Санкт-Петербургский государственный университет, Клиника высоких медицинских технологий им. Н.И. Пирогова, 2-е травматологическое отделение
Практическое применение навигационных шаблонов в обучении хирурга технике корригирующей остеотомии SCARF
Акулаев А.А.
Повалий А.А.1
Остеотомия scarf зарекомендовала себя как надежная процедура для стойкого устранения деформации Hallux valgus. Однако процедура предполагает использование сложной техники и имеет длинную кривую обучения. Цель исследования: изучить эффективность применения навигационных шаблонов при освоении техники корригирующей остеотомии scarf. С 01.02.2018 г. по 28.06.2020 г. мы исследовали клинические случаи 255 пациентов (255 стоп) с легкой и умеренной деформацией Hallux valgus. Все операции были выполнены хирургом, осваивающим методику scarf. На первом этапе оценивались результаты лечения пациентов (группа А) до применения шаблонов-направителей. На втором этапе оценивалась группа пациентов (группа Б), которые получали лечение с использованием навигационных шаблонов. На третьем этапе оценивалась результаты лечения пациентов (группа В), которым была выполнена операция scarf остеотомия после прохождения этапа использования шаблонов-направителей. Клиническая оценка производилась с помощью анкет AOFAS, VAS, MOXFQ до операции, через 6 и 12 месяцев после операции. К концу 12-го месяца после операции оценивались рентгенографические показатели деформации стопы: HVIPA, HVA, IMA, DMAA. Также оценивалась длительность операции. В группе B при анкетировании AOFAS на 12-й месяц по сравнению с группой А (p=0,0394) и группой Б (p=0,0484) были выявлены улучшения. Также получено улучшение показателей в группе В при анкетировании VAS FA на 12-й месяц по сравнению с группой А (p=0,0049) и группой Б (p=0,0011). При оценке длительности операции также найдены статистически значимые преимущества в группе В по сравнению с группой А (p=0,0006) и группой Б (p=0,0055). Существенной статистически значимой разницы в сравнении между группами при оценке угловых показателей выявлено не было. По нашему мнению, метод предоперационного планирования может быть использован в процессе обучения хирургов технике корригирующей остеотомии scarf и при их стажировке.
Ключевые слова: аддитивные технологии, кривая обучения, Hallux valgus, остеотомия scarf.
PRACTICAL APPLICATION OF NAVIGATION TEMPLATES IN THE TRAINING OF THE SURGEON TECHNIQUE OF CORRECTIVE OSTEOTOMY SCARF
Akulaev A.A.1, Povaliy A.A.1
1 Saint Petersburg state University, Clinic of high medical technology n. a. N.I. Pirogov, 2nd Department of traumatology and orthopedics, Saint Petersburg
Scarf osteotomy has proven to be a reliable procedure for the permanent elimination of Hallux valgus deformity. However, the procedure is technically demanding and has a long learning curve. The purpose of the study: to study the effectiveness of the use of navigation patterns in the studing of the technique of correcting osteotomy scarf. Since 01.02.2018 to 28.06.2020, we studied the clinical cases of 255 patients (255 feet) with mild to moderate Hallux valgus deformity. All operations were performed by a surgeon who was mastered the scarf technique. At the first stage, the results of treatment of patients (group A) were evaluated before the use of navigation templates. At the third stage, the results of treatment of patients (group B) who underwent scarf osteotomy after passing the stage of using guide templates were assessed. At the third stage, the results of treatment of patients (group B) were evaluated without the use of navigation templates. Clinical evaluation was performed using the AOFAS, VAS, and MOXFQ questionnaires before surgery, 6 and 12 months after surgery. By the end of the 12th month after the operation, radiographic indicators of foot deformity were evaluated: HVIPA, HVA, IMA, DMAA. The duration of the operation was also evaluated. In group B, improvements were found by the AOFAS questionnaire in 12 months comparing from group A (p=0.0394) and group B (p=0.0484). There was also an improvement in the values in group B by the VAS FA questionnaire for 12 months comparedwith group A (p=0.0049) and group B (p=0.0011). Statistically significant advantages were also found in group B compared to group A (p=0.0006) and group B (p=0.0055) in assessing of the duration of the operation, There was no significant statistically significant difference in the comparison between the groups when evaluating the angular indicators. In our opinion, the method of preoperative planning can be used in the process of training and internship of surgeons in the technique of corrective ostoeotomy scarf.
Keywords: additive technologies, learning curve, Hallux valgus, osteotomy scarf.
Деформация Hallux valgus (HV) является распространенным ортопедическим заболеванием, и разработка хирургической корректирующей процедуры представляется сложной задачей с тех пор, как она была впервые описана Hьter в 1870 г. [1].
