Способ определения параметров опорно-двигательного аппарата при эндопротезировании тазобедренного сустава
METHOD FOR DETERMINING PARAMETERS OF THE LOCOMOTOR APPARATUS IN HIP REPLACEMENT SURGERY

Изобретение относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии и может быть использовано при операциях эндопротезирования тазобедренного сустава.
Во время выполнения операции по замене тазобедренного сустава требуется объективная оценка различных параметров опорно-двигательного аппарата пациента, наиболее важными из которых являются длина оперируемой конечности, офсет, углы антеверсии и инклинации вертлужного компонента эндопротеза (чашки).
В настоящее время известны следующие способы определения параметров опорно-двигательного аппарата при эндопротезировании тазобедренного сустава.
Способ определения длины конечности при эндопротезировании тазобедренного сустава по патенту РФ №2367372, заключается в том, что в процессе доступа к тазобедренному суставу до вывиха головки бедренной кости устанавливают гвоздь (PIN) в надацетабулярную область подвздошной кости. В проекции большого веропорно-двигательного аппарата электроножом делается крестообразная насечка. Конечность устанавливается в положении: отведения 0°, ротации 0° и разгибания 180° в тазобедренном суставе. Далее линейкой измеряется расстояние между двумя вышеуказанными ориентирами. После установки компонентов эндопротеза производится повторное измерение данного расстояния, и полученное значение сравнивается с исходным (до вывиха головки бедренной кости).
Недостаток способа заключается в необходимости введения в надацетабулярную область гвоздя, что сопровождается повреждением тазовой кости, а при малоинвазивном хирургическом доступе, еще и мышц. Другим недостатком является нанесение электроножом насечек на бедренной кости, что приводит к повреждению тканей.
Известен способ определения длины конечности при эндопротезировании тазобедренного сустава (Novel Method for Ensuring Leg Length in Total Hip Arthroplasty / Joseph D. Maratt, Alexander E. Weber, Michael Knesek, John R. Lien, Andrew G. Urquhart // Orthopedics. - 2013. - Volume 36, Issue 4: e401-e403), заключающийся в выполнении рентгенографии костей таза в передне-задней проекции при предоперационном планировании. На рентгенограмме проводится линия через верхушку большого вертела, перпендикулярная оси бедра. Определяется положение данной линии относительно костей таза. Во время операции после установки компонентов эндопротеза выполняется рентгенография костей таза с использованием рентген-позитивной пластины, воспроизводящей вышеуказанную линию, проходящую через верхушку большого вертела. В зависимости от положения данной линии на рентгенограммах при предоперационном планировании и рентгенограммах, получаемых интраоперационно, делается вывод об изменении длины конечности. Недостатком данного способа является необходимость выполнения интраоперационной рентгенографии, что сопровождается дополнительной лучевой нагрузкой на пациента, а также увеличением продолжительности операции.
Известен способ определения длины конечности и офсета, описанный в Руководстве по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена, 2008. - С. 194). Способ заключается в том, что во время операции эндопротезирования тазобедренного сустава перед тем, как вывихнуть бедро, в страндартном положении ноги (разгибание 180°, отведение и ротация - 0°) в крыло подвздошной кости на уровне передне-верхней ости вводят металлический фиксатор, имеющий вертикальный штырь, на который крепят измерительную планку с подвижным бегунком. Измеряют расстояние между фиксатором и любой точкой на большом вертеле. После установки пробных компонентов эндопротеза повторно измеряют расстояние между вышеуказанными точками, что позволяет определить длину конечности и офсет после операции.
Недостатком данного способа является необходимость введения в крыло подвздошной кости фиксатора, что сопряжено с дополнительным повреждением мягких тканей, сосудисто-нервных пучков, подвздошной кости.
Известны следующие способы определения антеверсии и инклинации.
Способ интраоперационного позиционирования вертлужного компонента при эндопротезировании тазобедренного сустава, патент РФ на изобретение №2367371. Способ заключается в том, что во время операции при установке вертлужного компонента фиксатор вертлужного компонента ориентируется перпендикулярно паховой складке или хирург корректирует положение вертлужного компонента относительно паховой складки. Недостатком данного способа является его недостаточная точность, поскольку во время операции паховая складка закрыта стерильным бельем и при ее определении методом пальпации возможна погрешность.
