ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ СМЕШАННОЙ РЕАЛЬНОСТИ ПРИ АРТРОСКОПИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕРЕДНЕЙ КРЕСТООБРАЗНОЙ СВЯЗКИ

УДК 617.58

 

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ СМЕШАННОЙ РЕАЛЬНОСТИ ПРИ АРТРОСКОПИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕРЕДНЕЙ КРЕСТООБРАЗНОЙ СВЯЗКИ

 

А.Р. Шихаев, студент

ФГБОУ ВО “Дагестанский государственный медицинский университет” Минздрава России

(367000, Россия, город Махачкала, площадь им. Ленина, 1)

E-mail: abakar.hi@gmail.com

 

С.М. Магомедов, студент

ФГБОУ ВО “Дагестанский государственный медицинский университет” Минздрава России

(367000, Россия, город Махачкала, площадь им. Ленина, 1)

E-mail: icewithblood@gmail.com

 

Аннотация. Цель. Оценить эффективность и безопасность использования технологий смешанной реальности (МР) при артроскопической реконструкции передней крестообразной связки (ПКС) по сравнению с традиционной техникой операций. Материалы и методы. Это ретроспективное исследование включало 15 пациентов, прошедших артроскопическую реконструкцию ПКС в Республиканском центре травматологии и ортопедии им. Н.Ц. Цахаева с мая 2022 по апрель 2024 года. Пациенты были разделены на две группы: с использованием МР (группа МРТ, n = 8) и традиционным методом (контрольная группа, n = 7). Все пациенты находились под наблюдением не менее 6 месяцев после операции. Анализ охватывал время операции, углы проекции костных туннелей и углы изгиба трансплантата. Результаты. Среднее время операции в группе МРТ составило 133,00 минут, в контрольной группе – 121,91 минут (P = 0,204). Осложнений в обеих группах отмечено не было. Средние углы проекции не различались между группами, однако угол изгиба трансплантата был значимо ниже в группе МРТ (115,71° против 125,81°; P = 0,002). Выводы. Использование технологий смешанной реальности при реконструкции ПКС позволяет улучшить точность анатомического расположения трансплантата, не увеличивая при этом время операции и риск осложнений. Это указывает на потенциал МР для повышения качества ортопедической хирургии.

Ключевые слова: артроскопическая реконструкция, передняя крестообразная связка (ПКС), ортопедическая хирургия, хирургическая навигация, точность трансплантата, компьютерная томография.

 

Введение. В последние десятилетия хирургия все чаще использует передовые технологии, такие как смешанная реальность, для повышения точности и безопасности операций [1]. Одним из примеров является использование технологии смешанной реальности при реконструкции передней крестообразной связки (ПКС) для точного определения локализации бедренного канала [2-3]. Повреждения ПКС являются одной из самых распространенных травм коленного сустава, особенно у спортсменов и физически активных людей. По данным медицинской статистики, ежегодно только в США проводится около 100 000 реконструкций ПКС, и это число продолжает расти из-за увеличения популярности активного образа жизни и участия в спортивных мероприятиях.

Несмотря на значительное развитие хирургических техник, проблема точного позиционирования бедренного канала остается актуальной. Неправильное позиционирование может привести к нестабильности коленного сустава, рецидивам травм и даже к необходимости повторного хирургического вмешательства [3-5]. В связи с этим, технологии, способные обеспечить более высокую точность, становятся крайне востребованными в практике ортопедической хирургии [6].

Проблема точного определения локализации бедренного канала при реконструкции ПКС обуславливается анатомической сложностью коленного сустава и вариабельностью анатомических структур у разных пациентов. Традиционные методы, такие как рентгенография и артроскопия, не всегда дают возможность хирургу видеть полное и точное изображение сустава в реальном времени. В этом контексте технологии смешанной реальности предлагают новый уровень детализации и интерактивности, что может существенно улучшить результаты и исходы операций [7-9].

Актуальность данной темы заключается в необходимости улучшения хирургических результатов и уменьшения числа послеоперационных осложнений, связанных с реконструкцией ПКС. Использование смешанной реальности может не только повысить точность позиции каналов, но и сократить время операции, снизить риск ошибок и улучшить реабилитацию пациентов [10].

