RU2469670C2

RU2469670C2 - Method for preoperative sizing of endoprosthesis head in esi single-pole shoulder replacement

Info

Publication number: RU2469670C2
Application number: RU2011103669/14A
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Слободской; Игорь Сергеевич Бадак; Алексей Георгиевич Дунаев; Иван Владимирович Воронин; Андрей Георгиевич Лежнев
Original assignee: Александр Борисович Слободской; Игорь Сергеевич Бадак; Алексей Георгиевич Дунаев; Иван Владимирович Воронин; Андрей Георгиевич Лежнев
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-12-20
Also published as: RU2011103669A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: segment of K-wire 150 mm long is fixed; circular notches of depth 0.5 cm and pitch 10 mm are made on patient's skin on an external shoulder surface at the level of head of humerus from the intact side. The K-wire length and the diametre of head of humerus are measured on an X-ray image. The K-wire length on the X-ray image is accepted as L1. The actual K-wire length is taken as L2. A magnification range on the X-ray image is accepted as S. The magnification range on the X-ray image is calculated by formula: S=L1/L2. The diametre of head of humerus on the X-ray image is accepted as D1. An actual size of head of humerus is calculated by formula: D2=D1/S.

EFFECT: method enables more accurate sizing of the shoulder endoprosthesis at the level of preoperative planning by the X-ray images of an intact shoulder joint, reducing length of the operation and a potential risk of postoperative complications.

3 cl, 3 dwg

Description

Эндопротезирование плечевого сустава в последние годы все больше входит в арсенал хирургических пособий при лечении больных с тяжелой патологией плечевого сустава (1, 3, 5, 9, 13, 16). Это связано с тем, что результаты лечения тяжелых переломов хирургической шейки и фрагментарных переломов головки плечевой кости, особенно у пожилых людей и при застарелых повреждениях, оставляют желать лучшего. Так, неудовлетворительные исходы при лечении переломов головки и шейки плечевой кости, даже при применении современных методов остеосинтеза, составляют до 47-50% (2, 4, 8, 10, 11, 12, 14). Не лучше обстоят дела и при лечении артрозов плечевого сустава при ревматоидном артрите, других системных заболеваниях, при которых развиваются тяжелые артрозы и асептические некрозы головки плечевой кости. Постоянный болевой синдром, нарушение функции сустава различной степени, малоэффективный и краткосрочный эффект от консервативной терапии - участь этих больных (6, 7, 13, 15).In recent years, endoprosthesis replacement of the shoulder joint has been increasingly included in the arsenal of surgical aids in the treatment of patients with severe pathology of the shoulder joint (1, 3, 5, 9, 13, 16). This is due to the fact that the results of the treatment of severe fractures of the surgical neck and fragmentary fractures of the humeral head, especially in the elderly and with chronic injuries, leave much to be desired. Thus, unsatisfactory outcomes in the treatment of fractures of the head and neck of the humerus, even with the use of modern methods of osteosynthesis, amount to 47-50% (2, 4, 8, 10, 11, 12, 14). The situation is no better in the treatment of arthrosis of the shoulder joint with rheumatoid arthritis, other systemic diseases in which severe arthrosis and aseptic necrosis of the humeral head develop. Permanent pain, joint dysfunction of varying degrees, ineffective and short-term effect of conservative therapy - the fate of these patients (6, 7, 13, 15).

Известно, что большую роль в результатах операции эндопротезирования плечевого сустава и последующей его функции играет правильный подбор и установка компонентов эндопротеза. Особая роль принадлежит точному определению размеров головки эндопротеза. Зачастую она устанавливается без использования каких-либо объективных ориентиров и критериев и зависит в первую очередь от опыта оперирующего хирурга.It is known that the correct selection and installation of the components of the endoprosthesis plays an important role in the results of the operation of the shoulder joint replacement and its subsequent function. A special role belongs to the exact determination of the size of the endoprosthesis head. Often, it is established without the use of any objective guidelines and criteria and depends primarily on the experience of the operating surgeon.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и позволяет определить размер головки эндопротеза плечевой кости, а значит, подобрать необходимую головку эндопротеза плечевого сустава ЭСИ на этапе предоперационного планирования, что позволит сократить время операции и повысить качество е выполнения.The invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, and allows you to determine the size of the head of the endoprosthesis of the humerus, and therefore, to select the necessary head of the endoprosthesis of the shoulder joint ESI at the stage of preoperative planning, which will reduce the time of surgery and improve the quality of execution.

