Способ предоперационного планирования при эндопротезировании тазобедренного сустава
METHOD FOR PREOPERATIVE PLANNING IN HIP ARTHROPLASTY

Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике и травматологии и может быть использовано при подготовке к операции эндопротезирования тазобедренного сустава.
В настоящее время при подготовке к операции по замене сустава проводят предоперационное планирование.
Известны следующие способы предоперационного планирования.
Способ, описанный Alexander Huppertz, Sebastian Radmer, Patrick Asbach, Ralf Juran et al. Computed tomography for preoperative planning in minimal-invasive total hip arthroplasty: Radiation exposure and cost analysis // European Journal of Radiology. -2011. -N78. - P. 406-413, doi: 10.1016/j.ejrad.2009.11.024. Способ заключается в выполнении компьютерной томографии таза и бедренных костей. Затем полученные серии снимков загружают в программу 3D-Hip Plan  (Symbios, Швейцария), в которой осуществляют построение трехмерных моделей тазовой и бедренных костей. Далее используют шаблоны компонентов эндопротеза, выполненные в виде трехмерных моделей, которые соответствующим образом накладывают на полученные модели тазовой и бедренной костей. Необходимые измерения также проводят на снимках из серии томограмм.
Недостатками данного способа являются необходимость выполнения компьютерной томографии, что сопровождается значительной лучевой нагрузкой на пациента, а также увеличенная продолжительность самого планирования, связанная с необходимостью обработки трехмерных изображений.
Известен способ предоперационного планирования, патент Республики Казахстан на изобретение №А4(11)24497 от 15.09.2011 г. «Способ определения размера имплантируемого вертлужного компонента бесцементной фиксации при предоперационном планировании первичного тотального эндопротезирования тазобедренного сустава». Способ заключается в определении размера чашки эндопротеза, исходя из расчета по формуле: ПРВК=РО+1/3 (РО), где:
ПРВК - предполагаемый размер вертлужного компонента (мм), РО - привычный европейский размер обуви пациента с шагом в 2/3 см. На основании расчетов по данной формуле составлена таблица соответствия размера обуви пациента предполагаемому размеру вертлужному компоненту эндопротеза тазобедренного сустава.
Недостатком данного способа является то, что он позволяет оценивать только размеры вертлужного компонента эндопротеза и не позволяет оценить ряд необходимых во время операции параметров, таких как офсет, длина конечности, глубина установки ножки, чашки.
Известен способ предоперационного планирования, патент РФ на изобретение №2651056, который заключается в следующем. Создают осевую нагрузку в горизонтальном положении пациента с помощью устройства для функциональной лучевой диагностики стоп, содержащего площадку для опоры, фиксирующуюся к жилету и поясу обследуемого ремнями, снабженными динамометром. Проводят сканирование от тела Thl2 позвонка до основания пяточных костей в положении пациента лежа на спине одномоментно во фронтальной и сагиттальной плоскостях. Проводят механические и анатомические оси нижних конечностей. Определяют угол, образованный пересечением линии, проходящей через передне-верхнюю ость крыла подвздошной кости и нижний полюс надколенника, и линии, являющейся анатомической осью болышеберцовой кости. Определяют в сагиттальной проекции угол наклона таза. Анализируют сканограммы, распечатывают их в истинном масштабе. Производят позиционирование компонентов эндопротеза при помощи примерочных трафаретов и определяют уровни резекции.
Недостатком данного способа является его недостаточная точность при наличии у пациентов выраженных контрактур или анкилозов в области оперируемого сустава. Наличие контрактуры сустава, в частности, ограничение ротационных движений в суставе, приводит к невозможности правильной укладки пациента при выполнении рентгенографии. Таким образом, при выполнении рентгенографии бедренные кости пациента могут быть расположены с разной ротацией в тазобедренных суставах, что приводит к погрешностям при выполнении расчетов на рентгенограммах.