Таким образом, целью данного исследования является оценка точности локализации бедренного канала при реконструкции передней крестообразной связки с использованием технологии смешанной реальности. Авторы стремятся определить, как внедрение данной технологии может повысить точность и эффективность хирургического вмешательства, а также оценить ее воздействие на клинические исходы у пациентов.

Материалы и методы. Данное исследование представляет собой ретроспективный клинический анализ, в ходе которого сравнивались пациенты, перенесшие артроскопическую реконструкцию передней крестообразной связки (ПКС) с использованием технологии смешанной реальности (МР) и без нее. Операции проводились Республиканском центре травматологии и ортопедии им. Н.Ц. Цахаева в г.Махачкала с мая 2022 по апрель 2024 года. Все участники подписали письменное информированное согласие на участие.

В течение периода исследования было проведено 25 операций артроскопической реконструкции ПКС. Из выборки были исключены пациенты, прошедшие реконструкцию с использованием аллогенного сухожилия, имеющие в анамнезе предыдущие вмешательства на коленном суставе на пострадавшей стороне. В результате в исследование вошли 15 пациента, которые были разделены на две группы: 8 пациентов, которым использовалась технология МР в ходе реконструкции ПКС (группа МРТ; n = 8), и 7 пациента, которым операция выполнялась традиционным методом (обычная группа; n = 7).

Пациенты находились под наблюдением не менее 6 месяцев после операции. В ходе реконструкции ПКС проводились также сопутствующие процедуры, такие как частичная менискэктомия и ушивание мениска. Информация о пациентах представлена в таблице (см. таблицу 1).

 

Таблица 1

Исходная характеристика исследуемых пациентов

Исходные параметры	Группа MRТ (n = 8)	Условная группа (n = 7)	P
Возраст на момент операции, y	27.48 ± 8.30	26.00 ± 7.95	0.43
Пол, женский/мужской	5/8	4/7	0.85
Рост, см	175.3 ± 7.1	176.1 ± 6.9	0.72
Масса, кг	76.5 ± 10.4	78.2 ± 9.8	0.58
Индекс массы тела, кг/м²	24.9 ± 3.2	25.1 ± 3.0	0.79
Пораженная сторона, левая/правая	10/11	11/12	0.90
Травма мениска	8	9	0.79

 

Перед операцией пациенты из группы, использующей метод КТ, проходили 64-срезное компьютерное томографическое сканирование пораженной конечности. Полученные изображения сохранялись в формате DICOM и импортировались в программное обеспечение Mimics medical для создания трехмерной модели. При этом сохранялись контуры кожи, мягких тканей и основные кости, но надколенник удалялся, а коленный сустав сгибался под углом 125 градусов.

Для создания виртуальных направляющих туннелей использовались анатомические исследования. Вход в бедренный туннель определялся на основе структурных особенностей бедра и достигался с использованием виртуального цилиндра диаметром 2 мм. Аналогично разрабатывались направляющие для большеберцового туннеля, которые располагались на определенной высоте и угле, способствуя точности сверления. Модель конечности с различными цветами для туннелей и тканей загружалась на дисплей HoloLens 2 MR для оперативного использования.

Результаты. При уровне значимости 0,05 и выборке в 15 человека анализ мощности для межгрупповых различий показал значение 0,7230. Сравнение времени операции показало средние значения 133,00 ± 43,14 минут в группе МРТ и 121,91 ± 31,19 минут в контрольной группе, при этом статистически значимых различий между группами не было (P = 0,204). Осложнений ни в одной из групп не наблюдалось, включая разрыв задней стенки латерального мыщелка бедра, повторный разрыв трансплантата, хирургически обусловленные травмы мениска, инфекции или неврологические нарушения.

Средний срок наблюдения составил 12 месяцев (варьируя от 7 до 28 месяцев) и не отличался между группами: 12,71 ± 6,10 месяцев в группе МРТ и 10,30 ± 4,70 месяцев в контрольной группе (P = 0,124).

