Сравнительный анализ разработанного способа предоперационного планирования при первичном эндопротезировании тазобедренного сустава

Полный текст

АКТУАЛЬНОСТЬ

Эндопротезирование тазобедренного сустава является широко распространенной операцией. В последние годы отмечается неуклонный рост числа как первичных, так и ревизионных вмешательств. Предоперационное планирование является залогом успешного выполнения операции по замене тазобедренного сустава. Оно включает в себя оценку кожных покровов в зоне вмешательства, амплитуды движений в суставе, разницы в длине конечностей. Одним из наиболее важных элементов подготовки к операции является планирование по рентгенограммам. Для этого используют снимки таза и тазобедренного сустава с известным масштабированием [1, 2].

Планирование может быть выполнено как с использованием шаблонов имплантатов, которые прикладываются к рентгенограммам, так и с помощью специальных программ. Точность цифрового и «обычного» планирования достоверно между собой не отличается [3, 4]. Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки. При этом использование программ для подготовки к операции значительно упрощает ее выполнение, не требует наличия большого количества шаблонов имплантатов, кальки, позволяет редактировать рентгеновские изображения и сохранять в электронном виде полученные данные.

Планирование операции по рентгенограммам включает в себя оценку типа компонентов эндопротеза, их размеров и положения [5, 6]. При этом при определении данных параметров существует определенная погрешность, обусловленная, с одной стороны, двумерным изображением, которое получается на снимке, а с другой – ошибками при выполнении рентгенограмм.

Корректное предоперационное планирование зависит от различных факторов, таких как точное масштабирование рентгеновских снимков и укладка пациента [7]. При выполнении рентгенографии необходимо соблюдение ряда условий. К ним относятся одинаковая ротация бедренных костей, параллельное расположение их осей, соосность линии симфиза и крестца, а также правильное расположение таза в сагиттальной плоскости. Обычно у пациентов с патологией тазобедренного сустава развиваются контрактура, укорочение конечности, деформация позвоночника, которые приводят к некорректному положению таза при выполнении снимка. В связи с наличием болей в тазобедренном суставе или обоих суставах не всегда получается сделать рентгенограммы с одинаковой ротацией бедренных костей. Таким образом, вышеуказанные особенности препятствуют изготовлению «идеальных» снимков.

При выполнении рентгенографии таза стандартным является такое положение, при котором нижние конечности ротированы внутрь порядка 15–20 градусов. При этом на снимках обычно визуализируется максимальная длина шейки бедренной кости. Однако шейка бедренной кости может располагаться в ретроторсии или в нейтральном положении между антеторсией и ретроторсией. Это приводит к тому, что при стандартной внутренней ротации бедра на рентгенограммах получаются некорректные снимки. В рентгеновском кабинете не всегда могут быть специальные устройства для фиксации стоп пациента в необходимом положении. В ряде случаев у больных имеются различные деформации стоп и других костей нижних конечностей. Все это приводит к погрешностям при выполнении рентгенографии таза и тазобедренных суставов и ошибкам при планировании операции.

Необходимо отметить, что точное планирование способствует сокращению продолжительности операции, упрощению ее выполнения, а также предотвращению интра- и послеоперационных осложнений [8].

ЦЕЛЬ

Провести сравнительную оценку точности разработанного способа предоперационного планирования при первичном эндопротезировании тазобедренного сустава¹.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Предложенный способ заключается в следующем. Рентгенографию таза пациента выполняют с использованием разработанного устройства². Оно включает в себя два компонента. Первый используется для обеспечения правильной ротации бедренных костей при выполнении рентгенографии таза (рисунок 1).

Рисунок 1. Устройство для поворота стоп пациента: 1 – линейный актуатор, 2 – стоподержатель, 3 – основание устройства, 4 – кнопка включения, 5 – блок управления актуаторами с радиоприемником, 6 – электропровод питания.

Figure 1. Device for turning the patient's feet: 1 – linear actuator, 2 – foot holder, 3 – device base, 4 – power button, 5 – actuator control unit with radio receiver, 6 – power supply cable.

Первый компонент устройства состоит из основания, на котором установлены подвижные стоподержатели, соединенные с линейными актуаторами. Стоподержатели имеют возможность одновременного поворота, что позволяет осуществлять синхронную ротацию обеих ступней и соответственно бедренных костей из положения максимальной наружной ротации в положение максимальной внутренней ротации и наоборот. Управление устройством осуществляется посредством радиосвязи, при помощи брелока, аналогичного брелоку от автомобильной сигнализации. При этом есть возможность остановить поворот стоп и зафиксировать их в положении необходимой ротации.

