СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНИМАЛЬНОЙ ВЕЛИЧИНЫ КОЖНОГО РАЗРЕЗА ПРИ МИНИИНВАЗИВНОМ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИИ КОЛЕННОГО СУСТАВА

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для предоперационного планирования миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава, в частности расчета минимальной величины кожного разреза при миниинвазивной артропластике.

В течение последнего десятилетия активно развивается малоинвазивное эндопротезирование коленного сустава (МЭКС), преимуществами которого является меньший болевой синдром и кровопотеря, ранняя реабилитация и полноценная функция сустава в послеоперационном периоде [Alan R.K., Tria A.J. Quadriceps-Sparing Total Knee Arthroplasty. In: Scuderi G.R, Tria A.J., ed. Minimally Invasive Surgery in Orthopedics. Springer; 2010: 309-316.]. Основными аргументами противников малоинвазивных методик является высокий риск неточной установки эндопротеза в результате ограниченной видимости и, как следствие, риск ранней асептической нестабильности [Dutton A.Q., Yeo S.J., Yang K.Y. et al. Computer-assisted minimally invasive total knee arthroplasty compared with standard total knee arthroplasty. A prospective, randomized study. J. of Bone & Joint Surg. Am. 2008; 90: 2-9]. В связи с этим важным является грамотное предоперационное планирование, которое позволит снизить частоту осложнений миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава.

В качестве прототипа использована методика, описанная в работе Дудаев А.К., Борисов С.А., Богданов А.И. и соавт. Возможности заднебокового минимально инвазивного доступа при эндопротезировании тазобедренного сустава (http://alivejoint.ru/vozmozhnosti-zadne-bokovogo-minimalno-invazivnogo-dostupa/).

В положении больного на здоровом боку определяли основные костные ориентиры, которыми являлись верхушка большого вертела и края бедренной кости. Начало разреза располагали на центральной продольной оси бедра в среднем на 1,5-2,5 см ниже верхушки большого вертела. Расположение точки начала разреза зависело от величины шеечно-диафизарного угла бедренной кости, которую определяли по рентгенограммам. Разрез начинали снизу и проводили косо кверху и кзади в среднем под углом 30°-40° относительно продольной оси бедра. Средняя величина кожного разреза составила 6,5±2,0 см. Среди факторов, влияющих на величину кожного разреза, были выделены следующие: толщина подкожно-жировой клетчатки и мышечного слоя, длина шейки бедренной кости, размеры планируемого вертлужного и бедренного компонентов эндопротеза, а также величина офсета.

После разреза кожи и подкожной клетчатки производили рассечение собственной фасции бедра, направление которого изменяли относительно кожного разреза и ориентировали приблизительно под углом 20°-30° относительно продольной оси бедра. Длина разреза фасции превышала кожный в среднем на 2-3 см, что позволяло обеспечить более адекватное растяжение раны и визуализацию тазобедренного сустава.

Однако данная методика не может быть применена к предоперационному планированию миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава, поскольку не учитывает факторы, связанные с артропластикой.

Задача изобретения - расчет минимальной величины кожного разреза при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава в зависимости от типа телосложения, размеров надколенника больного, предполагаемых условий доступа (угол сгибания в коленном суставе, величина отклонения надколенника, максимального растяжения кожного разреза).

С целью предоперационного планирования выполняют рентгенографическое исследование коленного сустава в прямой и боковой проекции, надколенника в аксиальной проекции по Мерчанту. По рентгенограммам рассчитывают с помощью линейки или штангенциркуля длину (Дн), ширину (Шн), толщину (Тн) надколенника. При осмотре больного на основании классификации конституции человека, предложенной В.Н. Шевкуненко и А.М. Геселевичем (1926), определяют тип его телосложения: брахиморфный (Б), долихоморфный (Д) или мезоморфный (М). С помощью примерочных шаблонов по рентгенограммам определяют модель и размер эндопротеза, передне-задний и медиально-латеральный размер его компонентов. На этапах имплантации эндопротеза максимальная растяжимость (R) раны должна соответствовать максимальному размеру эндопротеза, чтобы возможно было завести эндопротез в рану и выполнить его цементирование. При заданной минимальной величине кожного разреза максимальная растяжимость рассчитывается по формуле. С целью определения минимальной величины кожного разреза величина растяжимости может быть задана хирургом. Она определяется габаритами элементов эндопротеза и должна быть обусловлена максимальным размером эндопротеза.

