СПОСОБ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОГО ТОТАЛЬНОГО ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ КОЛЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2024 года по МПК A61B17/56 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при эндопротезировании коленного сустава у пациентов с деформирующим артрозом коленного сустава 3-4 степени.

Уровень техники

До сих пор эндопротезирование коленного сустава выполнялось методом «механического выравнивания». Балансировка нового сустава осуществлялась путем обширного релиза мягких тканей. Это значительно увеличивало травматичность операции, способствовало более длительному восстановлению и худшим функциональным результатам [1, 2, 3].

В тех случаях, когда применялся метод кинематического выравнивания, опил тибиального плато выполнялся «на глаз» с последующей коррекцией, что делало операцию мало предсказуемой и не имеющей четких критериев определения параметров опила. Эта проблема долгие годы являлась и является до сих пор препятствием для активного использования анатомически более предпочтительного метода кинематического выравнивания при тотальном эндопротезировании коленного сустава.

Кроме того, в представленных методах совершенно не учитывался износ задних отделов мыщелков бедренной кости. Хирург никогда не мог точно сказать, в каком положении находится бедренный компонент в коронарной плоскости. Не меньше вопросов возникает и по ориентации тибиального компонента. А это означает, что стабильность коленного сустава становится под вопросом, особенно при его сгибании. Этот недостаток в той или иной мере присутствует у всех существующих методов тотального эндопротезирования коленного сустава, как механического выравнивания, так и кинематического [4].

Из уровня техники известен способ персонализированного тотального эндопротезирования коленного сустава, в соответствии с которыми бедренный компонент устанавливают в положение 3° наружной ротации по отношению к задней мыщелковой линии, или в нейтральном положении по отношению к трансэпикондилярной линии при помощи интрамедуллярного направителя, при этом перед резекцией большеберцовой кости на суставной поверхности большеберцовой кости очерчивают овал латерального мыщелка, через центр которого проводят продольную линию в переднезаднем направлении, вдоль указанной линии просверливали 2 отверстия в толще большеберцовой кости. После резекции проксимальной части большеберцовой кости, которую производят по экстрамедуллярному направителю, в просверленные отверстия вставляют пины, по которым восстанавливают линию, она же и является ориентиром для установки ротации тибиального компонента [5].

Однако в соответствии с указанным способом эндопротезирование осуществляют с учетом ротации бедренного и большеберцового компонентов с ориентацией на оси конечности без учета степени износа сустава пациента, что не позволяет восстановить геометрические параметры сустава и его персональную биомеханику (кинематику), которые были у пациента до начала заболевания.

Известен способ персонализированного тотального эндопротезирования коленного сустава у пациентов с остеоартритом III-IV степени, в соответствии с которым осуществляют предоперационное планирование методом компьютерного моделирования с помощью программы RadiAnt DICOM Viewer, при этом контролем служат показатели интактного колена. Используют модифицированный доступ Subvastus, технику «Femur-first», релиз мягких тканей исключают. Срезы бедра выполняют параллельно чрезмыщелковым линиям, а величину опилов определяют с учетом толщины импланта и степени дефекта хрящевой и костной ткани. Способ позволяет с большей точностью достичь естественных значений сгибательного промежутка, а исключение релиза и выполнение опилов параллельно чрезмыщелковым линиям способствуют восстановлению естественных осей коленного сустава и достижению баланса коллатеральных связок [6].

Однако данный способ не применим в случае двустороннего поражения коленных суставов. Главная суть этого метода заключается не в восстановлении индивидуальной кинематики, присущей данному конкретному человеку, а в создании индивидуальных резекционных блоков для данного пациента, основанных на выравнивании по механической оси, что уменьшает объем операции, однако не позволяет добиться хорошего баланса без релиза связочного аппарата.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ персонализированного тотального эндопротезирования коленного сустава, в соответствии с которым выполняют предоперационное рентгенологическое исследование с индивидуальным планированием выравнивания эндопротеза коленного сустава, затем осуществляют доступ к коленному суставу и проводят остеотомию проксимального отдела большеберцовой кости с помощью интрамедуллярного аппарата, при этом высоту остеотомии устанавливают на основании наименее пораженной стороны, затем на основании предоперационного планирования выполняют дистальную остеотомию бедра на толщину, равную толщине бедренного компонента. Далее устанавливают бедренный и большеберцовый пробный компонент и проводят тест на стабильность [7].

Недостатком прототипа является то, что при установке направляющей для дистальной резекции при наличии зазора между пластиной и мыщелком большеберцовой кости, данная разница не компенсируется, что может привести в ошибке при ротации бедренного компонента.

