Роль индивидуального предоперационного планирования в качестве жизни пациентов при реверсивном эндопротезировании плечевого сустава



Установка реверсивного эндопротеза плечевого сустава остаётся технически непростой операцией, имеющей ряд осложнений ввиду некорректного позиционирования компонентов. Наиболее частые проблемы возникают вследствие неточной установки гленоидного компонента и приводят к таким осложнениям как: импиджмент синдром, расшатывание элементов конструкции, вывих эндопротеза, а также разрушение костной структуры. По данным различных авторов осложнения такого вида возникают от 4,7% до 32 % [1-6].

Гленоиды с выраженными костными деформациями и дефектами при 3 стадии артроза (Н.С. Косинская) затрудняют определение анатомических ориентиров во время операции, что ставит под угрозу точное позиционирование компонентов [7].

Для определения степени износа гленоида применяется классификация Favard, где степень E0 миграция без износа; E1 концентрическая (медиализированная) эрозия; E2 верхняя экс- центрическая эрозия; E3 верхняя эрозия, распространяющаяся на нижнюю часть суставной поверхности; E4 износ нижнего края гленоида [8, 9] (рис. 1).

Рисунок 1 - Классификация степени повреждения гленоида по Favard (Изображение копировано из статьи: L´evigne C, Boileau P, Favard L, Garaud P, Mol´e D, Sirveaux F, Walch G. Scapular notching in reverse shoulder arthroplasty.

J Shoulder Elbow Surg. 2008 Nov-Dec;17[6]:925-35. Epub 2008 Jun 16.)

В хирургической практике используются различные методики для планирования эндопротезирования плечевого сустава.

Самым простым и распространённым является применение накладных шаблонов на рентгенограммы пациентов. Второй более точный, но в тоже время технически сложный способ планирования - это применение компьютерной навигации [10].

У пациентов с высокой степенью артроза плечевого сустава установка реверсивного эндопротеза при использовании стандартного предоперационного планирования затруднительна из-за проблем с визуализацией анатомических структур. В связи с этим появилась необходимость создания индивидуальной системы предоперационного планирования.

Оптимальным решением для точного позиционирования является применение компьютерного предоперационного 3D планирования и индивидуального инструментария. Данная техника зарекомендовала себя как точный и универсальный метод позиционирования компонентов при реверсивном эндопротезировании плечевого сустава [11-15].

Целью данного исследования является – оценка качества жизни пациентов после реверсивного эндопротезирования плечевого сустава с применением персонализированного предоперационного 3D планирования.

Материалы и методы

На базе Университетской клинической больницы №1 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова обследованы 50 пациентов (32 женщины - 64 % и 18 мужчин - 36 %), которым выполнено первичное реверсивное эндопротезирование плечевого сустава в период с 2018 по 2020 год. Основными клиническими диагнозами выступали деформирующий и посттравматический артроз плечевого сустава. Средний возраст пациентов составил ± 64 года.

Критериям включения в исследования являлись: 1) возраст пациентов от 18 лет; 2) наличие у пациента диагноза деформирующий или посттравматический артроз плечевого сустава; 3) нарушение функции верхней конечности.

Критерии, по которым пациенты были исключены из исследования: 1. Возраст: до 18 лет. 2. Беременность, кормление грудью. 3. Наличие сопутствующих заболеваний (ASA III и выше). 4 Нарушение функции дельтовидной мышцы.

Всем пациентам было выполнена Rg плевого сустава, производилась оценка болевого синдрома по шкале боли ВАШ, а также оценивалась функция верхней конечности по шкалам Constant и UCLA. В дополнение производилось анкетирование пациентов в 3, 6 и 12 месяцев после операции.

Пациенты распределены по двум группам. Первая группа - это пациенты, которым проводилось разработанное нами предоперационное планирование и реверсивное эндопротезирование с индивидуальным инструментарием. Вторая (контрольная группа) – пациенты, прооперированные по стандартной методике установки компонентов реверсивной модели эндопротеза. Первую – основную группу, составили 20 пациентов, а во вторую – контрольную вошло 30 пациентов с патологией плечевого сустава. Таблица 1.

