Компьютерная навигация при эндопротезировании коленного сустава
При эндопротезировании коленного сустава очень важно восстановление биомеханической оси конечности и достижение баланса связок коленного сустава. Восстановление биомеханической оси конечности достигается точными спилами бедренной и большеберцовой костей, а баланс связок — правильной ротационной установкой бедренного и тибиального компонента и релизом мягких тканей при необходимости.
С октября 2008 года в РНЦ «ВТО» выполняются операции эндопротезирования коленного сустава с использованием компьютерной навигации фирмы Stryker.
Компьютерная навигация позволяет:
- выполнить точную (перпендикулярно биомеханической оси конечности) ориентацию дистального спила бедра и проксимального спила голени;
- определить размер и положение бедренного компонента (при использовании протезов фирмы Stryker);
- определить правильную ротацию бедренного компонента;
- определить биомеханическую ось конечности в различных положениях сгибания-разгибания;
- определить стабильность коленного сустава в различных положениях сгибания-разгибания до и после имплантации компонентов;
- осуществлять ориентацию спилов без вскрытия костномозгового канала.
К настоящему времени выполнено 19 операций эндопротезирования коленного сустава с использованием компьютерной навигации у 18 пациентов, что составило 15,7 % от общего числа операций эндопротезирования коленного сустава за этот период. Правых коленных суставов прооперировано 10 (52,6 %), левых — 9 (47,4 %). Показаниями к операции эндопротезирования были артрозы коленных суставов (первичные, вторичные на фоне ревматоидного артрита, дисплазии, последствий травм) с выраженным болевым синдромом. В большинстве случаев — 15 больных (78,9 %) — отмечалась деформация коленного сустава. У 10 больных (52,6 %) была варусная деформация, у 5 больных (26,3 %) — вальгусная. В 4 случаях (21,1 %) деформации не было, так как ранее больным была проведена корригирующая остеотомия болыиеберцовой кости. В 16 случаях (84,2 %) имелась контрактура коленного сустава; сгибательно-разгибательная, сгибательная, разгибательная. В 3 случаях (15,8 %) был полный объем движений.
После выполнения доступа и установки трекеров (датчики) хирург производит калибровку прибора, отмечает анатомические ориентиры бедра и голени. Компьютер составляет модель коленного сустава с определением объема движений в суставе, величину и вид деформации, стабильность, положение и ориентацию спилов, а при использовании протезов фирмы Stryker еще и размер компонентов. Изображение выводится на монитор в режиме реального времени.
Далее хирург устанавливает блоки для дистальной резекции бедра и проксимальной резекции голени. Эти блоки имеются в наборе инструментов к навигатору. Положение блоков устанавливают по навигатору и осуществляют резекцию. Остальные спилы хирург производит при помощи блоков из набора инструментов фирмы-производителя протеза. Ротационную установку бедренного и тибиального компонентов определяют навигатором.
После установки пробных компонентов и имплантации компонентов протеза осуществляют контроль биомеханической оси конечности и стабильности коленного сустава в различных положениях сгибания-разгибания. Компьютер выдает отчет о результатах операции в виде диаграммы и таблицы.
В результате использования компьютерной навигации при обычном протезировании коленного сустава мы не получили существенной разницы коррекции биомеханической оси конечности. Угол между биомеханической осью бедра и голени был в пределах 2° как в случае применения компьютерной навигации, так и с применением оригинального инструментария. Релиз для достижения оптимального баланса связок применяли реже благодаря более точной установке ротации бедренного компонента. Продолжительность операции увеличилась и составила в среднем 2 часа. Длительность операции эндопротезирования коленного сустава без применения навигации в среднем составила 1 час 35 минут.
Особенно показано использование компьютерной навигации при эндопротезировании коленного сустава в тех случаях, когда имеются деформации бедра или голени на уровне диафизов и увеличивается погрешность в определении плоскости спилов.
