RU236057U1 - Устройство для позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, и может быть использована при проведении операции периацетабулярной остеотомии. Устройство для позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии представляет собой корпус с двуступенчатым профилем, каждая ступень которого имеет контактную поверхность, контактная поверхность первой ступени выполнена конгруэнтной внутренней поверхности крыла подвздошной кости, контактная поверхность второй ступени выполнена конгруэнтной внутренней поверхности ацетабулярного фрагмента, а высота второй ступени соответствует величине, обеспечивающей наклон и ротацию ацетабулярного фрагмента в оптимальное анатомо-функциональное положение. Технический результат - повышение точности выполнения периацетабулярной остеотомии при минимизации радиационного ущерба и риска неправильного позиционирования ацетабулярного фрагмента.

Description

Полезная модель относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, и может быть использовано при проведении операции периацетабулярной остеотомии.

При проведении периацетабулярной остеотомии ключевым этапом, определяющим успех вмешательства, является корректное пространственное ориентирование ацетабулярного фрагмента, содержащего в себе вертлужную впадину, которое производится после выполнения последовательных остеотомий лонной, подвздошной и седалищной костей. В клинической практике данный этап реализуется путём установки в указанный ацетабулярный фрагмент стержня Шанца, закреплённого на Т-образной рукояти, с последующей мобилизацией его в необходимом направлении. Оценка направления смещения ацетабулярного фрагмента и его окончательной позиции осуществляется путём прямого визуального контроля хирургом в комбинации с постоянным рентгенологическим мониторингом. [1] Ошибки, допущенные при позиционировании вертлужной впадины, в дальнейшем приводят к неравномерному распределению нагрузки в тазобедренном суставе, что вызывает резкое прогрессирование деформирующего артроза [2].

Наиболее близким по технической сущности является устройство, фиксирующее взаимно пространственную ориентацию костных фрагментов в оптимальном анатомо-функциональном положении в ходе выполнения остеотомии таза при дисплазии тазобедренных суставов [3], которое представляет собой два фиксатора, соединенных между собой перемычкой, первый из которых выполнен конгруэнтной формы с возможностью плотной посадки на крыло подвздошной кости в области ее передне-верхней ости, а второй - конгруэнтным по форме латерального кортекса области передне-нижней ости ацетабулярного фрагмента [3]. Перемычка, соединяющая фиксаторы, выполнена в виде дугообразного стержня. Транспозицию вертлужной впадины (ацетабулярного фрагмента) производят следующим образом: на передне-верхнюю ость накладывают первый фиксатор, после чего осуществляют ротацию ацетабулярного фрагмента до момента сопоставления латерального кортекса области переднее-нижней ости со вторым фиксатором, затем достигнутое положение коррекции фрагментов тазовой кости фиксируют, рану ушивают.

Однако описанное устройство, выбранное в качестве прототипа, не обеспечивает эффективное лечение, а именно не позволяет осуществить репозицию вертлужной впадины в положение, обеспечивающее равномерное распределение контактной нагрузки в нагружаемой зоне тазобедренного сустава. Это обусловлено тем, что, по сути, устройство-прототип выполняет лишь только функцию ориентира при выполнении репозиции: один из фиксаторов устройства выступает в роли референтной точки, к которой подводят фрагмент при репозиции, а непосредственно смещение ацетабулярного фрагмента осуществляют с применением стандартного набора инструментов (репозиционные зажимы, костодержатели и т.п.). Выполнять функцию репонирующего инструмента такое устройство-прототип не может ввиду следующих причин. Фиксаторы выполнены конгруэнтными остям подвздошной кости (передне-верхней и передне-нижней остям), которые имеют незначительную площадь поверхности. Поскольку площадь сопряжения каждого фиксатора с соответствующей остью крайне мала, для смещения ацетабулярного фрагмента необходимо приложение большой силы воздействия, передающейся на перемычку, соединяющую фиксаторы, выполненную в виде дугообразного стержня. Однако конструктивные особенности данного устройства (малое сечение дугообразного стержня и упругие свойства материала (фотополимер)) не обеспечивают достаточную степень жесткости, позволяющую перемычке, соединяющей фиксаторы, оказывать сопротивление деформирующим силам во время осуществления смещения ацетабулярного фрагмента. В результате, при использовании устройства-прототипа (как инструмента для репозиции) при попытке осуществления репозиции будет происходить слом устройства в области перемычки, соединяющей два фиксатора. Кроме того, пространственное расположение второго фиксатора таково, что им невозможно задать вектор смещения ацетабулярного фрагмента в необходимом направлении. Имеется возможность только сопоставить переднюю-нижнюю ость с данным фиксатором при репозиции ацетабулярного фрагмента с использованием стандартного набора репозиционных инструментов.