Известен способ обработки рентгенограмм для проведения планирования ортопедических операций (удостоверение на рационализаторское предложение №2539, выданное патентным отделом Владивостокского государственного медицинского университета 8.09.03). Однако в указанном способе нет четкого алгоритма вычислений. Указанный способ применяют для измерения по рентгенограммам поврежденной кости, что не позволяет измерить истинные анатомические размеры, необходимые для воссоздания анатомического и биомеханического образа кости. Необходимо выполнение скиаграмм, а затем сканирование скиаграммы, обработка изображения с помощью графического редактора, распечатка на принтере, тогда как по предлагаемой нами методике достаточно лишь произвести измерение по рентгенограмме и подставить полученные данные в формулу. Кроме того, в используемом способе используется отрезок спицы Киршнера длиной 100 мм, без насечек. По предлагаемой нами методике используется отрезок спицы Киршнера длиной 150 мм, на котором с шагом в 10 мм нанесены циркулярные насечки глубиной 0,5 мм, что позволяет более точно рассчитать степень увеличения на рентгенограмме (фиг.1). (фиг.1 - отрезок спицы Киршнера дл. 150 мм с насечками через 10 мм)A known method of processing radiographs for planning orthopedic operations (certificate for rationalization proposal No. 2539, issued by the patent department of Vladivostok State Medical University on September 8, 2003). However, in this method there is no clear calculation algorithm. The specified method is used to measure the x-ray of the damaged bone, which does not allow to measure the true anatomical dimensions necessary to recreate the anatomical and biomechanical image of the bone. It is necessary to carry out skygrams, and then scan the skygram, process the image using a graphical editor, print it out on a printer, whereas according to our proposed method, it is enough to take an X-ray measurement and substitute the obtained data into the formula. In addition, the method used uses a piece of Kirschner knitting needle with a length of 100 mm, without notches. According to our proposed method, a Kirshner needle segment is used, 150 mm long, on which circular notches with a depth of 0.5 mm are applied with a pitch of 10 mm, which makes it possible to more accurately calculate the degree of increase in the radiograph (Fig. 1). (Fig.1 - a piece of Kirschner needle length. 150 mm with notches through 10 mm)

Методика.Methodology

При планировании операции эндопротезирования плечевого сустава по ЭСИ, и в частности, определения размеров головки используются специальные темплейты (лекала) с увеличением в масштабе 1:20, однако это не может дать точного представления об истинных размерах головки плечевой кости, т.к. увеличение на рентгеновской пленке зависит не только от расстояния от рентгеновской трубки до кассеты, но и от расстояния от кости до кассеты. Это расстояние зависит от толщины слоя мягких тканей, отделяющих кость от рентгеновского стола, а значит, от кассеты. Таким образом, постоянно задавая при рентгенографии одно и то же расстояние от рентгеновской трубки до кассеты, мы будем получать разное увеличение головки плечевой кости в зависимости от конституции пациента. Вследствие этого подбор размера головки эндопротеза плечевого сустава на этапе предоперационного планирования будет неточным, что увеличит длительность оперативного вмешательства, а соответственно, увеличит объем кровопотери, увеличит дозу препаратов для наркоза, получаемую больным, что увеличит риск развития осложнений. Мы исходили из того, что для определения точного размера головки эндопротеза плечевого сустава на этапе предоперационного планирования по рентгенограммам необходим предмет, точный размер которого известен заранее, что позволит определить степень увеличения его изображения на рентгенограмме. При этом этот предмет должен находиться на одном и том же расстоянии от рентгеновской трубки с головкой плечевой кости.When planning the operation of endoprosthetics of the shoulder joint according to ESI, and in particular, determining the size of the head, special templates (patterns) with an increase in the scale of 1:20 are used, however, this cannot give an accurate idea of the true size of the head of the humerus, because the increase on the x-ray film depends not only on the distance from the x-ray tube to the cassette, but also on the distance from the bone to the cassette. This distance depends on the thickness of the soft tissue layer separating the bone from the X-ray table, and therefore from the cassette. Thus, constantly radiographing the same distance from the x-ray tube to the cassette, we will receive a different increase in the head of the humerus depending on the patient’s constitution. As a result, the selection of the size of the head of the endoprosthesis of the shoulder joint at the preoperative planning stage will be inaccurate, which will increase the duration of the surgical intervention, and accordingly, increase the amount of blood loss, increase the dose of drugs for anesthesia received by the patient, which will increase the risk of complications. We proceeded from the fact that in order to determine the exact size of the head of the shoulder joint prosthesis at the stage of preoperative planning from radiographs, an object is needed, the exact size of which is known in advance, which will determine the degree of increase in its image on the radiograph. In this case, this object should be at the same distance from the x-ray tube with the head of the humerus.