Максимальная растяжимость кожного разреза меняется в зависимости от угла сгибания в коленном суставе (Ус), угла поворота надколенника (Ун) и величины максимального горизонтального смещения надколенника латерально (Рн).

Для каждого типа телосложения была сформирована выборка данных.

В результате расчетов была получена достоверная аналитическая регрессионная зависимость для мезоморфного (М) типа телосложения. Вид зависимости:

R_м=-0,001385Ус+0,01032Ун+0,95102Рн+0,1726Рз-0,7712Тн+1,7949Шн-0,8902Дн+0,22803;

коэффициент корреляции R (достоверности аппроксимации)=0,7824.

Таким же образом было получена регрессионная зависимость для брахиморфного типа телосложения (Б):

R_б=-0,00228Ус+0,0116Ун+0,072Рн-0,1495Рз-0,232Тн+0,2298Шн+1,1696Дн+0,4631;

коэффициент корреляции R (достоверности аппроксимации)=0,757.

Таким же образом было получена регрессионная зависимость для долихоморфного типа телосложения (Д). Вид зависимости:

R_д=-0,001351Ус+0,01625Ун+0,968Рн+0,0533Рз-0,3574Тн+0,603Шн-0,1554Дн+2,809;

коэффициент корреляции R (достоверности аппроксимации)=0,7741.

Можно рассчитать минимальную величину кожного разреза, достаточную для выполнения миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава с помощью зависимости вида Рз:

для лиц мезоморфного типа телосложения;

Рзм=(R-R_м)/0,1726;

для лиц брахиморфного типа телосложения:

Рзб=(R-R_б)/-0,1495;

для лиц долихоморфного типа телосложения:

Рзд=(R-R_д)/0,0533,

где Рз - минимальная величина кожного разреза, см,

R - максимальная растяжимость операционной раны, см,

Ус - угол сгибания в коленном суставе, град.,

Ун - угол разворота надколенника, град.

Рн - смещение надколенника латерально горизонтально, см,

Тн - толщина надколенника, см,

Шн - ширина, см

Дн - длина, см.

При расчете минимальной длины кожного разреза учитывается тип телосложения, параметры надколенника больного, предполагаемые условия доступа (угол сгибания в коленном суставе, величина отклонения надколенника), величина максимального растяжения кожного разреза. Величина растяжимости кожи определяется габаритами элементов эндопротеза и обусловлена максимальным в зависимости от этапа операции, необходимым для установки эндопротеза размером.

Для лиц мезоморфного типа телосложения расчетная формула имеет вид Рзм=(R-R_м)/0,1726.

Для лиц брахиморфного типа телосложения расчетная формула имеет вид Рзб=(R-R_б)/-0,1495.

Для лиц долихоморфного типа телосложения расчетная формула имеет вид Рзд=(R-R_д)/0,0533,

где Рзм, Рзб, Рзд - минимальная величина кожного разреза для каждого типа телосложения, R - максимальная растяжимость операционной раны, R_м, R_б, R_д - сумма значений влияющих факторов для каждого типа телосложения.

Технический результат - снижение осложнений при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава за счет предоперационного планирования, позволяющего выполнить минимально травматичный и достаточный хирургический доступ для артропластики.