Известны аналогичные способы позиционирования чашки, такие как способ свободной руки, использование специальных насадок на ручку фиксатора для установки вертлужного компонента с заданными углами (Barrack R, Krempec J, Clohisy J, et al. Accuracy of acetabular component position in hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2013; 95(19): 1760-1768). Данные способы также являются недостаточно точными, при этом параметры определяются хирургом приблизительно (на глаз).
Наиболее близким из известных способов определения параметров опорно-двигательного аппарата при эндопротезировании тазобедренного сустава является способ определения длины конечности, патент РФ на изобретение №2562876. Способ заключается определении начальной и конечной длины конечности при неподвижно фиксированном тазе пациента в положении конечности: отведения 0°, ротации 0° и разгибания 180° в тазобедренном суставе. Перед операцией неподвижными излучателями формируют 2 лазерных луча в сторону оперируемой конечности, один из которых направлен на середину крыла подвздошной кости, второй - на наружную лодыжку, в точках падения лучей делают отметки стерильным хирургическим маркером, в процессе операции после установки пробных компонентов эндопротеза, в том же положении конечности стерильной линейкой определяют величину смещения метки на лодыжке относительно точки падения луча вдоль оси конечности, которая является значением изменения длины конечности в результате операции.
Недостатком данного способа является невозможность точного определения других необходимых параметров, таких как офсет, углы инклинации и антеверсии чашки. Также недостатком данного способа является некоторое неудобство при выполнении отметок стерильным маркером, поскольку требует точного наведения лазерного луча на лодыжку и на крыло подвздошной кости, а поскольку лазерные излучатели находятся в стороне от операционного стола, то это требует затраты некоторого времени на «прицеливание».
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей известного способа определения параметров опорно-двигательного аппарата.
Для решения поставленной задачи в способе определения параметров опорно-двигательного аппарата при эндопротезировании тазобедренного сустава, заключающемся в том, что производят определение начальной и конечной длины конечности при неподвижно фиксированном тазе пациента в положении больного на боку, в положении конечности: отведения 0°, ротации 0° и разгибания 180° в тазобедренном суставе, путем формирования перед операцией первым и вторым неподвижными лазерными излучателями двух лучей в сторону оперируемой конечности, один из которых направлен на середину крыла подвздошной кости, второй - на наружную лодыжку, в точках падения лучей делают отметки стерильным хирургическим маркером, в процессе операции после установки пробных компонентов эндопротеза, в том же положении конечности стерильной линейкой определяют величину смещения метки на лодыжке относительно точки падения луча вдоль оси конечности, которая является значением изменения длины конечности в результате операции, дополнительно формируют два вертикальных лазерных луча в виде лазерных плоскостей первым и вторым лазерными излучателями, располагающимися на горизонтальной направляющей, параллельной длинной стороне операционного стола, с возможностью их перемещения и неподвижной фиксации на ней, формируют вертикальный и горизонтальный лазерные лучи в виде лазерных плоскостей, расположенных в горизонтальной и вертикальной плоскостях, третьим подвижным лазерным излучателем, также располагающимся на горизонтальной направляющей между первым и вторым лазерными излучателями и имеющим возможность перемещения вдоль нее и поворота в горизонтальной плоскости на необходимый угол и неподвижной фиксации, после осуществления хирургического доступа, на самую выступающую точку большого веропорно-двигательного аппарата во фронтальной плоскости вертикально устанавливают линейку и на ней отмечают точку падения горизонтального лазерного луча, далее после установки пробных компонентов эндопротеза повторно устанавливают линейку на ту же точку на большом вертеле и отмечают новую точку падения горизонтального лазерного луча, соответственно, на линейке по расстоянию между точками определяют изменение офсета относительно его первоначального значения, также во время операции на направитель для установки вертлужного компонента эндопротеза неподвижно фиксируют блок с наличием в нем продольного паза, плоскость которого располагается под углом 45 градусов к оси направителя, при этом ширина паза соответствует ширине вертикального лазерного луча, поворачивают на необходимый угол антеверсии в сторону таза пациента третий лазерный излучатель, первоначально расположенный перпендикулярно оси направляющей, затем ориентируют направитель с установленным на нем вертлужным компонентом эндопротеза таким образом, чтобы блок на направителе располагался сверху него и вертикальный лазерный луч свободно проходил через паз блока, что обеспечивает ориентирование вертлужного компонента под необходимыми углами антеверсии и инклинации.