Значительно упрощается операция эндопротезирования и в случаях грубых деформаций метафизарного отдела бедра после перенесенных операций остеосинтеза, когда затруднена ориентация, искривлен, облитерирован костномозговой канал или в нем имеются фрагменты фиксаторов (гвозди, шурупы и т. п.). В последнем случае затрудненно, а в некоторых случаях невозможно введение интрамедуллярного направителя.
А. В. Каминский, Э. В. Горбунов
ФГУ «РНЦ «ВТО» им. академика Г. А. Илизарова Росмедтехнологий», г. Курган
Источник
Замена суставов в ее современном варианте по праву считается сложной операцией. Хирург-ортопед, осуществляющий такое вмешательство, должен обладать богатой базой разнообразных знаний и умело пользоваться современным медицинским оборудованием. Кроме этого, необходим дифференцированный подход к пациентам, то есть врач обязан учитывать массу факторов – возраст и состояние здоровья больного, уровень физической активности, а также другие показатели.
В проведении эндопротезирования суставов специалистам медицинского центра Ilyssa Medical Group помогает высокотехнологичное компьютерное оборудование. Чаще всего компьютерная навигация применяется во время протезирования двух крупных суставов нижних конечностей: коленного и тазобедренного. Метод компьютерной навигации сделал операции замены суставов более безопасными и эффективными.
С помощью компьютерной навигации можно снизить риски осложнений
Если говорить об эндопротезировании коленного сустава, то в течение первых 10 лет после операции стабильность утрачивают около 15% имплантатов, поскольку колено является очень сложной биомеханической моделью.
Стандартные эндопротезы коленного сустава имеют примерно одинаковое строение, процедура установки и инструментарий при этом также типовые. Однако, каждый сустав имеет свой размер и обладает иными анатомическими особенностями, которые обязательно учитываются хирургом. При замене сустава погрешность в 3 градуса считается нормальной, но в эти нормы укладываются только 85% пациентов. То есть основная проблема заключается в том, что протез изначально может быть установлен некорректно. Чтобы избежать таких проблем, нужна компьютерная навигация; именно она помогает учитывать все индивидуальные факторы.
В чем заключается суть методики?
С помощью специального сканера хирург изучает, как движется конечность. Опираясь на эти данные, делаются срезы костей, на место которых впоследствии будет устанавливаться протез. Погрешность в таком случае составит не более одного градуса. Особенно важно использовать технологию компьютерной навигации в случае лечения пациентов, которые имеют серьезные деформации костной ткани и суставов в целом.
Помимо этого, при использовании компьютерной навигации сокращаются сроки восстановления после операции.
Компьютерная навигация незаменима, если пациенту необходима одномоментная операция для лечения нескольких суставов (например, в случаях остеоартроза, когда страдают как коленные, так и тазобедренные суставы). С помощью компьютерной навигации можно проводить точнейшие односторонние вмешательства сначала на тазобедренном суставе, а затем на коленном. Таким образом, реабилитационный период сокращается ровно в два раза, а люди, которые до некоторых пор могли только лежать и сидеть, получают возможность полноценно передвигаться.
Возможности компьютерной навигации при протезировании суставов в Израиле
В настоящее время установить искусственный коленный сустав можно с помощью миниинвазивных технологий (предполагающих разрез не более 10 см), которые максимально уменьшают период реабилитации и защищают пациента от осложнений. В некоторых случаях методики миниинвазивной хирургии применимы и при замене тазобедренного сустава. Подобные вмешательства проводятся под контролем компьютера.
Хирург во время такой операции практически не повреждает мышцы и связочный аппарат, раздвигая мышцы и направляя свое внимание на замену поврежденной хрящевой ткани и незначительную костную резекцию. В итоге конечность начнет функционировать в нормальном режиме в максимально сжатые сроки. Правда, существуют ограничения на проведение таких операций: например, пациент должен иметь нормальный вес.
Сегодня компьютерная навигация может применяться при замене плечевых и локтевых суставов, устраняя последствия бытовых или спортивных травм, хронических заболеваний. Во время замены таких мелких суставов, как суставы фаланг пальцев, требуется максимальная точность, и без помощи электронной диагностики в этом случае попросту не обойтись.
