СПОСОБ ПРЕДОПЕРАЦИОННОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ХИРУРГИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ДЕФОРМАЦИИ БЕДРЕННОЙ И/ИЛИ БОЛЬШЕБЕРЦОВОЙ КОСТЕЙ В САГИТТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR PREOPERATIVE PLANNING OF SURGICAL CORRECTION OF FEMORAL AND/OR TIBIAL DEFORMITY IN THE SAGITTAL PLANE (VERSIONS)

Область техники
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для предоперационной подготовки больного к хирургической коррекции внесуставных деформаций бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости.
Уровень техники
Известен способ планирования коррекции деформаций бедренной и большеберцовой костей во фронтальной плоскости на основе проксимального и дистального механических углов каждого костного фрагмента [Paley D, Herzenberg JE, Tetsworth K, McKie J, Bhave A. Deformity planning for frontal and sagittal plane corrective osteotomies. Orthop Clin North Am. 1994; 25:425-465.; Paley D. Principles of deformity correction. 1st edn. New York: Spinger-Verlag; 2002]. Согласно этому способу, откладывая известную величину угла (референтный угол) от проксимальной суставной линии в известной точке, выполняют построение механической оси проксимального фрагмента кости (бедренной или большеберцовой кости). После этого, откладывая известную величину угла (референтный угол) от дистальной суставной линии в известной точке, выполняют построение механической оси дистального фрагмента соответствующей кости. Пересечение этих линий является вершиной деформации кости во фронтальной плоскости, а угол, образованный пересечением этих линий, является углом деформации. Выполнение остеотомии (пересечения кости) на этом уровне и поворот фрагментов относительно друг друга на величину угла деформации, позволяет точно устранить деформацию во фронтальной плоскости.
Однако, данный способ не может быть применен для сагиттальной плоскости, так как механические углы бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости неизвестны. До настоящего времени планирование коррекции деформаций бедренной кости в сагиттальной плоскости осуществляется на основе анатомических осей [Paley D. Principles of deformity correction. 1st edn. New York: Spinger-Verlag; 2002]. Ввиду того, что бедренная кость в сагиттальной плоскости имеет физиологическую кривизну, определение вершины деформации на основе анатомических осей может привести к погрешностям.
Известно мнение Standard SC et al. [Standard SC, Herzenberg JE, Conway JD, Siddiqui NA, McClure PK. The Art of Limb Alignment. 8th ed. Baltimore: Rubin Institute for Advanced Orthopedics, Sinai Hospital of Baltimore, 2019] о том, что в сагиттальной плоскости механическая ось бедренной кости является линией, соединяющей середину головки бедренной кости и границу передней 1/3 и средней 1/3 дистальной суставной линии бедра. При этом предполагается, что угол, образуемый пересечением модифицированной механической оси и дистальной суставной линии бедра, равен анатомическому заднему дистальному бедренному углу, т.е. углу пересечения анатомической оси и суставной линии бедра. Таким образом, утверждается, что анатомическая и механическая ось бедренной кости пересекают дистальную суставную линию бедра в одной точке с одинаковым диапазоном нормальных значений заднего дистального бедренного угла. Однако, данное мнение является лишь предположением, не подкрепленным доказательной базой. При этом авторы не указывают референтные значения проксимального бедренного угла для сагиттальной плоскости, что делает планирование невозможным.
Необходимо отметить, что референтные линии и углы (РЛУ) во всех упоминаемых выше работах были определены на основе рентгенограмм, выполненных в двух стандартных, передне-задней и боковой, проекциях. Так известно, что минимальная ротация при выполнении рентгенограмм искажает значения РЛУ [Jamali АА, Meehan JP, Moroski NM, Anderson MJ, Lamba R, Parise C. Do small changes in rotation affect measurements of lower extremity limb alignment?. J Orthop Surg Res. 2017; 12(1):77. Published 2017 May 22. doi:10.1186/s13018-017-0571-6]. Следовательно, при наличии торсионного компонента точно определить вершину деформации невозможно. Это ведет к неправильному выбору уровня остеотомии и, соответственно, - к смещению костных фрагментов по ширине, или к неточной коррекции.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности и надежности предоперационного планирования и хирургической коррекции деформации бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости.
