JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

هنا ، نقدم بروتوكولا لقياس قوة تلامس الفجوة وتوازن الفجوة في عملية تقويم مفصل الركبة أحادية القسم (UKA). إلى جانب البيانات السريرية والإشعاعية ، نأمل في تحديد النطاق الطبيعي لقوة التلامس وتحديد عتبة توازن الفجوة.

Abstract

أهم إجراء لعملية تقويم مفصل الركبة أحادية القسم (UKA) هو تحقيق التوازن بين ثني الركبة وفجوة التمدد. تقليديا ، تم تحديد التوازن من خلال التقييم الذاتي لتوصيل مقياس الشعور. نظرا لأنه يعتمد بشكل أساسي على خبرة الجراحين ، كانت الدقة موضع شك دائما. في السنوات العشر الماضية ، تم إدخال مستشعرات الضغط لتوجيه توازن الفجوة في تقويم مفصل الركبة الكلي (TKA). ومع ذلك ، تم تقديم تقنية المستشعر إلى UKA مؤخرا. فيما يلي تقييم المستشعر الخاص بنا لتوازن الفجوة في 20 حالة UKA من قبل جراح واحد متمرس. كان المستشعر عبارة عن مصفوفة مستشعر قوة مصممة خصيصا وفقا لشكل تجربة الظنبوبك ل UKA الحاملة للهاتف المحمول. تم تسجيل النتائج السريرية بعد الجراحة والنتائج الشعاعية للمقارنة المستقبلية. نهدف إلى استخدام هذه الطريقة لتقييم أكثر من 200 حالة من حالات الإصابة بمرض الركوبة العصبية البريطانية من قبل جراحين مختلفين لتوحيد نتيجة توازن الفجوات في النهاية.

Introduction

تعد UKA الحاملة للجوال حاليا واحدة من أنجح طرق علاج هشاشة العظام الأمامية للحجة (AMOA) في الركبة1. يعد توازن فجوة الانثناء والتمديد أثناء العملية هو مفتاح نجاح UKA 2,3. قد يؤدي الحمل الزائد للفجوة إلى تفاقم تآكل المحمل المحمول. علاوة على ذلك ، قد تؤدي قوة التلامس المرتفعة للفجوة إلى تشوه أروح بعد الجراحة وتنكس الحيز الجانبي4. لذلك ، يعد تحقيق ضيق الفجوة الأمثل بالإضافة إلى توازن الفجوة المقبول في UKA جزءا مهما من منحنى التعلم5. وفقا لدليل UKA للتقنية الجراحية6 ، يجب على الجراح استخدام مقياس الشعور لإدخال فجوة المفصل وتوصيلها "للشعور" بقوة الاتصال. من خلال تقييم القوة المطلوبة لإدخال وإزالة الملحق ، يمكن للجراح تقدير ما إذا كان توازن الفجوة مقبولا. لذلك ، يعتمد الحكم بشكل أساسي على خبرة الجراح.

في السنوات الأخيرة ، تم الإبلاغ على نطاق واسع عن القياس الرقمي لتوازن الفجوة أثناء الجراحة للفجوة الإنسية والجانبية في تقويم مفصل الركبة الكلي (TKA) 7،8،9. كما حددت توصيات بشأن عتبة توازن الفجوة7. ومع ذلك ، تم تقديم تقنية المستشعر إلى UKA مؤخرا دون هدف معترف به جيدا لموازنة الفجوات.

في العام الماضي ، تم تقديم مستشعر القوة المصمم خصيصا لقياس قوة التلامس الفجوة المشتركة أثناء UKA الحاملة للجوال5. في بروتوكول البحث الحالي ، يتم عرض طريقة قياس قوة الفجوة الموجهة بالمستشعر. بالإضافة إلى ذلك ، تم تضمين سلسلة حالات من 20 مريضا خضعوا لمرض UKA الحامل للجوال لتقييم قوة تلامس الفجوة وتوازن الفجوة. الهدف النهائي من هذا البروتوكول هو تحديد النطاق الطبيعي لقوة التلامس وإعداد عتبة توازن الفجوة في UKA الحاملة للمتحرك.