Упоминая возможность деформации перемычки, соединяющей фиксаторы, выполненной в виде дугообразного стержня, стоит отметить, что из-за малого сечения его и упругих свойств материала (фотополимер) при воздействии нагрузки во время репозиции имеется риск смещения одного фиксатора относительного другого костными фрагментами, что в результате может привести к ошибкам позиционирования передней нижней подвздошной ости, а, соответственно, и вертлужной впадины.

Также, стоит отметить, что конструктивные особенности данного прототипа не позволяют обеспечивать временную фиксацию ацетабулярного фрагмента, необходимую для осуществления заведения винтов. В результате, оперирующему хирургу необходимо фиксировать ацетабулярный фрагмент винтами или спицами, одновременно удерживая ацетабулярный фрагмент и постоянно контролируя корректность его положения относительно прототипа, что увеличивает риск мальпозиции и сохранения остаточного смещения в послеоперационном периоде.

Все перечисленное обуславливает невозможность использования данного прототипа в качестве сочетания двух инструментов в одном: репонирующего и навигационного устройств. Кроме того, устройство-прототип разработано для проведения остеотомий таза по Salter, которая применяется у пациентов исключительно детского возраста (у которых имеется незакрытый триангулярный хрящ) и неприменимо при проведении периацетабулярной остеотомии по Ganz у взрослых пациентов молодого возраста (с закрытым триангулярным хрящом), поскольку данные вмешательства отличаются направлением линий остеотомий костей таза, а также формой ацетабулярного фрагмента и направлением его смещения.

В настоящее время при проведении периацетабулярной остеотомии оценку пространственного ориентирования ацетабулярного фрагмента осуществляют путем прямого визуального контроля, а также постоянного интраоперационного применения рентгенологического оборудования, после чего указанный костный фрагмент, содержащий вертлужную впадину, фиксируют в необходимом положении.

Недостатком данного способа периацетабулярной остеотомии является высокая сложность, поскольку позиционирование ацетабулярного фрагмента основывается на опыте хирурга и требует постоянного интраоперационного рентгенологического контроля, что увеличивает влияние «человеческого фактора» и создаёт риски возникновения фемороацетабулярного импиджмента по типу pincer или сохранения «остаточной» дисплазии тазобедренного сустава в послеоперационном периоде. Использование многократного рентген-контроля приводит к увеличению лучевой нагрузки как на пациента, так и на медперсонал в операционной, что повышает риски возникновения негативных последствий в долгосрочной перспективе.

Технической задачей является разработка устройства, позволяющего выполнять правильное пространственное ориентирование ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии у взрослых пациентов молодого возраста (от 18 до 44 лет согласно данным ВОЗ) без интраоперационного рентген-контроля с высокой точностью, согласно предоперационному планированию.

Технический результат заключается в повышении точности выполнения периацетабулярной остеотомии при минимизации радиационного ущерба и риска неправильного позиционирования ацетабулярного фрагмента.

Технический результат достигается тем, что устройство для позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии, представляет собой корпус с двуступенчатым профилем, каждая ступень которого имеет контактную поверхность, при этом контактная поверхность первой (нижней) ступени выполнена конгруэнтной внутренней поверхности крыла подвздошной кости, контактная поверхность второй (верхней) ступени выполнена конгруэнтной внутренней поверхности ацетабулярного фрагмента, а высота второй ступени соответствует величине, обеспечивающей наклон и ротацию ацетабулярного фрагмента в оптимальное анатомно-функциональное положение.

В частных вариантах реализации устройства:

- во второй ступени выполнен вырез с возможностью обеспечения прохождения кортикальных винтов из гребня подвздошной кости в её толще в направлении к ацетабулярному фрагмент;

- контактные поверхности ступенек выполнены прямоугольной в плане формы длиной 3-4,5 см и шириной 2-3,5 см;

- выполнены сквозные отверстия под фиксирующие элементы.