Раскрытие
Технический результат в заявляемом способе предоперационного планирования хирургической коррекции деформации бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости, согласно которому полу чают по меньшей мере одну рентгенограмму деформированной кости в боковой проекции, определяют по полученной по меньшей мере одной рентгенограмме референтные линии и углы, по совокупности которых определяют степень деформации кости, способ, достигается тем, что на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции, выполняют построение механической оси проксимального фрагмента и механической оси дистального фрагмента, при этом точка пересечения этих осей является вершиной деформации, для планирования хирургической коррекции деформации виртуально выполняют остеотомию кости на вершине деформации и перемещают дистальный фрагмент так, чтобы механическая ось проксимального фрагмента и механическая ось дистального фрагментов расположились соосно.
Возможен вариант осуществления способа, в котором перед этапом виртуальной остеотомии кости на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку «а» в проекции центра головки бедренной кости и точку «b» в проекции вершины большого вертела, проводят через точку «а» и точку «b» первую линию, из точки «а» под углом от 81 до 88 градусов проводят вторую линию, являющуюся механической осью проксимального фрагмента бедренной кости.
Возможен вариант осуществления способа, в котором перед этапом виртуальной остеотомии кости на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку «а» в проекции центра головки бедренной кости и точку «m» в проекции середины шейки бедра, проводят через точку «а» и точку «m» третью линию, из точки «а» под углом от 13 до 19 градусов проводят четвертую линию, являющуюся механической осью проксимального фрагмента бедренной кости.
Возможен вариант осуществления способа, в котором перед этапом виртуальной остеотомии кости на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции проводят пятую линию, являющуюся средне-диафизарной линией проксимальной части диафиза бедренной кости, ставят точку «а» в проекции центра головки бедренной кости, из точки «а» проводят линию "a1", параллельную средне-диафизарной линии, из точки «а» под углом от 9 до 11 градусов проводят шестую линию, являющуюся механической осью проксимального фрагмента бедренной кости.
Возможен вариант осуществления способа, в котором перед этапом виртуальной остеотомии кости на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку «с» в проекции точки перехода переднего кортикального слоя бедренной кости в суставной хрящ коленного сустава и точку «d» в проекции перехода заднего кортикального слоя бедренной кости в суставной хрящ коленного сустава, точки соединяют отрезком "cd", на границе передней 2/5 и задней 3/5 ставят точку "j", из точки «j» под углом от 79 до 83 градусов проводят седьмую линию, являющуюся механической осью дистального фрагмента бедренной кости.
1
3
4
4
Возможен вариант осуществления способа, в котором перед этапом виртуальной остеотомии кости на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку "е", которая соответствует месту, где начинается проксимальная суставная площадка большеберцовой кости спереди, ставят точку "f в проекции окончания проксимальной суставной линии большеберцовой кости сзади, точки соединяют отрезком "ef, на границе передней / и задних / отрезка "ef ставят точку "k", из точки "k" под углом от 79 до 83 градусов проводят восьмую линию, являющуюся механической осью проксимального фрагмента большеберцовой кости.
Возможен вариант осуществления способа, в котором перед этапом виртуальной остеотомии кости на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку "g" в проекции начала дистальной суставной площадки большеберцовой кости спереди, ставят точку "i" в проекции окончания дистальной суставной линии большеберцовой кости сзади, точки соединяют отрезком "gi", на границе середине отрезка "gi" ставят точку "h", из точки "h" под углом от 79 до 81 градусов проводят девятую линию, являющуюся механической осью дистального фрагмента большеберцовой кости.
