Kinematická navigace při rekonstrukci předního zkříženého vazu kolenního kloubu

Cílem předkládané práce bylo zjistit, zda počítačem navigovaná rekonstrukce předního zkříženého vazu (PZV) umožňuje přesnější cílení kostních kanálů než standardní technika.

Metoda:
40 pacientů podstoupilo rekonstrukci PZV s užitím štěpu kost – lig. patellae – kost.

U poloviny případů (I. skupina) byla plastika PZV navigována systémem OrthoPilot. U druhé poloviny případů (II. skupina) byla náhrada vazu provedena standardní technikou. Výsledky byly hodnoceny radiologicky v obou projekcích podle BernardaHertela a Harnera.

Výsledky:
V I. skupině analýza prokázala, že femorální kanál byl v 17 případech (85 %) lokalizován v ideální poloze s odchylkou menší než 8 % a ve 3 případech (15 %) v přijatelné poloze s odchýlením do 14 %. Ve II. skupině bylo zjištěno, že femorální kanál byl v sedmi případech (35 %) lokalizován v ideální poloze s odchylkou menší než 8 %, v sedmi případech (35 %) v přijatelné poloze s odchýlením do 14 % a v nevyhovující poloze v šesti případech (30 %). U obou skupin byly zjištěny stejné výsledky, pokud jde o polohu kanálu tibiálního ideální byla v 18 případech (90 %).

Závěr:
Navigace umožnila přesnější cílení femorálního kanálu ve sledované skupině pacientů.

Klíčová slova:
rekonstrukce PZV, počítačem asistovaná chirurgie.

Úvod

Při rekonstrukci akutní nebo chronické přední nestability musí být operatér plně obeznámen s anatomií a funkcí předního zkříženého vazu (PZV). Vývoj náhrad PZV postupoval od otevřených technik [9] přes miniartrotomie [4] k dnes převládajícím metodám čistě artroskopickým [12, 13]. Nejčastěji se užívá štěp ze šlach m. semitendinosus a m. gracilis nebo štěp ze střední třetiny lig. patellae s kostními bločky, autologní či alogenní [11].

Náhrada z lig. patellae je považována za "zlatý standard". Čtyřikrát přeložený štěp ze šlachy m. semitendinosus fixovaný v kostních kanálech

některou z moderních technik se v pevnosti štěpu PZV z lig. patellae vyrovná; dosud však není jednotný názor na kvalitu vhojení šlachy do kosti. Výhodou štěpu z lig. patellae, který je autory užíván, je jeho okamžitá pevnost, možnost dobré fixace interferenčními šrouby se stabilitou > 1.000 N a biologické hojení kost – kost.

Interferenční šrouby jsou metodou volby pro velkou pevnost. Umožňují kompresi kostních bločků oproti stěně vrtaných kanálů a snadno se aplikují. Náhrada PZV se často kombinuje s dalšími rekonstrukčními výkony na kolenním kloubu [18, 19].

Artroskopická náhrada přetrženého PZV pomocí štěpu z lig. patellae je běžně prováděným výkonem. V USA je touto technikou ošetřeno ročně více než 50 000 kolenních kloubů [1]. Stěžejní fází operace je umístění femorálního a tibiálního kanálu, kde je štěp fixován. Jejich přesná poloha minimalizuje prolongaci štěpu a snižuje riziko impingementu proti distálnímu femuru při extenzi kloubu. Prolongace štěpu má za následek jeho oslabení až selhání. Impingement štěpu vede ke chronickým otokům, nemožnosti dosáhnout plné extenze a též případnému selhání náhrady. Revizní operace pak bývá výrazně obtížnější než primární výkon.

Cílem předkládané práce je radiologicky zhodnotit a srovnat výsledky rekonstrukcí PZV prováděných standardně a s pomocí kinematické navigace.

Materiál a metoda

Počátkem roku 2005 byla na pracovišti autorů zahájena prospektivní randomizovaná studie. Ve všech 40 případech rekonstrukce PZV, které byly v průběhu roku do studie zařazeny, byla užita artroskopická technika se štěpem z  lig. patellae. Kostní bločky byly ve vyvrtaných kanálech ve femuru i tibii fixovány titanovými interferenčními šrouby. U všech kolen se jednalo o primární rekonstrukci PZV. Náhrady PZV byly prováděny po dohodě s pacientem buď akutně do 3 dnů po úrazu nebo odloženě, nejméně s odstupem 3 měsíců. Případy, u nichž bylo nezbytné otevřeně reparovat i další struktury kloubu, nebyly do studie začleněny. Všichni operovaní pacienti měli insuficienci PZV s funkční nestabilitou a pozitivním pivot shift testem nebo Lachmanovým testem bez pevného dorazu.

