RU2683393C2 - Method of audit prosthetic repair of knee joint at a defect of tibia - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medicine. Method of audit prosthetic repair of a knee joint at a defect of tibia involves an intraoperative serial manufacturing of an articulating surface of a tibital component from a bone cement with an antibiotic. First, based on computed tomography data and obtained volumetric parameters of tibia defect, a spacer model is made, on one end coinciding with the relief of the proximal tibial and medullary canal, from the other end having two recesses in the form of elongated grooves mirroring the femoral component of the endoprosthesis, height corresponding to available defect. On the basis of the spacer model, a mold is made with a hole in the body consisting of two parts. That is followed by the intraoperative collection of the mold, the bone cement with an antibiotic is poured through the hole in the body, after hardening of cement, the mold is separated to get an anatomically matching spacer of tibial defect. Spacer is fixed on defect of tibia on bone cement with antibiotic.EFFECT: invention provides creation of adequate articulation in joint area with deficiency of bone structures of proximal tibia, as well as reduced frequency of recurrent inflammatory process.1 cl

Description

Предполагаемое изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии и может быть использовано при глубоком нагноении после тотального эндопротезирования на первом этапе реэндопротезирования коленного сустава.The alleged invention relates to medicine, in particular to traumatology and orthopedics, and can be used for deep suppuration after total arthroplasty at the first stage of endoprosthetics of the knee joint.

При возникновении нагноения эндопротеза коленного сустава часто возникает нестабильность и миграция элементов эндопротеза с повреждением костных структур. Чаще костные дефекты возникают в проксимальном конце большеберцовой кости. Кроме того, во время оперативного вмешательства в ходе удаления металлоконструкций возможно возникновение значительных костных дефектов. Наиболее выраженные дефекты большеберцовой кости возникают при удалениях различных ревизионных систем.When suppuration of an endoprosthesis of a knee joint occurs, instability and migration of endoprosthesis elements with damage to bone structures often occur. More often, bone defects occur at the proximal end of the tibia. In addition, during surgical intervention during the removal of metal structures, significant bone defects may occur. The most pronounced defects of the tibia occur during the removal of various revision systems.

«Золотым стандартом» лечения нагноения после протезирования коленного сустава является удаление эндопротеза и установка спейсера с костным цементом и антибиотиком. Известны спейсеры, компоненты которых изготовлены из одного материала - чаще ПММА, так и комбинированные (цемент-металлические, цемент-полиэтиленовые, цемент-керамические и т.д. (см. Шпиняк С.П., Барабаш А.П., Лясникова А.В. Применение спейсеров в лечении инфекционных осложнений тотального эндопротезирования коленного сустава // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №5).The “gold standard” for treating suppuration after prosthetics of the knee joint is the removal of an endoprosthesis and the installation of a spacer with bone cement and an antibiotic. Spacers are known whose components are made of one material - most often PMMA, and combined (cement-metal, cement-polyethylene, cement-ceramic, etc. (see Shpinyak S.P., Barabash A.P., Lyasnikova A .V. The use of spacers in the treatment of infectious complications of total knee arthroplasty // Modern problems of science and education. - 2015. - No. 5).

Однако все существующие, в настоящее время, варианты спейсеров невозможно установить при наличии выраженного дефекта костной ткани большеберцовой кости.However, all existing, at present, variants of spacers cannot be established in the presence of a pronounced defect in the bone tissue of the tibia.

В качестве прототипа выбран способ изготовления спейсера коленного сустава из костного цемента, включающий интраоперационное последовательное изготовление артикулирующей поверхности тибитального компонента из костного цемента с антибиотиком, прикладывание полученной пресс-формы к большеберцовой кости и фиксирование на костный цемент с антибиотиком, разгибая сустав (см. патент РФ №2579277, 2016 г.).As a prototype, a method of manufacturing a knee joint spacer from bone cement was selected, including intraoperative sequential production of the articulating surface of the tibital component from bone cement with an antibiotic, applying the resulting mold to the tibia and fixing it to bone cement with an antibiotic, extending the joint (see RF patent No. 2579277, 2016).