При изучении других известных технических решений в данной области медицины указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена.
Предлагаемый способ определения параметров опорно-двигательного аппарата при эндопротезировании тазобедренного сустава заключается в следующем. Эндопротезирование выполняется в положении больного на «здоровом» боку. Таз пациента неподвижно фиксируется на операционном столе, таким образом, чтобы продольная ось тела пациента была параллельна длинной стороне операционного стола. Параллельно длинной стороне операционного стола устанавливают направляющую на стойке таким образом, чтобы направляющая располагалась в горизонтальной плоскости. Производят определение начальной длины конечности в положении конечности: отведения 0°, ротации 0° и разгибания 180° в тазобедренном суставе. Для этого первым и вторым лазерными излучателями формируют два лазерных вертикальных луча в виде плоскостей, направленные в сторону оперируемой конечности, один из которых направлен на середину крыла подвздошной кости, второй - на наружную лодыжку, в местах падения лучей (в виде линий) делают отметки стерильным хирургическим маркером. В процессе операции после установки пробных компонентов эндопротеза, в том же положении конечности стерильной линейкой определяют величину смещения отметки на лодыжке относительно линии падения луча вдоль оси конечности, которая является значением изменения длины конечности в результате операции. Линия падения лазерного луча на крыло подвздошной кости, и, соответственно, отметка маркером служит для контроля положения таза, чтобы исключить его возможные смещения во время операции.
Третьим подвижным лазерным излучателем, также располагающимся на горизонтальной направляющей между первым и вторым лазерными излучателями формируют вертикальный и горизонтальный лазерные лучи в виде лазерных плоскостей, расположенных в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
После осуществления хирургического доступа, на самую выступающую точку большого вертела во фронтальной плоскости вертикально устанавливают линейку и на ней отмечают линию падения горизонтального лазерного луча. Далее после установки пробных компонентов эндопротеза повторно устанавливают линейку на ту же точку на большом вертеле и отмечают новую линию падения горизонтального лазерного луча. Соответственно, на линейке по расстоянию между линиями (отрезками) определяют изменение офсета относительно его первоначального значения.
Далее, в зависимости от изменения длины конечности и офсета в ходе операции, производится подбор необходимых типоразмеров пробных компонентов и компонентов эндопротеза.
Во время операции на направитель для установки вертлужного компонента эндопротеза неподвижно фиксируется блок с наличием в нем продольного паза, плоскость которого располагается под углом 45 градусов к оси направителя, при этом ширина паза соответствует ширине вертикального лазерного луча.
Третий лазерный излучатель, первоначально расположенный перпендикулярно оси направляющей, перемещают вдоль нее и поворачивают на необходимый угол антеверсии (в горизонтальной плоскости) в сторону таза пациента. Затем направитель с установленным на нем вертлужным компонентом эндопротеза ориентируют таким образом, чтобы блок на направителе располагался сверху него и вертикальный лазерный луч свободно проходил через паз блока, что обеспечивает ориентирование вертлужного компонента под необходимыми углами антеверсии и инклинации.
На фиг. 1 приведена схема расположения пациента и элементов устройства, поясняющего сущность заявляемого способа (вид сверху), на фиг. 2 - схема расположения пациента и элементов упомянутого устройства (вид сверху), на фиг. 3 - схема расположения пациента и элементов устройства (вид сбоку).
На фигуре 1 приняты следующие обозначения:
1 - горизонтальная направляющая;
2 - первый лазерный излучатель;
3 - стойка;
4 - поворотная платформа со шкалой;
5 - третий лазерный излучатель;
6 - лазерный луч;
7 - второй лазерный излучатель.