Конструктивные особенности устройства обеспечивают возможность осуществления непосредственно им репозиции ацетабулярного фрагмента (без использования репозиционных зажимов, костодержателей и т.п. как в прототипе), повышение точности позиционирования вертлужной впадины при сокращении времени интраоперационного использования рентгенологического оборудования, что уменьшает лучевую нагрузку и снижает время оперативного вмешательства, а также позволяет избежать ошибок в определении положения вертлужной впадины. Выполнение корпуса цельным (с двуступенчатым профилем) исключает риски относительного смещения контактных поверхностей ступенек, в отличие от устройства-прототипа, в котором контактные поверхности лабильны относительно друг друга. При этом выполнение контактных поверхностей конгруэнтными соответствующим поверхностям кости, на которые они накладываются (неподвижного фрагмента подвздошной кости и ацетабулярного фрагмента), обеспечивает их надежное, стабильное и точное сопряжение в процессе операции. Перечисленное выше в совокупности с выполнением второй ступени заданной высоты обеспечивает контролируемые наклон и ротацию ацетабулярного фрагмента в оптимальное анатомо-функциональное положение, без рисков неправильного позиционирования вертлужной впадины вследствие человеческого фактора или случайного смещения элементов устройства, за один этап, т.е. без необходимости рентген-контроля. Оптимальное анатомо-функциональное положение вертлужной впадины обеспечивает адекватную конгруэнтность в тазобедренном суставе, а, следовательно, и равномерность распределения нагрузки на суставной хрящ.

Частные варианты реализации устройства усиливают достижение заявленного технического результата. Так выполнение выреза во второй ступени обеспечивает возможность визуального контроля прохождения кортикальных винтов из гребня подвздошной кости в её толще в направлении к ацетабулярному фрагменту на необходимую глубину, исключая попадание в сустав. Выполнение в корпусе (ступенях) сквозных отверстий позволяет зафиксировать устройство на поверхности кости, что исключает риски его смещения в процессе операции. Выполнение ступенек прямоугольной в плане формы длиной 3-4,5 см и шириной 2-3,5 см обеспечивает оптимальную (достаточную, но не чрезмерную) площадь сопряжения устройства с поверхностями фрагментов с учетом размеров доступа, возможности проведения манипуляций.

Сущность заявленного устройства поясняется чертежами:

Фиг. 1. Устройство для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии (косо вид снизу).

Фиг. 2. Устройство для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии (вид сбоку).

Фиг. 3. Устройство для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии, ориентированное на конгруэнтные контактные поверхности подвздошной кости и ацетабулярного фрагмента (показаны контактные поверхности, устройство приподнято на 4 см над контактными поверхностями).

Фиг. 4. Позиционирование ацетабулярного фрагмента перед фиксацией его винтами (устройство фиксировано к костям таза спицами, стрелками указано направление смещения ацетабулярного фрагмента).

Фиг. 5. Фиксация ацетабулярного фрагмента кортикальными винтами.

Фиг. 6. Клинический пример.

Фиг. 7. Клинический пример.

Фиг. 8. Клинический пример.

Фиг. 9. Клинический пример.

Фиг. 10. Клинический пример.

Фиг. 11. Клинический пример.

На фигурах обозначены:

1 - корпус;

2 - первая (нижняя) ступень для неподвижного фрагмента подвздошной кости;

3 - вторая (верхняя) ступень для ацетабулярного фрагмента;

4 - контактная поверхность первой ступени 2;

5 - контактная поверхность второй ступени 3;

6 - отверстия под фиксирующие элементы;

7 - вырез;

8 - крыло подвздошной кости (неподвижный фрагмент);

9 - линия остеотомии подвздошной кости от передней верхней ости до дугообразной линии таза;

10 - линия, отстоящая на 1,5-2 см от линии 9 остеотомии;

11 - ацетабулярный фрагмент;

12 - линия, проходящей от верхней границы передней нижней ости перпендикулярно к участку дугообразной линии таза в области вертлужной впадины;

13 - спицы;

14 - кортикальные винты.

Устройство для позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии представляет собой корпус 1 с двуступенчатым профилем, а именно с первой (нижней) ступенью 2 для неподвижного фрагмента подвздошной кости и второй (верхней) ступенью 3 для ацетабулярного фрагмента.

Степень 2 имеет контактную поверхность 4, выполненную конгруэнтной внутренней поверхности крыла подвздошной кости.

Ступень 3 имеет контактную поверхность 5, выполненную конгруэнтной внутренней поверхности ацетабулярного фрагмента.

Высота второй ступени 3 соответствует величине, обеспечивающей наклон и ротацию ацетабулярного фрагмента в оптимальное анатомо-функциональное положение. При том вторая ступень 3 может иметь переменную высоту, т.е. с одной H, а с другой H*. Абсолютные значения H и H*, а также их соотношение определяет угол наклона и ротации ацетабулярного фрагмента.

Под наклоном ацетабулярного фрагмента (и вертлужной впадины соответственно) понимают изменение его положения относительно оси таза во фронтальной плоскости, а под ротацией (версией) - изменение положение относительно оси таза в аксиальной проекции.

