Файл: Мета Проаналізувати точність і зручність використання різних компютерних навігацій при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
АНОТАЦІЯ
Мета: Проаналізувати точність і зручність використання різних комп’ютерних навігацій при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба.
Матеріали і методи. Проаналізовано дані близько 50 літературних джерел за останні два десятиліття.
Висновки: Аналізуючи точність і зручність використання різноманітних комп’ютерних навігацій при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба, ми пропонуємо дві найбільш перспективні для подальшого вивчення та вдосконалення системи: напівактивну систему навігації та систему доповненої реальності при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: ендопротезування кульшового суглоба, комп'ютерна навігація, комп'ютерна ортопедична хірургія
ВСТУП
Сучасна травматологія та ортопедія приділяє значну увагу розробці та впровадженню ефективних методів хірургічного лікування хворих із захворюваннями та травмами кульшового суглоба. За даними ВООЗ, до 2050 року у двадцяти п’яти відсотків населення будуть діагностовані захворювання кісток і суглобів [1]. Багато авторів вважають, що найкращим, а іноді і єдиним вибором лікування на пізній стадії захворювання є ендопротезування кульшового суглоба [2]. Таке оперативне втручання відновлює функцію суглоба, покращує якість життя, а щодо населення працездатного віку – сприяє працездатності [3]. Операція проводиться практично всім віковим групам, від підлітків до пацієнтів похилого та старечого віку [4]. Нині щорічно виконується близько 1,5 млн. операцій ендопротезування кульшового суглоба [5]. Кількість втручань із заміни кульшового суглоба продовжує зростати,
Успішність тотального ендопротезування кульшового суглоба (ТАА) залежить від таких факторів, як правильний вибір імплантату, оптимальний доступ, відповідна реабілітація та післяопераційний хід, правильне розташування компонентів ендопротеза [7].
Протягом усього розвитку ендопротезування хірурги та інженери приділяли велику увагу конструкції ендопротезів, способам кріплення та матеріалам, а також хірургічному доступу. Пізня тенденція представлена розробкою різних методів правильного і максимально «анатомічного» вирівнювання імплантів [8]. Беренд К. Р. та ін. вважають, що правильне вирівнювання чашки під час ендопротезування кульшового суглоба є найважливішим фактором бажаного успіху операції [9]. Правильне вирівнювання імплантатів є складним завданням як при первинному ендопротезуванні (в простих і складних випадках), так і при ревізійних втручаннях.
Найбільш складним є розташування компонентів ендопротеза при операціях на пухлинах кісток або втручаннях, пов’язаних з попередніми хірургічними помилками, зі значними кістковими дефектами або відсутністю кісткових опорних точок [10]. Неправильне положення імплантату в короткостроковій перспективі може призвести до вивиху головки ендопротеза, а в довгостроковій перспективі впливає на зношування вкладки та функціональну здатність імплантату. Правильне вирівнювання чашки дозволяє уникнути ранньої асептичної нестабільності та вивиху ендопротеза.
У 1978 році GE Lewinnek писав про так звану «безпечну зону», вирівнюючи ацетабулярний компонент в межах області, мінімізує ризик вивиху: 40 ± 10°, нахил, 15 ± 10° антеверсія [11].
Різні автори пропонували різне положення чашки з ТХА, зокрема: вертикальний кут нахилу 35 °-45 ° [12]; 45 ° ± 5 °; 20°-30° у самців і 45° у самок [13]; 25 °-45 °[14]; 25°-50° [15]. Кут антеверсії запропоновано дорівнювати 0 -10 ° [13]; 15 ° ± 5 ° [16]; 10 ° -20 ° [17]. Деякі автори стверджують, що так звана комбінована антеверсія є більш важливим параметром, ніж лише антеверсія ацетабулярного компонента ендопротеза [18].