Для определения минимально возможной величины операционной раны при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава необходимо учитывать тип телосложения пациента, поскольку на основании анатомический и статистических исследований доказано, что размеры надколенника (длина, ширина, толщина) зависят от типа телосложения. Надколенник во время эндопротезирования не выворачивают, а отводят латерально и разворачивают до угла 90-100 градусов. Именно размерами надколенника определяется величина операционной раны, чем больше надколенник, тем больше он затрудняет доступ к анатомическим объектам коленного сустава, чем меньше надколенник, тем легче выполнить все этапы миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава. В связи с этим в формуле учитывается тип телосложения пациента и размеры надколенника (в сантиметрах).

Во время миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава различные этапы вмешательства выполняются при различном угле сгибания в коленном суставе, например: резекцию суставной поверхности большеберцовой кости выполняют при сгибании коленного сустава до 90 градусов, а определение баланса связок осуществляются при разгибании коленного сустава до 180 градусов и при сгибании до 90 градусов. Таким образом, в формуле учитывается угол сгибания в коленном суставе, от которого зависит растяжимость операционной раны на разных этапах оперативного вмешательства.

Поскольку при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава за счет малого доступа (кожный разрез 7-10 см) надколенник не выворачивают, то важным является во время операции на разных этапах разворот надколенника и его смещение латерально. Разворот и смещение надколенника позволяют увеличить растяжимость операционной раны и облегчить доступ к анатомическим элементам коленного сустава. Именно поэтому в формуле расчета минимальной величины кожного разреза учитывается угол разворота надколенника и величина его смещения латерально (в сантиметрах).

Минимальная величина кожного разреза является обратной функцией максимальной растяжимости операционной раны. Максимальная растяжимость кожной раны определяется габаритными размерами эндопротеза коленного сустава. Максимальная величина растяжимости операционной раны задается в формуле в сантиметрах.

Нами были проведены анатомические исследования 30 коленных суставов на трупах мужчин и женщин разного возраста и типа телосложения, умерших от причин, не связанных с травмами и заболеваниями области коленного сустава. В ходе исследования выполнялось 144 различных измерений структур коленного сустава при длине кожного разреза 7 см, 9 см, 11 см, углах сгибания в коленном суставе 100°, 160° и 180°. Исследование анатомических параметров надколенника производилось штангенциркулем и включало в себя определение продольного, поперечного и сагиттального размеров. Штангенциркулем определяли максимальное растяжение раны, длину собственной связки надколенника при сгибании коленного сустава от 0 до 180° и при отведении и развороте надколенника до 100°. Длина собственной связки надколенника измерялась расстоянием между нижним полюсом надколенника и верхним краем бугристости большеберцовой кости.

Для общей выборки были рассчитаны среднее значение, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации для каждого параметра надколенника (длина, ширина, толщина). Эти же параметры были рассчитаны для мужчин и для женщин. Для всех параметров надколенника: t_p<t_таб, уровень достоверности р=0,05. Это говорит о том, что параметры надколенника мужчин и женщин принадлежат одной выборке, и размеры надколенника не зависят от пола.

Затем для общей выборки и каждого типа телосложения были рассчитаны среднее значение, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации каждого параметра надколенника. Было установлено, что при таком разбиении исходной совокупности сильнее всего варьируется толщина надколенника, разбиение исходной выборки по признаку «Тип телосложения» не значимо для параметра Дн, но имеет значение для параметров Шн и Тн, t_p<t_таб, уровень достоверности р=0,05.

Расчет регрессионных зависимостей выполнялся нами из предположения, что анатомические показателя надколенника - длина, ширина и толщина - имеют нормальное распределение, диапазон изменения зависит от типа телосложения и варьируется для длины надколенника - в пределах от 4,1 см до 5,5 см, для ширины надколенника в пределах от 4,2 см до 5,88 см, для толщины надколенника - в пределах от 0,8 см до 2,12 см. Эти диапазоны были заложены в качестве предельных.

В заключение были выполнены расчеты индексов, показывающих изменение статистических параметров, полученных из выборок по фиксированным значениям признака «Тип телосложения» (табл.1). Из таблицы 1 видно, что средние значения по выборкам варьируются относительно среднего значения общей выборки пациентов в пределах 10%.

