Способ хирургического лечения остеохондральных повреждений головки плечевой кости типа hill-sachs

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для хирургического лечения остеохондральных повреждений головки плечевой кости типа Hill-Sachs. На дооперационном этапе производят компьютерную томографию плечевых суставов при сканировании с шагом координатного стола не более 1 мм в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм. Строят компьютерную трехмерную модель поврежденного плечевого сустава, с использованием гибридного параметрического моделирования производят создание виртуальной модели индивидуального имплантата с учетом посттравматической деформации головки плечевой кости и зеркальной копии трехмерной модели головки плечевой кости контрлатерального сустава. Суставную поверхность имплантата моделируют гладкой, внутреннюю контактирующую с костной тканью поверхность – пористой. Моделируют не менее двух отверстий под винты на расстоянии не менее 5 мм друг от друга так, чтобы винты были введены в наиболее прочные, по данным компьютерной томографии, участки головки плечевой кости. Выполняют топологическую оптимизацию модели. По созданной модели из сплава титан-алюминий-ванадий на 3D-принтере изготавливают индивидуальный имплантат. Суставную поверхность имплантата полируют, замещают дефект головки плечевой кости путем фиксации имплантата винтами через отверстия с заданными направлениями введения винтов. Способ обеспечивает повышение эффективности хирургического лечения, восстановление биомеханики плечевого сустава, снижение риска повторных рецидивов вывиха головки плечевой кости за счет восстановления головки плечевой кости до соответствия анатомической форме. 14 ил., 2 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и может быть использовано для лечения при повреждениях типа Hill-Sachs с остеохондральным дефектом головки плечевой кости до 45% суставной поверхности.

К импрессионным переломам головки плечевой кости относят повреждения Hill-Sachs (Хилл-Сакса) и обратный Hill-Sachs. Повреждение Hill-Sachs - это импрессионный костный дефект заднего сегмента головки плечевой кости, вызванный воздействием переднего края гленоидального отростка лопатки при переднем вывихе головки плечевой кости. Обратный Hill-Sachs - импрессионный костный дефект переднего сегмента головки плечевой кости при заднем вывихе головки плечевой кости. Размеры дефектов головки плечевой кости при повреждениях Hill-Sachs увеличиваются с увеличением числа вывихов. Большие повреждения связаны с большей вероятностью развития рецидивирующей нестабильности и рецидива после операции. Пациенты с рецидивирующим передним вывихом часто имеют костные повреждения. Кроме того, локализация и морфология влияют на послеоперационные функциональные результаты.

Повреждения Hill-Sachs и обратного Hill-Sachs наблюдаются от 77% до 100% случаев при рецидивирующем вывихе головки плечевой кости. Тактика лечения пациентов с импрессионными переломами головки плечевой кости остается зависит от размера и расположения дефекта головки плечевой кости, активности пациента. Большие костные повреждения считаются фактором риска послеоперационного рецидива. При дефекте головки плечевой кости до 13% оперативное лечение не требуется - возможно консервативное лечение, от 13 до 45% - костная пластика или мягко-тканная стабилизация, а при дефекте головки плечевой кости более 45% - эндопротезирование плечевого сустава.

При повреждениях Hill-Sachs и наличие костного дефекта более 45% применяются следующие способы оперативного лечения: костная пластика дефекта головки плечевой кости остеохондральным аллотрансплантатом, десимпакция головки плечевой кости, реимплессаж сухожилия подостной мышцы, деротационная остеотомия плечевой кости по Weber и эндопротезирование плечевого сустава. При костных дефектах более 45% и обратного повреждения Hill-Sachs применяются следующие способы оперативного лечения: операция McLaughlin и транспозиция малого бугорка.

Однако данные способы имеют следующие недостатки: 1) высокий процент рецидива вывиха головки плечевой кости в послеоперационном периоде - до 30% случаев; 2) высокий риск несращения и асептического некроза костного трансплантата - до 45% случаев; 3) ограничение движения в плечевом суставе - наружной ротации - до 22%; 4) частота развития посттравматического остеоартроза - до 35% случаев.