На сегодняшний день описано 100 процедур хирургической коррекции вальгусной деформации стопы. Выбор оперативного вмешательства чаще всего продиктован степенью тяжести деформации [2], а также предпочтением хирурга. Для легкой и средней степеней тяжести деформации можно выбрать метод лечения с помощью дистальной шевронной остеотомии первой плюсневой кости [2], однако у нее ограничена степень устранения деформации. Scarf остеотомия является другой распространенной операцией. Она зарекомендовала себя как стабильная остеотомия, при которой достигается хорошая коррекция первого межплюсневого угла (IMA) [3].
Z-образный разрез при остеотомии scarf был впервые выполнен M. Meyer в 1926 г. Описание операции опубликовал J.M. Burutaran [2] в 1976 г., а дальнейшее развитие и популяризацию методики совершили L.S. Weil и A.H. Borrelli [2] в США и L.S. Barouk [4] во Франции. Остеотомия scarf в настоящее время широко используется для лечения деформации HV из-за присущей ей стабильности, простоты внутренней фиксации с помощью винтов и минимального укорочения первой плюсневой кости, которое можно контролировать [5].
Стабильная фиксация позволяет реализовывать раннюю активизацию пациентов, что тоже является немаловажным фактором успешного исхода лечения. Кроме того, остеотомия scarf может быть относительно безопасно выполнена у пожилых пациентов. В нескольких исследованиях сделан вывод, что остеопороз не является противопоказанием для выполнения остеотомии scarf [6].
Scarf остеотомия выгодно отличается от других корригирующих остеотомий, описанных в литературе, но результаты и частота осложнений в исследованиях различаются [3]. Barouk утверждает: «Поначалу остеотомия scarf может быть сложной с технической точки зрения [4]. Остеотомия scarf может хорошо работать в умелых руках. Кривая обучения крутая, и требуется очень внимательно подходить к применению этой методики» [6].
Мы полагаем, что трехмерные технологии могут позволить молодому хирургу более тщательно подготавливаться к операции и на этапе стажировки закреплять нужные навыки, которые сохранятся в дальнейшей деятельности. Создание направляющего шаблона может передать рассчитанные предварительно параметры коррекции на операции. Как итог - есть возможность освоить методику и получать результаты, сопоставимые с результатами опытного хирурга.
Цель исследования: изучить эффективность применения направляющих шаблонов в освоении техники scarf при обучении и стажировке хирурга.
Материалы и методы исследования
Исследование было выполнено на базе травматологического отделения № 2 Клиники Высоких медицинских технологий. В основу исследования легли данные, полученные в период с 01.02.2018 г. по 28.06.2020 г.
В исследование включались данные пациентов, возраст которых был более 18 лет. У всех пациентов было наличие деформации HV. Рентгенологические характеристики деформации: hallux valgus угол (HVA) от 15 до 40 градусов, первый межплюсневый угол (1-2 IMA) от 10 до 18 градусов, стабильный первый плюснеклиновидный сустав, что можно было отнести к деформациям легкой и средней тяжести. Деформация клинически проявлялась болевым синдромом. В исследование не включались данные пациентов, имевших индекс массы тела более 30, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, сосудистую и неврологическую патологии, значимые функциональные нарушения коленных, тазобедренного суставов.
В исследование было включены данные лечения 255 пациентов. Все операции были проведены одним хирургом, осваивающим методику, имеющим право выполнять операции.
Результаты лечения пациентов были разделены на 3 группы, согласно этапам проведения исследования. Группу А составляли пациенты, которые получали лечение до прохождения этапа использования направляющих шаблонов. В группе Б были пациенты, которые получали лечение с использованием технологии трехмерного предоперационного планирования и интраоперационным применением индивидуальных направляющих шаблонов. В группе В были исследованы пациенты, которым была выполнена операция scarf остеотомия после прохождения этапа использования шаблонов-направителей. Все операции были выполнены одним и тем же хирургом, самостоятельно проведшим к моменту начала исследования 31 операцию. Результаты этих операций вошли в группу А текущего исследования.
Группа А была представлена 34 пациентами, среди которых были 30 женщин и 4 мужчины средним возрастом 55±11,6 года, средний IMA которых составил 16,08±1,87 градуса, средний HVA - 26,82±5,76, а средний балл шкалы AOFAS - 61,26±16,97.
Группа Б была представлена также 34 пациентами, среди которых были 32 женщины и 2 мужчин средним возрастом 56±10,9 года. Средний IMA группы был 16,56±2,23 градуса, средний HVA - 30,29±5,52, балл шкалы AOFAS - 62,65±16,15.
Группа В была представлена 187 пациентами: 180 женщинами и 7 мужчинами средним возрастом 55±12,17 года. Средний IMA в группе составил 15,53±2,34 градуса, средний HVA - 29,25±7,09, балл шкалы AOFAS - 55,40±16,35.
Все пациенты прошли анкетирование по шкалам AOFAS (100 баллов) и VAS (100 баллов), MOXFQ (100 баллов) до операции, через 6 и 12 месяцев после операции. В группе Б мы выполняли МСКТ с нагрузкой на томографе Toshiba Aquilion 64. Для воссоздания нагрузки использовался аналог изобретения, созданный авторами С.К. Терновой и др. [7].
