом сухожилий одновременно.

Технический результат достигается тем, что способ включает предоперационное планирование с применением технологии 3D-печати, выделение из крыла подвздошной кости аутотрансплантата, его адаптацию основанием представленным губчатой костью к подготовленному ложу в зоне дефекта на переднем отделе гленоида и временную фиксацию двумя спицами, просверленными спереди назад через аутотрансплантат и гленоид. Затем осуществляют адаптацию остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий к подготовленному ложу трансплантата и постоянно фиксируют двумя канюлированными винтами, проведенными спереди назад через оба трансплантата в суставной отросток лопатки с послеоперационным контролем результатов операции с применением технологии 3D-печати.

Предоперационное планирование с применением технологии 3D-печати позволяет прецизионно выделить и адаптировать по форме и размеру аутотрансплантат из крыла подвздошной кости к ложу в зоне дефекта на переднем отделе гленоида, смоделировать форму, размер и оптимальное положение ложа на переднем отделе гленоида, оптимально рассчитать и наложить отверстия в аутотрансплантате для временной его фиксации спицами и постоянной фиксации винтами к гленоиду, смоделировать и реализовать в ходе операции его оптимальную обработку в зоне контакта с остеотомированным клювовидным отростком.

Выделение из крыла подвздошной кости аутотрансплантата и его адаптация к подготовленному ложу в зоне дефекта на переднем отделе гленоида обеспечивает максимально возможное восстановление утраченной площади сустава собственным костным материалом пациента.

Адаптация остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий к подготовленному ложу трансплантата позволяет восстановить конгруэнтность суставной поверхности поврежденного гленоида, обеспечить максимальную площадь контакта между ними и как следствие минимизировать риск остеолиза как аутотрансплантата, так и остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий, позволяет обеспечить их костное сращение и восстановить суставную поверхность сустава.

Постоянная фиксация двумя канюлированными винтами, проведенными спереди назад через оба трансплантата в суставной отросток лопатки позволяет обеспечить прочную фиксацию, прецизионное положение трансплантатов к суставной поверхности гленоида, обеспечивая ограничение патологического переднего смещения головки плечевой кости, снижению риска развития осложнений и рецидивов патологии.

Послеоперационный контроль результатов операции с применением технологии 3D- печати позволяет начать реабилитационную программу по клиническому восстановлению функции конечности в оптимальные сроки.

Такое решение клинической проблемы хронической нестабильности плеча с значительным костным дефектом гленоида позволяет надежно восстановить очень большой дефект костной ткани гленоида и предотвратить патологическое переднее смещение головки плеча относительно суставной поверхности гленоида при движении конечности в плечевом суставе.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На этапе предоперационного планирования выполняется компьютерная томография (КТ) плечевого сустава, оценивается костной дефект по 3D сканам по формуле: Дефицит гленоида = d/D х 100%, где d - ширина отрезка дефекта гленоида; D - диаметр неповрежденного отрезка гленоида. Далее проектируется анатомическая 3D модель, с помощью 3D принтера выполняется моделирование методом наплавления трехмерной модели лопатки в соотношении 1:1. На анатомической 3D - принт модели лопатки выполняется предоперационная отработка основных этапов хирургического вмешательства.