Наиболее близким из известных способов предоперационного планирования при эндопротезировании тазобедренного сустава является способ, описанный в Руководстве по эндопротезированию тазобедренного сустава/под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена, 2008. - с. 184-186), который предполагает выполнение обзорной рентгенографии таза с захватом обоих тазобедренных суставов, рентгенографии пораженного сустава в прямой и боковой проекциях с известным увеличением. На рентгенограммы накладывают шаблоны компонентов эндопротеза, измеряют необходимы углы и расстояния.
Недостатком данного способа является его недостаточная точность при наличии у пациентов выраженных контрактур или анкилозов в области оперируемого сустава, а также при наличии деформаций позвоночника. Наличие контрактуры сустава, в частности, ограничение ротационных движений в суставе, приводит к невозможности правильной укладки пациента при выполнении рентгенографии. Таким образом, при выполнении рентгенографии бедренные кости пациента могут быть расположены с разной ротацией в тазобедренных суставах, что приводит к погрешностям при выполнении расчетов на рентгенограммах. Искривления позвоночника приводят к неправильной укладке таза пациента при выполнении рентгенографии, что также может приводить к погрешностям при расчетах на рентгенограммах.
Задача изобретения - повышение точности предоперационного планирования операции эндопротезирования тазобедренного сустава.
Для решения поставленной задачи в способе предоперационного планирования при эндопротезировании тазобедренного сустава, заключающемся в том, выполняют обзорную рентгенографию таза пациента в прямой проекции, рентгенографию пораженного сустава в прямой проекции с маркером, расположенным в области большого вертела бедренной кости и предназначенным для оценки проекционного увеличения рентгенограмм. На полученные рентгенограммы накладывают шаблоны компонентов эндопротеза. Дополнительно рентгенографию таза в прямой проекции выполняют в положении пациента лежа на рентгеновском столе, неподвижно фиксируют таз пациента с помощью фиксаторов устройства, которые упираются сверху в передние верхние подвздошные ости таким образом, чтобы подвздошные кости располагались на одинаковом расстоянии от рентгеновского стола. Также фиксируют крылья подвздошных костей при помощи упирающихся в них фиксаторов устройства таким образом, чтобы ось, проходящая через передние верхние подвздошные ости располагалась перпендикулярно длинной стороне операционного стола. Стопы фиксируют стоподержателями устройства, имеющими возможность одновременного поворота с заданной угловой скоростью вокруг осей, параллельных длинной стороне рентгеновского стола и проходящих через нижние точки стоп в положении максимальной наружной ротации стоп таким образом, чтобы оси бедренных костей располагались параллельно друг другу. Проводят одновременный поворот обеих стоп кнутри до положения максимально возможной внутренней ротации, одновременно с поворотом стоп и, соответственно, бедренных костей осуществляют рентгеноскопию таза. Из полученной при рентгеноскопии серии рентгенограмм, выбирают рентгенограмму, на которой длина шейки бедренной кости является максимальной и, соответственно, на которой проводят предоперационное планирование.
При изучении других известных способов в данной области медицины указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена.
На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления заявляемого способа, на фиг. 2 - схема рентгеноскопии и положение стоп пациента во время исследования (А, Б, В - положения стоп, бедренных костей, проекций бедренных костей на рентгеновской кассете в процессе внутренней ротации конечностей).
На фигуре 1 приняты следующие обозначения:
1 - рентгеновский стол;
2 - направляющая рентгеновского стола;
3 - фиксатор крыльев подвздошных костей;
4 - фиксатор передних верхних подвздошных остей;
5 - стоподержатель;
6 - шарнир;
На фигуре 2 приняты следующие обозначения:
7 - тазовая кость;
8 - бедренная кость;
9 - ось шейки бедренной кости;
10 - транскондилярная ось;
11 - приемник рентгеновского излучения (цифровая рентгеновская кассета);
О - анатомическая ось бедренной кости;
ab - бедренный офсет;
cd - проекция бедренного офсета на рентгеновской кассете.