На ацетабулярний компонент впливає нахил таза, тобто кут між передньою площиною таза та фронтальною поверхнею пацієнта [16,19], залежно від пози пацієнта. Безпечна зона (Lewinnek) не враховує сагітальну рухливість таза. Тому автори використовують новий термін «функціональне вирівнювання ацетабулярного компонента» [20]. Функціональне вирівнювання ацетабулярного компонента представлено його вирівнюванням щодо сакрально-тазового балансу. Згідно з Lembeck та авторами, нахил таза на 1° призведе до функціональної антеверсії чашки на 0,7° [21]. Дослідження Дорра та ін. показали, що кожне нове збільшення нахилу тазу допереду на 1° призведе до зменшення антеверсії кульшової западини на 0,7°–0,8° [15]. Автори, досліджуючи рухи тазу, прийшов до висновку, що під час імплантації ацетабулярного компонента слід враховувати нахил таза без сталості кута антеверсії. Кут антеверсії та нахилу, виміряний на післяопераційних рентгенограмах, залежить від положення хворого: лежачи та вертикально [22]. Тут стає очевидним, що після вирівнювання тазостегнової кістки зміни нахилу таза є порівнянними з початковими [23].
Усе це доводить актуальність вивчення комп’ютерної навігації для вирівнювання та точного вирівнювання імплантату під час ТХА шляхом підтвердження його положення на основі внутрішньоопераційної та кількісної оцінки в режимі реального часу. Комп'ютерна ортопедична хірургія - це напрямок ортопедичної хірургії, який використовується для правильного розташування хірургічних інструментів під час оперативного втручання.
МЕТА
Проаналізуйте точність і зручність використання різних комп’ютерних навігацій при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ
Аналіз 49 літературних джерел містить відомості про основні помилки ідентифікації компонентів ендопротеза, які можуть бути пов’язані з людським фактором, нахилом тазу та іншими причинами, та підтверджує актуальність використання комп’ютерної навігації в різних країнах. Огляд літератури містить аналіз оригінальних статей та джерел у чотирьох основних наукометричних базах даних: PubMed, Scopus, Web of Science.
ОГЛЯД
Системи CAOS (Computer Assisted Orthopedic Surgery) поділяються на пасивні, активні та напівактивні системи відповідно до використовуваних хірургічних засобів та способу їх функціонування (табл. I.). Пасивні системи, такі як навігація, допомагають оператору в передопераційному плануванні, а також в інформуванні про положення імплантату під час операції, без його активної участі в операції. Активні системи включають роботи-хірурги, які автономно виконують різні етапи операції, заплановані оператором. Напівактивні системи використовують комп'ютерне вирівнювання імплантату, яке було заплановано перед операцією. Також широко використовується система навігації, заснована на доповненій реальності.
В ортопедії використовуються такі системи навігації: навігація без зображень, навігація на основі КТ, навігація на основі рентгена. Системи на основі зображення зазвичай використовують передопераційну томографію, щоб збільшити реєстрацію під час операції. Інші автори також описують методи візуалізації, включаючи флюорографію та УЗД [24].
ПАСИВНІ СИСТЕМИ CAOS
За допомогою цих систем штифти вставляються в тазову та тазостегнову кістки, де прикріплюються маркерні сфери. Інформація з маркерних сфер про тривимірні параметри кістки передається на персональний комп’ютер за допомогою інфрачервоних променів [39]. На екрані відображається віртуальна модель кісток тазу, стегнової кістки, інструменти та інформація, необхідна для вирівнювання імплантів. Для визначення положення тазових і стегнових кісток необхідно прикріпити спеціальний індикатор до відповідних виступаючих кісткових точок.
