Способ дооперационного компьютерного инверсионного моделирования ацетабулярного компонента при диспластическом коксартрозе
Владельцы патента RU 2700472:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к детской ортопедии, и предназначено для расчета оптимального угла остеотомии, а также для выбора размера имплантата при хирургической коррекции края крыши вертлужной впадины при диспластическом коксартрозе у детей. Способ дооперационного компьютерного инверсионного моделирования ацетабулярного компонента при диспластическом коксартрозе, отличающийся тем, что дооперационно осуществляют инверсию рентгенологического снимка здорового сустава и накладывают его на изображение пораженного сустава с использованием программы Photoshop CC 2015.5; определяют объем оперативного вмешательства путем расчета угла расщепа надацетабулярной остеотомии, вычисляют степень недостаточности надацетабулярного компонентна исходя из угла Виберга и выполняют подбор имплантата. Использование изобретения позволяет обеспечить анатомически точную остеотомию с обеспечением принципа конгруэнтности суставных поверхностей.
Изобретение относится к медицине, а именно к детской ортопедии, и предназначено для расчета оптимального угла остеотомии, а также для выбора размера импланта при хирургической коррекции края крыши вертлужной впадины при диспластическом коксартрозе у детей.
Заболевания костно-мышечной системы, приводящие к временной или постоянной утрате трудоспособности, занимают лидирующие позиции в современном обществе. Высокая распространенность заболеваний тазобедренного сустава в детском возрасте, частое наступление инвалидности в работоспособном возрасте, потребность в длительном и дорогостоящем лечении определяют медико-социальную значимость проблемы их лечения. Наибольшая частота обращений к детскому ортопеду связана именно с диспластическими и дегенеративными поражениями тазобедренных суставов [1]. Среди дегенеративных заболеваний, приобретенных в период роста, наиболее распространена болезнь Легг-Кальве-Пертеса [2]. В структуре ортопедической патологии в общей популяции данная нозология составляет 0,17-1,9%, в детской популяции 25-30%. Данное заболевание часто встречается у детей 2–12 лет, в 3–4 раза чаще у мальчиков, двустороннее поражение отмечают в 10–15 % случаев [3, 4]. Частота встречаемости асептического остеонекроза головки бедренной кости в среднем составляет 0,4–20,9 : 100 000 [5]. Болезнь Легг-Кальве-Пертеса представляет собой идиопатический остеонекроз головки бедра с последующими осложнениями в виде деформации и развития остеоартроза [6]. Из данных литературы известно, что наиболее частым и значимым дефектом при дисплазии тазобедренного сустава является недоразвитие крыши вертлужной впадины, в частности ее верхнепереднего края, которое в 40-60% случаев требует хирургической коррекции [7].
Лечение дисплазии тазобедренных суставов предусматривает применение как консервативных, так и оперативных методов [8]. Однако существующая возможность консервативного ведения пациентов с данной патологией, несмотря на достижение хороших результатов в случае раннего применения методов, не обеспечивает полную коррекцию - у ряда больных остается недоразвитие крыши вертлужной впадины, выполняется избыточная антеверсия и вальгусная деформация шейки бедра, констатируется подвывих бедра. В подобных ситуациях для создания условий нормального развития тазобедренного сустава необходима своевременная коррекция соотношений в тазобедренном суставе с целью достижения конгруэнтности между головкой бедра и крышей вертлужной впадины с помощью хирургических методик [9, 10]. Применение хирургического метода считается типичным у детей от двух лет и старше. Допускается оперативное лечение с 6 месяцев при наличии тяжелой степени болезни (выраженное недоразвитие вертлужной впадины, высокий вывих) [8, 11]. При лечении диспластического коксартроза у детей актуально применение хирургических методов лечения, которые условно можно разделить на три группы: остеотомия проксимального отдела бедренной кости, транспозиция большого вертела, корригирующая остеотомия для нормализации соотношений тазового компонента и бедренной кости. Наиболее адекватным хирургическим лечением диспластического коксартроза является дополнение недостающих анатомических элементов алло- или гомотрансплантатами.
Для большинства из предлагаемых современных методик не сформулированы алгоритмы выбора размера импланта и угла остеотомии, данные действия выполняются интраоперационно «на глаз». Существующие методики нацелены, в основном, на планирование операций остеотомии проксимального отдела бедренной кости. Существует необходимость дооперационного планирования объема оперативного вмешательства при хирургическом лечении диспластического коксартроза у детей путем коррекции ацетабулярного компонента тазобедренного сустава.
Существует способ хирургической коррекции проксимального отдела бедренной кости методом межвертельной остеотомии с предварительным расчетом угла антеторсии шейки бедренной кости и длины поворота бедренной кости с помощью компьютерной томографии на этапе предоперационного планирования[12]. Угол деротации вычисляют исходя из значений истинного угла антеторсии и возрастной нормы антеторсии. Необходимая длина поворота определяется исходя из угла деротации, а также среднего диаметра окружности бедренной кости по предлагаемой авторами формуле. Недостатком данного метода является трудоемкость вычислений и существенный риск погрешности в расчете, а также отсутствие визуального дооперационного контроля корректности вычислений.