Лечение дефектов головки плечевой кости при застарелых переломовывихах должно быть индивидуальным. Точный расчет размера и расположения повреждения Hill-Sachs относительно дорожки гленоида с определением типа «On-Track» или «Off-Track» по отношению к гленоидальному отростку лопатки обязательно для достижения удовлетворительных послеоперационных результатов.

В качестве прототипа выбран способ замещения костного дефекта головки плечевой кости при больших повреждениях Hill-Sachs (Hongwu Zhuo, Yangkai Xu, Fugui Zhu, Ling Pan and Jian Li. Osteochondral allograft transplantation for large Hill-Sachs lesions: a retrospective case series with a minimum 2-year follow-up // Journal of Orthopaedic Surgery and Research (2019) 14:344), включающий латеральный трансдельтовидный доступ, открытое вправление головки плечевой кости, мобилизацию плечевого сустава, иссечение рубцов и освежевание зоны дефекта головки плечевой кости до кровавой росы, прошивание сухожилий подостной и надостной мышц при разрывах, костную пластику дефекта головки плечевой кости аллотрансплантатом с фиксацией на винтах, рефиксацию сухожилий мышц вращающей манжеты при разрывах, тестирование на нестабильность, послойный шов раны.

Способ имеет следующие недостатки: 1) высокая частота резорбции аллотрансплантата (43,1%); 2) сохраняется остаточный дефект головки плечевой кости (12,3%); 3) отсутствие точного позиционирования трансплантата; 4) высокий риск ошибки оперативной техники, обусловленный поиском наиболее прочных мест введения винтов; 5) допозиционирование и домоделирование трансплантата под дефект головки плечевой кости, которые обусловлены использованием костной пластики.

Задача предполагаемого изобретения - устранение недостатков прототипа за счет реконструкции проксимального отдела плечевой кости с использованием индивидуального металлического имплантата.

Технический результат - расширение арсенала технических средств при повреждениях Hill-Sachs и повышение эффективности хирергического лечения за счет восстановления головки плечевой кости до соответствия анатомической форме, восстановления биомеханики плечевого сустава, снижения риска повторных рецидивов вывиха головки плечевой кости.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе, включающем открытое вправление головки плечевой кости, мобилизацию плечевого сустава, иссечение рубцов и освежевание зоны дефекта головки плечевой кости до кровавой росы, прошивание сухожилий подостной и надостной мышц при разрывах, замещение дефекта головки плечевой кости, рефиксацию сухожилий мышц вращающей манжеты при разрывах, тестирование на нестабильность, на дооперационном этапе производят компьютерную томографию плечевых суставов при сканировании с шагом координатного стола не более 1 мм в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм, строят компьютерную трехмерную модель поврежденного плечевого сустава, с использованием гибридного параметрического моделирования производят создание виртуальной модели индивидуального имплантата с учетом посттравматической деформации головки плечевой кости и зеркальной копии трехмерной модели головки плечевой кости контрлатерального сустава, суставную поверхность имплантата моделируют гладкой, внутреннюю контактирующую с костной тканью поверхность - мелкопористой, моделируют как минимум два отверстия под винты для задания направления их введения на расстоянии не менее 5 мм друг от друга так, чтобы винты были введены в наиболее прочные, по данным компьютерной томографии, участки головки плечевой кости, выполняют топологическую оптимизацию модели, по созданной модели из сплава титан-алюминий-ванадий на 3D-принтере изготавливают индивидуальный имплантат, суставную поверхность имплантата полируют, имплантат используют для замещения дефекта плечевой кости, замещают дефект головки плечевой кости путем фиксации имплантата винтами через отверстия с заданными направлениями введения винтов.