Техническим результатом заявленного изобретения является возможность точного определения вершин деформации бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости на основе механических осей, на основе этого - повышение надежности предоперационного планирования и хирургической коррекции.
В контексте настоящего описания, слова "первый", "второй", "третий" и т.д. были использованы в качестве порядковых числительных только для того, чтобы показать различие между существительными, отличающимися друг от друга, а не в целях описания любой конкретной взаимосвязи между этими существительными или их последовательности. Так, например, указание на третью и четвертую линии не означает, что некие первая и вторая линии должны существовать в одном или нескольких вариантах осуществления заявленного технического решения. Аналогичным образом, например, указание на девятую линию не означает, что одна или несколько из: первая, вторая, третья, четвертая, пятая, шестая, седьмая, восьмая линии должны существовать в одном или нескольких вариантах осуществления заявленного технического решения.
Краткое описание чертежей
На поясняющих фигурах заявленного изобретения представлены:
Фиг. 1.1-1.2 - схема варианта №1 построения механической оси проксимального фрагмента бедренной кости для сагиттальной проекции.
Фиг. 2.1-2.2 - схема варианта №2 построения механической оси проксимального фрагмента бедренной кости для сагиттальной проекции.
Фиг. 3.1, 3.2, 3.3 - схема варианта №3 построения механической оси проксимального фрагмента бедренной кости для сагиттальной проекции.
Фиг. 4. - схема построения механической оси дистального фрагмента бедренной кости для сагиттальной проекции.
Фиг. 5. - схема построения механической оси проксимального фрагмента большеберцовой кости для сагиттальной проекции.
Фиг. 6. - схема построения механической оси дистального фрагмента большеберцовой кости для сагиттальной проекции.
Фиг. 7. - схема построения механических осей проксимального и дистального фрагментов бедренной кости и определения вершины деформации (обозначена пунктирной линией).
Фиг. 8. - схематическое представление дозированной коррекции деформации бедренной кости на уровне остеотомии с выращиванием костного регенерата.
Фиг. 9. - схема построения механических осей проксимального и дистального фрагментов большеберцовой кости и определения вершины деформации (обозначена пунктирной линией).
Фиг. 10. - схематическое представление дозированной коррекции деформации большеберцовой кости на уровне остеотомии с выращиванием костного регенерата.
На Фиг. 11-16 представлены клинические примеры предлагаемого способа планирования.
Осуществление
Заявляемый способ предоперационного планирования хирургической коррекции деформации бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости включает следующие этапы.
Получают по меньшей мере одну рентгенограмму деформированной кости в боковой проекции. Для целей осуществления заявляемого способа может быть достаточно одной рентгенограммы. Также может быть получена серия из двух и более рентгенограмм, совмещение которых может способствовать повышению точности определения исходных параметров деформированной кости (в частности, референтных линий и углов).
Определяют по полученной по меньшей мере одной рентгенограмме референтные линии и углы, по совокупности которых определяют степень деформации кости.
Затем на по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции, выполняют построение механической оси проксимального фрагмента и механической оси дистального фрагмента. Важно отметить, что точка пересечения этих осей является вершиной деформации.
Для планирования хирургической коррекции деформации виртуально, выполняют остеотомию кости на вершине деформации и перемещают дистальный фрагмент так, чтобы механическая ось проксимального фрагмента и механическая ось дистального фрагментов расположились соосно.
Виртуальное планирование хирургической коррекции деформации может осуществляться, например, посредством построения скиаграмм и указанных осей на бумаге или в электронном виде при помощи графических компьютерных программ (например, Adobe Photoshop, MS Paint и т.д.) или специальных ортопедических компьютерных программ (например, BoneNinja, Medicad, Traumacad и др.).
На фиг. 1.1-3.3 схематично показаны неограничивающие варианты определения механической оси проксимального костного фрагмента бедренной кости в сагиттальной плоскости.