Контактные поверхности 4 и 5 выполнены с площадью поверхности, обеспечивающей надежное сопряжение с поверхностями костей пациента, т.е. достаточно большими, но не чрезмерно (с учетом возможности манипулирования в зоне операции). Предпочтительно выполнение контактных поверхностей 4 и 5 прямоугольной в плане формы длиной 3-4,5 см и шириной 2-3,5 см. Возможны иные формы контактных 4 и 5 поверхностей в зависимости от линий остеотомий.

Контактная поверхность 4 ступени 2 выполнена таким образом, что обеспечивает конгруэнтной покрытие внутренней поверхности крыла 8 подвздошной кости (неподвижного фрагмента), ограниченной с четырех сторон, где первая сторона соответствует линии 9 остеотомии подвздошной кости от передней верхней ости до дугообразной линии таза, вторая сторона соответствует части подвздошного гребня от линии 9 остеотомии, третья сторона соответствует линии 10, отстоящей на 1,5-2 см от линии 9 остеотомии, а четвертая сторона соответствует дугообразной линии таза.

Контактная поверхность 5 ступени 3 выполнена таким образом, что обеспечивает конгруэнтной покрытие внутренней поверхности ацетабулярного фрагмента 11, ограниченной с четырех сторон, где первая сторона соответствует 9 остеотомии подвздошной кости от передней верхней ости до дугообразной линии таза, вторая сторона соответствует части подвздошного гребня от линии 9 остеотомии, третья сторона соответствует линии 12, проходящей от верхней границы передней нижней ости перпендикулярно к участку дугообразной линии таза в области вертлужной впадины, а четвертая сторона соответствует дугообразной линии таза.

В ступенях 2 и 3 выполнены отверстия 6 под фиксирующие элементы.

Во второй ступени 3 выполнен вырез 7 таким образом, чтобы обеспечить возможность визуального контроля прохождения кортикальных винтов из гребня подвздошной кости в её толще в направлении к ацетабулярному фрагменту.

Устройство может быть изготовлено на основании предварительно проведенного компьютерной томографии таза пациента из разрешенных в медицине материалов, используемых для 3D-печати.

Устройство применяют следующий образом.

На этапе предоперационного планирования проводят компьютерную томографию таза пациента, моделируют периацетабулярную остеотомию, а именно определяют положение плоскостей остеотомий лонной, подвздошной и седалищной костей и, тем самым, конфигурацию необходимого ацетабулярного фрагмента и параметры его репозиции (наклона и ротации). После этого на основании полученных данных моделируют устройство для позиционирования ацетабулярного фрагмента с геометрическими размерами, обеспечивающими желаемую анатомно-функциональную репозицию ацетабулярного фрагмента, и изготавливают его, например, на 3D-принтере. Далее осуществляют доступ к костям таза, выполняют остетотомии, получая ацетабулярный фрагмент планируемой конфигурации. После этого ступень 2 контактной поверхностью 4 позиционируют конгруэнтно внутренней поверхности крыла 8 подвздошной кости и фиксируют спицами 13. Ступень 3 контактной поверхностью 5позиционируют конгруэнтно внутренней поверхности ацетабулярного фрагмента 11 и фиксируют спицами 13. Из гребня подвздошной кости 8 через плоскость остеотомии указанной кости и вырез 7 степени 3 в ацетабулярный фрагмент 11 заводят три-четыре кортикальных винта 14 с целью фиксации ацетабулярного фрагмента 11 в заданном положении. Устройство удаляют, рану закрывают общепринятым способом.

Клинический пример №1.

Пациентка К.Е.А. 29 лет (Фиг. 6) находилась на стационарном лечении по поводу симптоматической дисплазии левого тазобедренного сустава (угол Wiberg=10,9°, угол Tonnis=25,6°, индекс экструзии головки бедренной кости=38,17%). Выполнена периацетабулярная остеотомия слева с применением устройства для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии по описанной методике, что позволило повысить точность ориентирования вертлужной впадины и снизить необходимость интраоперационного рентгенологического контроля и лучевую нагрузку на пациента и операционную бригаду. Использование данного устройства обеспечило выполнение периацетабулярной остеотомии в соответствии с предоперационным планом и позволило избежать ошибок позиционирования вертлужной впадины и достичь расчётных углов. Вторая ступень 3 устройства имела высоту с одной стороны H = 22 мм, а с другой - H* = 5 мм, степень коррекции угла Wiberg составила 22°, степень коррекции угла наклона вертлужной впадины (угол Sharp) 15,50°. На послеоперационных рентгенограммах (Фиг.7) определяется удовлетворительное положение (угол Wiberg=31,6°, угол Tonnis=8°, индекс экструзии головки бедренной кости=12,97%) фрагмента вертлужной впадины фиксированного тремя кортикальными винтами 8 (Фиг. 7).