Конечно, даже самые современные компьютерные технологии не могут заменить врача, но они существенно помогают облегчить работу специалиста. И теперь все чаще хирурги-ортопеды Израиля могут совершать настоящие чудеса, с помощью протезирования суставов поднимая с с инвалидных колясок больных, которые раньше не могли ходить.
Источник
Компьютерная навигация повышает точность установки эндопротеза коленного сустава
По мнению большинства ортопедов, компьютерная навигация способствует повышению точности установки компонентов эндопротеза коленного сустава, что потенциально может снизить частоту ревизионных вмешательств в будущем, каждое из которых обходится в несколько раз дороже первичной артропластики.
Применение компьютерной навигации достоверно уменьшает вероятность ошибок при имплантации эндопротеза коленного сустава как со стороны пространственной ориентации компонентов, так и при выполнении баланса сгибательного и разгибательного промежутков.
Вместе с тем, при использовании оптической компьютерной навигации диагностика анатомических ориентиров и механической оси выполняется интраоперационно, поэтому от того, насколько точно хирург определит данные точки, зависит степень соответствия показателей в навигаторе реальной клинической ситуации.
Кроме этого, в ряде случаев применение навигации невозможно, например, при анкилозе тазобедренного сустава или выраженном коксартрозе вследствие того, что ротация будет сопровождаться смещением таза, из-за чего возникнет погрешность при определении проксимальной точки оси конечности.
Компьютерная навигация не может быть использована при артродезе тазобедренного сустава, деформациях головки бедренной кости, сложных деформациях эпифизов бедренной и большеберцовой костей, её применение затруднено у тучных пациентов.
При ревизионных вмешательствах компьютерная навигация потенциально может применяться, однако это требует разработки другого программного обеспечения. Ошибки в работе навигационной системы могут быть связаны и со смещением фиксированных к костям датчиков во время операции.
Из недостатков нельзя не отметить высокую стоимость оборудования и увеличение продолжительности хирургического вмешательства (от 40 минут на этапе освоения методики до 20 минут при появлении навыков её использования).
У двух пациентов (1,7%) в послеоперационном периоде выявлен краевой некроз краев раны в области прохождения стержней, расположенных вне основного доступа.
Причиной некроза было ущемление краёв кожи в области пункционного разреза о стержень при сгибании и разгибании коленного сустава во время операции. Заживление ран в обоих случаях проходило под струпом, что на несколько дней увеличило срок госпитализации пациентов, но не сказалось на функциональных исходах лечения.
У одной больной (0,8%) с выраженным остеопорозом во время операции произошел винтообразный перелом бедренной кости в нижней трети, по линии установки стержня для фиксации трекера толщиной 5 мм, проведённого через оба кортикальных слоя бедренной кости.
Был выполнен остеосинтез бедренной кости пластиной с угловой стабильностью, что потребовало ограничения осевой нагрузки на нижнюю конечность в послеоперационном периоде в течение 3 месяцев без использования иммобилизации. После консолидации бедренной кости результат лечения расценен как удовлетворительный.
Следует отметить, что все 3 осложнения были зафиксированы при выполнении первых 11 тотальных эндопротезировании коленного сустава с использованием компьютерной навигации.
Для предотвращения подобных осложнений авторы стали выполнять разрезы кожи для установки стержней не менее 10 мм длиной. Если стержни проводились через основной разрез, то от его края отступали на такое расстояние, чтобы мягкие ткани не ущемлялись при максимальном сгибании и разгибании коленного сустава (как правило, около 10-12 мм).
Для предотвращения переломову пациентов с выраженным остеопорозом важно не просверливать насквозь второй кортикал, а лишь на несколько витков засверливаться в него, и вместо одного стержня 5 мм использовать два более тонких, диаметром 3 или 4 мм.