Вариант №1 (фиг. 1). На по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку а в проекции центра головки бедренной кости и точку b в проекции вершины большого вертела, проводят через точку а и точку b первую линию 1, из точки а под углом от 81 до 88 градусов (например, 84,7 градусов как показано в иллюстративном примере на фиг. 1.2). Затем проводят вторую линию 2, являющуюся механической осью проксимального фрагмента бедренной кости.
Вариант №2 (фиг. 2.1-2.2). На по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку а в проекции центра головки бедренной кости и точку m в проекции середины шейки бедра, проводят через точку а и точку m третью линию 3, из точки а под углом от 13 до 19 градусов (16 градусов в иллюстративном примере на фиг. 2.2) проводят четвертую линию 4, являющуюся механической осью проксимального фрагмента бедренной кости.
Вариант №3 (фиг. 3.1-3.3). На по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции проводят пятую линию 5, являющуюся средне-диафизарной линией проксимальной части диафиза бедренной кости, ставят точку а в проекции центра головки бедренной кости, из точки а проводят линию a1, параллельную средне-диафизарной линии, из точки а под углом от 9 до 11 градусов (10 градусов в иллюстративном примере на фиг. 3.3) проводят шестую линию 6, являющуюся механической осью проксимального фрагмента бедренной кости.
На фиг. 4 показан неограничивающий вариант определения механической оси дистального костного фрагмента бедренной кости.
На по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку с в проекции точки перехода переднего кортикального слоя бедренной кости в суставной хрящ коленного сустава и точку d в проекции перехода заднего кортикального слоя бедренной кости в суставной хрящ коленного сустава, точки соединяют отрезком cd, на границе передней 2/5 и задней 3/5 ставят точку j, из точки j под углом от 79 до 83 градусов (81,1 градусов в иллюстративном примере на фиг. 4) проводят седьмую линию 7, являющуюся механической осью дистального фрагмента бедренной кости.
1
3
4
4
На фиг. 5 показан неограничивающий вариант определения механической оси проксимального костного фрагмента большеберцовой кости. На по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку е, которая соответствует месту, где начинается проксимальная суставная площадка большеберцовой кости спереди, ставят точку f в проекции окончания проксимальной суставной линии большеберцовой кости сзади, точки соединяют отрезком ef, на границе передней / и задних / отрезка ef ставят точку k, из точки k под углом от 79 до 83 градусов (81,6 градусов в иллюстративном примере на фиг. 5) проводят восьмую линию 8, являющуюся механической осью проксимального фрагмента большеберцовой кости.
На фиг. 6 показан неограничивающий вариант определения механической оси дистального костного фрагмента большеберцовой кости. На по меньшей мере одной рентгенограмме кости в боковой проекции ставят точку g в проекции начала дистальной суставной площадки большеберцовой кости спереди, ставят точку i в проекции окончания дистальной суставной линии большеберцовой кости сзади, точки соединяют отрезком gi, на границе середине отрезка gi ставят точку h, из точки h под углом от 79 до 81 градусов (79,9 градусов) проводят девятую линию 9, являющуюся механической осью дистального фрагмента большеберцовой кости.
Как будет понятно специалисту приведенные выше диапазоны возможных углов обусловлены погрешностью и обеспечивают осуществление изобретения при любом из значений внутри соответствующих указанных диапазонов.
При наличии деформации кости (фиг. 7, 9) механическая ось проксимального фрагмента будет пересекаться с механической осью дистального фрагмента. Точка пересечения является вершиной деформации, т.е. оптимальным уровнем для остеотомии кости. Виртуально выполняют остеотомию кости на вершине деформации и перемещают дистальный фрагмент так, чтобы расположить механическую ось проксимального и дистального фрагментов соосно (фиг. 8, 10).