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات الإنسانية في مستشفى الصداقة الصيني الياباني (رقم الموافقة 2020-50-k28).

1. تحضير وتعقيم مستشعر القوة

  1. استخدم شريطا لاصقا مقاوما للتآكل لتثبيت مستشعر القوة على السطح العلوي لتجربة الظنبوب قبل التعقيم.
  2. قم بتعبئة وتعقيم مستشعر القوة باستخدام التعقيم بدرجة حرارة منخفضة باستخدام بلازما غاز بيروكسيد الهيدروجين (الشكل 1).
    ملاحظة: يجب تثبيت المستشعر على تجربة الظنبوب لمنع تأثير قوة القص.

2. إجراء UKA الحاملة للجوال

  1. قم بإجراء عملية UKA الحاملة للجوال وفقا للتعليمات الجراحية القياسية6 أو تقنية المحاذاة الحركية التي قدمها Zhang et al.10.
  2. أوقف الإجراء عند الانتهاء من جميع قصاصات العظام ، ويتم تأكيد توازن الفجوة يدويا.

3. تركيب مستشعر القوة

  1. قم بتثبيت مستشعر القوة جنبا إلى جنب مع مسار الظنبوبك أولا ، ثم قم بتثبيت مكون الفخذ.
  2. تأكد من توصيل المستشعر وخط USB والكمبيوتر المحمول بشكل صحيح. بعد ذلك ، أدخل مقياس المحسس في فجوة المكونات ، وضع مفصل الركبة عند ثني عميق يبلغ 120 درجة كنقطة بداية للقياس. (الشكل 2).
    ملاحظة: استخدم منقلة معقمة للتأكد من دقة زاوية ثني الركبة.

4. قياس وتسجيل البيانات الأولية لقوة الاتصال

  1. سجل البيانات الأولية لقيمة القوة باستخدام برنامج كمبيوتر تم تطويره لهذا المستشعر.
  2. أولا ، انتبه إلى الجانب الأيمن من واجهة التشغيل (الشكل 3) ، وقم بإعداد تردد التسجيل عند 10 هرتز ووقت التسجيل عند 5 ثوان. ثم انقر فوق الزر " ملاحظات البيانات " عندما يتم وضع الركبة بزاوية ثني 120 درجة.
  3. عند انتهاء عملية التسجيل ، انقر فوق الزر "ملاحظات البيانات " مرة أخرى عندما يكون ثني الركبة 90 درجة ، ثم 60 درجة ، و 45 درجة ، و 20 درجة ، و 0 درجة (الشكل 3).
    ملاحظة: يتم حفظ البيانات الأولية في ملفات .txt بواسطة برنامج الكمبيوتر ، وهناك حاجة إلى مزيد من الإدارة للحصول على قيمة القوة.

5. إدارة البيانات الأولية

  1. أدخل الملف .txt في جدول بيانات (جدول رقمي) لتحويل البيانات الأولية. احسب متوسط قيمة 50 سجلا كقوة اتصال.
    ملاحظة: يمكن للبرنامج أيضا إظهار توزيع قوة الاتصال.