По мнению W. Hozack, осложнения, связанные с использованием компьютерной навигации, потенциально могут быть вызваны непосредственно применением новых специфических инструментов или косвенно — ненадлежащим использованием малознакомых инструментов (регистрационные датчики).
В частности, инфекция в области прохождения стержней, расположенных вне основного доступа, инфекция, связанная с увеличением времени хирургического вмешательства, и нервно-сосудистые повреждения, связанные с использованием стержней вне зоны доступа, однако в своей практике автор этих осложнений не наблюдал. Их не было отмечено и среди пациентов, участвовавших в исследовании.
S.K. Chauhan с соавторами, анализируя группу из 35 больных, которым тотальное эндопротезирование выполнялось с использованием компьютерной навигации, отметили следующие осложнения: тромбоз глубоких вен нижней конечности у 1 пациента (2,9 %), глубокая инфекция в области хирургического вмешательства -1 (2,9 %), контрактура коленного сустава, обусловившая необходимость редрессации под внутривенной анестезией — 1 (2,9 %). Однако авторы пришли к выводу, что все три типа осложнений не были обусловлены непосредственно применением навигации.
Схожее мнение высказано М. Bolognesi с соавторами и A.Q. Dutton с соавторами, которые не только не отметили развития специфических осложнений, связанных с применением компьютерной навигационной системы, но и считают, что количество осложнений не увеличивается.
В заключение можно отметить, что при использовании компьютерных навигационных систем могут развиваться специфические осложнения, однако их частота довольно низкая (2,5%), и возникают они, как правило, на этапе освоения методики. Данных осложнений вполне можно избежать, внимательно относясь к установке стержней для фиксации трекеров.
Правила использования компьютерной навигации
Таким образом, при использовании компьютерной навигациимогут развиваться специфические осложнения, анализу которых и посвящена данная работа.
Специалистами РНИИТО им. P.P. Вредена были проанализированы осложнения, развившиеся при выполнении 120 первичных тотальных эндопротезирований коленного сустава с применением оптической компьютерной навигации, выполненных в отделении патологии коленного сустава РНИИТО и в отделении травматологии и ортопедии ГУЗ «Рязанская областная больница» в период с 2006 по 2009 г.
Все пациенты страдали III стадией гонартроза по классификации Н.С. Косинской и имели сопоставимые половозрастные характеристики, а также схожую степень функциональных ограничений (выраженность предоперационной контрактуры и деформации конечности). Среднее время операции составило 125 20 минут.
Женщин было 92 (76,7%), мужчин — 28 (23,3%). Средний возраст составил 65,4±7,3 лет (от 50 до 80 лет). Фронтальная деформация конечности варьировала от 18° варусной до 25° вальгусной, составляя в среднем 7,9° 5,Г, в то время как средний объем движений в коленных суставах — 86° 18° (амплитуда движений от 180° до 65°).
В ходе имплантации эндопротезов использовали оптические навигационные системы «Medtronic» (США), «Stryker» (США) и «BrainLAB» (Германия). Конструктивно навигационные системы состоят из неподвижных и мобильных датчиков, инфракрасной камеры с излучателем, улавливающей перемещение датчиков в пространстве, и компьютера с программным обеспечением.
Датчики пассивно отражают инфракрасный сигнал, генерируемый источником, вмонтированным в камеру. Неподвижные датчики фиксируются к диафизу бедренной и большеберцовой костей на 1-2 стержнях через верхний и нижний края раны, либо через дополнительные пункционные разрезы и ориентируются таким образом, чтобы по всей амплитуде движений в суставе они не выходили за пределы обзора камеры, не мешая при этом установке резекторных блоков.
Мобильные датчики служат для регистрации анатомических ориентиров и уточнения плоскостей опилов мыщелков. После завершения процесса регистрации и проверки точности виртуальной модели становится возможным следующий этап — навигирование костных опилов. Ключевым моментом является контроль установки резекторных блоков во фронтальной, сагиттальной и вертикальной плоскостях и последующая проверка точности костного опила при помощи лекала с датчиком.