Клинический пример №2.

Пациентка С.П.С. 20 лет (Фиг. 8) проходила стационарное лечение по поводу симптоматической дисплазии левого тазобедренного сустава (угол Wiberg = 19,2°, угол Tonnis = 17,2°, индекс экструзии головки бедренной кости = 29%). Выполнялась периацетабулярная остеотомия слева с применением устройства для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии по описанной методике. Использование данного устройства обеспечило выполнение периацетабулярной остеотомии в соответствии с предоперационным планом и позволило избежать ошибок позиционирования вертлужной впадины и достичь расчётных углов. Вторая ступень 3 устройства имела высоту с одной стороны H = 9 мм, а с другой - H* = 5 мм, степень коррекции угла Wiberg составила 16,70°, степень коррекции угла наклона вертлужной впадины (угол Sharp) 12°. На послеоперационных рентгенограммах (Фиг. 8) определяется удовлетворительное положение (угол Wiberg= 35,9°, угол Tonnis=5,6°, индекс экструзии головки бедренной кости = 10%) фрагмента вертлужной впадины фиксированного тремя кортикальными винтами 8 (Фиг. 9).

Клинический пример 3.

Пациентке Т.В.О. 19 лет (Фиг. 10) было выполнена выполнена периацетабулярная остеотомия с использованием устройства для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии по описанной методике по поводу симптоматической дисплазии правого тазобедренного сустава (угол Wiberg = 10,40°, угол Tonnis = 20,8°, индекс экструзии головки бедренной кости = 35,89%). Вторая ступень 3 устройства имела высоту с одной стороны H = 20 мм, а с другой - H* = 4 мм, степень коррекции угла Wiberg составила 21,70°, степень коррекции угла наклона вертлужной впадины (угол Sharp) 12,9°. На послеоперационных рентгенограммах (Фиг. 10) определяется удовлетворительное положение (угол Wiberg = 32,10°, угол Tonnis = 0,8°, индекс экструзии головки бедренной кости = 15,68%) фрагмента вертлужной впадины фиксированного тремя кортикальными винтами 8 (Фиг. 11).

Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает получение эффективного устройства для выполнения позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии, обеспечивающего высокую точность выполнения пространственного ориентирования вертлужной впадины при минимизации радиационного ущерба.

Список литературы:

1. GANZ R. et al. A new periacetabular osteotomy for the treatment of hip dysplasias technique and preliminary results // Clinical Orthopaedics and Related Research®. - 1988. - Т. 232. - С. 26-36.

2. Ali M., Malviya A. Complications and outcome after periacetabular osteotomy-influence of surgical approach // Hip International. - 2020. - Т. 30. - №. 1. - С. 4-15.

3. Патент №2719652 C1 Российская Федерация, МПК A61B 17/56, A61F 2/28, A61B 17/68. Устройство, фиксирующее взаимно пространственную ориентацию костных фрагментов в оптимальном анатомо-функциональном положении в ходе выполнения остеотомии таза при дисплазии тазобедренных суставов : № 2018146908 : заявл. 26.12.2018 : опубл. 21.04.2020 / П.И. Бортулев, С.В. Виссарионов, В.Е. Басков ; заявитель федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации. - EDN LADLWA.

Claims (8)

1. Устройство для позиционирования ацетабулярного фрагмента при проведении периацетабулярной остеотомии, представляющее собой

корпус с двуступенчатым профилем, каждая ступень которого имеет контактную поверхность,

контактная поверхность первой ступени выполнена конгруэнтной внутренней поверхности крыла подвздошной кости,

контактная поверхность второй ступени выполнена конгруэнтной внутренней поверхности ацетабулярного фрагмента,

а высота второй ступени соответствует величине, обеспечивающей наклон и ротацию ацетабулярного фрагмента в оптимальное анатомо-функциональное положение.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что во второй ступени выполнена вырезка с возможностью обеспечения прохождения кортикальных винтов из гребня подвздошной кости в её толще в направлении к ацетабулярному фрагменту.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактные поверхности ступенек выполнены прямоугольной в плане формы длиной 3-4,5 см и шириной 2-3,5 см.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнены сквозные отверстия под фиксирующие элементы.