이동식 베어링 단구획 무릎 관절 치환술(Mobile-Bearing Unicompartmental Knee Arthroplasty)의 갭 균형에 대한 센서 평가

여기에서는 이동식 베어링 단구획 무릎 관절 치환술(UKA)에서 갭 접촉력과 갭 균형을 측정하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 임상 및 방사선 사진 데이터와 함께 접촉력의 정상 범위를 결정하고 갭 밸런스의 임계값을 설정하기를 희망합니다.

이동식 베어링 단구획 무릎 관절 치환술(UKA)의 가장 중요한 절차는 무릎 굴곡과 신전 간격의 균형을 맞추는 것입니다. 일반적으로 균형은 느낌 게이지를 뽑는 것에 대한 주관적인 평가에 의해 결정되었습니다. 주로 외과 의사의 경험에 달려 있었기 때문에 정확성은 항상 의심스러웠습니다. 지난 10년 동안 무릎 관절 전치환술(TKA)의 갭 균형을 안내하기 위해 압력 센서가 도입되었습니다. 그러나 센서 기술은 매우 최근에 UKA에 도입되었습니다. 다음은 한 명의 숙련된 외과의가 20개 사례 UKA의 갭 밸런스에 대한 센서 평가입니다. 이 센서는 이동식 베어링 UKA의 경골 시험의 모양에 따라 맞춤형으로 설계된 힘 센서 매트릭스였습니다. 수술 후 임상 결과와 방사선 촬영 결과는 향후 비교를 위해 기록되었습니다. 우리는 이 방법을 사용하여 다양한 외과의가 200건 이상의 UKA 사례를 평가하여 궁극적으로 갭 밸런스 결과를 표준화하는 것을 목표로 합니다.

이동식 UKA는 현재 무릎의 전내측 골관절염(AMOA)에 대한 가장 성공적인 치료 방법^{중 하나입니다 1}. 수술 중 굴곡과 신전 간격의 균형은 성공적인 UKA ^2,3의 핵심입니다. 갭 과부하는 모바일 베어링의 마모를 악화시킬 수 있습니다. 더욱이, 상승된 간극 접촉력은 수술 후 외반 기형 및 외측 구획⁴의 퇴행으로 이어질 수 있습니다. 그러므로, UKA에서 수용 가능한 갭 밸런스뿐만 아니라 최적의 갭 tightness를 달성하는 것은 학습 곡선⁵의 중요한 부분이다. 수술 기법⁶의 이동식 베어링 UKA 매뉴얼에 따르면, 외과의는 접촉력을 "느끼기" 위해 감각 게이지를 사용하여 관절 틈새를 삽입하고 빼내야 합니다. 삽입물을 삽입하고 제거하는 데 필요한 힘을 평가함으로써 외과의는 갭 밸런스가 허용 가능한지 여부를 추정할 수 있습니다. 따라서 판단은 주로 외과 의사의 경험에 의존했습니다.

최근 몇 년 동안 내측 및 외측 간격의 수술 중 간격 균형에 대한 디지털 측정이 무릎 전치환술(TKA)에서 널리 보고되었습니다^7,8,9. 갭 밸런스의 임계값에 대한 권장 사항도 설정되었습니다⁷. 그러나 센서 기술은 잘 알려진 갭 밸런싱 목표 없이 매우 최근에 UKA에 도입되었습니다.

작년에는 이동식 베어링 UKA 중 관절 갭 접촉력을 측정하도록 특별히 설계된 힘 센서가 도입되었습니다⁵. 본 연구 프로토콜에서는 sensor-guided gap force 측정 방법을 시연한다. 또한, 갭 접촉력과 갭 밸런스를 평가하기 위해 이동식 베어링 UKA를 시행한 20명의 환자로 구성된 일련의 사례가 포함되었습니다. 이 프로토콜의 최종 목표는 접촉력의 정상 범위를 결정하고 모바일 베어링 UKA에서 갭 밸런스의 임계값을 설정하는 것입니다.

본 연구는 중일우호병원 인간윤리위원회(승인번호 2020-50-k28)의 승인을 받았다.

1. 힘 센서의 준비 및 살균

1. 멸균 전에 내마모성 접착 테이프를 사용하여 경골 시험의 상부 표면에 힘 센서를 고정합니다.
2. 과산화수소 가스 플라즈마를 사용한 저온 멸균을 사용하여 힘 센서를 포장하고 멸균합니다(그림 1).
   알림: 센서는 전단력의 영향을 방지하기 위해 경골 시험에 고정되어야 합니다.

2. 모바일 베어링 UKA 절차

1. 표준 수술 지침⁶ 또는 Zhang et ^al.10에 의해 도입된 운동학적 정렬 기술에 따라 이동식 베어링 UKA의 수술 절차를 수행합니다.
2. 모든 뼈 절단이 완료되면 절차를 중지하고 갭 밸런스를 수동으로 확인합니다.