Однако предложенный способ не учитывает состояние костных структур проксимального метаэпифиза большеберцовой кости. При наличии выраженного дефекта установка предложенного спейсера невозможна. Согласно технологии использования костного цемента, между имплантируемой поверхностью и костью необходимо создать компрессию для прочной фиксации, при разгибании сустава создание ее затруднительно. При имеющемся дефекте большеберцовой кости расстояние между артикулирующей поверхностью и большеберцовой костью может быть значительным, составлять несколько сантиметров, в этом случае костный цемент будет «вытекать» из-под пресс-формы тибиального компонента. При артикуляции в предложенной системе цемент-цемент неизбежно будет возникать большое количество дебриза, что существенно увеличивает риск возникновения рецидива воспалительного процесса. Кроме того, отсутствие интрамедуллярного элемента крепления может привести к возникновению нестабильности спейсера уже в раннем послеоперационном периоде. Это приведет к устойчивой тенденции к вывихам и нестабильности в суставе, что неизбежно отразится на функции коленного сустава и результате лечения.However, the proposed method does not take into account the state of the bone structures of the proximal metaepiphysis of the tibia. In the presence of a pronounced defect, the installation of the proposed spacer is impossible. According to the technology of using bone cement, between the implanted surface and the bone, it is necessary to create compression for strong fixation, when it is unbent, it is difficult to create it. If there is a defect in the tibia, the distance between the articulating surface and the tibia can be significant, amounting to several centimeters, in which case the bone cement will “leak” from under the mold of the tibial component. When articulating in the proposed cement-cement system, a large amount of debris will inevitably occur, which significantly increases the risk of a relapse of the inflammatory process. In addition, the absence of an intramedullary fastening element can lead to instability of the spacer already in the early postoperative period. This will lead to a steady tendency to dislocation and instability in the joint, which will inevitably affect the function of the knee joint and the result of treatment.

Задача предполагаемого изобретения - усовершенствование способа.The objective of the proposed invention is the improvement of the method.

Технический результат - создание полноценной артикуляции в области сустава при дефиците костных структур проксимального отдела большеберцовой кости, снижение частоты рецидивов воспалительного процесса, восстановление функции коленного сустава.The technical result is the creation of a full-fledged articulation in the joint with a deficiency of bone structures of the proximal tibia, a decrease in the frequency of relapses of the inflammatory process, restoration of knee joint function.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в способе, включающем интраоперационное последовательное изготовление артикулирующей поверхности тибитального компонента из костного цемента с антибиотиком, прикладывание полученной пресс-формы к большеберцовой кости и фиксирование на костный цемент с антибиотиком, разгибая сустав, предварительно на основе данных компьютерной томографии и полученных объемных параметров дефекта большеберцовой кости изготавливают модель спейсера, с одного конца совпадающего с рельефом проксимального отдела большеберцовой кости и костномозгового канала, с другого конца имеющего два углубления в виде протяженных канавок, зеркально повторяющих форму бедренного компонента эндопротеза, по высоте соответствующего имеющемуся дефекту. На основе модели спейсера изготавливают форму с отверстием в корпусе, состоящую из двух частей. Затем интраоперационно собирают форму, через отверстие в корпусе заливают костный цемент с антибиотиком. После затвердевания цемента форму разделяют, получают анатомически совпадающий с дефектом большеберцовой кости спейсер, и устанавливают его на дефект большеберцовой кости на костный цемент.The technical result is achieved due to the fact that in a method that includes the intraoperative sequential production of the articulating surface of the tibital component from bone cement with an antibiotic, applying the obtained mold to the tibia and fixing it to bone cement with an antibiotic, unbending the joint, previously based on computer data tomography and obtained volumetric parameters of the tibial defect produce a model of a spacer, from one end coinciding with the relief om the proximal tibia and the medullary canal, the other end having two recesses in the form of elongated grooves, to mirror the shape of the femoral component of the endoprosthesis, the height of the corresponding free from defects. On the basis of the spacer model, a two-part mold is made with a hole in the housing. Then the mold is intraoperatively collected, bone cement with antibiotic is poured through an opening in the body. After the hardening of the cement, the mold is separated, a spacer anatomically coincident with the tibial defect is obtained, and it is mounted on the tibial defect on the bone cement.