Полученные данные обрабатывали на программном обеспечении для анализа анатомических 3D-моделей. Создание шаблонов-направителей мы проводили на 3D- принтерах STRATASYS, работающих по технологии PolyJet. Всем пациентам мы проводили рентгенологический контроль сразу после операции, на 3-й месяц после операции, 12-й месяц после операции. Объективная оценка устранения деформации HV проводилась на 12-й месяц после операции по 4 угловым показателям: hallux valgus межфаланговый угол (interphalageal angle - IPA), угол hallux valgus (hallux valgus angle - HVA), первый межплюсневый угол (intermaetatarsal angle - IMA), угол наклона дистальной суставной поверхности к оси первой плюсневой кости (distal metaphyseal articular angle - DMAA). Первая и вторая плюсневые оси были определены в соответствии с Coughlin et al. [8].
Статистические методы
навигационный шаблон остеотомия scarf
Расчет статистических данных мы проводили с использованием программы Statistica v.12 c применением встроенных пакетов расчетов по критериям. Мы применяли критерии Колмогорова и Shapiro-Wilk для определения нормальности распределения выборки по показателям. Для определения непрерывных величин использовались критерий Манна-Уитни для независимых непараметрических выборок и t-критерий Стьюдента для независимых параметрических выборок. Критерий Вилкоксона применялся при вычислении статистических данных для зависимых параметрических выборок, критерий Краскела- Уоллиса использовался для независимых параметрических выборок для 3 групп сравнения. Для непараметрических выборок применялся Хи-квадрат Пирсона.
Предоперационная подготовка Группы А, В
По стандарту исследования мы выполняли рентгенологическое исследование в боковой и дорсоплантарной проекциях.
Расчет степени деформации мы выполняли по 4 угловым показателям: IPA, HVA, IMA, DMAA.
По данным угловых показателей деформации мы рассчитали степень коррекции.
Предоперационная подготовка Группа Б
Используя данные МСКТ двух стоп с нагрузкой в программе для 3D-моделирования, мы производили сегментацию, в результате которой получали твердотельную модель стоп.
В трехмерном пространстве выполняли расчет угловых показателей, отражающих деформацию IPA, HVA, IMA, DMAA.
Затем мы выполняли моделирование удаления медиального экзостостоза головки первой плюсневой кости.
Далее производили расчет направления инструмента согласно определению отклонения осей от номинальных значений, необходимости удлинения/укорочения кости. Определяли metatarsal depth angle (angle of Meschan) для вычисления относительной длины первой плюсневой кости. Используемый интраоперационно инструмент «Osteoguides» фирмы INTEGRA LIFE CIENCES CORPORATION для направления пилы также моделировался.
Мы производили виртуальный опил первой плюсневой кости и его смещение с достижением достаточной степени коррекции
Осуществляли контрольное измерение HVA, IMA, относительной длины первой плюсневой кости, рассчитывали разницу в длине по отношению к другим плюсневым костям.
Параметры опила, полученные при проведении виртуальной операции, ложились в основу создания шаблона-направителя.
Далее мы производили моделирование и изготовление шаблона-направителя и его подготовку к операции (рис. 1).
Рис. 1. Пример шаблона-направителя для проведения scarf остеотомии:
А - внешний вид изготовленного шаблона;
Б - спроектированный шаблон в виртуальной среде, установленный на первую плюсневую кость
Описание операции
По протоколу анестезии проводилась регионарная блокада седалищного нерва под ультразвуковой визуализацией. Все пациенты на операционном столе располагались в положении лежа. Для лучшей визуализации раны мы применяли пневматический жгут. Во всех случаях использовалась одинаковая техника выполнения доступа и релиза мягких тканей. Избыточные ткани, образовавшиеся в результате длительного бурсита, иссекались одним и тем же способом. Затем выполняли удаление медиального экзостоза головки первой плюсневой кости пациентам в группах А и В. В группе Б мы использовали шаблон- направитель. На дистальную треть первой плюсневой кости, используя «индивидуальные точки», устанавливали шаблон. По заданному направлению производилась 2-образная остеотомия плюсневой кости осцилляторной пилой. Удаление медиального экзостоза в группе Б производилось после проведения опила. В группах А и В хирург использовал стандартную технику. Выбор положения осцилляторной пилы определялся хирургом согласно интраоперационным измерениям. Решение о проведении дополнительных коррекций во всех группах (остеотомии основных фаланг первого и второго пальцев, малоинвазивной коррекции второй, третьей, четвертой, пятой плюсневых костей) принималось хирургом на основании использования нагрузочных тестов. После проведения остеотомии хирург оценивал конгруэнтность плюснефалангового сустава и положение сесамовидных костей. Затем выполнялся плотный шов капсулы и проводился контрольный нагрузочный тест. Перед ушиванием раны жгут снимался и обеспечивался гемостаз.