Решаемой в разработанном способе технической проблемой является осуществление выравнивания созданного коленного сустава при выполнении операции эндопротезирования коленного сустава, позволяющего максимально близко восстановить геометрические параметры сустава, которые были у пациента до начала заболевания и при этом снизить травматичность самой процедуры.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении точной балансировки сустава, быстром восстановлении функции конечности и реабилитации пациента за счет отсутствия необходимости проведения релиза мягких тканей. Вновь созданный сустав по своим контурам и объему максимально близко соответствует тому суставу, который был у пациента до начала развития заболевания. Это осуществляется за счет кинематического выравнивания вновь созданного коленного сустава с учетом степени износа хрящевой ткани мыщелков большеберцовой и бедренной кости, что снижает травматизацию проводимой процедуры, а также позволяет восстановить индивидуальную биомеханику пораженного сустава, присущую данному конкретному пациенту.

Технический результат достигается за счет следующих приемов.

В предоперационном периоде проводят магнитно-резонансную томографию и определяют толщину хрящевой части дистальных и задних отделов мыщелков бедренной кости. Релиз капсулы осуществляют в объеме, необходимом для установки резекционного блока. Выполняют опиливание мыщелков бедренной кости, при этом в интрамедуллярный канал устанавливают направитель для дистальной резекции, а зазор между опорной пластиной направителя и мыщелком с изношенным хрящом компенсируют с помощью измерительного щупа. Затем устанавливают резекционный блок и осуществляют опил дистального отдела мыщелка бедренной кости с сохранным хрящом на толщину бедренного компонента эндопротеза. Мыщелок с изношенным хрящом опиливают на толщину опила мыщелка с сохранным хрящом за вычетом толщины утраченного хряща, определенной на МРТ. После выполнения опилов устанавливают пробный бедренный компонент и проверяют сбалансированность коленного сустава. При выявлении дисбаланса с помощью измерительного щупа определяют толщину зазора между мыщелком большеберцовой кости с изношенным хрящом и пробным бедренным компонентом, вставляя щуп той толщины, при которой дисбаланс исчезает. Затем осуществляют опил мыщелков большеберцовой кости, начиная с мыщелка с изношенным хрящом, при этом толщину опила мыщелка с сохранным хрящом определяют как сумму толщины опила мыщелка с изношенным хрящом и толщины щупа, использованного для устранения дисбаланса.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 представлена разница толщины хряща изношенной части медиального мыщелка бедренной кости по сравнению с неизношенным латеральным мыщелком на МРТ коленного сустава.

На фигуре 2 продемонстрирован процесс измерения зазора между опорной пластиной направителя для дистальной резекции и изношенного мыщелка бедренной кости для выполнения дистального опила бедренной кости.

На фигуре 3 представлены измерительные щупы для определения размеров костных дефектов с целью их последующей компенсации при выполнении опилов.

На фигуре 4 продемонстрирована проверка баланса коленного сустава на пробном бедренном компоненте.

На фигуре 5 представлено определение величины дефекта большеберцовой кости с целью его компенсации при опиле большеберцовой кости.

На фигуре 6 представлен макропрепарат суставных поверхностей коленного сустава с указанной толщиной опила.

На фигуре 7 представлена панорамная рентгенография нижних конечностей в положении стоя с измерениями при помощи специализированной программы MediCad, слева - механическое выравнивание (наклон линии сустава к горизонтальной поверхности 4,5°), справа - персонализированное (наклон линии сустава к горизонтальной поверхности 0,6°).

На фигуре 8 предоперационная рентгенограмма коленного сустава в 2-х проекциях.

На фигуре 9 контрольная панорамная рентгенография нижних конечностей через 7 месяцев после операции с расчетом положения конечностей с помощью программы MediCad.

Осуществление изобретения

После определения показаний к тотальному эндопротезированию коленного сустава проводят планирование операции по МРТ. Главной целью планирования является определение толщины хрящевой ткани дистальных и задних отделов мыщелков бедра (фиг.1).

Операция начинается со стандартного прямого доступа в коленный сустав, обходя надколенник с медиальной стороны. Релиз капсулы проводят только в размере, необходимом для установки резекционных блоков.

Первыми опиливают мыщелки бедренной кости. Для этого устанавливают интрамедуллярный направитель для дистальной резекции, при этом опорную пластину направителя прижимают к мыщелку с сохранным хрящом, а между пластиной и мыщелком с изношенным хрящом остается зазор по размеру дефекта, определенному по предоперационной МРТ (фиг.2), который компенсируют с помощью измерительного щупа соответствующей толщины.

