Способ установки индивидуальных конструкций в область вертлужной впадины при обширных костных дефектах

Изобретение относится к медицине. Способ установки индивидуальных конструкций в область вертлужной впадины при обширных костных дефектах включает выполнение компьютерной томографии таза, построение трехмерной модели области дефекта, пространственную ориентацию вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, виртуальное проектирование индивидуального имплантата с его оптимальным расположением относительно костного дефекта с последующей имплантацией индивидуального компонента и его фиксацией винтами. На основании данных компьютерной томографии выполняют моделирование отпечатка границ оставшейся кости и направителя для фрезы, пространственно и геометрически совпадающего с элементами индивидуального вертлужного компонента, таким образом, чтобы отпечаток костной поверхности копировал неизменяемые участки кости и подвергающиеся обработке, располагался в области дефекта без затруднения со стороны окружающих тканей и занимал единственно возможное положение с плотным контактом к костной поверхности. Затем в отверстия каналов, расположенных идентично каналам в направителе для фрезы, в отпечатке в области неизменяемого участка кости проводят две параллельные спицы, удаляют отпечаток из области дефекта кости. Затем по спицам через каналы направителя устанавливают до плотного контакта с костной поверхностью направитель для фрезы, направляющая часть которого представляет собой часть стенки цилиндра с заданным положением, направлением, ориентацией и отметкой глубины обработки кости, внутренний диаметр которого совпадает с наружным диаметром фрезы. Производят обработку фрезой нужного диаметра на заданную глубину и с заданным пространственным положением, соответствующим положению индивидуально вертлужного компонента, после чего удаляют направитель для фрезы, устанавливают индивидуальный вертлужный компонент эндопротеза и фиксируют его винтами. Изобретение обеспечивает точное позиционирование индивидуальных компонентов, а также обеспечивает максимальную область контакта пористой поверхности имплантата с костью пациента и надежную первичную фиксацию вертлужного компонента. 8 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии, и может быть использовано для лечения выраженных дефектов вертлужной впадины при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава.

Частота ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава составляет до 20% от первичных операций [1, 8], а тяжелые дефекты области вертлужной впадины составляют от 1 до 5% причин ревизий ацетабулярного компонента [2, 3]. Такие дефекты возникают как результат последствий остеолиза, инфекции, переломов или механического расшатывания вертлужного компонента. Целями ревизионной операции при этом являются достижение надежной фиксации вертлужного компонента с восстановлением центра ротации тазобедренного сустава. Для лечения этой проблемы существует немало методов. Результаты лечения с использованием аллотрансплантатов и антипротрузионных конструкций в основном неудовлетворительные [5, 6, 10].

Близким к предлагаемому является способ интраоперационной навигации, при котором производится предооперационная компьютерная томография таза с костным дефектом, планируется положение компонента в специализированной трехмерной программной среде, затем интраоперационно регистрируются точки поверхности и программно вычисляется положение устанавливаемого компонента [7].

Недостатком выше описанного метода является то, что он применим при умеренных дефектах, при которых применяются стандартные компоненты. Кроме того, он требует дорогостоящих программных комплексов и дополнительного интраоперационного оборудования, что усложняют доступность его широкого применения.

Аналогичным предлагаемому является способ, предложенный White J.R. с соавторами (US 9480580 В2), при котором производится предоперационная компьютерная томография таза с костным дефектом, планируется положение компонента в специализированной трехмерной программной среде, затем строится отпечаток естественной поверхности вертлужной впадины и периацетабулярной области, содержащий каналы для направляющих стержней, которые определяют положение и ориентацию вертлужного компонента [9]. Во время операции отпечаток устанавливается на соответствующий участок кости, через каналы отпечатка в кость проводятся стрежни, затем отпечаток поверхности удаляется, с сохранением установленных в кость стрежней. Стержни соединяются специальным соединяющим устройством с обрабатывающей кость фрезой, что исключает альтернативное положение и ориентацию фрезы. Недостатком этого метода является то, что требует жесткого положения стержней, что не всегда возможно при патологически измененной, остеопорозной кости. Кроме того, наличие стержней в ране затрудняет возможности хирурга работы инструментом, а фреза заводится в рану до обрабатываемого участка кости не по линейной траектории, что будет затруднять применение этого способа.

Наиболее близким аналогом является способ, разработанный Dressier R. с соавторами (US 10034753 В2), при котором также предлагается использовать пациент-специфичный направитель для обработки вертлужной области фрезой. При этом форма направите ля имеет цилиндрическую форму и имеет замок для цилиндрического канала, направляющего положение и ориентации фрезы. Однако, столь массивные устройства очень затруднительно располагать в ране и тем более обрабатывать кость [4]. К тому же, последние два способа предлагаются для обработки вертлужной области при первичных операциях с имплантацией серийных вертлужных компонентов.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в точном в соответствии с предоперационным планом позиционировании индивидуальных компонентов, восстановлении центра ротации, ориентации вертлужного компонента, обеспечении максимальной области контакта пористой поверхности имплантата с костью пациента и надежной первичной фиксации вертлужного компонента.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что на предоперационном этапе на основании данных компьютерной томографии пациента выполняют построение трехмерной модели дефекта области вертлужной впадины пациента, пространственную ориентацию вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, включающий виртуальное проектирование и создание отпечатка области границ оставшейся кости и направителя для фрезы, пространственно и геометрически совпадающего с элементами индивидуального вертлужного компонента, формирующей посадочное ложе для индивидуального имплантата, с их оптимальным расположением относительно костного дефекта в операционной ране с последующей имплантацией индивидуального компонента и его фиксацией винтами.