Способ ревизионного протезирования коленного сустава при дефекте большеберцовой кости осуществляют следующим образом.The method of revision prosthetics of the knee joint with a defect of the tibia is as follows.

После установки клинико-рентгенологического диагноза глубокого нагноения после тотального эндопротезирования коленного сустава с дефектом большеберцовой кости производят компьютерную томографию области сустава при сканировании с минимальным шагом для получения полного набора томограмм. Из массива томографических данных отбирают информацию для восстановления образа костных структур определенной плотности, производя отсеивание вокселей с информацией об имевшемся у пациента имплантате. После построения компьютерной триангулярной модели коленного сустава производят гибридное параметрическое моделирование области поврежденного сустава. Затем создают триангулярную модель спейсера, которая совпадает с рельефом проксимального конца большеберцовой кости и имеющегося интрамедуллярного канала, по высоте учитывает потерю костной ткани и размеры имеющегося вкладыша удаляемого эндопротеза, проксимальная часть зеркально повторяет особенности бедренного компонента эндопротеза. На основе модели спейсера создают форму для его отливки с отверстием в корпусе, которую для удобства делят на 2 части и отправляют дистанционно или через жесткий носитель на FDM 3D принтер для ее производства. Интраоперационно изготовленную форму для спейсера собирают в единое целое и через предварительно выполненное отверстие в корпусе заливают костный цемент с антибиотиком. После его отвердения форму демонтируют, сформированный спейсер устанавливают в области дефекта на костный цемент с антибиотиком. Бедренный компонент спейсера устанавливают в обычном порядке. За счет обоих компонентов спейсера, установленных в правильном положении, получают стабильность и осуществляют артикуляцию в области установленного спейсера.After a clinical and radiological diagnosis of deep suppuration is established, after total knee replacement with a tibial defect, computed tomography of the joint area is performed during scanning with a minimum step to obtain a complete set of tomograms. From the array of tomographic data, information is selected to restore the image of bone structures of a certain density, sifting out voxels with information about the patient’s implant. After constructing a computer triangular model of the knee joint, a hybrid parametric modeling of the damaged joint area is performed. Then create a triangular model of the spacer, which coincides with the relief of the proximal end of the tibia and the existing intramedullary canal, takes into account the loss of bone tissue and the size of the existing insert of the removed endoprosthesis, the proximal part mirrors the features of the femoral component of the endoprosthesis. Based on the spacer model, they create a mold for casting it with an opening in the housing, which for convenience is divided into 2 parts and sent remotely or via a hard medium to an FDM 3D printer for its production. Intraoperatively made mold for the spacer is assembled as a whole and bone cement with antibiotic is poured through a pre-made hole in the housing. After hardening, the mold is dismantled, the formed spacer is installed in the area of the defect on bone cement with an antibiotic. The femoral component of the spacer is mounted in the usual manner. Due to both spacer components installed in the correct position, stability is obtained and articulation is carried out in the region of the installed spacer.

