Science and Innovations in MedicineScience and Innovations in MedicineНаука и инновации в медицине2500-13882618-754XFSBEI of Higher Education SamSMU of Ministry of Health of the Russian Federation8935410.35693/2500-1388-2022-7-1-60-64Traumatology and OrthopedicsТравматология и ортопедияResearch ArticleA new method for adapting the acetabulum for installation of customized implantsНовый способ обработки вертлужной впадины при установке индивидуально изготовленных имплантатовhttps://orcid.org/0000-0002-2133-6510561812975004264-9194VarfolomeevDenis I.ВарфоломеевДенис Игоревич
Russian Federation

PhD, orthopedic traumatologist, postgraduate student of the Department of Traumatology and orthopedics

канд. мед. наук, врач травматолог-ортопед, слушатель кафедры травматологии и ортопедии

d.i.burdenko@yandex.ruVoronezh State Medical University named after N.N. BurdenkoФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко» Минздрава России150120227160642811202127012022Copyright ©; 2021, Varfolomeev D.I.Copyright ©; 2021, Варфоломеев Д.И.2021Varfolomeev D.I.Варфоломеев Д.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://innoscience.ru/2500-1388/article/view/89354

Aim – to assess the accuracy and duration of acetabulum adaptation when using the developed method of installing the acetabular components of the hip joint endoprosthesis.

Material and methods. A method and a special device for its implementation have been developed for adapting of the acetabulum with defects. An experimental study was conducted on 3D printed plastic models of pelvic bones of patients with acetabulum defects of type 2A-3B according to the Paprosky classification. In the main group, pelvic bones were treated using the developed method. The control group used Zimmer (USA) hip endoprosthesis kit cutters as well as standard surgical instruments. The accuracy of the pelvic bone treatment was evaluated by the volume of liquid silicone that was poured into the space between the endoprosthesis component and the pelvic bone. The duration of preparation of the acetabulum for cup implantation was assessed using a stopwatch.

Results. The mean duration of pelvic bone preparation for cup implantation did not differ significantly between the groups (p = 0.7). The average volume of solidified silicone in the space between the cup and the pelvic bone model in the main group was significantly less than in the control group (p = 0.02). This indicates a high accuracy of the acetabulum adaptation. Acetabulum wall damage in control group occurred in 5 cases.

Conclusion. The proposed method and the device for its implementation allow you to prepare the pelvic bone for implantation of a customized cup with high accuracy. Its application can simplify the complex revision operations and reduce their invasiveness.

Цель – оценить точность и продолжительность обработки вертлужной впадины при использовании разработанного способа установки вертлужных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава.

Материалы и методы. Для обработки вертлужной впадины при ее дефектах был разработан способ и устройство для его реализации. Проведено экспериментальное исследование на изготовленных с применением технологий трехмерной печати пластиковых моделях тазовых костей пациентов с дефектами вертлужных впадин типа 2A-3В по классификации Paprosky. В основной группе обработку костей таза осуществляли с применением устройства, реализующего новый способ, в контрольной – с использованием фрез из набора для эндопротезирования тазобедренного сустава фирмы Zimmer (США), а также стандартных хирургических инструментов. Точность обработки тазовой кости оценивали путем измерения объема жидкого силикона, который заливали в пространство между компонентом эндопротеза и тазовой костью. Продолжительность подготовки вертлужной впадины к имплантации чашки измеряли с помощью секундомера.

Результаты. Средняя продолжительность подготовки тазовой кости для имплантации чашки в рецензируемых группах достоверно не отличалась (p=0,7). Средний объем застывшего силикона в пространстве между чашкой и моделью тазовой кости в основной группе был значительно меньше, чем в контрольной (p=0,02), что говорит о высокой точности обработки вертлужной впадины. В контрольной группе в 5 случаях были отмечены повреждения стенок вертлужной впадины.

Заключение. Предложенный способ и устройство для его реализации позволяет с высокой точностью выполнить подготовку тазовой кости к имплантации индивидуально изготовленной чашки. Его применение может упростить выполнение сложных ревизионных операций и снизить их травматичность.