Отрезок спицы Киршнера длиной 150 мм, на котором с шагом в 10 мм нанесены циркулярные насечки глубиной 0,5 мм, фиксируется на коже пациента по наружной поверхности плеча на уровне головки плечевой кости на здоровой стороне. Производится ретгенография плечевой кости с захватом плечевого и локтевого суставов на здоровой стороне в положении наружной ротации предплечья 30°, а соответственно и в положении наружной ротации плеча 30° (так как головка плечевой кости расположена в положении ретроверсии 30°) (фиг.2, 3). (фиг.2 - фиксация спицы Киршнера на здоровом плече, фиг.3 - рентгенограммы здорового плеча со спицей Киршнера). Чтобы точно измерить угол наружной ротации предплечья, используем угломер. Одну браншу угломера располагаем в сагиттальной плоскости, шарнир угломера совмещаем с локтевым суставом, вторую браншу располагаем под углом 30° к первой, кнаружи. Предплечье, расположенное в горизонтальной плоскости, совмещаем со второй браншей. Затем измеряется длина спицы Киршнера на рентгенограмме, диаметр головки плечевой кости на рентгенограмме. Длину спицы Киршнера на рентгенограмме принимаем за L1, а длину спицы Киршнера (истинную) принимаем за L2, степень увеличения на рентгенограмме принимаем за S. По формуле:A segment of a Kirschner needle with a length of 150 mm, on which circular cuts of 0.5 mm depth are applied with a step of 10 mm, is fixed on the patient’s skin along the outer surface of the shoulder at the level of the humeral head on the healthy side. A holographic bone is taken with the shoulder and elbow joints on the healthy side in the external rotation of the forearm 30 °, and accordingly in the external rotation of the shoulder 30 ° (since the head of the humerus is in the 30 ° retroversion position) (Fig. 2, 3 ) (figure 2 - fixing the Kirschner knitting needle on a healthy shoulder, figure 3 - radiographs of a healthy shoulder with Kirschner knitting needle). To accurately measure the angle of external rotation of the forearm, we use a goniometer. We place one jaw of the protractor in the sagittal plane, we combine the hinge of the protractor with the elbow joint, and we place the second jaw at an angle of 30 ° to the first, outward. The forearm, located in the horizontal plane, is combined with the second jaw. Then measured the length of the Kirschner needle on the radiograph, the diameter of the head of the humerus on the radiograph. The length of the Kirschner needle in the x-ray is taken as L1, and the length of the Kirschner needle (true) is taken as L2, the degree of increase in the x-ray is taken as S. According to the formula:

S=L1/L2S = L1 / L2

определяем степень увеличения на рентгенограмме. Диаметр головки плечевой на рентгенограмме принимаем за D1, а истинный диаметр головки плечевой кости принимаем за D2. Истинный диаметр головки плечевой кости вычисляем по формуле:determine the degree of increase in the x-ray. The diameter of the humeral head in the x-ray is taken as D1, and the true diameter of the humeral head is taken as D2. The true diameter of the head of the humerus is calculated by the formula:

D2=D1/S.D2 = D1 / S.

Пример: Длина спицы Киршнера на рентгенограмме (L1)=170 мм, длина спицы Киршнера истинная (L2)=150 мм. Определяем степень увеличения на рентгенограмме (S)Example: The length of the Kirschner spoke on the x-ray (L1) = 170 mm, the length of the Kirschner spoke true (L2) = 150 mm. Determine the degree of increase in the radiograph (S)

S=L1/L2=170/150=1,13S = L1 / L2 = 170/150 = 1.13

Диаметр головки на рентгенограмме (D1)=40 мм. Определяем истинный размер головки (D2) по формуле:The diameter of the head on the x-ray (D1) = 40 mm Determine the true size of the head (D2) by the formula:

D2=D1/S=40/1,13=35,4 ммD2 = D1 / S = 40 / 1.13 = 35.4 mm

Способ предоперационного определения головки эндопротеза при однополюстном эндопротезировании плечевого сустава по ЭСИ применен во время 7 операций по эндопротезированию плечевого сустава. Во всех случаях получены положительные результаты. Результаты предоперационного определения размеров головки эндопротеза в точности соответствовали результатам операции.The method of preoperative determination of the head of the endoprosthesis for unipolar endoprosthetics of the shoulder joint according to ESI was applied during 7 operations on the endoprosthesis of the shoulder joint. In all cases, positive results were obtained. The results of preoperative determination of the size of the endoprosthesis head exactly corresponded to the results of the operation.