Клинический пример: Больная С., 71 года, диагноз: глубокое нагноение после тотального ревизионного эндопротезирования правого коленного сустава. Из анамнеза заболевания выявлено, что эндопротезирование выполнено в 2014 году. Боли, укорочение конечности, свищевой ход возникли в начале 2015 года. Учитывая наличие дефекта большеберцовой кости, в 2015 году выполнено эндопротезирование с использованием ревизионной системы. Нагноение ревизионного протеза с образованием свищевого хода в начале 2016 года. При обследовании в предоперационном периоде по данным рентгенологического обследования в предоперационном периоде выявлен значительный дефект большеберцовой кости. На основании выполненной компьютерной томографии на 3Д принтере отпечатана форма для изготовления тибиального компонента спейсера. Оперативное вмешательство проведено 12.04.2016 года. Интраоперационно с использованием формы изготовлен тибиальный компонент артикулирующего спейсера, который был установлен в дефект большеберцовой кости на костный цемент с антибиотиком. Бедренный компонент спейсера установлен по стандартной методике. Осуществлено вправление спейсера. Тенденции к вывиху не отмечено. Сустав стабилен. Артикуляция осуществляется в полном объеме. Пациентка выписана через 12 суток с момента оперативного вмешательства. Рана зажила первичным натяжением. Рецидива воспалительного процесса не отмечено. В январе 2017 года успешно выполнен второй этап ревизионного эндопротезирования.Clinical example: Patient S., 71 years old, diagnosis: deep suppuration after total revision replacement of the right knee joint. From the medical history of the disease, it was revealed that endoprosthetics was performed in 2014. Pain, shortening of the limb, fistulous course occurred in early 2015. Given the presence of a tibial defect, endoprosthetics using the revision system were performed in 2015. Suppuration of the revision prosthesis with the formation of fistulous passage in early 2016. Examination in the preoperative period according to the X-ray examination in the preoperative period revealed a significant defect of the tibia. Based on the computed tomography performed on the 3D printer, a form for manufacturing the tibial spacer component is printed. Surgery was performed on 04/12/2016. Intraoperatively using the mold, the tibial component of the articulating spacer was made, which was installed in the tibial defect on bone cement with an antibiotic. The femoral component of the spacer is installed according to standard methods. The spacer has been adjusted. No tendency to dislocation. The joint is stable. Articulation is carried out in full. The patient was discharged 12 days after surgery. The wound healed by primary intention. Relapse of the inflammatory process is not noted. In January 2017, the second stage of revision arthroplasty was successfully completed.

Способ ревизионного протезирования коленного сустава при дефекте большеберцовой кости позволяет создать полноценную артикуляцию в области сустава при дефиците костной ткани, снизить частоту рецидивов воспалительного процесса, восстановить функцию коленного сустава. Способ позволяет снизить риск возникновения послеоперационных осложнений, что улучшает результаты лечения, сокращает сроки пребывания больных в стационаре. Способ дает возможность расширить показания к установке артикулирующего спейсера, достигнутая стабильность в зоне артикуляции позволяет осуществить раннюю активизацию пациентов и начать функциональное лечение.The method of revision prosthetics of the knee joint with a defect of the tibia allows you to create a full articulation in the joint area with bone deficiency, reduce the recurrence rate of the inflammatory process, restore the function of the knee joint. The method allows to reduce the risk of postoperative complications, which improves the results of treatment, reduces the length of hospital stay of patients. The method makes it possible to expand the indications for the installation of an articulating spacer, the achieved stability in the articulation zone allows for early activation of patients and to begin functional treatment.

Claims (1)

Способ ревизионного протезирования коленного сустава при дефекте большеберцовой кости, включающий интраоперационное последовательное изготовление артикулирующей поверхности тибитального компонента из костного цемента с антибиотиком, отличающийся тем, что предварительно на основе данных компьютерной томографии и полученных объемных параметров дефекта большеберцовой кости изготавливают модель спейсера, с одного конца совпадающего с рельефом проксимального отдела большеберцовой кости и костномозгового канала, с другого конца имеющего два углубления в виде протяженных канавок, зеркально повторяющих форму бедренного компонента эндопротеза, по высоте соответствующего имеющемуся дефекту, на основе модели спейсера изготавливают форму с отверстием в корпусе, состоящую из двух частей, затем интраоперационно собирают форму, через отверстие в корпусе заливают костный цемент с антибиотиком, после затвердевания цемента форму разделяют, получают анатомически совпадающий с дефектом большеберцовой кости спейсер и устанавливают его на дефект большеберцовой кости на костный цемент с антибиотиком.A method of revision prosthetics of a knee joint with a tibial defect, including intraoperative sequential production of an articulating surface of a tibital component from bone cement with an antibiotic, characterized in that a spacer model is made based on computed tomography data and obtained volumetric parameters of the tibial defect, one end of which coincides with the relief of the proximal tibia and bone marrow canal, from the other end Using two grooves in the form of extended grooves that mirror the shape of the femoral component of the endoprosthesis, the height corresponding to the existing defect, based on the model of the spacer, a mold is made with a hole in the body, consisting of two parts, then the mold is intraoperatively assembled, bone cement is poured through the hole in the body with antibiotic, after the cement has hardened, the shape is separated, a spacer anatomically matching with the defect of the tibia is obtained and set on the defect of the tibia on the bone cement with antibiotic.