Для обоснования способа были проанализированы данные телерентгенограмм и компьютерной томографии недеформированных бедер и голеней 23 добровольцев в возрасте от 18 до 65 лет. Выявлено, что механическая ось нижней конечности в сагиттальной плоскости, пересекая суставную линию бедренной кости cd, делит ее на 2 отрезка таким образом, что передний отрезок cj составляет 43,8+7,9%, а задний jd - 56,2+7,9%. Несколько упрощая, можно утверждать, что cj занимает 2/5, a jd - 3/5 от отрезка cd. Механическая ось нижней конечности в сагиттальной плоскости ah, пересекая проксимальную суставную линию большеберцовой кости ef, делит ее на 2 отрезка таким образом, что передний отрезок ek составляет 23,3+8,8%, а задний kf - 76,7+8,8%. Несколько упрощая, можно утверждать, что ek занимает 1/4, a kf - 3/4 от отрезка ef. Механический задний проксимальный бедренный угол (∠baj) составил 84,7+8,8°, механический задний дистальный бедренный угол (∠ajd) составил 81,1+3,95°; механический задний проксимальный большеберцовый угол (∠fkh) составил 81,6+2,8°; механический передний дистальный большеберцовый угол (∠khg) составил 79,9+2,98°. Угол между третьей линией 3 и четвертой линией 4 (фиг. 2) составил 16,0+7,6°. Угол между линией a1 и шестой линией 6 (фиг. 3) составил 10,2+2,4°
Полученные данные позволили разработать новый способ анализа и планирования коррекций деформаций бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной плоскости.
Ниже представлены примеры реализации со ссылкой на поясняющие фигуры.
Пример 1
Пояснения на Фиг. 11-13. Пациентка В., 8 лет. Поступила на лечение с диагнозом: Метаэпифизарная дисплазия. Антекурвационная деформация левого бедра, укорочение левой нижней конечности за счет бедра 6 см. Жалобы на деформацию, ограничение разгибательных движений в левом коленном суставе, хромоту, укорочение бедра. Из анамнеза: ранее, за 1,5 года до обращения, выполнялось удлинение и коррекция деформации правого бедра. При анализе рентгенограммы левой бедренной кости в сагиттальной проекции (Фиг. 11) выявлена антекурвационная деформация. Проведено планирование коррекции и удлинения бедра (Фиг. 12). При операции произведена остеотомия левой бедренной кости на вершине деформации, комбинированный чрескостный остеосинтез. В дальнейшем, выполнено удлинение и коррекция деформации левой бедренной кости методом чрескостного остеосинтеза. По достижении костной перестройки дистракционного регенерата, аппарат демонтирован. На фиг. 13 представлен результат лечения после демонтажа чрескостного аппарата.
Пример 2
Пояснения на Фиг. 14-16. Пациент Д., 15 лет, поступил на лечение с диагнозом: Посттравматическая рекурвационная деформация левой голени, укорочение левой голени 3 см. Жалобы на деформацию, переразгибание левой нижней конечности в коленном суставе, хромоту, укорочение левой нижней конечности. Из анамнеза: травма за 3 года до обращения. Закрытый остеоэпифизиолиз проксимальной зоны роста левой большеберцовой кости. По мере роста сформировалось синостозирование передней порции проксимальной зоны роста левой большеберцовой кости и ее рекурвационная деформация. При анализе рентгенограммы левой большеберцовой кости в сагиттальной проекции (Фиг. 14) выявлена рекурвационная деформация. Проведено планирование коррекции и удлинения голени (Фиг. 15). При операции произведена остеотомия левой большеберцовой кости в верхней трети, комбинированный чрескостный остеосинтез. В дальнейшем, выполнено удлинение и коррекция деформации левой большеберцовой кости методом чрескостного остеосинтеза. На фиг. 16 представлен результат лечения перед демонтажом чрескостного аппарата.
Представленные иллюстративные варианты осуществления, примеры и описание служат лишь для обеспечения понимания заявляемого технического решения и не являются ограничивающими. Другие возможные варианты осуществления будут ясны специалисту из представленного описания. Объем настоящего изобретения ограничен лишь прилагаемой формулой изобретения.