Способ хирургического лечения остеохондральных повреждений головки плечевой кости типа Hill-Sachs поясняется графическими материалами:

Фиг. 1 - компьютерная 3D модель плечевого сустава с переломовывихом и остеохондральным дефектом 45% суставной поверхности головки плечевой кости;

Фиг. 2 - результат оценки параметров дефекта и плотности костной ткани для планирования расположения винтов;

Фиг. 3 - компьютерная 3D-модель индивидуального имплантата (гладкая суставная поверхность);

Фиг. 4 - компьютерная 3D-модель индивидуального имплантата с винтами для фиксации (мелкопористая внутренняя поверхность, контактирующая с костной тканью);

Фиг. 5 - сагиттальная проекция виртуальной примерки индивидуального 3D имплантата;

Фиг. 6 - виртуальная примерка 3D-модели индивидуального имплантата (аксиальная проекция);

Фиг. 7 - виртуальная примерка 3D-модели индивидуального имплантата (фронтальная проекция);

Фиг. 8 - компьютерная 3D-модель плечевого сустава после устранения вывиха и анатомичной реконструкции индивидуальным 3D имплантатом головки плечевой кости.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

При застарелом переломовывихе головки плечевой кости с остеохондральным дефектом головки плечевой кости до 45% суставной поверхности на дооперационном этапе производят компьютерную томографию плечевых суставов при сканировании с шагом координатного стола не более 1 мм в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм. Из массива томографических данных отбирают информацию для восстановления образа костных структур. После построения компьютерной трехмерной модели поврежденного плечевого сустава (фиг. 1) оценивают кривизну края дефекта и плотности костной ткани (фиг. 2). С использованием гибридного параметрического моделирования производят создание виртуальной модели индивидуального имплантата с учетом посттравматической деформации головки плечевой кости и зеркальной копии трехмерной модели головки плечевой кости неповрежденного (контрлатерального) сустава. Суставную поверхность имплантата моделируют гладкой (фиг. 3), внутреннюю контактирующую с костной тканью поверхность - мелкопористой (фиг. 4) для обеспечения в последующем остеоинтеграции.

После этого в 3D-модели имплантата моделируют как минимум два отверстия под винты диаметром 3,5 мм для задания направления их введения на расстоянии не менее 5 мм друг от друга так, чтобы винты были введены в наиболее прочные, по данным компьютерной томографии, участки головки плечевой кости (фиг. 7). Выполняют топологическую оптимизацию для прецизионной реконструкции зоны импрессионного перелома головки плечевой кости. Изготавливают на 3D-принтере из сплава титан-алюминий-ванадий (Ti6Al4V) индивидуальный имплантат. Полируют суставную поверхность имплантата. Имплантат стерилизуют. Выполняют межмышечный доступ к плечевому суставу, открытое вправление головки плечевой кости, мобилизацию плечевого сустава, иссечение рубцов и освежевание зоны дефекта головки плечевой кости до кровавой росы при помощи ложки Фолькмана с удалением хрящевой ткани на глубину 2 мм, прошивание сухожилий подостной и надостной мышц при разрывах. Затем осуществляют фиксацию индивидуального имплантата к головке плечевой кости костными винтами. Производят рефиксацию сухожилий мышц вращающей манжеты, тестирование на нестабильность, послойный шов раны.

Способ позволяет достичь полной анатомичной реконструкции головки плечевой кости, сокращает время операции за счет заранее известных размеров костных винтов и направлений их введения, что приводит к восстановлению биомеханики плечевого сустава и снижению риска рецидива вывиха головки плечевой кости. Для использования способа локализация и форма костного дефекта значения не имеют, а размер дефекта ограничен 45% поверхности головки плечевой кости.