hip replacement3D modelcustomized implantsэндопротезирование тазобедренного сустава3D-модельиндивидуальные имплантатыKorytkin AA, Zakharova DV, Novikova YaS, et al. Custom triflange acetabular components in revision hip replacement (experience review). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2017;23(4):101–111. (In Russ.). [Корыткин А.А., Захарова Д.В., Новикова Я.С., и др. Опыт применения индивидуальных трехфланцевых вертлужных компонентов при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2017;23(4):101–111]. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-101-111Pronskikh AA, Kharitonov KN, Kuzin VYu, et al. Total hip arthroplasty in cases of massive posttraumatic defects of acetabulum. Modern Problems of Science and Education. Surgery. 2019;5. (In Russ.). [Пронских А.А., Харитонов К.Н., Кузин В.Ю., и др. Эндопротезирование тазобедренного сустава у пациентов с обширными посттравматическими дефектами вертлужной впадины. Современные проблемы науки и образования. Хирургия. 2019;5]. doi: 10.17513/spno.29253 URL:https://science-education.ru/ru/article/view?id=29253 (Date 26.09.2021).Hao Y, Wang L, Jiang W, et al. 3D Printing Hip Prostheses Offer Accurate Reconstruction, Stable Fixation, and Functional Recovery for Revision Total Hip Arthroplasty with Complex Acetabular Bone Defect. Engineering. 2020;6: 1285–1290. https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.04.013Nikolaev NS, Malyuchenko LI, Preobrazhenskaia EV, et al. Use of customized acetabular components for hip joint arthroplasty in posttraumatic coxarthrosis. Genij ortopedii. 2019;25(2):207–213. (In Russ.). [Николаев Н.С., Малюченко Л.И., Преображенская Е.В., и др. Применение индивидуальных вертлужных компонентов в эндопротезировании тазобедренного сустава при посттравматическом коксартрозе. Гений ортопедии. 2019;25(2):207–213]. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-207-213Kovalenko AN, Shubnyakov II, Bilyk SS, et al. Possibilities of modern technologies of visualization and modeling in orthopedics and their role in development of individual constructions in hip arthroplasty. Grekov's Bulletin of Surgery. 2016;175(4):46–52. (In Russ.). [Коваленко А.Н., Шубняков И.И., Билык С.С., и др. Возможности современных технологий визуализации и моделирования в ортопедии и их роль в разработке индивидуальных конструкций в хирургии тазобедренного сустава. Вестник хирургии имени И.И. Грекова. 2016;175(4):46–52. https://doi.org/10.24884/0042-4625-2016-175-4-46-52Tack P, Victor J, Gemmel P, Annemans L. Do Custom 3D-printed Revision Acetabular Implants Provide Enough Value to Justify the Additional Costs? The Health-economic Comparison of a New Porous 3D-printed Hip Implant for Revision Arthroplasty of Paprosky Type 3B Acetabular Defects and Its Closest Alternative. Orthopaedics&Traumatology: Surgery&Research. 2021:107(1):102600. doi: 10.1016/j.otsr.2020.03.012. Epub 2020 May 11. PMID: 32409268Zagorodniy NV, Chragyan GA, Aleksanyan OA, et al. 3D Modelling and Printing in Primary and Revision Arthroplasty. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2018;2:21–29. (In Russ.). Загородний Н.В., Чрагян Г.А., Алексанян О.А., и др. Применение 3D-моделирования и прототипирования при первичном и ревизионном эндопротезировании. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2018;2:21–29]. https://doi.org/10.32414/0869-8678-2018-2-21-29Weber M, Witzmann L, Weiding J, et al. Customized implants for acetabular Paprosky III defects may be positioned with high accuracy in revision hip arthroplasty. International Orthopaedics. 2019;43:2235–2243. https://doi.org/10.1007/s00264-018-4193-3Mishra A, Verma T, Rajkumar, et al. 3D Printed Patient Specific Acetabular Jig for Cup Placement in Total Hip Arthroplasty. Indian Journal of Orthopaedics. 2020;54:174–180. https://doi.org/10.1007/s43465-020-00061-2Di Laura A, Henckel J, Hothi H, Hart A. Can 3D surgical planning and patient specific instrumentation reduce hip implant inventory? A prospective study. 3D Printing in Medicine. 2020;6:25. https://doi.org/10.1186/s41205-020-00077-2Fang C, Cai H, Kuong E, et al. Surgical applications of three-dimensional printing in the pelvis and acetabulum: from models and tools to implants. Der Unfallchirurg. 2019;122:278–285. https://doi.org/10.1007/s00113-019-0626-8Masumoto Y, Fukunishi S, Fukui T, et al. Acetabular reconstruction for primary and revision total hip arthroplasty using Kerboull-type acetabular reinforcement devices – case-control study with factors related to poor outcomes of surgery. Medicine. 2019;98:27. http://dx.doi.org/10.1097/MD.0000000000016090Okutani Y, Fujita H, Harada H, et al. Inverted reamer technique for bone grafting of the acetabulum: technical note. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 2021;16:655. https://doi.org/10.1186/s13018-021-02810-xPerets I, Mu B, Mont M, et al. Current topics in robotic-assisted total hip arthroplasty: a review. Hip International. 2020;30(2):118–124. https://doi.org/10.1177/1120700019893636Sugano N, Hamada H, Takao M, et al. Accuracy and feasibility of robotic preparation for a metal acetabular augment. Orthopaedic proceedings. 2021;103B(14):45.