Пациент располагается на операционном столе в положении «пляжное кресло» (рука находится на плечевом упоре в положении сгибания 75°, отведения 15°, внутренней ротации 35°). Первым этапом выполняется забор костного аутотрансплантата из крыла подвздошной кости в виде четырехугольной призмы. На манипуляционном столе производится декортикация двух оснований аутотрансплантата с последующим формированием двух сквозных параллельных отверстий под винты. Вторым этапом выполняется формирование стандартного заднего и переднего артроскопического портов для визуализации анатомических структур и работы в переднем отделе плечевого сустава. Используя электрокоагулятор и бур, выполняют отслойку капсуло-лабрального комплекса переднего края гленоида, очищают поверхность от рубцовых масс и костных фрагментов, подготавливают ложе для транспозиции и создания наилучших условий адаптации трансплантата в соответствии с предоперационным планированием на основе 3D-печати. Далее отсекают корако-акромиальную связку и сухожилие малой грудной мышцы, выделяя клювовидный отросток от мягких тканей, сохраняя сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча и клюво- плечевой мышцы. Накладывают третий рабочий передне-латеральный порт и производят декортикацию нижнего основания клювовидного отростка. Далее под контролем расположения мышечно-кожного и подмышечного нервов формируют расщеп (сплит) в сухожилии подлопаточной мышцы, используя электрод и металлический троакар, который проводят из стандартного заднего порта. Далее через дополнительный пятый рабочий надклювовидный порт на верхней поверхности клювовидного отростка по металлическому направителю просверливают две направляющие спицы и формируют два параллельных сквозных отверстия канюлированным сверлом и производят остеотомию клювовидного отростка. Затем подготовленный костный аутотрансплантат из крыла подвздошной кости фиксируют в канюле металлическими пинами с резьбой в дополнительном четвертом переднем транспекторальном порте и через сплит подлопаточной мышцы располагают трансплантат основанием, образованным губчатой костью, к подготовленному ложу на передней поверхности гленоида, временно фиксируют на две спицы, проведенные спереди назад через отверстия в трансплантате к передней поверхности суставного отростка лопатки. Далее с помощью канюли и металлических пинов выполняют фиксацию остеотомированного клювовидного отростка, обрабатывают линию остеотомии буром, формируя гладкие края. Далее через сплит подлопаточной мышцы по проведенным ранее спицам выполняют адаптацию остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий к воспринимающему костному ложу аутотрансплантата из крыла подвздошной кости и надежно фиксируют канюлированными винтами по временным направляющим спицам спереди назад через оба трансплантата к суставному отростку лопатки.

На этапе послеоперационного периода выполняется компьютерная томография (КТ) плечевого сустава, проектируется компьютерная анатомическая 3D модель и на 3D принтере выполняется печать трехмерной модели лопатки в масштабе 1:1 по которой осуществляется контроль выполнения способа.

Заявляемый способ хирургического лечения передней нестабильности плеча при значительном костном дефекте гленоида (более 40%) обеспечивает достижение технологического медицинского результата в повышении эффективности лечения, являясь при этом универсальным, простым в применении и доступным широкому кругу хирургов.

Заявляемый способ хирургического лечения поясняется изображениями, где схематично показаны этапы предоперационного планирования с применением технологии 3D-печати, этапов хирургического вмешательства и послеоперационного контроля.

На Фиг. 1 - КТ-исследование левого плечевого сустава до операции. Общий вид лопатки с наличием массивного костного дефекта и вентрально сместившегося костного фрагмента. Этап предоперационного планирования

На Фиг. 2 - Вычисление размера костного дефекта гленоида по 3D сканам в программе InVesalius по формуле: размер дефекта/диаметр гленоида х100% = размер дефекта в процентах. Дефект гленоида равен 55%. Этап предоперационного планирования

На Фиг. 3 - Подготовка к печати 3D модели лопатки в программе PrusaSlicer в масштабе 1:1. Этап предоперационного планирования

На Фиг. 4 - 3D печать лопатки с наличием массивного дефекта переднего края гленоида и костного фрагмента. Этап предоперационного планирования

На Фиг. 5 - 3D печать лопатки с подготовленным ложем для аутотрансплантата в переднем отделе гленоида путем декортикации и удаления костного фрагмента. Этап предоперационного планирования

На Фиг. 6 - 3D печать и костный аутотрансплантат из крыла подвздошной кости в виде четырехугольной призмы с двумя сквозными отверстиями под винты. Этап хирургического вмешательства

На Фиг. 7 - Фиксация аутотрансплантата из крыла подвздошной кости с помощью двух спиц представленная на 3D-принт макете и во время выполнения способа. Вид через артроскопический переде-латеральный артроскопический доступ. Этап хирургического вмешательства