На фигурах изображены:

Фигура 1. Рентгенограмма таза пациента М., 48 л. Спейсер левого тазобедренного сустава, костный дефект области вертлужной впадины 3А типа по классификации Папровски.

Фигура 2. Трехмерная реконструкция дефекта области вертлужной впадины.

Фигура 3. Моделирование индивидуального вертлужного компонента.

Фигура 4. Установка отпечатка костной поверхности в ране и его фиксация спицами.

Фигура 5. Установка направителя для фрезы по прежде установленным спицам.

Фигура 6. Обработка костного ложа фрезой по направителю.

Фигура 7. Установка индивидуального вертлужного компонента

Фигура 8. Рентгенограмма таза пациентки М., 48 л. Реконструкция левого тазобедренного сустава трехфланцевым компонентом.

Способ осуществляют следующим образом.

Пациенту с дефектом вертлужной впадины (Фиг. 1) выполняют компьютерную томографию таза. На основании срезов компьютерной томографии строят виртуальную трехмерную модель дефекта области вертлужной впадины (Фиг. 2). В соответствии с построенной моделью дефекта выполняют виртуальное проектирование индивидуального имплантата вертлужного компонента таким образом, чтобы обеспечить его надежную первичную фиксацию к участкам имеющейся здоровой кости и функционирование реконструируемого тазобедренного сустава (Фиг. 3). Проектируют отпечаток и направитель для фрезы, в каждом из которых располагаются два идентичных параллельных канала для спиц. Отпечаток проектируют таким образом, чтобы он располагался в области дефекта без затруднения со стороны окружающих тканей и занимал единственно возможное положение с плотным контактом к костной поверхности, а именно, включал в себя копию области контактной поверхности индивидуального имплантата, как правило подвздошного фланца, совпадающую с областью костной поверхности, которая не подлежит обработке, а также копию поверхности области костного края, ограничивающего область дефекта, которую планируется обработать в соответствии с формой индивидуального вертлужного компонента. Направитель проектируют таким образом, чтобы он включал в себя копию области контактной поверхности индивидуального имплантата, совпадающую с областью костной поверхности, которая не подлежит обработке, а также направляющую часть, представляющую собой часть стенки цилиндра с заданным положением, направлением и ориентацией, внутренний диаметр которого совпадает с максимально возможным диаметром фрезы для обработки кости. Область направителя для фрезы, устанавливаемая на необратываемую поверхность кости содержит два параллельных канала для спиц, идентичных каналам на отпечатке. Часть стенки цилиндра ориентирована таким образом, что ее направление указывает угол наклона и положение фрезы в пространстве. Использование части стенки цилиндра, а не полной окружности позволяет беспрепятственно устанавливать направитель в ране без конфликта с окружающими тканями. Определяют глубину введения фрезы и делают отметку глубины обработки кости на направителе.

Отпечаток и направитель изготавливаются методом трехмерной печати из пластика, разрешенного к медицинскому использованию, стерилизуют для интраоперационного применения.

Во время операции устанавливают отпечаток костной поверхности у края дефекта вертлужной области до плотного контакта с костной поверхностью, по сформированным в нем каналам проводят в кость две параллельные спицы (Фиг. 4). Отпечаток удаляют и по спицам через каналы направителя, индентичные каналам в отпечатке, устанавливают направитель для фрезы, наружный диаметр которой совпадает с внутренним диаметром направляющей части направителя (Фиг. 5). Производят обработку кости фрезой нужного диаметра на глубину и с заданным пространственным положением, соответствующим положению индивидуального вертлужного компонента и ориентацией направляющей части направителя (Фиг. 6). Фрезу вводят на глубину, определенную на предоперационном планировании, до отметки на направителе. Затем удаляют направитель, в сформированное ложе устанавливают индивидуальный вертлужный компонент и фиксируют компонент винтами (Фиг. 7).

Разработанный способ установки индивидуальных вертлужных компонентов позволяет не только реконструировать область вертлужной впадины, но и повысить точность позиционирования индивидуальных вертлужных компонентов, обеспечить максимальную площадь контакта пористой поверхности импланатат и кости пациента и долговременную фиксацию вертлужного компонента в условиях обширного дефекта костной ткани.