Клинический пример 1. Пациент 56 л., диагноз: посттравматическая деформация - застарелый задний вывих головки плечевой кости, обратное повреждение типа Hill-Sachs (остеохондральное повреждение переднего сегмента головки плечевой кости с импрессионным костным дефектом 45% суставной поверхности). Получил бытовую травму 29.07.2020г. Клинически при осмотре 28.10.2020 у пациента активные и пассивные движения в плечевом суставе резко ограничены. Амплитуда движений в плечевом суставе: сгибание 20°, разгибание 10°, отведение 15°, приведение 25°, наружная ротация 0°, внутренняя ротация 0°.

На догоспитальном этапе пациенту выполнена МСКТ (мультиспиральная компьютерная томография) плечевых суставов. Из массива томографических данных отобрали информацию для восстановления образа костных структур. После построения компьютерной трехмерной модели поврежденного плечевого сустава был выявлен остеохондральный дефект головки плечевой кости 45% суставной поверхности. Затем произведена оценка кривизны края дефекта и плотности костной ткани (фиг. 2). С использованием гибридного параметрического моделирования выполнено замещение имевшегося у пациента костного дефекта зеркальной копией трехмерной модели головки плечевой кости. Далее выполнено создание виртуальной модели индивидуального 3D имплантата с учетом посттравматической деформации головки плечевой кости: суставная поверхность имплантата была создана гладкой, внутренняя, контактирующая с костной тканью поверхность, - мелкопористой, смоделировано 2 отверстия для задания направления костным винтам диаметром 3,5 мм, так, чтобы так, чтобы винты были введены в наиболее прочные, по данным компьютерной томографии, участки головки плечевой кости. При виртуальной примерке имплантата пересечение проекций винтов во фронтальной плоскости составило 25 градусов. На 3D-принтере из сплава титан-алюминий-ванадий (Ti6Al4V) изготовлен индивидуальный имплантат. Суставная поверхность имплантата отполирована. Имплантат простерилизован.

20.11.2020 г. была проведена операция. Положение больного на операционном столе в позе «пляжного кресла». Через дельтопекторальный доступ произведено открытое вправление головки плечевой кости, мобилизация плечевого сустава, иссечение рубцов и освежевание зоны дефекта головки плечевой кости до кровавой росы, прошивание сухожилий подостной и надостной мышц. После чего было выполнена фиксация индивидуального прецизионного металлического имплантата к головке плечевой кости костными винтами с последующей рефиксацией сухожилий мышц вращающей манжеты, тестирование на нестабильность, послойный шов раны. Способ позволил достичь полной реконструкции зоны костного дефекта. Иммобилизация верхней конечности после операции гипсовой повязкой Дезо в течение 6 недель. Выполнялась ежедневная изометрическая гимнастика для мышц левой кисти с 1 дня после операции.

Послеоперационный период протекал без осложнений. Пациент осмотрен через 1,5 месяца после операции. Рентгенологически имплантант стабилен. Послеоперационный рубец без признаков воспаления. Амплитуда движений в плечевом суставе: сгибание 70°, разгибание 20°, отведение 75°, приведение 45°, наружная ротация 20°, внутренняя ротация 110°.

В результате лечения по предложенному способу восстановлена биомеханика плечевого сустава за счет полной реконструкции головки плечевой кости. Амплитуда движений в плечевом суставе через год: сгибание 165°, разгибание 40°, отведение 170°, приведение 65°, наружная ротация 60°, внутренняя ротация 115°. За год наблюдения рецидивов не было.

Клинический пример 2. Пациент 59 л., диагноз: посттравматическая деформация - застарелый передний вывих головки плечевой кости, повреждение типа Hill-Sachs (остеохондральное повреждение заднего сегмента головки плечевой кости с импрессионным костным дефектом 45% суставной поверхности). Получил бытовую травму год и семь месяцев назад. Клинически при осмотре 06.08.2021 г. у пациента активные и пассивные движения в плечевом суставе резко ограничены. Амплитуда движений в плечевом суставе: сгибание 10°, разгибание 15°, отведение 10°, приведение 15°, наружная ротация 0°, внутренняя ротация 0°.