Для выбора параметров, наиболее влияющих на фактор-функцию - максимальное растяжение операционной раны (R) или растяжение собственной связки надколенника - воспользовались пошаговым методом регрессионного анализа. Рассчитали парные коэффициенты корреляции. На основании их значений ввели во множественную регрессионную зависимость только те факторы, которые достаточно влияют на результат, т.е. имеют достаточно большой коэффициент парной корреляции. По степени влияния на результирующий показатель все аргументы включались в формулу. В результаты этого была найдена зависимость вида: R=□(Тн, Шн, Дн, Рн, Ун, Рз, Ус).

Подробное описание способа и примеры его клинического выполнения

Для осуществления предоперационного планирования минимальную величину кожного разреза при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава рассчитывают следующим способом. Больному выполняют рентгенографическое исследование коленного сустава в прямой и боковой проекции, надколенника в аксиальной проекции по Мерчанту. По рентгенограммам рассчитывают в сантиметрах с помощью линейки или штангенциркуля длину (Дн), ширину (Шн), толщину (Тн) надколенника. При осмотре больного на основании классификации конституции человека, предложенной В.Н. Шевкуненко и А.М. Геселевичем (1926), определяют тип его телосложения: брахиморфный (Б), долихоморфный (Д) или мезоморфный (М). С помощью примерочных шаблонов по рентгенограммам определяют модель и размер эндопротеза, передне-задний и медиально-латеральный размер его компонентов. Максимальная растяжимость (R) раны должна соответствовать максимальному размеру эндопротеза, чтобы возможно было завести эндопротез в рану и выполнить его цементирование. Максимальная растяжимость кожного разреза меняется в зависимости от угла сгибания в коленном суставе (Ус), угла поворота надколенника (Ун) и величины максимального горизонтального смещения надколенника латерально (Рн).

Полученные данные используют для расчета R_м, R_б, R_д - сумма значений влияющих факторов для каждого типа телосложения.

Для расчета минимальной величины кожного разреза значения влияющих факторов подставляют в формулу.

Для лиц мезоморфного типа телосложения расчетная формула имеет вид Рзм=(R-R_м)/0,1726.

Для лиц брахиморфного типа телосложения расчетная формула имеет вид Рзб=(R-R_б)/-0,1495.

Для лиц долихоморфного типа телосложения расчетная формула имеет вид Рзд=(R-R_д)/0,0533,

где Рзм, Рзб, Рзд - минимальная величина кожного разреза для каждого типа телосложения, R - максимальная растяжимость операционной раны, R_м, R_б, R_д - сумма значений влияющих факторов для каждого типа телосложения.

Для лиц мезоморфного типа телосложения:

R_м=(-0,001385Ус+0,01032Ун+0,95102Рн-0,7712Тн+1,7949Шн-0,8902Дн+0,22803).

Для лиц брахиморфного типа телосложения:

R_б=(-0,00228Ус+0,0116Ун+0,072Рн-0,232Тн+0,2298Шн+1,1696Дн+0,4631).

Для лиц долихоморфного типа телосложения:

R_д=(-0,001351Ус+0,01625Ун+0,968Рн-0,3574Тн+0,603Шн-0,1554Дн+2,809),

где Ус - угол сгибания в коленном суставе, град.,

Ун - угол разворота надколенника, град.

Рн - смещение надколенника латерально горизонтально, см

Тн - толщина надколенника, см,

Шн - ширина, см,

Дн - длина, см.