На Фиг. 8 - Фиксация двумя канюлированными винтами, проведенными по направляющим спицам, через оба трансплантата на переднем отделе гленоида. Окончательный вид предложенного способа представленный на 3D принт макете и интраоперационно. Вид в артроскопический переде-латеральный доступ.Этап хирургического вмешательства

На Фиг. 9 - Фиксация двумя канюлированными винтами, проведенными по направляющим спицам, через оба трансплантата на переднем отделе гленоида. Окончательный вид предложенного способа представленный на 3D принт макете и интраоперационно. Вид через артроскопический переде-латеральный доступ. Этап хирургического вмешательства.

На Фиг. 10 - 3D изображение и 3D принт макет лопатки через 6 недель после осуществления способа. Этап послеоперационного контроля.

Предлагаемый способ поясняется клиническим примером.

Клинический пример

Больная X., 30 лет. Из анамнеза известно, что травма плеча получена 2 года назад в результате падения. С течением времени отмечала до 6 самопроизвольных вывихов плеча в сутки.

Диагноз: Посттравматический артроз левого плечевого сустава. Хроническая передняя нестабильность левого плеча с формированием дефекта костной ткани 55% переднего отдела гленоида.

На этапе предоперационного планирования выполнили компьютерную томографию (КТ) левого плечевого сустава. Костный дефект оценили по 3D сканам. Дефицит костной ткани в процентах вычислили по формуле: Дефицит гленоида = d/D х 100%, где d - ширина отрезка дефекта гленоида; D - диаметр неповрежденного отрезка гленоида. Костный дефект гленоида составил 55%.

На этапе предоперационного планирования выполнили проектирование анатомической 3D модели лопатки в программе InVesalius https://invesalius.github.io/download.html. 3D модель в формате STL передали в программу PrusaSlicer https://help.prusa3d.com/article/download-prusaslicer_2220. Далее с помощью 3D принтера выполнили моделирование методом наплавления трехмерной модели лопатки в масштабе 1:1, используя нить PETG пластика. На анатомической модели лопатки выполнили предоперационную отработку основных этапов операции.

Анестезия общая. Пациент располагался на операционном столе в положении «пляжное кресло» (рука находится на плечевом упоре в положении сгибания 75°, отведения 15°, внутренней ротации 35°). Первым этапом выполнили забор костного аутотрансплантата из крыла подвздошной кости в виде четырехугольной призмы. На манипуляционном столе произвели декортикацию двух оснований аутотрансплантата с последующим формированием двух параллельных сквозных отверстий под винты. Вторым этапом выполнили формирование стандартного заднего и переднего артроскопического портов для визуализации анатомических структур и работы в переднем отделе плечевого сустава. Используя электрокоагулятор и бур, выполнили отслойку капсуло-лабрального комплекса переднего края гленоида, очистили поверхность от Рубцовых масс и костных фрагментов, подготовили ложе для транспозиции и создания наилучших условий адаптации трансплантата в полном соответствии с 3D-принт моделью предоперационного планирования. Далее отсекли корако-акромиальную связку и сухожилие малой грудной мышцы, выделили клювовидный отросток от мягких тканей, сохраняя сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча и клюво-плечевой мышц. Наложили третий рабочий передне-латеральный порт, через него произвели декортикацию нижнего основания клювовидного отростка. Далее под контролем расположения мышечно-кожного и подмышечного нервов сформировали расщеп (сплит) сухожилия подлопаточной мышцы, используя металлический троакар, проведенный из стандартного заднего порта и электорорезектор. Далее, используя дополнительный пятый рабочий надклювовидный порт, на верхней поверхности клювовидного отростка временно ввели две направляющие спицы по которым сформировали два сквозных параллельных отверстия канюлированным сверлом и произвели остеотомию клювовидного отростка. Затем подготовленный костный аутотрансплантат из крыла подвздошной кости фиксировали к канюле с помощью металлических пинов с резьбой. Трансплантат через четвертый передний транспекторальный порт и сплит подлопаточной мышцы расположили основанием, образованным губчатой костью, к подготовленному ложу на передней поверхности суставного отростка лопатки и временно зафиксировали на две спицы, просверленные спереди назад через трансплантат и гленоид. Далее выполнили фиксацию остеотомированного клювовидного отростка пинами к освободившейся канюле, обработали остеотомированную грань буром, формируя гладкие края. Далее через сплит подлопаточной мышцы по проведенным ранее спицам выполнили адаптацию остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий к воспринимающему костному ложу аутотрансплантата из крыла подвздошной кости и окончательно зафиксировали канюлированными винтами спереди назад через оба трансплантата к суставному отростоку лопатки.