Известен способ планирования оперативного лечения при нестабильности тазобедренного сустава при врожденном вывихе бедра, учитывающий как бедренный, так и тазовый компонент[13]. Метод заключается в рентгенологическом исследовании ТБС (тазобедренного сустава) пациента в положении под углом 65° между фронтальной плоскостью таза и экраном, оценке угла переднего покрытия головки бедра. Дополнительно выполняют рентгенограмму при максимальной внутренней ротации пораженной конечности с последующим сравнением значений углов переднего покрытия головки бедра, заключенного между лучами от центра головки вертикально и к точке переднелатерального края свода впадины. Исходя из результатов расчета, планируют корригирующую (деторсионную) остеотомию бедра в самостоятельном варианте, либо при патологических значениях рассчитанного угла переднего покрытия головки бедра планируют коррекцию положения как тазового, так и бедренного компонента ТБС. Недостатком метода является также отсутствие визуального контроля вычислений; необходимость сложной укладки, что затрудняет применение метода при обследовании детей раннего возраста.
Наиболее близким является способ корригирующей остеотомии бедренной кости, включающий 3D моделирование, печать модели на 3D принтере и выполнение корригирующей остеотомии бедренной кости[14]. Дополнительно в 3D программе рассчитывают угол антеверзии, а также шеечно-диафизарный угол. В ходе хирургического вмешательства, после поднадкостничного выделения бедренной кости, на межвертельную область надевают шаблон, по которому на бедренную кость наносят линии остеотомии и детерсионные метки, затем выполняют корригирующую остеотомию бедренной кости, фрагменты бедра сопоставляют, для коррекции угла антеверзии дистальный отдел бедренной кости ротируют относительно оси диафиза до сопоставления детерсионных меток. Недостатками данного метода является сложность реализации, необходимость обученного 3D моделированию персонала, ограниченная применимость в связи с финансовыми затратами при реализации. Кроме того, данный метод рассматривает корригирующую остеотомию бедренной кости, но не затрагивает необходимость коррекции тазового компонента при диспластическом коксартрозе.
В основу предлагаемого способа положена задача разработки способа дооперационного планирования, обеспечивающего анатомическую точность остеотомии, позволяющего осуществить подбор импланта соответствующего размера и определить объем остеотомии подвздошной кости при хирургическом вмешательстве по поводу диспластического коксартроза.
Техническим результатом является выполнение анатомически точной остеотомии с обеспечением принципа конгруэнтности суставных поверхностей, что разрывает патогенез диспластического коксартроза.
Сущность предлагаемого метода реализуется следующим образом. На этапе планирования оперативного вмешательства выполняют рентгенологическое исследование тазобедренных суставов в стандартной укладке пациента, после осуществляют инверсию рентгенологического снимка здорового тазобедренного сустава и наложение его изображения на изображение больного сустава в программе Photoshop CC 2015.5. Следующим этапом определяют степень недостаточности ацетабулярного компонента исходя из угла Виберга, по полученным результатам определяют объем планируемого оперативного вмешательства, а именно рассчитывают угол расщепа при надацетабулярной остеотомии подвздошной кости и подбирают размер импланта.
Клинический пример осуществления способа. Пациентка Б., 12 лет. Диагноз: диспластический коксартроз слева II степени с подвывихом головки бедренной кости. При поступлении: укорочение левой нижней конечности на 2 см, жалобы на быструю утомляемость при опоре на левую нижнюю конечность и нарушение походки – прихрамывание на левую ногу. Положительный симптом Тренделенбурга. В 6 лет пациентка перенесла болезнь Легг-Кальве-Пертеса с неблагоприятным исходом в виде деформации головки тазобедренного сустава (ТБС) с формированием диспластических изменений. В процессе роста и развития ребенка появились вторичные изменения со стороны крыши ТБС и подвывих головки бедренной кости. Боли и дискомфорт в области левого ТБС стали беспокоить последние 4 месяца, когда пациент прибавила в весе. Выполнена рентгенография ТБС пациента Б. в стандартной укладке. Рентгенологически определяется недоразвитие наружного края крыши вертлужной впадины слева. АИ – 55°, ШДУ 130°, антеторсия слева – 55°, угол Виберга 11°, коэффициент покрытия слева – 0,5, индекс покрытия – 4. Дополнительно в программе Photoshop CC 2015.5 выполнена инверсия и наложение изображения здорового ТБС на изображение пораженного сустава. Степень недостаточности ацетабулярного компонента определена исходя из угла Виберга, инверсионное наложение снимка позволило визуализировать картину. Расчет угла расщепа при надацетабулярной остеотомии подвздошной кости и подбор размера импланта выполнен исходя из полученных результатов исследования.
