In vitro Toepassing van een draadloze sensor in flexie-extensie spleetbalans van unipartmentale kniearthroplastiek
Summary
Dit protocol presenteert een cadaverische studie van een draadloze sensor die wordt gebruikt bij mediale unipartmentale knieartroplastiek. Het protocol omvat de installatie van een hoekmeetapparaat, gestandaardiseerde Oxford unipartale kniearthroplastiek osteotomie, voorlopige beoordeling van flexie-extensie balans en toepassing van de sensor om flexie-extensie gap druk te meten.
Abstract
Unipartmentale knieartroplastiek (UKA) is een effectieve behandeling voor eindstadium anteromediale artrose (AMOA). De sleutel tot UKA is de flexie-extensie gap balans, die nauw verwant is aan postoperatieve complicaties zoals lagerdislocatie, lagerslijtage en artritisprogressie. De traditionele gap balance assessment wordt uitgevoerd door indirect de spanning van het mediale collaterale ligament te detecteren door middel van een gap gauge. Het is afhankelijk van het gevoel en de ervaring van de chirurg, wat onnauwkeurig en moeilijk is voor beginners. Om de flexie-extension gap balance van UKA nauwkeurig te beoordelen, ontwikkelden we een draadloze sensorcombinatie bestaande uit een metalen basis, een druksensor en een kussenblok. Na osteotomie maakt het inbrengen van een draadloze sensorcombinatie de real-time meting van intra-articulaire druk mogelijk. Het kwantificeert nauwkeurig de flexie-extensie gap balansparameters om verder femur slijpen en tibia osteotomie te begeleiden, om de nauwkeurigheid van de gap balans te verbeteren. We voerden een in vitro experiment uit met de draadloze sensorcombinatie. de resultaten toonden aan dat er een verschil van 11,3 N was na toepassing van de traditionele methode van flexie-extensie gap balans uitgevoerd door een ervaren expert.
Introduction
Knieartrose (KOA) is een globale last1, waarvoor momenteel de stapsgewijze behandelstrategie wordt aangenomen. Voor eindstadium unicompartmentale KOA is unipartmentale knieartroplastiek (UKA) een effectieve keuze, met een 10-jaarsoverleving van meer dan 90%2. Mediale UKA vervangt alleen het ernstig versleten mediale compartiment en behoudt het natuurlijke laterale compartiment, mediale collaterale ligament (MCL) en kruisband3. Het principe is om de flexiespleet en extensiekloof ongeveer gelijk te maken door tibiale osteotomie en femorale slijping, en om de MCL-spanning te herstellen na implantatie van de prothese en het dragen4. In vergelijking met totale knieartroplastiek heeft UKA grotere chirurgische moeilijkheden en technische vereisten. De belangrijkste bron is de juiste balans van ligamenten over het volledige bewegingsbereik van de knie3.
Traditioneel plaatst de chirurg na een voorlopige osteotomie een spleetmeter in de gewrichtsruimte en bepaalt indirect of de flexie- en extensiespleten gelijk zijn door de spanning van het MCL te voelen. De definitie en het gevoel van evenwicht zijn echter nauwelijks hetzelfde, zelfs voor ervaren chirurgen. Voor beginners is het moeilijker om de vereiste van evenwicht te begrijpen. De onbalans van de flexie-extensiekloof kan leiden tot een reeks complicaties5,6, wat resulteert in een verhoogd revisiepercentage.
Met de vooruitgang van de technologie hebben sommige onderzoekers geprobeerd tensoren toe te passen op UKA 7,8. Deze onderzoeken zijn echter allemaal op de vastdragende UKA en de tensor kan de MCL beschadigen bij gebruik.
De opkomst van sensoren komt niet alleen tegemoet aan de vraag naar het weergeven van de druk in de kniegewrichtsspleet, maar verschillende sensoren hebben vaak minder risico op MCL-schade vanwege hun kleine formaat 9,10. Bovendien zijn de sensoren die momenteel worden gebruikt allemaal bedrade transmissie, die de aseptische werking kan verstoren en niet handig genoeg is om te gebruiken.
Om de balansparameters van de flexie-extensiekloof nauwkeurig te meten, ontwikkelden we een draadloze sensorcombinatie voor UKA, die bestaat uit een metalen basis, een draadloze sensor met drie druksondes aan de voor-, mediale en laterale zijden en een kussenblok. De sensorcombinatie meet en toont de druk in de gewrichtsruimte in realtime om chirurgen te helpen nauwkeurig te beoordelen of het balansdoel is bereikt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mobile-bearing UKA is een effectieve behandeling voor anteromediale KOA. Het heeft de voordelen van minder trauma, snel herstel en het behoud van normale knieproprioceptie11,12,13. De sleutel tot UKA is flexie-extensie balans; dat wil zeggen, het zo gelijk mogelijk maken van de flexiekloof en de verlengingskloof op basis van het herstellen van MCL-spanning14. De onbalans kan leiden tot lagerdislocatie, sl…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door Beijing Hospitals Authority Clinical Medicine Development of Special Funding Support [subsidienummers: XMLX202139]. We willen Diego Wang bedanken voor waardevolle suggesties.
Materials
| angle measuring device | AIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD. | 20203010141 | angle measuring device of femur,angle measuring device of tibia |
| Oxford Partial Knee System | Biomet UK LTD. | 20173130347 | Oxford UKA |
| Wireless sensor combination | AIQIAO(SHANGHAI) MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD. | 20212010325 | a metal base, a wireless sensor with three pressure probes, and a cushion block |
Riferimenti
- Spitaels, D., et al. Epidemiology of knee osteoarthritis in general practice: a registry-based study. BMJ Open. 10 (1), 031734 (2020).