ЛитератураLiterature

1. Арзуманов С.В., Апагуни А.Э. Тактика лечения перелома проксимального сегмента плечевой кости // в материалах международной Пироговской научно-практической конференции «Остеосинтез и эндопротезирование» 15-16.05.2008, Москва, с.9.1. Arzumanov S.V., Apaguni A.E. Tactics of treatment of fracture of the proximal segment of the humerus // in the materials of the international Pirogov scientific-practical conference "Osteosynthesis and endoprosthetics" May 15-16, 2008, Moscow, p. 9.

2. Гюльназарова С.В., Мамаев В.И. Однополюстное эндопротезирование в лечении несращений проксимального отдела плечевой кости // Тезисы докладов IX съезда травматологов-ортопедов России, Саратов, 2010, С.360-361.2. Gulnazarova S.V., Mamaev V.I. Single-cavity endoprosthetics in the treatment of nonunion of the proximal humerus // Abstracts of the IX Congress of Orthopedic Traumatologists of Russia, Saratov, 2010, S.360-361.

3. К.С.Егоров, В.А.Неверов, А.А.Хромов, С.Н.Черняев, А.Д.Щеглов, И.Н.Кравченко, А.Л.Шебаршов. Выбор метода фиксации при переломах проксимального отдела плечевой кости // В материалах науч. конференции «Современные технологии в травматологии и ортопедии». С.Петербург, ВМедА, 2010, с.28.3. K.S. Egorov, V. A. Neverov, A. A. Khromov, S. N. Chernyaev, A. D. Shcheglov, I. N. Kravchenko, A. L. Shebarshov. The choice of fixation method for fractures of the proximal humerus // In the materials scientific. Conference "Modern Technologies in Traumatology and Orthopedics". St. Petersburg, VMAA, 2010, p. 28.

4. Ерофеев С.А., Лифанов А.В., Ерофеев А.Т., Гегер М.Э. К вопросу лечения переломов хирургической шейки плечевой кости на фоне остеопороза // Тезисы докладов IX съезда травматологов-ортопедов России, Саратов, 2010, С.814-8154. Erofeev S.A., Lifanov A.V., Erofeev A.T., Heger M.E. On the treatment of fractures of the surgical neck of the humerus on the background of osteoporosis // Abstracts of the IX Congress of Orthopedic Traumatologists of Russia, Saratov, 2010, S.814-815

5. В.В.Ключевский, Хассан Бен Эль Хафи. Лечение около- и внутрисуставных переломов дистального отдела плечевой кости // Травматология и ортопедия России 2010, №3, С.96-102.5. V.V. Klyuchevsky, Hassan Ben El Hafi. Treatment of near- and intraarticular fractures of the distal humerus // Traumatology and Orthopedics of Russia 2010, No. 3, S.96-102.

6. Коломиец А.А. Первый опыт эндопротезирования плечевого и локтевого суставов // Тезисы докладов IX съезда травматологов-ортопедов России, Саратов, 2010, С.420.6. Kolomiets A.A. The first experience of arthroplasty of the shoulder and elbow joints // Abstracts of the IX Congress of Orthopedic Traumatologists of Russia, Saratov, 2010, P.420.

7. С.И.Макарова. Оперативное лечение трех- и четырехфрагментарных переломов проксимального отдела плечевой кости // В материалах науч. конференции «Современные технологии в травматологии и ортопедии». С.Петербург, ВМедА, 2010, с.27.7. S.I. Makarova. Surgical treatment of three- and four-fragmented fractures of the proximal humerus // In the materials scientific. Conference "Modern Technologies in Traumatology and Orthopedics". St. Petersburg, VMAA, 2010, p.27.

8. А.А.Мамедов, В.М.Прохоренко, О.В.Фаламеева, М.А.Садовой. Лечение переломов хирургической шейки плечевой кости у больных пожилого возраста на фоне остеопороза // В материалах науч. конференции «Современные технологии в травматологии и ортопедии». С.Петербург, ВМедА, 2010, с.29.8. A.A. Mamedov, V. M. Prokhorenko, O. V. Falameeva, M. A. Sadova. Treatment of fractures of the surgical neck of the humerus in elderly patients with osteoporosis // In the materials scientific. Conference "Modern Technologies in Traumatology and Orthopedics". S. Petersburg, VMAA, 2010, p. 29.

9. Панков И.О., Емелин А.Л. Стабильно-функциональный остеосинтез при лечении переломов проксимального конца плечевой кости // В материалах XIV Рос. нац. конгресса «Человек и его здоровье». - С.Петербург, 2006, С.50.9. Pankov I.O., Emelin A.L. Stable-functional osteosynthesis in the treatment of fractures of the proximal end of the humerus // Materials XIV Ros. nat. Congress "Man and his health." - S. Petersburg, 2006, S.50.