Второй компонент устройства предназначен для правильной укладки таза пациента на рентгеновском столе. Он включает в себя основание, на котором располагаются подвижные упоры. Фиксация таза пациента осуществляется между основанием и упорами, которые устанавливаются на передние верхние подвздошные ости. Данный компонент устройства позволяет расположить таз пациента соответствующим образом относительно рентгеновского стола и избежать его перекоса в горизонтальной плоскости пациента (рисунок 2).

Рисунок 2. А – Таз пациента, фиксированный в устройстве, Б – рентгенограмма пациента, фиксированного в устройстве: 1 – фиксатор передних верхних подвздошных остей, 2 – подвижные направляющие, 3 – основание устройства.

Figure 2. А – Patient's pelvis fixed in the device, В – radiograph of the patient fixed in the device: 1 – fixator of the anterior superior iliac spines, 2 – movable guides, 3 – base of the device.

Второй компонент устройства используется в случаях выраженной деформации позвоночника, когда не получается корректно расположить таз на рентгеновском столе.

В исследование вошли 100 пациентов обоих полов, находившихся на лечении в ортопедическом отделении Воронежской областной клинической больницы №1 в период с 01.06.2022 г. по 10.12.2022 г. Протокол исследования был одобрен этическим комитетом ВГМУ им. Н.Н. Бурденко (протокол заседания №8 от 28.04.2022 г.). Были получены информированные согласия пациентов на включение в исследование.

Больным была выполнена операция тотального эндопротезирования тазобедренного сустава по поводу идиопатического коксартроза. У 42 (42%) больных процесс был односторонним, у 58 (58%) – двусторонним. Из исследования были исключены пациенты со сложными случаями первичного эндопротезирования тазобедренного сустава.

Пациенты случайным образом были разделены на 2 группы по 50 человек в каждой. В основную группу вошли пациенты, которым предоперационное планирование проводили с использованием предложенного способа и устройства. Больным выполняли 3 рентгенограммы с различной ротацией бедренной кости. Для этого из положения максимальной внутренней ротации осуществляли поворот конечностей кнаружи. Угол поворота оценивали при помощи электронного угломера Lomvum (Китай), рисунок 3.

Рисунок 3. Устройство для поворота стоп с угломером: 1 – стоподержатель, 2 – электронный угломер, 3 – линейный актуатор, 4 – основание устройства, 5 – блок управления актуаторами с радиоприемником.

Figure 3. Device for turning feet with a goniometer: 1 – foot holder, 2 – electronic goniometer, 3 – linear actuator, 4 – device base, 5 – actuator control unit with radio receiver.

При этом выполняли 3 рентгенограммы после поворота на каждые 5 градусов. Из полученных рентгенограмм выбирали снимок, на котором офсет был максимальным. По данному снимку и выполняли предоперационное планирование. Контрольную группу составили пациенты, которым рентгенографию и планирование делали по стандартной методике.

При выполнении снимков в обеих группах расстояние от излучателя до кассеты составило 115 см, центрация рентгеновского луча – на симфизе. Для точного масштабирования использовали металлическую головку эндопротеза диаметром 28 мм, которую располагали на уровне большого вертела пациентов. Также делали снимок тазобедренного сустава в прямой и боковой проекциях.

Группы сравнения были сопоставимы между собой по таким параметрам, как возраст, пол, индекс массы тела.

Пациентам имплантировали эндопротезы бесцементной фиксации. В исследовании оценивали соответствие размеров компонентов эндопротеза при планировании и полученных после операции результатов. Также изучали такие параметры, как офсет и разница в длине конечностей.

Для расчета статистических параметров была использована программа SPSS Statistics v.26. Оценивали средние значения и стандартное отклонение (M±ó). Распределение в обеих группах соответствовало нормальному, сравнение средних величин осуществляли с использованием Т-критерия Стьюдента для независимых выборок. Полученные данные были оценены с применением принципов доказательной медицины [9].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты проведенного исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1. Совпадение данных планирования и результатов вмешательств

Table 1. Coincidence of planned data and intervention results

Точность определения размеров вертлужных компонентов эндопротезов в обеих группах достоверно не отличалась. Несоответствие данных планирования и интраоперационных результатов была обусловлена анатомическими особенностями вертлужных впадин, когда верхне-нижний размер был больше, чем передне-задний, что не позволяло установить запланированную чашку. В ряде случаев ошибки были связаны с неправильным масштабированием снимков.