На догоспитальном этапе пациенту выполнена МСКТ плечевых суставов. Из массива томографических данных отобрали информацию для восстановления образа костных структур. С использованием гибридного параметрического моделирования выполнено замещение имевшегося у пациента костного дефекта зеркальной копией трехмерной модели головки плечевой кости. Далее выполнено создание виртуальной модели индивидуального 3D имплантата с учетом посттравматической деформации головки плечевой кости: суставная поверхность имплантата была создана гладкой полированной (фиг. 9), внутренняя, контактирующая с костной тканью поверхность, - мелкопористой (фиг. 10); смоделированы 2 отверстия для задания направления костным винтам диаметром 3,5 мм, так, чтобы винты были введены в наиболее прочные, по данным компьютерной томографии, участки головки плечевой кости. Выполнена виртуальная примерка имплантата (фиг. 11-14). На 3D-принтере из сплава титан-алюминий-ванадий (Ti6Al4V) изготовлен индивидуальный имплантат. Суставная поверхность имплантата отполирована. Имплантат простерилизован.

09.08.2021 г. была проведена операция. Положение больного на операционном столе в позе «пляжного кресла». Через латеральный трансдельтовидный доступ произведено открытое вправление головки плечевой кости, мобилизация плечевого сустава, иссечение рубцов и освежевание зоны дефекта головки плечевой кости до кровавой росы, прошивание сухожилий подостной и надостной мышц. После чего было выполнена фиксация индивидуального прецизионного металлического имплантата к головке плечевой кости двумя костными винтами с последующей рефиксацией сухожилий мышц вращающей манжеты, тестирование на нестабильность, послойный шов раны. Способ позволил достичь полной реконструкции зоны костного дефекта. Иммобилизация верхней конечности после операции гипсовой повязкой Дезо в течение 6 недель. Выполнялась ежедневная изометрическая гимнастика для мышц левой кисти с 1 дня после операции.

Послеоперационный период протекал без осложнений. Пациент осмотрен через 1,5 месяца после операции. Рентгенологически имплантант стабилен. Послеоперационный рубец без признаков воспаления. Амплитуда движений в плечевом суставе: сгибание 65°, разгибание 30°, отведение 85°, приведение 65°, наружная ротация 30°, внутренняя ротация 110°.

В результате лечения по предложенному способу восстановлена биомеханика плечевого сустава за счет полной реконструкции головки.

Способ хирургического лечения остеохондральных повреждений головки плечевой кости типа Hill-Sachs, включающий открытое вправление головки плечевой кости, мобилизацию плечевого сустава, иссечение рубцов и освежевание зоны дефекта головки плечевой кости до кровавой росы, прошивание сухожилий подостной и надостной мышц при разрывах, замещение дефекта головки плечевой кости, рефиксацию сухожилий мышц вращающей манжеты при разрывах, тестирование на нестабильность, отличающийся тем, что на дооперационном этапе производят компьютерную томографию плечевых суставов при сканировании с шагом координатного стола не более 1 мм в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм, строят компьютерную трехмерную модель поврежденного плечевого сустава, с использованием гибридного параметрического моделирования производят создание виртуальной модели индивидуального имплантата с учетом посттравматической деформации головки плечевой кости и зеркальной копии трехмерной модели головки плечевой кости контрлатерального сустава, суставную поверхность имплантата моделируют гладкой, внутреннюю контактирующую с костной тканью поверхность – пористой, моделируют не менее двух отверстий под винты на расстоянии не менее 5 мм друг от друга так, чтобы винты были введены в наиболее прочные, по данным компьютерной томографии, участки головки плечевой кости, выполняют топологическую оптимизацию модели, по созданной модели из сплава титан-алюминий-ванадий на 3D-принтере изготавливают индивидуальный имплантат, суставную поверхность имплантата полируют, замещают дефект головки плечевой кости путем фиксации имплантата винтами через отверстия с заданными направлениями введения винтов.