После выполнения дистального опила производят измерение размеров бедренного компонента и устанавливают резекционный блок 4 в 1. Устанавливая этот блок, ориентируются на задние мыщелки бедренной кости. В случае, когда задние отделы мыщелков изношены неравномерно, эту разницу определяют на предоперационном МРТ и при установке резекционного блока компенсируют ее с помощью измерительного щупа (фиг.3). Это позволяет исключить ошибку в ротации бедренного компонента. После того как были произведены все опилы бедренной кости, на нее устанавливают пробный бедренный компонент и производят проверку стабильности коленного сустава (фиг.4).

В том случае, когда сустав нестабилен, тогда с помощью измерительных щупов определяют размер зазора со стороны мыщелка с изношенным хрящом и пробным бедренным компонентом, вставляя щуп той толщины, при которой дисбаланс исчезает (фиг.5). Затем осуществляют опил мыщелков большеберцовой кости, начиная с мыщелка с изношенным хрящом, при этом толщину опила мыщелка с сохранным хрящом определяют как сумму толщины опила мыщелка с изношенным хрящом и толщины щупа, использованного для устранения дисбаланса. Например, определив размер зазора, а он обычно бывает от 2 до 6 мм, переходят к планированию опила большеберцовой кости. С помощью штатного инструмента фирмы выставляют глубину опила изношенного мыщелка большеберцовой кости глубиной 2 мм. Мыщелок с сохраненным хрящом опиливают на глубину 2 мм, увеличенной на толщину контрольного щупа, при котором сустав был сбалансирован. Так, например, если разница между мыщелками составляет 4 мм, то толщина опила со стороны более изношенного мыщелка составит 2 мм, а со стороны относительно здорового - 6 мм. После этого контролируют баланс опилов с помощью контрольной прокладки и устанавливают компоненты эндопротеза стандартной техникой. При выполнении операции измеряют толщину опилов дистального (каждый мыщелок), заднего (также оба мыщелка) бедра и обоих мыщелков большеберцовой кости (фиг.6).

В способе не производится обширный релиз мягких тканей как при механическом выравнивании, что значительно снижает травматичность операции. Кроме того, при применении заявленного способа линия сустава соответствует линии сустава конкретного индивидуума, поскольку осуществляют опил мыщелков только с учетом степени износа сустава самого пациента, а установку эндопротеза осуществляют в той ротации, в какой находится существующий сустав пациента.

По сравнению с рутинным выравниванием по «механической» оси, при осуществлении заявленного способа у пациентов при вертикальном положении в большинстве случаев плоскость нового сустава находится параллельно плоскости пола (фиг.7). Все выше перечисленное приводит к значительному сокращению сроков реабилитации после операции и существенному улучшению функциональных результатов.

Клинический пример.

Больная К., 1946 года рождения, находилась на лечении в ГКБ№1 им. Н.И. Пирогова ДЗ г. Москвы с диагнозом Асептический некроз медиального мышелка бедренной кости. Правосторонний гонартроз 3-4 степени (фиг.8). При поступлении рейтинг по шкале Oxford был 18 баллов, а по KOOS функциональные возможности правой нижней конечности были сохранены только на 21%. Объем движений в правом коленном суставе был 100°.

Была выполнена операция тотальное эндопротезирование правого коленного сустава разработанным нами методом персонализированного выравнивания.

Послеоперационный период протекал без осложнений и на 5 день после операции больная была выписана на амбулаторное лечение. На контрольном осмотре через 7 месяцев рейтинг по шкале Oxford был 46 баллов (48 максимальный), по шкале KOOS функция коленного сустава была восстановлена полностью (100%). Объем движений был 120°. На контрольных рентгенограммах положение компонентов эндопротеза правильное (фиг.9). НКА угол -1,3°.

Список источников:

1.Karasavvidis T, Pagan Moldenhauer CA, Haddad FS, Hirschmann MT, Pagnanj MW, Vigdorchik JM/ Current concepts in Alignment in Total Knee Arthroplasty.

2. Liu, B., Feng, C. & Tu, C. Kinematic alignment versus mechanical alignment in primary total knee arthroplasty: an updated meta-analysis of randomized controlled trials. J Orthop Surg Res 17, 201(2022).

3. Lustig S, Sappey-Marinier E, Fary C, Servien E, Parratte S, Batailler C. Personalized alignment in tjtal knee arthroplasty:current concepts. SICOT J. 2021; 7:19.