Пациентка М., 48 л., поступила в клинику РНИТО им. РР Вредена с диагнозом «Спейсер левого тазобедренного сустава, дефект вертлужной впадины ЗА типа по классификации Папровски» (Фиг. 1). Было выполнено оперативное вмешательство с помощью предложенного способа. Выполнена трехмерная реконструкция дефекта области вертлужной впадины (фиг. 2). Спроектирован трехфланцевый вертлужный компонент (фиг. 3). Интраоперационно к костным границам дефекта вертлужной впадины приложен отпечаток поверхности и установлены спицы (фиг. 4). Отпечаток удален, по спицам установлен направитель для фрезы (фиг. 5). Произведена обработка костной поверхности фрезой (фиг. 6). Установлен металлический трехфланцевый имплантат (фиг. 7). На контрольных рентгенограммах определяется стабильно фиксированный трехфланцевый вертлужный компонент (Фиг. 8). На сроке 4 месяца вертлужный компонент стабилен, признаков миграции нет. Опорность левой нижней конечности и функция правого тазобедренного сустава восстановлена, пациент передвигается самостоятельно, без помощи дополнительных средств опоры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тихилов P.M., Шубняков И.И., Коваленко А.Н., Черный А.Ж., Муравьева Ю.В., Гончаров М.Ю. Данные регистра эндопротезирования тазобедренного сустава РНИИТО им. P.P. Вредена за 2007-2012 годы//Травматология и ортопедия России. 2013. №3 (69). С. 167-190.).

2. Berasi СС, Berend KR, Adams JB, Ruh EL, Lombardi AV Jr. Are custom triflange acetabular components effective for reconstruction of catastrophic bone loss? Clin Orthop Relat Res. 2015; 473: 528-535.

3. Berry DJ, Lewallen DG, Hanssen AD, Cabanela ME. Pelvic discontinuity in revision total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg. Am. 1999; 81-A: 1692-1702.

4. Dressler M.R., Sherman J.T. Customized patient-specific orthopaedic instruments for component placement in a total hip arthroplasty. Patent № US 10,034,753 B2. Jul. 31, 2018

5. Gill TJ, Sledge JB, Muller ME. The management of severe acetabular bone loss using structural allograft and acetabular reinforcement devices. The Journal of Arthroplasty. 2000; 15: 1-7.

6. Gross AE, Goodman SB. Rebuilding the skeleton: the intraoperative use of trabecular metal in revision total hip arthroplasty. The Journal of Arthroplasty. 2005; 20: 91-93.

7. Kuroda K, Kabata T, Maeda T, Kajino Y, Watanabe S, Iwai S, Kenji F, Hasegawa K, Inoue D, Tsuchiya H. The value of computed tomography based navigation in revision total hip arthroplasty. Int Orthop.2014 Apr; 38(4): 711-6.

8. Labek G, Thaler M, Janda W, Agreiter M, B. Revision rates after total joint replacement: cumulative results from worldwide joint register datasets. J Bone Joint Surg. Br. 2011; 93-B: 293-297.

9. White J.R., Perry L.D., Smith A.P., Meridew J.D., Morrison В., Slone J., Witt T.D., Bollinger A., Metzger R. Patient-specific acetabular alignment guides. Patent № US 9,480,580 B2. Nov. 1, 2016

10. Winter E, Piert M, Volkmann R, Maurer F, Eingartner C, Weise K et al. Allogeneic cancellous bone graft and a Burch-Schneider ring for acetabular reconstruction in revision hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2001; 83-A (6): 862-867.

Способ установки индивидуальных конструкций в область вертлужной впадины при обширных костных дефектах, включающий выполнение компьютерной томографии таза, построение трехмерной модели области дефекта, пространственную ориентацию вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, виртуальное проектирование индивидуального имплантата с его оптимальным расположением относительно костного дефекта с последующей имплантацией индивидуального компонента и его фиксацией винтами, отличающийся тем, что на основании данных компьютерной томографии выполняют моделирование отпечатка границ оставшейся кости и направителя для фрезы, пространственно и геометрически совпадающего с элементами индивидуального вертлужного компонента, таким образом, чтобы отпечаток костной поверхности копировал неизменяемые участки кости и подвергающиеся обработке, располагался в области дефекта без затруднения со стороны окружающих тканей и занимал единственно возможное положение с плотным контактом к костной поверхности, затем в отверстия каналов, расположенных идентично каналам в направителе для фрезы, в отпечатке в области неизменяемого участка кости проводят две параллельные спицы, удаляют отпечаток из области дефекта кости, затем по спицам через каналы направителя устанавливают до плотного контакта с костной поверхностью направитель для фрезы, направляющая часть которого представляет собой часть стенки цилиндра с заданным положением, направлением, ориентацией и отметкой глубины обработки кости, внутренний диаметр которого совпадает с наружным диаметром фрезы, производят обработку фрезой нужного диаметра на заданную глубину и с заданным пространственным положением, соответствующим положению индивидуально вертлужного компонента, после чего удаляют направитель для фрезы, устанавливают индивидуальный вертлужный компонент эндопротеза и фиксируют его винтами.