Работоспособность заявляемого способа подтверждается следующими клиническими примерами:

Для брахиморфного типа телосложения

Пример 1

Больная А-ко, 62 года, история болезни №037248, диагноз: двухсторонний гонартроз 3 клинико-рентгенологической стадии по Косинской, функциональная недостаточность 3 степени. Сопутствующий диагноз: артериальная гипертензия 2 ст., 3 ст., риск 3, хронический гастрит, ремиссия. Длительность заболевания гонартрозом 10 лет. Состояние правого и левого сустава по шкале «Клиническая Система оценки общества коленного сустава» (KSS) по 37 баллов, функция коленных суставов по этой же шкале по 35 баллов. Пациентка брахиморфного типа телосложения. При рентгенографическом исследовании определены размеры надколенника: толщина 1,4 см, длина - 4,0 см, ширина 3,8 см. По рентгенограммам с помощью шаблона определены необходимые размеры эндопротеза коленного сустава Зиммер с задней стабилизацией: бедренного компонента - Е, большеберцового - 5. Габаритные размеры бедренного компонента эндопротеза - 6,8 см × 6,16 см; большеберцового компонента - 7,4 см × 4,6 см. Таким образом, максимальная растяжимость операционной раны должна быть не менее 7,5 см - максимальный габаритный размер большеберцового компонента эндопротеза, чтобы возможно было завести эндопротез в рану и выполнить его имплантацию. Используем данные, меняющиеся в зависимости от этапов оперативного вмешательства, например: угол сгибания в коленном суставе - 100 град., угол разворота надколенника - 90 град., смещение надколенника латерально, горизонтально 1,0 см.

Все данные подставляем в формулу расчета R_б для лиц брахиморфного типа телосложения:

R_б=(-0,00228Ус+0,0116Ун+0,072Рн-0,232Тн+0,2298Шн+1,1696Дн+0,4631)=(-0,00228*100□+0,0116*90+0,072*1,0-0,232*1,4+0,2298*3,8+1,1696*4,0+0,4631)/-0,1495=7,5-(-0,228+1,044+0,072-0,3248+0,87324+4,6784+0,4631)=-6,57794.

Находим минимально возможную величину кожного разреза:

Рзб=(7,5-6,57794))/-0,1495=6,17.

Таким образом, для выполнения миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава у данной пациентки достаточно кожного разреза длиной не более 7 см.

На основании предоперационного планирования больной было успешно осуществлено миниинвазивное эндопротезирование коленного сустава. После выполнения артротомии миниинвазивным доступом Quad-Sparing все этапы тотального эндопротезирования коленного сустава были выполнены из малого доступа 7,5 см. Послеоперационный период без осложнений. При оценке результата по шкале KSS состояние коленного сустава оценено в 97 баллов, функция коленного сустава в 90 баллов. При рентгенологической оценки тибиофеморальный угол 2□, ротации, смещения большеберцового компонента нет, врезки и нависания бедренного компонента нет. Результат лечения расценен как отличный.

Для мезоморфного типа телосложения

Пример 2

Больная Л-ова, 68 лет, история болезни №031439/218, находилась на лечении в ортопедическом отделении РостГМУ, с диагнозом: деформирующий артроз левого коленного сустава, 19.04.12 было выполнено оперативное лечение - миниинвазивное эндопротезирование левого коленного сустава.

Пациентка мезоморфного типа телосложения. При рентгенографическом исследовании определены размеры надколенника: толщина 1,2 см, длина - 3,9 см, ширина 3,8 см. По рентгенограммам с помощью шаблона определены необходимые размеры эндопротеза коленного сустава Зиммер с задней стабилизацией: бедренного компонента - Д, большеберцового - 4. Габаритные размеры бедренного компонента эндопротеза - 6,4 см × 5,75 см; большеберцового компонента - 6,6 см × 4,6 см.

Таким образом, максимальная растяжимость операционной раны должна быть не менее 6,6 см - максимальный габаритный размер большеберцового компонента эндопротеза, чтобы возможно было завести эндопротез в рану и выполнить его имплантацию. Используем данные, меняющиеся в зависимости от этапов оперативного вмешательства, например: угол сгибания в коленном суставе - 80 град., угол разворота надколенника - 100 град., смещение надколенника латерально, горизонтально 2 см.