U pacientů zařazených do I. skupiny (20 pacientů) byl PZV rekonstruován za pomoci počítačové navigace. Byl užit systém kinematické navigace OrthoPilot a originální instrumentárium (B/Braun – Aesculap, Tuttlingen, Německo). Po odstranění zbytků PZV a odebrání štěpu ze střední třetiny lig. patellae se perkutánně prostřednictvím samovrtných samořezných šroubů fixuje jedna stabilní navigační sonda k femuru a druhá k tibii. Následně se registrují anatomické souřadnice pomocí třetí mobilní sondy. Jejich infračervený signál je snímán speciální kamerou a převáděn počítačovým systémem do virtuálního modelu kloubního prostoru. Poté je užit navigační systém k přesnému cílení při vrtání kanálu pro štěp v proximální tibii a distálním femuru. Software dokonale spočítá izometrii rekonstruovaného PZV vzhledem k tibiálnímu úponu tak, aby nedocházelo k narážení do stropu interkondylického prostoru. Sklon tibiálního kanálu vzhledem k rovině tibiálního plateau volíme lehce nad 60°, aby jeho délka mírně přesahovala 5 cm. Počítačem navigovanou nitrokloubní polohu vodícího drátu opticky kontrolujeme; musí ústit v místě úponu původního PZV. Odstraníme navigovaný cílič a kanalizovaným vrtákem o průměru 10 mm vrtáme tibiální kanál. Navigovaný femorální cílič zavádíme intraartikulárně přes tibiální kanál ve flexi cca 80° a skrz něj vrtáme vodící drát v počítačem udané poloze. Musí vstupovat do kosti 6 mm před zadním okrajem interkondylického prostoru a v poloze odpovídající postavení malé ručičky na hodinovém ciferníku 10.30 h (pro pravé koleno), resp. 1.30 h (pro levé koleno). Kanalizovanou kalibrovanou frézou o průměru 10 mm vrtáme po drátu femorální kanál do hloubky 30–35 mm (podle délky kostního bločku). Po vyvrtání kanálu je štěp protažen do kloubu a fixován titanovými interferenčními šrouby ve flexi 30°.

U pacientů zařazených do II. skupiny (20 pacientů) byl PZV rekonstruován standardní artroskopickou technikou.

Poloha obou kostních kanálů byla hodnocena rentgenologicky nezávislým lékařem (P. Š.). U každého pacienta byly zhotoveny RTG snímky: předozadní v zátěži a bočný v extenzi. K hodnocení nitrokloubního vyústění femorálního kanálu byla užívána nejčastěji citovaná metodika podle Bernarda a Hertela [2]. Podle ní leží střed femorálního úponu PZV v bočné projekci na rozhraní první a druhé proximální čtvrtiny sagitálního rozměru laterálního kondylu femuru. K vyhodnocování lokalizace intraartikulárního ústí tibiálního kanálu byla zvolena relativně jednoduchá Harnerova metoda [5], která je jen málo ovlivňována nepřesnou rentgenovou projekcí. Při ní je proximální tibie na bočné projekci rozdělována na čtvrtiny a poloha kanálu je podle toho označována písmeny A D.

Výsledky

V I. skupině navigovaných rekonstrukcí radiologická analýza prokázala, že femorální kanál byl v 17 případech (85 %) lokalizován v ideální poloze s odchylkou menší než 8 % a ve 3 případech (15 %) v přijatelné poloze s odchýlením do 14 %.

Ve II. skupině nenavigovaných rekonstrukcí bylo zjištěno, že femorální kanál byl v 7 případech (35 %) lokalizován v ideální poloze s odchylkou menší než 8 %, v 7 případech (35 %) v přijatelné poloze s odchýlením do 14 % a v nevyhovující poloze v 6 případech (30 %).

U obou skupin byly zjištěny stejné výsledky, pokud jde o polohu kanálu tibiálního. Ta byla shledána jako ideální, tj. v úseku B, v 18 případech (90 %). U 2 pacientů (10 %) byl kanál lokalizován ventrálněji (na rozhraní úseku A a B) a u žádného pacienta dorzálněji (na rozhraní úseku B a C).

Ideální poloha štěpu s ohledem na oba kostěné kanály byla zjištěna u 16 kolen (80 %) v I. skupině a u 6 kolen (30 %) ve II. skupině.

Prodloužení operačního výkonu vzhledem ke standardně prováděným rekonstrukcím bylo průměrně o 15 minut (10–20 minut). Zvýšení krevních ztrát oproti nenavigovaným operacím nebylo zaznamenáno. Komplikace jako omezení rozsahu pohybu, tromboflebitidy, infekce, poruchy hojení operační rány apod. nebyly pozorovány.

