في المختبر تطبيق مستشعر لاسلكي في توازن فجوة تمديد الانثناء لتقويم مفاصل الركبة أحادي الحيز
Summary
يقدم هذا البروتوكول دراسة جثة لجهاز استشعار لاسلكي يستخدم في رأب مفاصل الركبة الإنسي أحادي الجزء. يتضمن البروتوكول تركيب جهاز قياس الزاوية ، وقطع العظم القياسي لمفصل الركبة أحادي الحيز في أكسفورد ، والتقييم الأولي لتوازن الثني والتمديد ، وتطبيق المستشعر لقياس ضغط فجوة الانحناء والتمديد.
Abstract
رأب مفاصل الركبة أحادي الحيز (UKA) هو علاج فعال لالتهاب المفاصل العظمي قبل الحاجز (AMOA) في المرحلة النهائية. مفتاح UKA هو توازن فجوة الانثناء والتمديد ، والذي يرتبط ارتباطا وثيقا بمضاعفات ما بعد الجراحة مثل خلع المحمل ، وتآكل المحمل ، وتطور التهاب المفاصل. يتم إجراء تقييم توازن الفجوة التقليدي عن طريق الاستشعار غير المباشر لتوتر الرباط الجانبي الإنسي بواسطة مقياس الفجوة. يعتمد على شعور الجراح وخبرته ، وهو أمر غير دقيق وصعب للمبتدئين. لتقييم توازن فجوة الانثناء والتمديد بدقة في UKA ، قمنا بتطوير مجموعة مستشعر لاسلكي تتكون من قاعدة معدنية ومستشعر ضغط وكتلة وسادة. بعد قطع العظم ، يسمح إدخال مجموعة أجهزة استشعار لاسلكية بقياس الضغط داخل المفصل في الوقت الفعلي. إنه يحدد بدقة معلمات توازن فجوة الانثناء والتمديد لتوجيه المزيد من طحن عظم الفخذ وقطع عظم الساق ، لتحسين دقة توازن الفجوة. أجرينا تجربة في المختبر مع مجموعة أجهزة الاستشعار اللاسلكية. أظهرت النتائج أن هناك فرقا قدره 11.3 نيوتن بعد تطبيق الطريقة التقليدية لتوازن فجوة الانثناء والتمديد التي قام بها خبير متمرس.
Introduction
هشاشة العظام في الركبة (KOA) هو عبء عالمي1 ، حيث يتم اعتماد استراتيجية العلاج التدريجي حاليا. بالنسبة ل KOA، يعد رأب مفاصل الركبة أحادي الحيز (UKA) خيارا فعالا، حيث يبلغ معدل البقاء على قيد الحياة لمدة 10 سنوات أكثر من 90٪2. يحل UKA الإنسي محل المقصورة الإنسية شديدة الارتداء فقط ويحافظ على المقصورة الجانبية الطبيعية والرباط الجانبي الإنسي (MCL) والرباط الصليبي3. المبدأ هو جعل فجوة الانثناء وفجوة التمديد متماثلة تقريبا عن طريق قطع العظم الظنبوبي وطحن الفخذ ، واستعادة توتر MCL بعد زرع الطرف الاصطناعي والمحمل4. بالمقارنة مع رأب مفاصل الركبة الكلي ، فإن UKA لديها صعوبة جراحية أكبر ومتطلبات فنية. المصدر الرئيسي هو التوازن الصحيح للأربطة في جميع أنحاء النطاق الكامل لحركة الركبة3.
تقليديا ، بعد قطع العظم الأولي ، يقوم الجراح بإدخال مقياس فجوة في مساحة المفصل ويحدد بشكل غير مباشر ما إذا كانت فجوات الانثناء والتمديد متساوية من خلال الشعور بتوتر الرباط الصليبي الأمامي. ومع ذلك ، فإن تعريف التوازن والإحساس به بالكاد هو نفسه ، حتى بالنسبة للجراحين ذوي الخبرة. بالنسبة للمبتدئين ، من الصعب فهم متطلبات التوازن. يمكن أن يؤدي اختلال توازن فجوة تمديد الانثناء إلى سلسلة من المضاعفات 5,6 ، مما يؤدي إلى زيادة معدل المراجعة.
مع تقدم التكنولوجيا ، حاول بعض الباحثين تطبيق الموترات على UKA 7,8. ومع ذلك ، فإن هذه الأبحاث كلها على UKA الثابت الحامل ، وقد يؤدي الموتر إلى إتلاف MCL عند استخدامه.
لا يلبي ظهور المستشعرات الطلب على عرض الضغط في فجوة مفصل الركبة فحسب ، بل إن أجهزة الاستشعار المختلفة غالبا ما تكون أقل عرضة لتلف MCL نظرا لصغر حجمها 9,10. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المستشعرات المستخدمة حاليا كلها نقل سلكي ، والتي قد تتداخل مع عملية التعقيم وليست مريحة بما يكفي للاستخدام.
من أجل قياس معلمات توازن فجوة الانثناء والتمديد بدقة ، قمنا بتطوير مجموعة مستشعر لاسلكي ل UKA ، والتي تتكون من قاعدة معدنية ، ومستشعر لاسلكي مع ثلاثة مجسات ضغط على الجوانب الأمامية والوسطى والجانبية ، وكتلة وسادة. تقيس مجموعة المستشعر وتعرض الضغط في مساحة المفصل في الوقت الفعلي لمساعدة الجراحين على تقييم ما إذا كان هدف التوازن قد تحقق بدقة.
Protocol
Representative Results
Discussion
UKA الحامل للجوال هو علاج فعال ل KOA. لها مزايا صدمة أقل ، والتعافي السريع ، والحفاظ على استقبال الحس العميق الطبيعي للركبة11،12،13. مفتاح UKA هو توازن الثني والتمديد. أي جعل فجوة الانثناء وفجوة التمديد متساوية قدر الإمكان على أساس استعادة توتر MC…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل تطوير الطب السريري التابع لهيئة مستشفيات بكين لدعم التمويل الخاص [أرقام المنح: XMLX202139]. نود أن نعرب عن امتناننا لدييغو وانغ على اقتراحاته القيمة.
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 |
References
- 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).