Предлагаемый способ предоперационного планирования при эндопротезировании тазобедренного сустава заключается в следующем.
Выполняют обзорную рентгенографию таза пациента 7 в прямой проекции, рентгенографию пораженного сустава в прямой проекции с маркером, расположенным в области большого вертела бедренной кости 8 и предназначенным для оценки проекционного увеличения рентгенограмм. Рентгенографию таза 7 в прямой проекции выполняют в положении пациента лежа на рентгеновском столе 1. Неподвижно фиксируют таз пациента 7 с помощью фиксаторов 4, которые упираются сверху в передние верхние подвздошные ости таким образом, чтобы они располагались на одинаковом расстоянии от рентгеновского стола 1, а также фиксируют крылья подвздошных костей при помощи упирающихся в них фиксаторов 3 таким образом, чтобы ось, проходящая через передние верхние подвздошные ости располагалась перпендикулярно длинной стороне операционного стола 1. Стопы фиксируют стоподержателями 5, имеющими возможность одновременного поворота с заданной угловой скоростью вокруг осей, параллельных длинной стороне рентгеновского стола 1 и проходящих через нижние точки стоп в положении максимальной наружной ротации стоп таким образом, чтобы оси бедренных костей 8 располагались параллельно друг другу. Проводят одновременный поворот обеих стоп кнутри до положения максимально возможной внутренней ротации, одновременно с поворотом стоп и, соответственно, бедренных костей 8 осуществляют рентгеноскопию таза 7. Из полученной при рентгеноскопии серии рентгенограмм, выбирают рентгенограмму, на которой длина шейки бедренной кости 8 является максимальной и, соответственно, на которой проводят предоперационное планирование. Для этого на полученные рентгенограммы накладывают шаблоны компонентов эндопротеза, а также измеряют необходимые углы и расстояния.
В большинстве случаев шейка бедренной кости 8 отклонена кпереди на 10-15 градусов относительно транскондилярной оси 10, так называемое положение антеторсии (Загородний Н.В. Эндопротезирование тазобедренного сустава. Основы и практика: руководство. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. - с. 21). Стандартную рентгенографию таза 7 выполняют в положении, при котором стопы пациента немного ротированы кнутри (фиг. 2). При этом, расположение проекции шейки бедренной кости 8, соответственно, офсета ab на рентгеновской кассете 11 cd соответствует его максимальному значению.
В случае, если шейка отклонена кзади от транскондилярной оси 10 (т.е. в положении ретроверсии), при повороте стоп из крайнего наружного положения внутрь расстояние cd будет уменьшаться. Таким образом, при выполнении рентгенографии в стандартной проекции, офсет ab будет оценен неправильно.
Рентгенологическое исследование (в режиме рентгеноскопии) для снижения лучевой нагрузки на пациента целесообразно выполнять в течение 1-2 секунд, т.е. промежутка времени, необходимого для поворота стоп, и, соответственно, бедренных костей 8 из крайнего наружного положения в крайнее внутреннее положение. Это способствует снижению лучевой нагрузки на пациента. Данные могут быть представлены в персональном компьютере в виде серии изображений или в виде так называемой «кинопетли». В дальнейшем на изображениях оценивается проекционный офсет, т.е. расстояние cd, фиг. 2.
Устройство, поясняющее сущность заявляемого способа состоит из фиксаторов крыльев подвздошных костей 3 и передних верхних подвздошных остей 4. Они могут быть зафиксированы на направляющей 2 рентгеновского стола 1. Также в состав устройства входят стоподержатели 5, соединенные с шарниром 6. В устройстве имеется возможность поворота стоподержателей 5 вокруг осей шарниров 6. Оси шарниров 6 параллельны длинной стороне рентгеновского стола.
Компоненты устройства, осуществляющего предлагаемый способ, могут быть реализованы следующим образом.
В качестве рентгеновского аппарата может быть использован цифровой рентгеновский аппарат, имеющий возможность выполнения рентгеноскопии.