В системе компьютерной навигации, использованной нами, программное обеспечение было универсальным, что позволило применять эндопротезы и инструменты различных типов, в частности AGC производства Biomet (Великобритания) и LCS или Sigma производства De Puy J
Источник
Анализ применения компьютерной навигации пациентов при эндопротезировании
По мнению большинства ортопедов, компьютерная навигация способствует повышению точности установки компонентов эндопротеза коленного сустава, что потенциально может снизить частоту ревизионных вмешательств в будущем, каждое из которых обходится в несколько раз дороже первичной артропластики.
Применение компьютерной навигации достоверно уменьшает вероятность ошибок при имплантации эндопротеза коленного сустава как со стороны пространственной ориентации компонентов, так и при выполнении баланса сгибательного и разгибательного промежутков.
Вместе с тем, при использовании оптической компьютерной навигации диагностика анатомических ориентиров и механической оси выполняется интраоперационно, поэтому от того, насколько точно хирург определит данные точки, зависит степень соответствия показателей в навигаторе реальной клинической ситуации.
Кроме этого, в ряде случаев применение навигации невозможно, например, при анкилозе тазобедренного сустава или выраженном коксартрозе вследствие того, что ротация будет сопровождаться смещением таза, из-за чего возникнет погрешность при определении проксимальной точки оси конечности.
Компьютерная навигация не может быть использована при артродезе тазобедренного сустава, деформациях головки бедренной кости, сложных деформациях эпифизов бедренной и большеберцовой костей, её применение затруднено у тучных пациентов.
При ревизионных вмешательствах компьютерная навигация потенциально может применяться, однако это требует разработки другого программного обеспечения. Ошибки в работе навигационной системы могут быть связаны и со смещением фиксированных к костям датчиков во время операции.
Из недостатков нельзя не отметить высокую стоимость оборудования и увеличение продолжительности хирургического вмешательства (от 40 минут на этапе освоения методики до 20 минут при появлении навыков её использования).
У двух пациентов (1,7%) в послеоперационном периоде выявлен краевой некроз краев раны в области прохождения стержней, расположенных вне основного доступа.
Причиной некроза было ущемление краёв кожи в области пункционного разреза о стержень при сгибании и разгибании коленного сустава во время операции. Заживление ран в обоих случаях проходило под струпом, что на несколько дней увеличило срок госпитализации пациентов, но не сказалось на функциональных исходах лечения.
У одной больной (0,8%) с выраженным остеопорозом во время операции произошел винтообразный перелом бедренной кости в нижней трети, по линии установки стержня для фиксации трекера толщиной 5 мм, проведённого через оба кортикальных слоя бедренной кости.
Был выполнен остеосинтез бедренной кости пластиной с угловой стабильностью, что потребовало ограничения осевой нагрузки на нижнюю конечность в послеоперационном периоде в течение 3 месяцев без использования иммобилизации. После консолидации бедренной кости результат лечения расценен как удовлетворительный.
Следует отметить, что все 3 осложнения были зафиксированы при выполнении первых 11 тотальных эндопротезировании коленного сустава с использованием компьютерной навигации.
Для предотвращения подобных осложнений авторы стали выполнять разрезы кожи для установки стержней не менее 10 мм длиной. Если стержни проводились через основной разрез, то от его края отступали на такое расстояние, чтобы мягкие ткани не ущемлялись при максимальном сгибании и разгибании коленного сустава (как правило, около 10-12 мм).
Для предотвращения переломову пациентов с выраженным остеопорозом важно не просверливать насквозь второй кортикал, а лишь на несколько витков засверливаться в него, и вместо одного стержня 5 мм использовать два более тонких, диаметром 3 или 4 мм.
По мнению W. Hozack, осложнения, связанные с использованием компьютерной навигации, потенциально могут быть вызваны непосредственно применением новых специфических инструментов или косвенно — ненадлежащим использованием малознакомых инструментов (регистрационные датчики).