Точность определения размеров ножек в группах сравнения также не отличалась. Погрешность в оценке размера головки в основной группе была меньше, чем в контрольной (отношение шансов = 3,02).

В основной группе у 6 пациентов амплитуда ротационных движений в оперируемом суставе составила менее 10 градусов (в связи с контрактурой и выраженными болями). Это не позволило выполнить корректные снимки сустава, что потребовало проведения планирования по «здоровой стороне».

В основной группе у 2 пациентов была отмечена ретроторсия шейки бедренной кости, в связи с чем максимальная длина шейки на рентгенограммах была при наружной ротации нижних конечностей.

Разница в длине конечностей после операции представлена в таблице 2.

Таблица 2. Длина конечностей в группах сравнения после операции

Table 2. The length of the limbs in the study groups after surgery

В обеих группах во всех случаях была достигнута допустимая разница в длине конечностей до 9 мм. Одинаковая длина конечностей в основной группе была получена у 50% пациентов, в контрольной – у 46% больных. Разница в длине конечностей после операции была обусловлена интраоперационными трудностями. К ним относились заклинивание ножки в канале бедренной кости, а также интраоперационные вывихи, которые требовали увеличения натяжения пельвиотрохантерных мышц за счет удлинения конечности.

Точность оценки офсета в основной группе была выше, чем в контрольной (Т-критерий = -2,6; p = 0,01). Средняя разница между предполагаемым офсетом и полученным в основной группе составила 1,4±1,5 мм, в контрольной – 2,2±1,7 мм. Точность определения офсета в основной группе была выше за счет возможности выбора снимка с максимальной длиной шейки бедренной кости и соответственно выполнения предоперационного планирования по полученной рентгенограмме.

При ротации бедренных костей изменяются 3 параметра: шеечно-диафизарный угол, офсет и ширина костномозгового канала (рисунок 4).

Рисунок 4. Рентгенограммы тазобедренного сустава при различной ротации нижних конечностей (указаны величины ширины костномозгового канала и офсета): А – нейтральное положение стопы, Б – внутренняя ротация стоп 12 градусов.

Figure 4. Radiographs of the hip joint with different rotation of the lower extremities (the values of the width of the medullary canal and offset are indicated): А – neutral foot position, В – internal foot rotation of 12 degrees.

Таким образом, если при выполнении рентгенографии выполнена неправильная укладка пациента, то результаты расчетов, которые проводятся при предоперационном планировании, могут быть неверными.

ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные в исследовании результаты сопоставимы с результатами других авторов (точность определения размеров вертлужного компонента эндопротеза порядка 68,5–87%, бедренного компонента эндопротеза – порядка 76–78%) [10]. Планирование по рентгенограммам, безусловно, не может обеспечить полного совпадения данных расчетов перед операцией и получаемых результатов. Двумерное изображение на снимках не позволяет полноценно оценить параметры таза и бедренной кости. В сложных случаях, когда имеются посттравматические изменения, при диспластическом, протрузионном коксартрозе, целесообразно выполнять подготовку к операции с использованием программ 3D-планирования [11, 12]. Объемное изображение костей и имплантатов позволяет с высокой точностью рассчитать необходимые параметры. Однако это значительно увеличивает продолжительность самого планирования и требует наличия соответствующего программного обеспечения и оборудования.

По мнению S. Dragosloveanu и соавт. (2023), для планирования по рентгенограммам достаточно выполнения стандартных снимков таза в прямой и боковой проекциях [13]. A.E. Pour и соавт. (2023) предлагают для повышения точности подготовки к операции выполнять дополнительно рентгенографию пациента в положении сидя в прямой и боковой проекциях. По мнению авторов, это позволяет с высокой точностью оценивать угол наклона таза в сагиттальной плоскости [14].

X. Gasparutto и соавт. (2022) для предоперационного планирования предлагают выполнять рентгенографию всего пациента в двух проекциях. Это позволяет оценивать геометрические параметры костей, а также анатомические ориентиры, необходимые для подготовки к операции [15].

M. Kim и соавт. (2022) используют для планирования технологии компьютерной визуализации. Подготовку к операции выполняют на основе стандартных рентгенограмм таза в прямой и боковой проекциях. При этом планирование осуществляет компьютерная программа без участия врача. По данным авторов, точность определения размеров компонентов с погрешностью в 1 размер для чашки составляет 78,9%, для ножки – 70,9% [16].