6. الملاحظات السريرية والشعاعية

  1. سجل البيانات الديموغرافية للمريض مثل العمر والجنس والتشخيص ودرجة جمعية الركبة الأمريكية (AKSS).
  2. خذ الصور الشعاعية للطرف السفلي الأمامي الخلفي والجانبي وكامل الطول الحامل للوزن قبل الجراحة وخلال أسبوع واحد بعد الجراحة.
  3. قم بقياس محاذاة التقوس / الأروح للطرف الاصطناعي الفخذي والظنبوبي (الشكل 4-1) ، ومحاذاة الانثناء / التمديد للطرف الاصطناعي الفخذي ، والمنحدر الخلفي للظنبوب (الشكل 4-2).
  4. قم بقياس زاوية الورك والركبة والكاحل على الصور الشعاعية للأطراف السفلية كاملة الطول قبل الجراحة وبعدها. قم بقياس استمرارية الطرف الاصطناعي (الشكل 4-3) وزاوية التقارب / التباعد ، مما يعني محور الطرف الاصطناعي الفخذي بالنسبة لسطح الطرف الاصطناعي الظنبوبي (الشكل 4-4).
  5. تأكد من دمج هذه البيانات ويمكن تحليلها في المستقبل.
    ملاحظة: طريقة القياس الشعاعي للزوايا6،11 موضحة في الشكل 4.

النتائج

التركيبة السكانية الجماعية
تم تسجيل أول 20 مريضا خضعوا لعلاج UKA المحمول في مستشفى الصداقة الصيني الياباني في الفترة من مارس إلى يونيو 2021. تم إجراء جميع العمليات الجراحية من قبل طبيب كبير لديه أكثر من 2,000 حالة من الخبرة في UKA. يتم عرض التركيبة السكانية جنبا إلى جن?...

Discussion

قدمت هذه الدراسة بروتوكولا مفصلا لتكنولوجيا الاستشعار في تقييم قوة التلامس والتوازن للفجوة المشتركة في UKA الحاملة للمتنقل. نأمل في تحديد هدف قوة التلامس القياسية بالإضافة إلى فرق موازنة الفجوات ، مما سيسمح لجراحي العظام بتحديد سمك المحمل وموازنة الفجوات بسهولة أكبر في...

Disclosures

نظرا لأن برنامج الكمبيوتر ومعادلات الجدول الرقمي محمية بموجب قانون البراءات ، يمكن الاتصال بالمؤلفين للحصول على هذه المعلومات. ويعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم مصالح متنافسة.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل Capital Health Research and Development Special (رقم المنحة 2020-2-4067) ، ومؤسسة بكين للعلوم الطبيعية (المنحة رقم 7202183) ؛ المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (أرقام المنح 81972130 و 81902203 و 82072494) ، ومشروع نخبة المهنيين الطبيين لمستشفى الصداقة الصيني الياباني (NO. ZRJY2021-GG08). نظرا لأن برنامج الكمبيوتر ومعادلات الجدول الرقمي محمية بموجب قانون البراءات ، يمكن الاتصال بالمؤلفين للحصول على هذه المعلومات.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Oxford UKAZimmer/BiometFor the catalog numbers refer to Oxford Partial Knee Microplasty Instrumentation (femoral component, tibial component, meniscus bearing)
Teflon Tape3MAbrasion resistant adhesive tape widely used in biomechanical experiments
VerasenseOrthoSensorVerasenseTKA sensor
ExcelMicrosoftdigital table software
STERRAD 100S sterilization systemJohnson&JohnsonSTERRAD 100SLow-temperature sterilizing with hydrogen peroxide gas plasma
UKA force sensorQingrui Boyuanin houseCo-designed and produced by Qingrui Boyuan Technology
Computer program for recording raw dataQingrui Boyuanin houseCo-designed and produced by Qingrui Boyuan Technology
ProtractorShanghai M&G Stationery Inc.anySterilized in the sterilization system
USB lineLenovoany
LaptopLenovoany basic configuration