Diskuze

Pro zvýšení přesnosti rekonstrukce PZV byly vytvořeny počítačové programy navigačních systémů. Jako první publikoval své počáteční zkušenosti s navigovanou rekonstrukcí PZV Dessenne et al. [3] již v roce 1995. Byl vytvořen virtuální model kolenního kloubu, který umožňoval operatérovi sledovat průběh výkonu na monitoru počítače. Na počátku operace stanovoval chirurg místa vstupů štěpu do femuru a tibie. Počítač následně vytvořil virtuální PZV mezi těmito body. Při flexi a extenzi kolena tak bylo možno pozorovat na monitoru impingement a prolongaci štěpu. Musahl et al. [10] užil k cílení kanálů rekonstruovaného PZV CT vyšetření. Takto předoperačně získané obrazy byly přehrány do počítače navigačního systému a podle nich byl PZV v jednotlivých případech rekonstruován.

Dnešní navigační systémy užívají peroperační identifikace orientačních anatomických struktur specifických pro každého jedince. Sati et al. [14] srovnal v experimentu na kadaverech výsledky užití navigačního systému 6 operatéry. Zjistil, že variabilita v umístění obou kanálů byla mezi účastníky experimentu jen minimální. Schep et al. [16] podobně na experimentu na kadaverech potvrdil hypotézu, že virtuální plánování při užití navigačního systému snižuje pravděpodobnost odlišného umístění kanálů různými chirurgy. Navíc prokázal, že při užití navigace není rozdíl v přesnosti rekonstrukce PZV v závislosti na zkušenosti operatéra, na rozdíl od standardně prováděných výkonů. To je významné zejména pro začínající chirurgy, kteří se při užití standardních technik dopouštějí častěji chyb. Sati et al. [15] ukázal, že incidence chybně cílených kanálů ve femuru i tibii může být až 40 %.

Je třeba si však uvědomit, že existují rozdíly i mezi typy štěpů. U nejčastěji užívaného štěpu z lig. patellae i přes dokonale izometrické vrtání kanálů nemusí být konečné umístění náhrady PZV ideální vzhledem k excentrickému uložení vazu na kostních bločcích. Šlachové štěpy jsou v kanálech fixovány centrálněji, ale i v těchto případech záleží na technice fixace šlachy v kosti. Přitom přesné umístění štěpu ve femuru má o něco větší význam pro minimalizaci prolongace štěpu po operaci než umístění v tibii.

Ve světovém písemnictví lze najít několik prací zabývajících se měřením polohy kostních kanálů po náhradách PZV, ale dosud nebyly publikovány soubornější práce studující výsledky po navigované náhradě PZV. Autoři předkládané práce zveřejnili své první výsledky v roce 2005 [8]. Dalších zpracování výsledků v této studii mělo ověřit přesnost užití navigačního systému OrthoPilot při rekonstrukcích PZV ve srovnání se standardní technikou. Důvody volby právě tohoto navigačního systému pro studii byly:

1. absence rentgenového peroperačního vyšetření,
2. není potřeba časově a finančně náročného předoperačního plánování jako u systémů založených na CT vyšetření,
3. prodloužení operační doby není významné (10–15 min),
4. pracoviště má dlouholetou zkušenost se systémem OrthoPilot při implantacích kloubních náhrad [6, 7, 17] a prostřednictvím členství v CAOSInternational má přístup k nejnovějším informacím v oblasti navigované chirurgie,
5. systém OrthoPilot je rutinně na pracovišti autorů využíván.

Jak je z prvních výsledků započaté studie patrné, systém kinematické navigace užívaný na pracovišti autorů zpřesňuje umístění vrtaných kanálů, a to překvapivě spíše na femuru než na tibii. Všeobecně se má přitom za to, že standardní femorální cíliče umožňují přesné vrtání kanálu a že větším problémem je anatomické umístění kanálu tibiálního.

Závěr

Naše první klinické výsledky rekonstrukcí PZV se systémem kinematické navigace OrthoPilot ukazují, že jde o bezpečnou a efektivní metodu, která zpřesňuje polohu vrtaných kanálů, zejména ve femuru, ve srovnání se standardní technikou. Jeho zjevné nevýhody, jako je učební křivka, přídatná fixace navigačních sond k femuru a tibii a o něco delší operační čas, musí být posuzovány v kontextu dlouhodobého benefitu pro pacienta. Navíc, automatické ukládání dat do počítače slouží jako dokumentace plánování a vlastních operačních výkonů, což je podstatná část kontroly kvality prováděné práce.

Studie vznikla s účelovou podporou IGA MZ ČR (č. NR 84773/2005).

doc. MUDr. Radek Hart, Ph.D.

Ortopedickotraumatologické oddělení

Nemocnice Znojmo

MUDr. Jana Janského 11

669 02 Znojmo