В последние годы в области эндопротезирования тазобедренного сустава активно внедряются различные новые технологии, навигационные системы, роботы, средства трехмерной визуализации. Они позволяют выполнять операции без планирования. Как правило, данные системы являются дорогостоящими, увеличивают продолжительность и травматичность операции. Поэтому на практике большинство операций выполняется с применением традиционных методов планирования по рентгенограммам.

H. Peng (2020) предлагает для повышения точности установки имплантатов в дополнение к предоперационному планированию по рентгенограммам во время операции выполнять рентгенографию таза для оценки положения компонентов [17].

Конечно, современные программы для подготовки к операции позволяют скорректировать абдукцию бедренных костей (на рентгенограммах), однако это увеличивает продолжительность планирования, а также приводит к погрешностям при его выполнении.

Разработанное устройство позволяет расположить таз и конечности пациента перед выполнением рентгенографии соответствующим образом. Это исключает необходимость выполнения повторных снимков или использования режима рентгеноскопии, для того чтобы «вывести» нужные проекции. Вследствие этого использование разработанного способа не увеличивает лучевую нагрузку на больных. Для того чтобы снизить лучевую нагрузку на пациентов, применяя разработанный способ предоперационного планирования, при выполнении поворота стоп можно использовать режим рентгеноскопии с записью результатов. Для этого из полученной кинопетли необходимо выбрать снимок (кадр), на котором длина шейки бедренной кости является максимальной, и по нему выполнить расчеты.

Разработанный способ может быть использован при любом виде планирования – как при цифровом, так и при обычном с использованием шаблонов, которые прикладываются к рентгенограммам.

Безусловно, окончательное решение о размерах и положении компонентов эндопротеза принимает хирург во время операции. Необходимо отметить, что все параметры, которые были измерены во время планирования (офсет, положение чашки, глубина установки ножки и другие), должны контролироваться во время вмешательства с использованием специальных измерительных инструментов [17].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный способ и устройство обеспечивают правильную укладку таза пациентов при выполнении рентгенографии, а также позволяют легко изменять ее при проведении данной процедуры. Это упрощает работу рентгенологов и позволяет в случаях выраженных деформаций позвоночника, контрактур в суставах сделать снимки, необходимые ортопедам для планирования операций по замене тазобедренных суставов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Работа выполнена по инициативе автора без привлечения финансирования.

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

ADDITIONAL INFORMATION

Study funding. The study was the author's initiative without external funding.

Conflict of Interest. The author declares that there are no obvious or potential conflicts of interest associated with the content of this article.

¹ Варфоломеев Д.И. Способ предоперационного планирования при эндопротезировании тазобедренного сустава. Патент РФ на изобретение № 2774257 от 10.01.2022 г. Доступно по: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/774/257/%D0%98%D0%97-02774257-00001/document.pdf

² Варфоломеев Д.И. Устройство для фиксации больного. Патент РФ на изобретение № 2712341 от 30.08.2019 г. Доступно по: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/712/341/%D0%98%D0%97-02712341-00001/document.pdf

Об авторах

Денис Игоревич Варфоломеев

Автор, ответственный за переписку.
Email: d.i.burdenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2133-6510

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

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рисунок 1. Устройство для поворота стоп пациента: 1 – линейный актуатор, 2 – стоподержатель, 3 – основание устройства, 4 – кнопка включения, 5 – блок управления актуаторами с радиоприемником, 6 – электропровод питания.

Скачать (1MB)

Метаданные

3. Рисунок 2. А – Таз пациента, фиксированный в устройстве, Б – рентгенограмма пациента, фиксированного в устройстве: 1 – фиксатор передних верхних подвздошных остей, 2 – подвижные направляющие, 3 – основание устройства.

Скачать (2MB)

Метаданные

4. Рисунок 3. Устройство для поворота стоп с угломером: 1 – стоподержатель, 2 – электронный угломер, 3 – линейный актуатор, 4 – основание устройства, 5 – блок управления актуаторами с радиоприемником.

Скачать (1MB)

Метаданные

5. Рисунок 4. Рентгенограммы тазобедренного сустава при различной ротации нижних конечностей (указаны величины ширины костномозгового канала и офсета): А – нейтральное положение стопы, Б – внутренняя ротация стоп 12 градусов.

Скачать (1MB)

Метаданные