10. Чорний С.И., Прохоренко В.М., Фоменко С.М. Эндопротезирование плечевого сустава // Тезисы докладов IX съезда травматологов-ортопедов России, Саратов, 2010, С.549-550.10. Chorny S.I., Prokhorenko V.M., Fomenko S.M. Endoprosthetics of the shoulder joint // Abstracts of the IX Congress of Orthopedic Traumatologists of Russia, Saratov, 2010, P.549-550.

11. В.М.Шаповалов, В.В.Хоминец, С.В.Михайлов, Д.А.Шакун, Ф.И.Туракулов Особенности хирургической тактики при лечении больных с переломами проксимального отдела плечевой кости // В материалах науч. конференции «Современные технологии в травматологии и ортопедии», С.Петербург, ВМедА, 2010, с.26.11. V.M. Shapovalov, V.V. Khominets, S. V. Mikhailov, D. A. Shakun, F. I. Turakulov Features of surgical tactics in the treatment of patients with fractures of the proximal humerus // In the materials scientific. Conference "Modern Technologies in Traumatology and Orthopedics", St. Petersburg, VMedA, 2010, p.26.

12. A Comparison of Pain, Strength, Range of Motion, and Functional Outcomes After Hemiarthroplasty and Total Shoulder Arthroplasty in Patients with Osteoarthritis of the Shoulder / D. Bryant [et al.] // J. Bone Jt. Surg. 2005. Org. Vol., N 9. P.1947-1955.12. A Comparison of Pain, Strength, Range of Motion, and Functional Outcomes After Hemiarthroplasty and Total Shoulder Arthroplasty in Patients with Osteoarthritis of the Shoulder / D. Bryant [et al.] // J. Bone Jt. Surg. 2005. Org. Vol., N 9. P. 1947-1955.

13. Endoprosthetic replacement of the humerus combined with trapezius and latissimus dorsi transfer / G.Gosheger [et al.] // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2005. 125. P.62-65.13. Endoprosthetic replacement of the humerus combined with trapezius and latissimus dorsi transfer / G. Gosheger [et al.] // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2005.125. P.62-65.

14. Iatrogenic Symptomatic Chest Wall Hematoma After Shoulder Arthroplasty / E. Keyurapan [et al.] // J. Bone Jt. Surg. 2006. Org. Vol., N 7. P.1603-1607.14. Iatrogenic Symptomatic Chest Wall Hematoma After Shoulder Arthroplasty / E. Keyurapan [et al.] // J. Bone Jt. Surg. 2006. Org. Vol., N 7. P.1603-1607.

15. Proximal humerus fractures: a comparative biomechanical analysis of intra- and extramedullary implants / B. Füchtmeier [et al.] // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2007. 127. P.441-447.15. Proximal humerus fractures: a comparative biomechanical analysis of intra- and extramedullary implants / B. Füchtmeier [et al.] // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2007.127. P.441-447.

16. Fractures in the proximal humerus: functional outcome and evaluation of 70 patients treated in hospital / T.Fjalestad, K.Stromsoe, J.Blucher, B.Tennoe // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2005. 125. P.310-316.16. Fractures in the proximal humerus: functional outcome and evaluation of 70 patients treated in hospital / T. Fjalestad, K. Stromsoe, J. Blucher, B. Tennoe // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2005.125. P.310-316.

Claims

1. The method of preoperative determination of the size of the endoprosthesis head in case of unipolar endoprosthetics of the shoulder joint with ESI implants, including fixing a 150 mm Kirschner needle segment with circular notches 0.5 cm deep and in increments of 10 mm on the patient’s skin along the outer surface of the shoulder at the level of the humeral head on the healthy side, the length of the Kirchner needle and the diameter of the head of the humerus are measured on a radiograph; the length of the Kirschner needle in the x-ray is taken as L1, and the true length of the Kirschner needle is taken as L2; the degree of increase in the x-ray is taken as S; determine the degree of increase in the x-ray according to the formula: S = L1 / L2; the diameter of the humeral head on the x-ray is taken as D1; determine the true size of the head of the humerus by the formula: D2 = D1 / S.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiography of the humerus is carried out with the capture of the shoulder and elbow joints on the healthy side in the position of the external rotation of the forearm 30 ° and in the position of the external rotation of the shoulder 30 °.

3. The method according to claim 1, characterized in that the angle of external rotation of the forearm is measured with a goniometer when the goniometer hinge is located on the elbow joint, one jaw is in the sagittal plane, the second jaw is at an angle of 30 ° to the first, outward; after which the forearm, located in a horizontal plane, is combined with the second jaw.