В качестве фиксаторов крыльев подвздошных костей 3 и передних верхних подвздошных остей 4 могут быть использованы типовые фиксаторы, входящие в состав ортопедического операционного стола. Также они могут быть изготовлены из медицинской стали.
В качестве стоподержателей 5 могут быть использованы стоподержатели, входящие в состав ортопедического операционного стола. Для синхронного поворота стоподержателей 5 вокруг оси шарниров 6 они могут быть соединены с двумя электрическими актуаторами, например HY01-12-150 (Китай). Управление актуаторами может осуществляться хирургом по радиоканалу.
Таким образом, реализация предложенного способа не вызывает сомнений, так как в устройстве для его осуществления используются типовые медицинские устройства и материалы.
Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.
Рентгенографию таза 7 и пораженного сустава в прямой проекции выполняют в положении пациента лежа на рентгеновском столе 1. Для этого таз пациента 7 фиксируют на рентгеновском столе 1 с помощью фиксаторов 4, которые упираются сверху в передние верхние подвздошные ости таким образом, чтобы они располагались на одинаковом расстоянии от рентгеновского стола 1, а также фиксируют крылья подвздошных костей при помощи упирающихся в них фиксаторов 3, таким образом, чтобы ось, проходящая через передние верхние подвздошные ости располагалась перпендикулярно длинной стороне операционного стола 1.
Стопы фиксируют стоподержателями 5, имеющими возможность одновременного поворота с заданной угловой скоростью вокруг осей, параллельных длинной стороне рентгеновского стола 1 и проходящих через нижние точки стоп, в положении максимальной наружной ротации стоп таким образом, чтобы оси бедренных костей 8 располагались параллельно друг другу. Затем проводят одновременный поворот обеих стоп кнутри до положения максимально возможной внутренней ротации, одновременно с поворотом стоп и, соответственно, бедренных костей осуществляют рентгеноскопию таза 7. Выполнение поворота возможно путем управления актуаторами посредством радиосвязи.
Далее из полученной при рентгеноскопии серии рентгенограмм выбирают рентгенограмму, на которой длина шейки бедренной кости 8 является максимальной и, соответственно, на которой проводят предоперационное планирование. Для этого на полученные рентгенограммы накладывают шаблоны компонентов эндопротеза а также измеряют необходимые углы и расстояния.
Пример использования предлагаемого способа.
Для апробирования предложенного способа было выполнено предоперационное планирование пациента А., 65 лет с диагнозом: Правосторонний кок-сартроз 3 ст. Пациент поступил на операцию с рентгенограммами, выполненными на амбулаторном этапе. В связи с выраженной контрактурой в правом тазобедренном суставе на рентгенограммах было отмечено некорректное положение тазовой кости, а также различная ротация бедренных костей. Для выполнения корректного планирования пациенту было выполнена рентгенография в соответствии с предложенным способом. В связи с выраженным ограничением движений в пораженном суставе (сгибательно-приводящая контрактура) и, соответственно, отсутствием возможности ротации в тазобедренном суставе, оценка офсета при планировании по рентгенограммам была выполнена по здоровой стороне.
Предоперационное планирование, выполненное в соответствии с предложенным способом, позволило точно оценить размеры установленных во время операции компонентов эндопротеза и их положение.
Планирование по рентгенограммам, выполненным на амбулаторном этапе, содержало ошибки в определении размеров головки, бедренного компонента эндопротеза, офсета и длины конечности.
Таким образом, наличие у пациентов контрактур, искривлений позвоночника не всегда позволяют при выполнении рентгенографии сделать правильные проекции в связи с наличием болевого синдрома у больных. Анатомические особенности строения бедренных костей, например, положение шейки бедренной кости в ретроверсии, также приводят к неправильному выполнению рентгенограмм.
Некорректно выполненные рентгенограммы приводят к ошибкам в расчетах, которые проводят хирурги при подготовке к операции.
Технический результат: повышение точности предоперационного планирования при эндопротезировании тазобедренного сустава.