Левую верхнюю конечность сразу после операции ограничили в отводящей шине 15 градусов на 5 недель. Выполнили КТ- исследование левого плеча, спроектировали и выполнили 3D-принт оперированного плечевого сустава. Положение аутотрансплантата и транспонированного клювовидного отростка признали правильным. Через 12 суток сняли швы с послеоперационных ран, начали программу реабилитации. На контрольном осмотре, проведенном через 12 недель, отметили отличный косметический и функциональный результат. Осуществили повторный послеоперационный контроль с использованием 3D-печати. Отметили процесс консолидации. Рецидива вывиха левого плеча не отметили.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для артроскопической аутопластики при костном дефекте гленоида более 40% при хронической передней нестабильности плеча. Проводят выделение из крыла подвздошной кости аутотрансплантата и выполняют его декортикацию. Выделяют клювовидный отросток с сохранением сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча и клюво-плечевой мышцы. Затем проводят адаптацию аутотрансплантата из крыла подвздошной кости основанием, представленным губчатой костью, к подготовленному ложу в зоне дефекта на переднем отделе гленоида и временную фиксацию двумя спицами, просверленными спереди назад через аутотрансплантат и гленоид. Проводят остеотомию клювовидного отростка, затем осуществляют адаптацию остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий к подготовленному ложу аутотрансплантата и осуществляют постоянную фиксацию двумя канюлированными винтами, проведенными спереди назад через оба аутотрансплантата в суставной отросток лопатки. В послеоперационном периоде выполняют компьютерную томографию, по результатам которой проектируют и выполняют печать 3D-модели лопатки, по которой осуществляют послеоперационный контроль. Способ обеспечивает эффективность лечения пациентов с наличием значительного объема дефекта костной ткани гленоида при хронической передней нестабильности плеча за счет артроскопического восполнения дефекта свободным костным аутотрансплантатом из крыла подвздошной кости и остеотомированным клювовидным отростком с комплексом сухожилий одновременно, прочной фиксации конструкции, сохранения конгруэнтности поверхностей трансплантатов с суставной поверхностью гленоида и головкой плеча. 10 ил., 1 пр.

Способ артроскопической аутопластики при костном дефекте гленоида более 40% при хронической передней нестабильности плеча, включающий предоперационное планирование с применением технологии 3D-печати, характеризующийся тем, что проводят выделение из крыла подвздошной кости аутотрансплантата и выполняют его декортикацию; выделяют клювовидный отросток с сохранением сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча и клюво-плечевой мышцы; затем проводят адаптацию аутотрансплантата из крыла подвздошной кости основанием, представленным губчатой костью, к подготовленному ложу в зоне дефекта на переднем отделе гленоида и временную фиксацию двумя спицами, просверленными спереди назад через аутотрансплантат и гленоид; проводят остеотомию клювовидного отростка, затем осуществляют адаптацию остеотомированного клювовидного отростка с комплексом сухожилий к подготовленному ложу аутотрансплантата и осуществляют постоянную фиксацию двумя канюлированными винтами, проведенными спереди назад через оба аутотрансплантата в суставной отросток лопатки; в послеоперационном периоде выполняют компьютерную томографию, по результатам которой проектируют и выполняют печать 3D-модели лопатки, по которой осуществляют послеоперационный контроль.