4. Hood RW, VanniM, Insall JN The ncorrection knee aligment in 225 consecutive total condylar knee replacements. Clin Orthop Relat Res.1981 Oct;(160):94-105.

5. Безверхний С.В., Загородний Н.В., Захарян Н.Г., Такиев А.Т., Евсюкова И.Д., Садков И.А. Результаты эндопротезирования коленного сустава с применением кинематического выравнивания ротации тибиального компонента. Вестник последипломного медицинского образования. 2015, № 1, стр. 32-35.

6. Сабаев С.С., Мусаев Д.Б. Кинематическое выравнивание при эндопротезировании коленного сустава. Пути достижения. XII Всероссийский съезд травматологов-ортопедов. Сборник тезисов. Санкт-Петербург, 2022, стр. 799-800.

7. Theofilos Karachalios T., Komnos G.A. Individualized surgery in primary total knee arthroplasty. EOR. 2020, 5, pp. 663-671.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при проведении тотального эндопротезирования коленного сустава. Выполняют доступ в коленный сустав. Релиз капсулы осуществляют в объеме, необходимом для установки резекционного блока. Выполняют опиливание мыщелков бедренной кости, при этом в интрамедуллярный канал устанавливают направитель для дистальной резекции, а зазор между опорной пластиной направителя и мыщелком с изношенным хрящом компенсируют с помощью измерительного щупа. Устанавливают резекционный блок и осуществляют опил дистального отдела мыщелка бедренной кости с сохранным хрящом на толщину бедренного компонента эндопротеза. Мыщелок с изношенным хрящом опиливают на толщину опила мыщелка с сохранным хрящом за вычетом толщины утраченного хряща, определенной на МРТ. После выполнения опилов устанавливают пробный бедренный компонент и проверяют сбалансированность коленного сустава. При выявлении дисбаланса измерительным щупом определяют толщину зазора между мыщелком большеберцовой кости с изношенным хрящом и пробным бедренным компонентом, вставляя щуп той толщины, при которой дисбаланс исчезает. Затем осуществляют опил мыщелков большеберцовой кости, начиная с мыщелка с изношенным хрящом, при этом толщину опила мыщелка с сохранным хрящом определяют как сумму толщины опила мыщелка с изношенным хрящом и толщины щупа, использованного для устранения дисбаланса. Способ обеспечивает более быстрое восстановление функции конечности и реабилитацию пациента, снижает травматизацию проводимой процедуры, а также позволяет восстановить биомеханику пораженного сустава за счет проведения релиза мягких тканей в размере, необходимом для установки резекционных блоков, и осуществления кинетического выравнивания вновь созданного коленного сустава с учетом степени износа хрящевой ткани мыщелков большеберцовой и бедренной кости. 9 ил., 1 пр.

Способ персонализированного тотального эндопротезирования коленного сустава при оперативном лечении деформирующего артроза коленного сустава 3-4 степени, включающий осуществление доступа к коленному суставу, опил суставных поверхностей костей, образующих коленный сустав, и установку эндопротеза, отличающийся тем, что по результатам предоперационной магнитно-резонансной томографии (МРТ) определяют толщину хрящевой части дистальных и задних отделов мыщелков бедренной кости,

релиз капсулы осуществляют в объеме, необходимом для установки резекционного блока, выполняют опиливание мыщелков бедренной кости, при этом в интрамедуллярный канал устанавливают направитель для дистальной резекции, а зазор между опорной пластиной направителя и мыщелком с изношенным хрящом компенсируют с помощью измерительного щупа,

затем устанавливают резекционный блок и осуществляют опил дистального отдела мыщелка бедренной кости с сохранным хрящом на толщину бедренного компонента эндопротеза,

мыщелок с изношенным хрящом опиливают на толщину опила мыщелка с сохранным хрящом за вычетом толщины утраченного хряща, определенной на МРТ,

после выполнения опилов устанавливают пробный бедренный компонент и проверяют сбалансированность коленного сустава, для чего определяют толщину зазора между мыщелком большеберцовой кости с изношенным хрящом и пробным бедренным компонентом, при наличии дисбаланса вставляют щуп той толщины, при которой дисбаланс исчезает,

затем осуществляют опил мыщелков большеберцовой кости, начиная с мыщелка с изношенным хрящом, при этом толщину опила мыщелка с сохранным хрящом определяют как сумму толщины опила мыщелка с изношенным хрящом и толщины щупа, использованного для устранения дисбаланса.