Проведена операция внесуставной надацетабулярной остеотомии подвздошной кости с моделированием ацетабулярного компонента имплантом из пористого никелида титана. Рана ушита послойно, швы сняты на 10-е сутки после оперативного лечения. Наложена кокситная гипсовая повязка сроком на 6 недель. После снятия гипсовой повязки проведен стандартный курс восстановительного лечения, включающий физиотерапию, массаж, лечебную физкультуру и кинезиотейпирование. Через 3 месяца после операции – минимальная дозированная нагрузка, через 4 месяца ходьба на костылях, через 5 месяцев – ходьба с тростью. Полная нагрузка на разрешена через 6 месяцев. Пациентка осмотрена через год. Функциональная способность конечности восстановлена. Рентгенологическое исследование демонстрирует сформированный биокомпозит кость-пористый имплант, окаймляющий сустав в виде полукруга, наслаиваясь как единый блок. Покрытие головки полное. Признаков расшатывания имплантата нет.
Данный способ позволяет добиться максимально точной остеотомии с обеспечением принципа конгруэнтности суставных поверхностей, что разрывает патогенез диспластического коксартроза (переход от деформированной вертлужной впадины к деформированию головки бедренной кости, остановка очаговой гиперпрессии головки бедренной кости).
Источники информации
1. Соколовский A.M., Крюк А.С. Хирургическое лечение заболеваний тазобедренного сустава.- Мн.: Навука i тэхшка, 1993.-248с.
2. Dorman S, Perry D. Hip disorders in childhood. Surgery (Oxford). 2017;35(1):33-38. doi: 10.1016/j. mpsur.2016.10.009
3. Loder RT, Skopelja EN. The epidemiology and demographics of Legg-Calve-Perthes’ disease. ISRN Orthop. 2011;2011:504393. doi: 10.5402/2011/504393.
4. Крутикова Н.Ю., Виноградова А.Г. Болезнь Легга – Кальве – Пертеса // Вопросы современной педиатрии. – 2015. – Т. 14. – № 5. – С. 548–552.
5. Досанов Б.А. Современные представления о патогенезе, диагностике и лечении болезни Пертеса у детей // Астана медициналык журналы. – 2011. – Т. 67. – № 5. – С. 7–10.
6. Loder RT, Skopelja EN. The epidemiology and demographics of Legg-Calve-Perthes’ disease. ISRN Orthop. 2011;2011:504393. doi: 10.5402/2011/504393.
7. Farsetti P, Caterini R, Potenza V, Ippolito E. Developmental Dislocation of the Hip Successfully Treated by Preoperative Traction and Medial Open Reduction: A 22-year Mean Followup. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(8):2658-2669. doi: 10.1007/s11999-0154264-3.
8. Биологическая модель диспластического коксартроза (экспериментальное исследование) / Норкин И.А., Петров А.Б., Жаденов И.И., Ковалева И.Д., Рузанов В.И., Блинникова В.В., Овчинникова Н.М. - Травматология и ортопедия России. - 2006. - №4 (42). - с. 59-63
9. Травматология и ортопедия детского и подросткового возраста. Клинические рекомендации / Под ред. С.П. Миронова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2017.
10. Поздникин Ю.И. Реконструктивно-восстановительные операции при врожденном вывихе бедра у детей: Автореф. дисс. д-ра. мед. наук. (14.00.22). Казань, 1983.- 37с.
Barakat11. AS, Zein AB, Arafa AS, et al. Closed reduction with or without adductor tenotomy for developmental dysplasia of the hip presenting at walking age. Curr Orthop Pract. 2017; 28(2):195-199. doi: 10.1097/ BCO.0000000000000478.
12. Унанян К.К., Жердев К.В., Бекджанян Г.А., Транковский С.Е., Малахов О.А. Способ хирургической коррекции проксимального отдела бедренной кости при дисплазии тазобедренных суставов. Патент РФ № 2492828 от 05.10.2012.
13. Поздникин И.Ю. Способ предоперационного планирования хирургического лечения нестабильности тазобедренного сустава при торсионном подвывихе бедра у детей. Патент РФ № 2425630 от 23.10.2009.
14. Баиндурашвили А.Г., Камоско М.М., Басков В.Е., Филиппова А.В. Способ корригирующей остеотомии бедренной кости. Патент РФ №2656018 от 16.02.2016.
Способ дооперационного компьютерного инверсионного моделирования ацетабулярного компонента при диспластическом коксартрозе, отличающийся тем, что дооперационно осуществляют инверсию рентгенологического снимка здорового сустава и накладывают его на изображение пораженного сустава с использованием программы Photoshop CC 2015.5; определяют объем оперативного вмешательства путем расчета угла расщепа надацетабулярной остеотомии, вычисляют степень недостаточности надацетабулярного компанентна исходя из угла Виберга и выполняют подбор имплантата.