Пациентам основной группы в обязательном порядке проводилось МСКТ плечевого сустава, диафиза плечевой кости с захватом локтевого сустава на аппарате Toshiba Aquilion ONE 320, для возможности корректного 3D моделирования.

Данные МСКТ были импортированы в MIMICS® программное обеспечение (Materialize®, Бельгия) в формате DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) и преобразованы в 3D-модель.

Таблица 1

Распределение исследуемых пациентов по группам

Показатели		Основная группа пациентов (n=20)	Контрольная группа пациентов (n=30)	Уровень P
Возраст пациента (года)		± 62	± 66	>0,5
Пол пациентов	Женщины	13	19	>0,5
	Мужчины	7	11	>0,5
Основные клинические диагнозы	идиопатический деформирующий остеоартроз плечевого сустава 3 ст.:	14	17	>0,5
	Посттравматический остеоартроз плечевого сустава	6	13	>0,5
ВАШ (баллы)		±5	±6	>0,5
Constant-Murley (баллы)		±57	±54	>0,5
UCLA (баллы)		±22	±21	>0,5

Анализу подверглись следующие критерии: степень изменения гленоида (по классификациям Bercik и Favard), угол возможной инклинации и версии для гленоидного компонента, а также направление и глубина погружения для фиксирующих винтов. В дополнение оценивался костный канал диафиза плечевой кости для определения размера ножки импланта.

Статистическая значимость полученных данных проверялась при помощи использования t-критерий Стьюдента, на основании которого находили p-значение. При p>0,05 различия считали статистически незначимыми.

Все пациенты, участвующие в исследовании, дали письменное согласие на проведение исследования и публикацию фотоматериалов.

Индивидуальное предоперационное планирование

На основе проведенного МСКТ плечевого сустава, диафиза плечевой кости с захватом локтевого сустава произведено 3D моделирование.

Первично определяются костные ориентиры, как и на лопатке, так и на плечевой кости. Такая разметка помогает определить изменения в анатомии пациента, в частности величину ретроверсии, наклон гленоида, местоположение и возможную степень потери костной массы.

Для правильной установки гленоидного компонента необходимо рассчитать точку и траекторию введения направляющей (пилотной) спицы, по которой в дальнейшем устанавливается метаглен. (Рис. 2)

Рисунок 2 - 3D модель лопатки пациента. Вычисление угла наклона и точка введения пилотной спицы.

По смоделированной спице накладывается 3D модель гленоидного основания и оценивается степень инклинации (Рис.3).

А

Рисунок 3 - 3D модель положения основания гленосферы на гленоиде, оценка инклинации в сагиттальной (A) и аксиальной (B) плоскостях.

Важно стремиться к полному прилеганию основания гленосферы к гленоиду, с максимальным сохранением его костного массива. В свою очередь особое внимание было уделено и направлению фиксирующих винтов для метаглена. Чем глубже посадка винтов в лопатку, тем надежнее фиксирован гленоидный компонент и снижена вероятность расшатывания импланта.

По нашей методике для расположения плечевого компонента в 3D модели плечевой кости создаётся плоскость относительно 3-х точек: двух краёв надмыщелков плечевой кости и центр диафиза. Перпендикулярно ей выстраивается плоскость, проходящая через центр диафиза плечевой кости. Далее задаем ретроверсию плечевой кости в 200. После ее поворота плоскость мыщелков наклоняется на 1350 относительно центральной оси. В итоге размечаем оптимальную линию резекции плечевой кости.

Индивидуальный инструментарий

Основываясь на проведенном нами предоперационном планировании при помощи 3D принтера фирмы Formlabs модель «Form 3» с разрешением 25 мкм и мощностью 250 мВт напечатаны направляющие шаблоны для гленоида и резекционный шаблон под плечевую кость для каждого пациента из основной группы. Материал, использовавшийся для создания шаблонов – «Dental Clear» фирмы HARZ Labs. Он представляет собой прозрачную и твердую смолу и сертифицирован для медицинского применения.

В нашем прототипе шаблона централизирующей спицы для фиксации использовались две стандартные 2 мм. спицы. Для точной ориентации каждый направитель печатался с выступом для опоры в передненижний край гленоида. (Рис 4).

Рисунок 4 - 3-D модель левой лопатки пациентки с позиционированием и фиксацией шаблона для централизирующей спицы (оранжевым цветом). A - вид с латеральной стороны, B – вид с заднелатеральной стороны. Применение шаблонов во время операции. C – проведение направляющей (пилотной) спицы по индивидуальному шаблону.

Второй шаблон использовался для рассверливания отверстий под винты, фиксирующие основание гленосферы. Диаметр отверстий 3,3 мм. Данный инструментарий накладывается после установки метаглена и прикладывается вплотную к нему. Такая методика позволяет безошибочно погрузить винты в кость, что обеспечит надёжную фиксацию (Рис 5).

Рисунок 5 - Направитель для сверла под фиксирующие винты диаметром 3.3 мм. A, B – 3-D модель направителя с гленоидным основанием на модели лопатки пациента. C – применение направителя для фиксирующих винтов во время операции.

Резекционный шаблон для плечевой кости накладывался по передневнутренней поверхности, от большого бугорка по анатомической шейки согласно шеечно-диафизарному углу в 1350 (Рис.6)

A

Рисунок 6 - Резекционный шаблон для плечевой кости.

A – 3-D модель резекционного шаблона на плечевой кости пациента. B – применение шаблона во время операции.

Результаты

После проведенного оперативного лечения через 3, 6 и 12 месяцев, всем пациентам проводилось клиническое обследование. Оценены объём движений, контрольные рентгенограммы, качество жизни и функция верхней конечности. Проведен анализ и сравнение полученных данных между двумя группами.

В среднесрочном и позднем послеоперационном периоде у большинства пациентов выявлены хорошие результаты.

В основной группе пациентов средний объём движений плечевого сустава был больше, чем в контрольной во всех периодах наблюдения: отведение ±7,5 градусов; переднее сгибание ± 8 градусов; наружная и внутренние ротации ±2,5 градуса по сравнению с исходными данными (>0,05) (Таб. 2 и 3).

Таблица 2

Динамика функциональных результатов в основной группе пациентов через 3, 6 и 12 месяцев после операции

Показатели	3 месяца	6 месяцев	12 месяцев	Уровень P
Constant (балл max. - 100)	60,5 (45-76)	64,5 (48-81)	70,5 (49-92)	>0,05
UCLA (балл max. - 35)	24,5 (22-27)	26,0 (23-29)	27,5 (23-32)	>0,05
Сгибание (градусы)	107,5 (85-130)	112,5 (90-135)	127,5 (90-165)	>0,05
Разгибание (градусы)	7,5 (5-10)	10,0 (5-15)	12,5 (5-20)	<0,05
Отведение (градусы)	92,5 (60-125)	117,5 (70-165)	130,0 (85-175)	>0,05
Приведение (градусы)	10,0 (5-15)	12,5 (5-20)	12,5 (5-20)	>0,05
Внутренняя ротация (градусы)	27,5 (10-45)	35,0 (15-55)	37,5 (15-60)	>0,05
Наружная ротация (градусы)	7,5 (5-10)	10,0 (5-15)	15,0 (10-20)	>0,05

Таблица 3

Динамика функциональных результатов в контрольной группе пациентов через 3, 6 и 12 месяцев после операции

Показатели	3 месяца	6 месяцев	12 месяцев	Уровень P
Constant (балл max. - 100)	56,0 (42-70)	61,5 (44-79)	67,5 (47-88)	>0,05
UCLA (балл max. - 35)	22,5 (20-25)	24,5 (21-28)	25,5 (21-30)	>0,05
Сгибание (градусы)	97,5 (70-125)	102,5 (70-135)	122,5 (80-165)	>0,05
Разгибание (градусы)	7,5 (5-10)	10,0 (5-15)	12,5 (5-20)	>0,05
Отведение (градусы)	85,0 (60-110)	115,0 (65-165)	117,5 (65-170)	>0,05
Приведение (градусы)	10,0 (5-15)	12,5 (5-20)	12,5 (5-20)	>0,05
Внутренняя ротация (градусы)	30,0 (10-40)	32,5 (10-55)	37,5 (15-60)	>0,05
Наружная ротация (градусы)	10,0 (5-15)	12,5 (5-15)	12,5 (5-15)	>0,05

Результаты основной группы по сравнению с контрольной по шкале Constant-Murley был выше в среднем на 3,5 балла, а по шкале UCLA на 2 балла за весь период наблюдения (Рис. 7 и 8).

Рисунок 7 - Динамика результатов в основной и контрольной группе пациентов по шкале Constant-Murley через 3, 6 и 12 месяцев после операции.

Рисунок 8 - Динамика результатов в основной и контрольной группе пациентов по шкале UCLA через 3, 6 и 12 месяцев после операции.

Обсуждение.

Предоперационное планирование является важным этапом при реверсивном эндопротезировании плечевого сустава, которое позволяет повысить эффективность выполнения оперативного вмешательства.

Проведение предоперационного планирования без компьютерного 3D моделирования не позволяет в полном объёме оценить индивидуальную анатомию плечевого сустава пациента и качественно распланировать положение компонентов эндопротеза [16].

Позиционирование гленоидного компонента при реверсивном эндопротезировании плечевого сустава имеет решающее значение для предотвращения расшатывания компонентов и биомеханических нарушений, которые влияют на функциональный и клинический результат. Для повышения качества установки необходимо учитывать версию, наклон и инклинацию гленоидного компонента [17, 18].

Для расчёта наклона гленоида используется линия дна надостной ямки описанная Richard E. Hughes и соавторами в «Glenoid Inclination is Associated With Full-Thickness Rotator Cuff Tears». Относительно данной линии производится построение угла наклона гленоидного основания. Pascal Boileau и соавторы в своей статье «The reverse shoulder arthroplasty angle: a new measurement of glenoid inclination for reverse shoulder arthroplasty» доказали, что наиболее оптимальный угол наклона метаглена реверсивной модели эндопротеза в лопаточной плоскости равен 900.

В дополнение на этапе планирования установки гленоид-ного компонента важно рассчитать положение фиксирующих винтов. Необходимо на 3D модели спроектировать положение винтов таким образом, чтобы они находились как можно глубже в костном массиве. За счёт этого достигается надёжная фиксация для гленоидного основания. Затем производится замеры длины костных каналов под винты.

При должном проведении предоперационного планирования, создаётся возможность определить положение централизиру-ющей (пилотной) спицы относительно окружающих анатомических ориентиров, но, несмотря на хорошо проведенное предоперационное планирование, сохраняется потребность в повышении точности размещения компонентов при тотальном эндопротезировании плечевого сустава. Для этого были разработаны различные виды индивидуальных направителей.

Hendel M.D. с соавторами сравнили результаты позиционирования гленоидного компонента с использованием инди видуального инструментария и без него в рандомизированном исследовании, включающего 31 пациента. В данном исследовании они продемонстрировали, что при использовании шаблонов-направителей во время операции результат был значительно лучше, чем при имплантации эндопротеза со стандартным набором инструментов, в особенности при тяжелой деформации гленоида [15].

При разработке нашей системы индивидуального предоперационного планирования применялось 3D моделирование, определение анатомических ориентиров и точное размещение компонентов эндопротеза, что в свою очередь позволило достичь качественной установки компонентов эндопротеза. Оценка полученных нами результатов по шкалам Constant-Murley и UCLA показала статистически значимое улучшение функции плечевого сустава и качества жизни пациентов при применении индивидуальной системы предоперационного планирования.

Выводы

Данное исследование показало, что использование разработанной нами тактики индивидуального предоперационного планирования способствует улучшению функции верхней конечности в виде увеличенного среднего объёма движений плечевого сустава (отведение, переднее сгибание, наружная и внутренняя ротации) во всех периодах наблюдения.

Также отмечено улучшение качества жизни пациентов после реверсивного эндопротезирования плечевого сустава. У основной группы по сравнению с контрольной результаты по шкале Constant-Murley были выше в среднем на 3,5 балла, а по шкале UCLA на 2 балла за весь период наблюдения.

Однако, необходимы более широкие и долгосрочные исследования данной методики для оценки результатов в более поздние послеоперационные периоды.