Щоб забезпечити правильне розташування ендопротеза, хірург повинен використовувати різні анатомічні орієнтири, поперечну зв’язку кульшової западини, задній край кульшової ямки тощо [26]. Використання поперечної зв’язки допомагає визначити положення чашечки при диспластичному коксартрозі [27]. Тут надзвичайно важливо виявити варіабельність положення зв’язок залежно від статі [28]. Іншою точкою відліку може бути задній край ямки стегнової кістки, якщо навколо неї не спостерігається виражених кісткових шпор. Деякі автори пропонують використовувати пахову складку як орієнтир для вирівнювання чашечки. Під час роботи напрямна для вирівнювання кульшової западини спрямована перпендикулярно пахвинній складці, що забезпечує правильну установку нахилу. Вищевказані методи часто використовуються для ендопротезування кульшового суглоба,
АКТИВНІ СИСТЕМИ CAOS
Робототехнічний CAOS набирає популярності у світі. Перші медичні дослідження ендопротезування кульшового суглоба відносяться до 90-х років минулого століття. Пізніше були створені роботи Robodoc і CASPAR® (Orto Maquet, Rastatt, Німеччина), а також їх модифікації, які постійно вдосконалюються та модернізуються. Найпоширеніші роботизовані системи для ендопротезування кульшового суглоба — це тактильні системи, коли хірурги фізично керують робототехнічною рукою через пульт керування.
НАПІВАКТИВНІ СИСТЕМИ CAOS
У напівактивній системі рука робота слідує за рукою оператора, що тримає хірургічні інструменти, вона не виходить за межі траєкторії фрезерування. Системи Acrobot® (Acrobot Company Ltd., London, theUK), system MAKOplasty® (Stryker, Orlando, Florida, USA), Intellijoint HIP® (Intellijoint Surgical, Inc., Kitchener, Ontario, Canada) та ін. Ринок. Використовуючи систему Acrobot®, оператор керує системою вручну за допомогою бора на кінчику роботизованого важеля в межах траєкторії фрезерування, визначеної відповідно до попереднього планування на основі 3D
ЗАСОБИ ДОПОВНЕНОЇ РЕАЛЬНОСТІ
Інша сучасна технологія стосується доповнених технологій, які використовуються під час вирівнювання компонентів ендопротезування кульшового суглоба. Доповнена реальність (AR) — проектування будь-якої цифрової інформації (зображення, відео, тексту, графічного зображення тощо) на екран будь-яких об’єктів. У результаті реальність доповнюється штучними елементами та новою інформацією. Метод може бути реалізований за допомогою додатків до смартфонів і планшетів, окулярів доповненої реальності, стаціонарних екранів, проекційних засобів та інших технологій. Існує кілька інших визначень доповненої реальності. Зокрема, Рональд Азума в 1997 році визначив її як систему, яка: 1) поєднує віртуальні та реальні питання; 2) взаємодіє в реальному часі; 3) працює з 3D [30].
При використанні активної або напівактивної системи CAOS основний інтерфейс відображення інформації зворотного зв'язку знаходиться в робочому полі. Це означає, що хірург повинен розподілити свою увагу між операційним полем і екраном. Технологія доповненої реальності допомагає хірургу зосередитися на пацієнті, безпосередньо надаючи видиму інформацію зворотного зв’язку. Хірург може оцінити інформаційний зворотний зв'язок, спираючись на візуальну допомогу, необхідну для точного перебігу операції. Перші кроки у використанні цієї технології належать Rodriguez F. (2018) [31]. Технологія AR може підвищити точність при відновленні природної анатомії, а також забезпечити кращий контроль якості після остаточної імплантації компонента. Незабаром технологія об’єднає всю необхідну інформацію для хірурга,
ДИСКУСІЯ
У пацієнтів із добре вираженою підшкірно-жировою клітковиною реєстрація таких точок може бути складною та варіативною, що призводить до зниження точності пасивної навігаційної системи [32]. Неправильне визначення будь-якої кісткової точки на 1 см призводить до неправильного визначення навігаційною системою антеверсії на 6° і нахилу - на 2,5° [33]. Потім ультразвукові індикатори використовуються для підвищення точності оптичних навігаційних систем [34]. Це підвищує точність вирівнювання імплантату, але значно подовжує оперативне втручання (за рахунок часу, який витрачається на прикріплення штифтів та ультразвукове дослідження опорних точок кістки) [35]. Оскільки інформація між компонентами пасивної навігаційної системи (маркерні сфери на пацієнті, ПК) передається за допомогою інфрачервоних променів, практика показує, що хірурги часто були перешкодою, тому вони часто повинні віддалятися від робочого столу, щоб забезпечити коректну роботу навігаційної системи, що досить ускладнило її використання. Контакт маркерних сфер з кров'ю або іншими рідинами руйнує функцію навігаційної системи [36].