Все данные подставляем в формулу расчета Rм для лиц мезоморфного типа телосложения:

R_м=(-0,001385Ус+0,01032Ун+0,95102Рн-0,7712Тн+1,7949Шн-0,8902Дн+0,22803)=(-0,001385*80+0,01032*100+0,95102*2-0,7712*1,2+1,7949*3,8-0,8902*3,9+0,22803)=-0,1108+1,032+1,90204-0,92544+6,82062-3,47178+0,22803=5,47467.

Находим минимально возможную величину кожного разреза:

Рзм=(R-R_м)/0,1726=6,6-5,47467/0,1726=6,5.

Таким образом, для выполнения миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава у данной пациентки достаточно кожного разреза длиной не более 6,5 см.

На основании предоперационного планирования больной было успешно осуществлено миниинвазивное эндопротезирование коленного сустава. После выполнения артротомии миниинвазивным доступом «квадриципс-спаринг» все этапы тотального эндопротезирования коленного сустава были выполнены из малого доступа 7 см. Послеоперационный период без осложнений.

Для долихоморфного типа телосложения

Пример 3

Больная П-ич, 76 лет, история болезни №036339/686, находилась на лечении в ортопедическом отделении РостГМУ, с диагнозом: деформирующий артроз правого коленного сустава, 6.09.12 было выполнено оперативное лечение - миниинвазивное эндопротезирование правого коленного сустава.

Пациентка долихоморфного типа телосложения. При рентгенографическом исследовании определены размеры надколенника: толщина 1,1 см, длина - 3,8 см, ширина 3,6 см. По рентгенограммам с помощью шаблона определены необходимы размеры эндопротеза коленного сустава Зиммер с задней стабилизацией: бедренного компонента - Д, большеберцового - 4. Габаритные размеры бедренного компонента эндопротеза - 6, 4 см × 5,75 см; большеберцового компонента - 6,6 см × 4,6 см.

Таким образом, максимальная растяжимость операционной раны должна быть не менее 6,6 см - максимальный габаритный размер большеберцового компонента эндопротеза, чтобы возможно было завести эндопротез в рану и выполнить его имплантацию. Используем данные, меняющиеся в зависимости от этапов оперативного вмешательства, например: угол сгибания в коленном суставе - 90 град., угол разворота надколенника - 80 град., смещение надколенника латерально, горизонтально 1,2 см.

Все данные подставляем в формулу расчета Rд для лиц долихоморфного типа телосложения:

R_д=(-0,001351Ус+0,01625Ун+0,968Рн-0,3574Тн+0,603Шн-0,1554Дн+2,809)=(-0,001351*90+0,01625*70+0,968*1,2-0,3574*1,1+0,603*3,6-0,1554*3,8+2,809)=-0,12159+1,1375+1,1616-0,39314+2,1708-0,59052+2,809-6,17365.

Находим минимально возможную величину кожного разреза:

Рзд=(R-R_д)/0,0533=(6,6-6,17365)/0,0533=7,999 см.

Таким образом, для выполнения миниинвазивного эндопротезирования коленного сустава у данной пациентки достаточно кожного разреза длиной не более 8 см.

На основании предоперационного планирования больной было успешно осуществлено миниинвазивное эндопротезирование коленного сустава. После выполнения артротомии миниинвазивным доступом Quad-Sparing все этапы тотального эндопротезирования коленного сустава были выполнены из малого доступа 8 см. Послеоперационный период без осложнений.

Таким образом, способ определения минимальной величины кожного разреза при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава позволяет снизить риски осложнений, связанных с ограниченным обзором полости сустава при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава, за счет предоперационного планирования, позволяющего выполнить минимально травматичный и достаточный хирургический доступ для артропластики.

Медико-социальная эффективность способа заключается:

- в снижении затрат на лечение коленного сустава;

- в более раннем восстановлении опорной и двигательной функций конечности;

- в улучшении функциональных результатов лечения;

- в улучшении качества жизни больных.

Заявляемый способ определения минимальной величины кожного разреза при миниинвазивном эндопротезировании коленного сустава может быть рекомендован к использованию в клинической практике в травматологических и ортопедических стационарах.