На фигуре 2 приняты следующие обозначения:
1 - горизонтальная направляющая;
2 - первый лазерный излучатель;
3 - стойка;
4 - поворотная платформа со шкалой;
5 - третий лазерный излучатель;
6 - лазерный луч;
7 - второй лазерный излучатель;
8 - ось направителя для установки вертлужного компонента эндопротеза;
9 - продольная ось тела;
10 - направитель для установки вертлужного компонента эндопротеза;
11 - блок;
α - угол антеверсии.
На фигурах 3, 4 приняты следующие обозначения:
3 - стойка;
4 - поворотная платформа со шкалой;
5 - третий лазерный излучатель;
6 - лазерный луч;
12 - линейка.
На фигуре 5 приняты следующие обозначения:
9 - продольная ось тела;
10 - направитель для установки вертлужного компонента эндопротеза;
11 - блок;
13 - паз блока;
14 - вертикальная ось, параллельная биспинальной линии.
На фигуре 6 приняты следующие обозначения:
1 - горизонтальная направляющая;
2 - первый лазерный излучатель;
3 - стойка;
4 - поворотная платформа со шкалой;
5 - третий лазерный излучатель;
6 - лазерный луч;
7 - второй лазерный излучатель;
8 - ось направителя для установки вертлужного компонента эндопротеза;
9 - продольная ось тела.
Устройство, поясняющее сущность заявляемого способа определения параметров опорно-двигательного аппарата при эндопротезировании тазобедренного сустава содержит 3 лазерных излучателя 2, 5, 7, расположенные на горизонтальной направляющей с возможностью перемещения вдоль направляющей и неподвижной фиксации на ней. Третий лазерный излучатель располагается на поворотной платформе со шкалой 4, позволяющей осуществлять поворот излучателя в горизонтальной плоскости на необходимый угол. Для удобства работы на горизонтальной направляющей также может быть нанесена шкала для определения расстояния между излучателями. Используется маломощное лазерное излучение, аналогичное излучению лазерной указки. Лазерные лучи имеют вид лазерных плоскостей. Ширина лазерного луча должна составлять порядка 1…2 мм для обеспечения необходимой точности измерений.
Элементы, используемые в устройстве, осуществляющем предлагаемый способ, могут быть реализованы следующим образом.
В качестве излучателей 2, 5, 7 могут использоваться лазерные нивелиры, в качестве примера можно привести построитель лазерных плоскостей X-Line Helper 2D Х00105.
Горизонтальная направляющая 1 может быть выполнена в виде параллелепипеда, размерами 1500*2*4 см.
В качестве стойки 3 может быть использована любая стойка, например от построителя лазерных плоскостей.
Поворотная платформа со шкалой 4 может быть изготовлена из типовых транспортиров, угломеров.
Блок 11 может быть изготовлен из стали или пластика. Блок устанавливается в стандартное гнездо направителя для установки вертлужного компонента эндопротеза. Ширина паза 13 блока 11 должна соответствовать ширине лазерного луча 6.
Стерильная хирургическая линейка и стерильный хирургический маркер являются известными медицинскими инструментами, широко используемыми в ортопедии.
Таким образом, реализация предложенного способа не вызывает сомнений, так как в устройстве для его осуществления используются типовые инструменты и изделия.
Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.
Эндопротезирование выполняется в положении больного на «здоровом» боку. Таз пациента неподвижно фиксируется на операционном столе, таким образом, чтобы продольная ось тела пациента 9 была параллельна длинной стороне операционного стола. Параллельно длинной стороне операционного стола устанавливают горизонтальную направляющую 1 на стойке 3 таким образом, чтобы направляющая 1 располагалась в горизонтальной плоскости. Производят определение начальной длины конечности в положении конечности: отведения 0°, ротации 0° и разгибания 180° в тазобедренном суставе. Для этого первым и вторым лазерными излучателями 5, 7 формируют два лазерных вертикальных луча 6 в виде плоскостей, направленные в сторону оперируемой конечности, один из которых направлен на середину крыла подвздошной кости, второй - на наружную лодыжку, в местах падения лучей 6 (в виде линий) делают отметки стерильным хирургическим маркером. В процессе операции после установки пробных компонентов эндопротеза, в том же положении конечности стерильной линейкой 12 определяют величину смещения отметки на лодыжке относительно линии падения луча 6 вдоль оси конечности, которая является значением изменения длины конечности в результате операции. Линия падения лазерного луча 6 на крыло подвздошной кости, и, соответственно, отметка маркером служит для контроля положения таза, чтобы исключить его возможные смещения во время операции.