References

  1. Mohammad, H. R., Matharu, G. S., Judge, A., Murray, D. W. New surgical instrumentation reduces the revision rate of unicompartmental knee replacement: A propensity score matched comparison of 15,906 knees from the National Joint Registry. Knee. 27 (3), 993-1002 (2020).
  2. Bae, J. H., et al. Epidemiology of bearing dislocations after mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty: Multicenter analysis of 67 bearing dislocations. Journal of Arthroplasty. 35 (1), 265-271 (2020).
  3. Sun, X., et al. Bearing dislocation of mobile bearing unicompartmental knee arthroplasty in East Asian countries: a systematic review with meta-analysis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 16 (1), 28 (2021).
  4. Ro, K. H., Heo, J. W., Lee, D. H. Bearing dislocation and progression of osteoarthritis after mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty vary between Asian and Western patients: A meta-analysis. Clinical Orthopaedics and Related Research. 476 (5), 946-960 (2018).
  5. Sun, X., et al. Sensor and machine learning-based assessment of gap balancing in cadaveric unicompartmental knee arthroplasty surgical training. International Orthopaedics. 45 (11), 2843-2849 (2021).
  6. Oxford Partial Knee microplasty instrumentation manual of the Surgical Technique. Zimmer-Biomet Available from: https://www.zimmerbiomet.com/content/dam/zimmer-biomet/medical-professionals/000-surgical-techniques/knee/oxford-partial-knee-microplasty-instrumentation-surgical-technique.pdf (2019)
  7. Gustke, K. A., Golladay, G. J., Roche, M. W., Elson, L. C., Anderson, C. R. A new method for defining balance: promising short-term clinical outcomes of sensor-guided TKA. Journal of Arthroplasty. 29 (5), 955-960 (2014).
  8. Lakra, A., et al. The learning curve by operative time for soft tissue balancing in total knee arthroplasty using electronic sensor technology. Journal of Arthroplasty. 34 (3), 483-487 (2019).
  9. MacDessi, S. J., et al. Does soft tissue balancing using intraoperative pressure sensors improve clinical outcomes in total knee arthroplasty? A protocol of a multicentre randomised controlled trial. BMJ Open. 9 (5), 027812 (2019).
  10. Zhang, Q., et al. A novel extramedullary technique to guide femoral bone preparation in mobile unicompartmental knee arthroplasty based on tibial cut and overall alignment. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 92 (2020).
  11. Hurst, J. M., Berend, K. R., Adams, J. B., Lombardi, A. V. Radiographic comparison of mobile-bearing partial knee single-peg versus twin-peg design. Journal of Arthroplasty. 30 (3), 475-478 (2015).
  12. vander List, J. P., Zuiderbaan, H. A., Pearle, A. D. Why do medial unicompartmental knee arthroplasties fail today. Journal of Arthroplasty. 31 (5), 1016-1021 (2016).
  13. MacDessi, S. J., Gharaibeh, M. A., Harris, I. A. How accurately can soft tissue balance be determined in total knee arthroplasty. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 34 (2), 290-294 (2019).
  14. Su, Z., Wang, Z., Chen, H. A force line trajectory measuring system and algorithms for unicondylar knee replacement surgery. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 2217-2221 (2019).
  15. Jaeger, S., et al. The influence of the femoral force application point on tibial cementing pressure in cemented UKA: an experimental study. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (11), 1589-1594 (2012).
  16. Ettinger, M., et al. In vitro kinematics of fixed versus mobile bearing in unicondylar knee arthroplasty. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 135 (6), 871-877 (2015).
  17. Brimacombe, J. M., Wilson, D. R., Hodgson, A. J., Ho, K. C., Anglin, C. Effect of calibration method on Tekscan sensor accuracy. Journal of Biomechanical Engineering. 131 (3), 034503 (2009).
  18. Heyse, T. J., et al. Balancing mobile-bearing unicondylar knee arthroplasty in vitro. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 25 (12), 3733-3740 (2017).
  19. Gustke, K. A., Golladay, G. J., Roche, M. W., Elson, L. C., Anderson, C. R. Primary TKA patients with quantifiably balanced soft-tissue achieve significant clinical gains sooner than unbalanced patients. Advances in Orthopedics. 2014, 628695 (2014).
  20. Nodzo, S. R., Franceschini, V., Gonzalez Della Valle, A. Intraoperative load-sensing variability during cemented, posterior-stabilized total knee arthroplasty. Journal of Arthroplasty. 32 (1), 66-70 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

UKATKA

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved