Тотальное эндопротезирование коленного сустава с использованием виртуального прототипирования и аддитивных технологий

Цель исследования — оценка клинико-рентгенологических результатов эндопротезирования коленного сустава с использованием индивидуальных направителей для позиционирования резекционных блоков, созданных с применением виртуального прототипирования и 3D-печати.

Материалы и методы. За период с 2016 по 2018 г. в Институте травматологии и ортопедии Приволжского исследовательского медицинского университета (Н. Новгород) было выполнено 6 операций тотального эндопротезирования коленного сустава с использованием прецизионных персонифицированных направителей для позиционирования резекционных блоков. Показанием для выполнения таких операций служило наличие у пациента посттравматического остеоартроза коленного сустава III стадии (по классификации Н.С. Косинской).

Моделирование оперативного вмешательства на виртуальном прототипе нижней конечности позволило провести количественный анализ следующих параметров: углов деформации, глубины резекции и направления ее выполнения, размеров компонентов эндопротеза.

Результаты. У всех пациентов удалось нормализовать ось нижней конечности. Анатомический феморо-тибиальный угол после операции составил 176,1±2,56°, а отклонение от оси конечности по данным FLFS — 0,45±0,46°. Средний балл по шкале KOOS в сроки от 6 мес до 1 года после операции по признаку «боль» составил 91,2±10,1°; «ежедневная физическая активность» — 83,45±12,70°; «симптомы и тугоподвижность» — 71,1±15,23°; «качество жизни» — 73,10±16,1°. Средний объем движений в коленном суставе после тотального эндопротезирования: сгибание — 105,2±10,9°, дефицит разгибания отсутствовал. У 4 пациентов данные по позиционированию резекционных блоков совпали с данными компьютерной навигации. В 2 случаях отклонение во фронтальной плоскости бедренного прецизионного персонифицированного направителя составило 1–3°, тибиального — 2–4°. Совпадение размеров имплантатов с результатами предоперационного планирования по компьютерной 3D-модели установлено у всех пациентов.

Заключение. Тотальное эндопротезирование коленного сустава с использованием виртуального трехмерного прототипа нижней конечности пациента, а также 3D-печати позволило достичь хороших и отличных клинико-рентгенологичесих результатов.

1. Корнилов Н.Н., Куляба Т.А. Артропластика колен­ного сустава. СПб: Санкт-Петербургский научно-иссле­довательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вре­дена; 2012; 228 с.
2. Новоселов К.А., Корнилов Н.Н., Куляба Т.А. Повреж­дения и заболевания коленного сустава. СПб: Гиппократ; 2006; 438 с.
3. Игнатенко В.Л., Корнилов Н.Н., Куляба Т.А., Селин А.В., Петухов А.И., Кроитору И.И., Сараев А.В. Эндопротезирование при вальгусной деформации колен­ного сустава (обзор литературы). Травматология и ортопедия России 2011; 4: 140–146.
4. Малышев Е.Е., Павлов Д.В., Блинов С.В. Динами­ческий контроль угловых деформаций в коленном суставе. Травматология и ортопедия России 2013; 3: 136–142.
5. Карякин Н.Н., Малышев Е.Е., Горбатов Р.О., Ро­тич Д.К. Эндопротезирование коленного сустава с при­ме­нением индивидуальных направителей, созданных с по­мощью технологий 3D печати. Травматология и ортопедия России 2017; 23(3): 110–118, https://doi.org/10.21823/2311-2905-2017-23-3-110-118.
6. Wu L.D., Xiong Y., Yan S.G., Yang Q.S. Total knee replacement for posttraumatic degenerative arthritis of the knee. Chin J Traumatol 2005; 8(4): 195–199.
7. Малышев Е.Е., Павлов Д.В., Горбатов Р.О. Эндо­про­тезирование коленного сустава после переломов прокси­мального отдела большеберцовой кости. Травматология и ортопедия России 2016; 1: 65–73.
8. Малышев Е.Е., Зыкин А.А., Горбатов Р.О., Кувши­нов С.Г., Павлов Д.В. Математическое моделирование из­менения нагрузок на коленный сустав при осевых де­формациях нижней конечности и результаты его кли­нического применения. Современные проблемы науки и образования 2016; 2: 162.
9. Середа А.П., Саградян А.С., Лычагин А.В. Эндо­протезирование суставной поверхности надколенника при тотальной артропластике коленного сустава. Кафедра травматологии и ортопедии 2012; 3: 18–28.
10. Yaffe M., Luo M., Goyal N., Chan P., Patel A., Cayo M., Stulberg S.D. Clinical, functional, and radiographic outcomes following total knee arthroplasty with patient-specific instrumentation, computer-assisted surgery, and manual instrumentation: a short-term follow-up study. Int J Comput Assist Radiol Surg 2014; 9(5): 837–844, https://doi.org/10.1007/s11548-013-0968-6.
11. Voleti P.B., Hamula M.J., Baldwin K.D., Lee G.C. Current data do not support routine use of patient-specific instrumentation in total knee arthroplasty. J Arthroplasty 2014; 29(9): 1709–1712, https://doi.org/10.1016/j.arth.2014.01.039.
12. Hamilton W.G., Parks N.L., Saxena A. Patient-specific instrumentation does not shorten surgical time: a prospective, randomized trial. J Arthroplasty 2013; 28(8): 96–100, https://doi.org/10.1016/j.arth.2013.04.049.
13. Nunley R.M., Ellison B.S., Ruh E.L., Williams B.M., Foreman K., Ford A.D., Barrack R.L. Are patient-specific cutting blocks cost-effective for total knee arthroplasty? Clin Orthop Relat Res 2012; 470(3): 889–894, https://doi.org/10.1007/s11999-011-2221-3.
14. Карякин Н.Н., Горбатов Р.О. Прецизионные персони­фицированные направители для эндопротезирования ко­лен­ного сустава. Современные проблемы науки и об­разо­вания 2016; 5: 23–33.
15. Баитов В.С., Мамуладзе Т.З., Базлов В.А. Воз­мож­ности использования объемного моделирования и 3Д пе­чати с целью создания индивидуальных артродезирующих конструкций в ревизионном эндопротезировании колен­ного сустава. Международный журнал прикладных и фунда­ментальных исследований 2016; 12–7: 1189–1193.
16. Boonen B., Schotanus M.G., Kort N.P. Preliminary experience with the patient-specific templating total knee arthroplasty. Acta Orthop 2012; 83(4): 387–393, https://doi.org/10.3109/17453674.2012.711700.
17. Малышев Е.Е., Павлов Д.В., Горбатов Р.О. Эндо­про­тезирование коленного сустава после переломов проксимального отдела большеберцовой кости. Травма­то­логия и ортопедия России 2016; 1: 65–73.
18. Thienpont E., Grosu I., Paternostre F., Schwab P.E., Yombi J.C. The use of patient-specific instruments does not reduce blood loss during minimally invasive total knee arthroplasty? Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2015; 23(7): 2055–2060, https://doi.org/10.1007/s00167-014-2952-2.
19. Heyse T.J., Tibesku C.O. Improved femoral component rotation in TKA using patient-specific instrumentation. Knee 2014; 21(1): 268–271, https://doi.org/10.1016/j.knee.2012.10.009.
20. Heyse T.J., Tibesku C.O. Improved tibial component rotation in TKA using patient-specific instrumentation. Arch Orthop Trauma Surg 2015; 135: 697–701, https://doi.org/10.1007/s00402-015-2157-2.
21. Noble J.W. Jr., Moore C.A., Liu N. The value of patient-matched instrumentation in total knee arthroplasty. J Arthroplasty 2012; 27(1): 153–155, https://doi.org/10.1016/j.arth.2011.07.006.

Gorbatov R.O., Malyshev E.E., Romanov A.D., Karyakin N.N. Total Knee Arthroplasty Using Virtual Prototyping and Additive Manufacturing. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(3): 146, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.3.18