3. 힘 센서의 설치

1. 먼저 경골 트레일과 함께 힘 센서를 설치한 다음 대퇴골 구성 요소를 설치합니다.
2. 센서, USB 라인 및 노트북이 제대로 연결되어 있는지 확인하십시오. 그런 다음 필러 게이지를 구성 요소 갭에 삽입하고 무릎 관절을 측정 시작점으로 120°의 깊은 굴곡에 놓습니다. (그림 2).
   알림: 멸균된 각도기를 사용하여 무릎 굴곡 각도의 정확성을 확인하십시오.

4. 접촉력의 원시 데이터 측정 및 기록

1. 이 센서를 위해 개발된 컴퓨터 프로그램을 사용하여 힘 값의 원시 데이터를 기록합니다.
2. 먼저 작동 인터페이스(그림 3)의 오른쪽에 주의하고 기록 주파수를 10Hz로 설정하고 기록 시간을 5초로 설정합니다. 그런 다음 무릎이 120°의 굴곡 각도에 놓일 때 데이터 피드백 버튼을 클릭합니다.
3. 기록 프로세스가 끝나면 무릎 굴곡이 90°, 60°, 45°, 20°, 0°일 때 데이터 피드백 버튼을 다시 클릭합니다(그림 3).
   참고: 원시 데이터는 컴퓨터 프로그램에 의해 .txt 파일로 저장되며 힘 값을 획득하려면 추가 관리가 필요합니다.

5. 원시 데이터 관리

1. 원시 데이터 변환을 위해 .txt 파일을 스프레드시트(디지털 테이블)에 입력합니다. 50개 레코드의 평균값을 접촉력으로 계산합니다.
   참고: 이 프로그램은 접촉력의 분포도 표시할 수 있습니다.

6. 임상 및 방사선 촬영 관찰

1. 연령, 성별, 진단 및 AKSS(American Knee Society 점수)와 같은 환자의 인구 통계 데이터를 기록합니다.
2. 전후, 측면 및 전체 길이의 체중 부하 하지의 방사선 사진을 수술 전과 수술 후 1주일 이내에 촬영합니다.
3. 대퇴골 및 경골 보철물의 내반/외반 정렬(그림 4-1), 대퇴 보철물의 굴곡/신전 정렬, 경골 후방 경사(그림 4-2)를 측정합니다.
4. 수술 전과 수술 후 전체 길이 하지 방사선 사진에서 엉덩이-무릎-발목 각도를 측정합니다. 보철물의 연속성(그림 4-3)과 경골 보철물 표면에 대한 대퇴 보철물의 축을 의미하는 수렴/발산각(그림 4-4)을 측정합니다.
5. 이러한 데이터가 통합되어 나중에 분석할 수 있는지 확인합니다.
   알림: 각도 ^6,11의 방사선 촬영 방법은 그림 4에 나와 있습니다.

코호트 인구 통계
이동식 UKA를 시행한 첫 20명의 환자는 2021년 3월부터 6월까지 중국-일본 우호 병원에 등록되었습니다. 수술은 모두 2,000건 이상의 UKA 경험을 가진 선임 의사가 수행했습니다. 보철물 데이터와 함께 인구 통계는 표 1에 나와 있습니다. 연령은 58세에서 82세 사이였으며 진단은 모두 AMOA였습니다.

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이 연구는 이동식 베어링 UKA에서 관절 갭 접촉력과 균형을 평가하기 위한 센서 기술의 상세한 프로토콜을 제공했습니다. 우리는 표준 접촉력과 갭 밸런싱 차이의 목표를 설정하여 정형외과 의사가 앞으로 베어링 두께와 갭 밸런싱을 더 쉽게 결정할 수 있기를 바랍니다.

관절 간격의 과부하는 수술 후 사지의 외반 기형, 향후 외측 구획의 퇴행, 심지어...

컴퓨터 프로그램과 디지털 테이블 방정식은 특허법의 보호를 받기 때문에 이 정보를 얻기 위해 저자에게 연락할 수 있습니다. 저자들은 자신들이 서로 상충하는 이해관계가 없다고 선언한다.

이 작업은 Capital Health Research and Development of Special(보조금 번호 2020-2-4067), Beijing Natural Science Foundation(보조금 번호 7202183)의 지원을 받았습니다. 중국국립자연과학재단(보조금 번호 81972130, 81902203, 82072494) 및 중국-일본 우호 병원의 엘리트 의료 전문가 프로젝트(NO. ZRJY2021-GG08)를 참조하십시오. 컴퓨터 프로그램과 디지털 테이블 방정식은 특허법의 보호를 받기 때문에 이 정보를 얻기 위해 저자에게 연락할 수 있습니다.