В частности, инфекция в области прохождения стержней, расположенных вне основного доступа, инфекция, связанная с увеличением времени хирургического вмешательства, и нервно-сосудистые повреждения, связанные с использованием стержней вне зоны доступа, однако в своей практике автор этих осложнений не наблюдал. Их не было отмечено и среди пациентов, участвовавших в исследовании.
S.K. Chauhan с соавторами, анализируя группу из 35 больных, которым тотальное эндопротезирование выполнялось с использованием компьютерной навигации, отметили следующие осложнения: тромбоз глубоких вен нижней конечности у 1 пациента (2,9 %), глубокая инфекция в области хирургического вмешательства -1 (2,9 %), контрактура коленного сустава, обусловившая необходимость редрессации под внутривенной анестезией — 1 (2,9 %). Однако авторы пришли к выводу, что все три типа осложнений не были обусловлены непосредственно применением навигации.
Схожее мнение высказано М. Bolognesi с соавторами и A.Q. Dutton с соавторами, которые не только не отметили развития специфических осложнений, связанных с применением компьютерной навигационной системы, но и считают, что количество осложнений не увеличивается.
В заключение можно отметить, что при использовании компьютерных навигационных систем могут развиваться специфические осложнения, однако их частота довольно низкая (2,5%), и возникают они, как правило, на этапе освоения методики. Данных осложнений вполне можно избежать, внимательно относясь к установке стержней для фиксации трекеров.
Правила использования компьютерной навигации
Таким образом, при использовании компьютерной навигациимогут развиваться специфические осложнения, анализу которых и посвящена данная работа.
Специалистами РНИИТО им. P.P. Вредена были проанализированы осложнения, развившиеся при выполнении 120 первичных тотальных эндопротезирований коленного сустава с применением оптической компьютерной навигации, выполненных в отделении патологии коленного сустава РНИИТО и в отделении травматологии и ортопедии ГУЗ «Рязанская областная больница» в период с 2006 по 2009 г.
Все пациенты страдали III стадией гонартроза по классификации Н.С. Косинской и имели сопоставимые половозрастные характеристики, а также схожую степень функциональных ограничений (выраженность предоперационной контрактуры и деформации конечности). Среднее время операции составило 125 20 минут.
Женщин было 92 (76,7%), мужчин — 28 (23,3%). Средний возраст составил 65,4±7,3 лет (от 50 до 80 лет). Фронтальная деформация конечности варьировала от 18° варусной до 25° вальгусной, составляя в среднем 7,9° 5,Г, в то время как средний объем движений в коленных суставах — 86° 18° (амплитуда движений от 180° до 65°).
В ходе имплантации эндопротезов использовали оптические навигационные системы «Medtronic» (США), «Stryker» (США) и «BrainLAB» (Германия). Конструктивно навигационные системы состоят из неподвижных и мобильных датчиков, инфракрасной камеры с излучателем, улавливающей перемещение датчиков в пространстве, и компьютера с программным обеспечением.
Датчики пассивно отражают инфракрасный сигнал, генерируемый источником, вмонтированным в камеру. Неподвижные датчики фиксируются к диафизу бедренной и большеберцовой костей на 1-2 стержнях через верхний и нижний края раны, либо через дополнительные пункционные разрезы и ориентируются таким образом, чтобы по всей амплитуде движений в суставе они не выходили за пределы обзора камеры, не мешая при этом установке резекторных блоков.
Мобильные датчики служат для регистрации анатомических ориентиров и уточнения плоскостей опилов мыщелков. После завершения процесса регистрации и проверки точности виртуальной модели становится возможным следующий этап — навигирование костных опилов. Ключевым моментом является контроль установки резекторных блоков во фронтальной, сагиттальной и вертикальной плоскостях и последующая проверка точности костного опила при помощи лекала с датчиком.
В системе компьютерной навигации, использованной нами, программное обеспечение было универсальным, что позволило применять эндопротезы и инструменты различных типов, в частности AGC производства Biomet (Великобритания) и LCS или Sigma производства De Puy J
Источник