Точність вирівнювання імплантів за допомогою систем активної навігації становить близько 1 градуса або 1 мм [37]. Початкові результати робототехніки показують покращене вирівнювання компонентів вертлюжної западини та зменшення частоти вивиху головки ендопротеза в ранньому післяопераційному періоді. Ретроспективне дослідження 2017 року, яке проаналізувало 300 випадків ендопротезування кульшового суглоба, включаючи 100 робототехнічних процедур, показало 0% швидкості вивиху в робототехнічній групі та 3,0-5,0% вивиху в звичайній групі [38]. Оскільки робототехнічне ендопротезування кульшового суглоба є відносно новим методом оперативного втручання, досліджень віддалених функціональних результатів мало. Дослідження 2018 року, яке порівнювало ефективність робототехнічної комп’ютерної навігаційної системи зі звичайним ендопротезуванням кульшового суглоба із середнім періодом дослідження 14 років, показало незначне покращення в групі робототехніки [39]. Проспективне когортне дослідження 2019 року повідомляє про покращену точність робототехніки. системи в безпечних зонах Левіннека порівняно з групою звичайного ендопротезування кульшового суглоба (96 % проти 68 % відповідно; p = 0,02). Крім того, дослідження показало, що використання робототехнічної навігаційної системи було пов’язане з покращеним відновленням центру кульшового суглоба (p <.001) і комбінованим зміщенням (p <.001) [40]. Докази доводять, що використання робототехнічної комп’ютерної системи навігації може призвести до зниження швидкості раннього вивиху компонента кульшової западини. Проспективне когортне дослідження 2019 року повідомляє про покращену точність робототехнічної системи в безпечних зонах Левіннека порівняно з групою звичайної ендопротезування кульшового суглоба (96 % проти 68 % відповідно; p = 0,02). Крім того, дослідження показало, що використання робототехнічної навігаційної системи було пов’язане з покращеним відновленням центру кульшового суглоба (p <.001) і комбінованим зміщенням (p <.001) [40]. Докази доводять, що використання робототехнічної комп’ютерної системи навігації може призвести до зниження швидкості раннього вивиху компонента кульшової западини. Проспективне когортне дослідження 2019 року повідомляє про покращену точність робототехнічної системи в безпечних зонах Левіннека порівняно з групою звичайної ендопротезування кульшового суглоба (96 % проти 68 % відповідно; p = 0,02). Крім того, дослідження показало, що використання робототехнічної навігаційної системи було пов’язане з покращеним відновленням центру кульшового суглоба (p <.001) і комбінованим зміщенням (p <.001) [40]. Докази доводять, що використання робототехнічної комп’ютерної системи навігації може призвести до зниження швидкості раннього вивиху компонента кульшової западини. дослідження показало, що використання робототехнічної навігаційної системи було пов’язане з покращеним відновленням центру кульшового суглоба (p <0,001) і комбінованим зміщенням (p <0,001)[40]. Докази доводять, що використання робототехнічної комп’ютерної системи навігації може призвести до зниження швидкості раннього вивиху компонента кульшової западини. дослідження показало, що використання робототехнічної навігаційної системи було пов’язане з покращеним відновленням центру кульшового суглоба (p <0,001) і комбінованим зміщенням (p <0,001)[40]. Докази доводять, що використання робототехнічної комп’ютерної системи навігації може призвести до зниження швидкості раннього вивиху компонента кульшової западини.