Третьим подвижным лазерным излучателем 5, также располагающимся на горизонтальной направляющей 1 между первым и вторым лазерными излучателями 2, 7 формируют вертикальный и горизонтальный лазерные лучи 6 в виде лазерных плоскостей, расположенных в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
После осуществления хирургического доступа, на самую выступающую точку большого вертела во фронтальной плоскости вертикально устанавливают линейку 12 и на ней отмечают линию падения горизонтального лазерного луча 6. Далее после установки пробных компонентов эндопротеза повторно устанавливают линейку 12 на ту же точку на большом вертеле и отмечают новую линию падения горизонтального лазерного луча 6. Соответственно, на линейке 12 по расстоянию между линиями определяют изменение офсета относительно его первоначального значения.
Далее, в зависимости от изменения длины конечности и офсета в ходе операции, производится подбор необходимых типоразмеров пробных компонентов и компонентов эндопротеза.
Во время операции на направитель для установки вертлужного компонента эндопротеза 10 неподвижно фиксируется блок 11 с наличием в нем продольного паза 13, плоскость которого располагается под углом 45 градусов к оси направителя, при этом ширина паза 13 соответствует ширине вертикального лазерного луча 6.
Третий лазерный излучатель 5, первоначально расположенный перпендикулярно оси направляющей 1, перемещают вдоль нее и поворачивают на необходимый угол антеверсии (в горизонтальной плоскости) в сторону таза пациента. Затем направитель для установки вертлужного компонента эндопротеза 10 с установленным на нем вертлужным компонентом эндопротеза ориентируют таким образом, чтобы блок 11 на направителе располагался сверху него и вертикальный лазерный луч 6 свободно проходил через паз 13 блока 11, что обеспечивает ориентирование вертлужного компонента под необходимыми углами антеверсии и инклинации.
Угол инклинации (угол β на фиг. 5), обычно 45 градусов, устанавливается следующим образом. Паз 13 блока 11 располагается под углом 45 градусов к направителю для установки вертлужного компонента эндопротеза 10. Лазерный луч 6 лазерного излучателя 5 располагается в вертикальной плоскости. Соответственно, лазерный луч 6 может пройти через паз 13 и визуально быть увиденным хирургом, например, на стене в операционной только в том случае, если паз 13 будет располагаться строго вертикально. В случае иного положения блока 11, лазерный луч 6 не будет попадать в паз, и соответственно, частично или полностью будет перекрываться блоком 11, см. фиг 5.
Угол антеверсии (угол α на фиг. 2), обычно от 15 до 30 градусов, в зависимости от хирургического доступа, устанавливается следующим образом, см. фиг. 6. Третий лазерный излучатель 5 первоначально устанавливают перпендикулярно оси горизонтальной направляющей 1 в горизонтальной плоскости. Затем с использованием шкалы поворотной платформы 4 его поворачивают на необходимый угол антеверсии, угол CEF, фиг. 6. В треугольниках CEF и DBE углы FCE и EDB прямые, а углы CEF и DEB смежные. Соответственно, треугольники CEF и DBE являются подобными, и соответственно, углы CFE (угол поворота третьего лазерного излучателя 5) и DBE (угол антеверсии) равны между собой. Проверка правильности выставления угла антеверсии осуществляется аналогично выставлению углу инклинации. В случае, если угол инклинации совпадает с углом, на который повернут третий лазерный излучатель 5, лазерный луч 6 (в виде плоскости) беспрепятственно проходит через паз 13 блока 11. Поскольку ширина паза 13 соответствует ширине лазерного луча 6, то в случае поворота направителя для установки вертлужного компонента эндопротеза 10 на угол, отличающийся от угла, на который повернут третий лазерный излучатель 5, лазерный луч не будет проходить через паз 13.
Технический результат - расширение функциональных возможностей известного способа определения параметров опорно-двигательного аппарата.