- Heaps, B. M., Blevins, J. L., Chiu, Y. F., et al. Improving estimates of annual survival rates for medial unicompartmental knee arthroplasty, a meta-analysis. The Journal of Arthroplasty. 34 (7), 1538-1545 (2019).
- Goodfellow, J. W., O’Connor, J. J., Pandit, H., Dodd, C. A., Murray, D. . Unicompartmental Arthroplasty with the Oxford Knee. , (2016).
- Whiteside, L. A. Making your next unicompartmental knee arthroplasty last: three keys to success. The Journal of Arthroplasty. 20, 2-3 (2005).
- Burger, J. A., et al. Risk of revision for medial unicompartmental knee arthroplasty according to fixation and bearing type : short- to mid-term results from the Dutch Arthroplasty Register. The Bone & Joint Journal. 103 (7), 1261-1269 (2021).
- Ridgeway, S. R., McAuley, J. P., Ammeen, D. J., Engh, G. A. The effect of alignment of the knee on the outcome of unicompartmental knee replacement. The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume. 84 (3), 351-355 (2002).
- Suzuki, T., et al. Evaluation of spacer block technique using tensor device in unicompartmental knee arthroplasty. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (7), 1011-1016 (2015).
- Takayama, K., et al. Joint gap assessment with a tensor is useful for the selection of insert thickness in unicompartmental knee arthroplasty. Clinical Biomechanics. 30 (1), 95-99 (2015).
- Ettinger, M., et al. In vitro kinematics of fixed versus mobile bearing in unicondylar knee arthroplasty. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (6), 871-877 (2015).
- Matsumoto, T., Muratsu, H., Kubo, S., Kuroda, R., Kurosaka, M. Intra-operative joint gap kinematics in unicompartmental knee arthroplasty. Clinical Biomechanics. 28 (1), 29-33 (2013).
- Newman, J. H., Ackroyd, C. E., Shah, N. A. Unicompartmental or total knee replacement? Five-year results of a prospective, randomised trial of 102 osteoarthritic knees with unicompartmental arthritis. The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume. 80 (5), 862-865 (1998).
- Yang, K. Y., Wang, M. C., Yeo, S. J., Lo, N. N. Minimally invasive unicondylar versus total condylar knee arthroplasty-early results of a matched-pair comparison. Singapore Medical Journal. 44 (11), 559-562 (2003).
- Watson, J., Smith, V., Schmidt, D., Navratil, D. Automatic implantable cardioverter-defibrillator: early experience at Wilford Hall USAF Medical Center. Southern Medical Journal. 85 (2), 161-163 (1992).
- D’Ambrosi, R., Vaishya, R., Verde, F. Balancing in unicompartmental knee arthroplasty: balancing in flexion or in extension. Journal of Clinical Medicine. 11 (22), 6813 (2022).
- Collier, M. B., Eickmann, T. H., Anbari, K. K., Engh, G. A. Lateral tibiofemoral compartment narrowing after medial unicondylar arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research. 464, 43-52 (2007).
- Collier, M. B., Eickmann, T. H., Sukezaki, F., McAuley, J. P., Engh, G. A. Patient, implant, and alignment factors associated with revision of medial compartment unicondylar arthroplasty. The Journal of Arthroplasty. 21 (6), 108-115 (2006).
- D’Ambrosi, R., et al. Radiographic and clinical evolution of the Oxford unicompartmental knee arthroplasty. The Journal of Knee Surgery. 36 (3), 246-253 (2023).
- Koskinen, E., Paavolainen, P., Eskelinen, A., Pulkkinen, P., Remes, V. Unicondylar knee replacement for primary osteoarthritis: a prospective follow-up study of 1,819 patients from the Finnish Arthroplasty Register. Acta Orthopaedica. 78 (1), 128-135 (2007).
- ten Ham, A. M., Heesterbeek, P. J. C., vander Schaaf, D. B., Jacobs, W. C. H., Wymenga, A. B. Flexion and extension laxity after medial, mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty: a comparison between a spacer- and a tension-guided technique. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 21 (11), 2447-2452 (2013).
- Clarius, M., Seeger, J. B., Jaeger, S., Mohr, G., Bitsch, R. G. The importance of pulsed lavage on interface temperature and ligament tension force in cemented unicompartmental knee arthroplasty. Clinical Biomechanics. 27 (4), 372-376 (2012).
- Heyse, T. J., et al. Balancing UKA: overstuffing leads to high medial collateral ligament strains. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 24 (10), 3218-3228 (2016).
- Heyse, T. J., et al. Balancing mobile-bearing unicondylar knee arthroplasty in vitro. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 25 (12), 3733-3740 (2017).
- Jaeger, S., et al. The influence of the femoral force application point on tibial cementing pressure in cemented UKA: an experimental study. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (11), 1589-1594 (2012).
- Peersman, G., et al. Kinematics of mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty compared to native: results from an in vitro study. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 137 (11), 1557-1563 (2017).
- Sun, X., et al. Sensor and machine learning-based assessment of gap balancing in cadaveric unicompartmental knee arthroplasty surgical training. International Orthopaedics. 45 (11), 2843-2849 (2021).