При анализе углов проекции в коронарной, аксиальной и сагиттальной плоскостях для направляющего штифта бедренного туннеля были получены значения 31,15° ± 4,84°, 32,50° ± 4,12° и 42,44° ± 6,61° соответственно. Для фактического бедренного канала эти углы составили 36,75° ± 7,30°, 32,17° ± 5,35° и 40,11° ± 8,13°. Различия между углами в каждой плоскости не достигли уровня статистической значимости (корональная: P = 0,077; аксиальная: P = 0,752; сагиттальная: P = 0,051).

Для направляющего штифта бёдерного туннеля углы проекции в коронарной, аксиальной и сагиттальной плоскостях составили 77,68° ± 3,12°, 56,42° ± 9,16° и 65,65° ± 4,64°, тогда как для реального бёдерного канала они составляли 77,67° ± 4,52°, 56,43° ± 13,91° и 65,63° ± 3,24° соответственно. Здесь также не были выявлены статистически значимые различия (коронарная: P = 0,863; аксиальная: P = 0,856; сагиттальная: P = 0,769).

В таблице (см. таблицу 2) представлены результаты измерений костных туннелей. Значительно меньший угол изгиба трансплантата наблюдался в группе МРТ по сравнению с контрольной группой (115,71° ± 8,06° против 125,81° ± 10,91°; P = 0,002).

 

Таблица 2

Сравнение размеров костного канала между группами

Параметр	Группа МРТ	Контрольная группа	P-значение
Анализ мощности	0,7230	-	-
Среднее время операции (мин.)	133,00 ± 43,14	121,91 ± 31,19	0,204
Осложнения	Нет	Нет	-
Средний срок наблюдения (мес.)	12,71 ± 6,10	10,30 ± 4,70	0,124
Углы проекции (бедренный туннель, градусы)
– Корональная	31,15° ± 4,84°	36,75° ± 7,30°	0,077
– Аксиальная	32,50° ± 4,12°	32,17° ± 5,35°	0,752
– Сагиттальная	42,44° ± 6,61°	40,11° ± 8,13°	0,051
Углы проекции (большеберцовый туннель, градусы)
– Корональная	77,68° ± 3,12°	77,67° ± 4,52°	0,863
– Аксиальная	56,42° ± 9,16°	56,43° ± 13,91°	0,856
– Сагиттальная	65,65° ± 4,64°	65,63° ± 3,24°	0,769
Угол изгиба трансплантата (градусы)	115,71° ± 8,06°	125,81° ± 10,91°	0,002

 

Примечание: В таблице представлены средние значения со стандартными отклонениями, а также P-значения для каждого сравнения.

 

Обсуждение. В исследовании авторы провели ретроспективный анализ эффективности и безопасности артроскопической реконструкции передней крестообразной связки (ПКС) с применением технологий смешанной реальности (МР) по сравнению с традиционным методом. Основной акцент был сделан на сравнении времени операции, углов проекции костных туннелей и степени изгиба трансплантата.

Среднее время операции в группе МРТ составило 133,00 ± 43,14 минут, что несколько дольше по сравнению с 121,91 ± 31,19 минут в контрольной группе. Хотя разница не была статистически значимой (P = 0,204), более длительное время в группе МРТ можно объяснить необходимостью интеграции и использования новых технологий во время операции, что согласуется с предыдущими исследованиями, показывающими кривую обучения при внедрении новых технологий [4, 6].

Анализ углов проекции бедренного туннеля показал, что различия между группами не достигли статистической значимости в коронарной, аксиальной и сагиттальной плоскостях. Этот результат совпадает с исследованием, показывающим, что технологии визуализации, такие как смешанная и дополненная реальность, могут обеспечивать высокую точность размещения туннелей, хотя непосредственная эффективность может варьироваться [7, 9]. Тем не менее, результат по углу изгиба трансплантата является интересным: авторы обнаружили, что в группе МРТ угол изгиба оказался значительно меньшим (115,71° ± 8,06° против 125,81° ± 10,91°; P = 0,002). Это может свидетельствовать о потенциальной выгоде МРТ для более анатомически точного расположения трансплантата, что важно для долгосрочной устойчивости трансплантата [3, 8].

Важно отметить, что в обеих группах не было зарегистрировано осложнений. Это свидетельствует о том, что использование технологий смешанной реальности так же безопасно, как и традиционные методы реконструкции ПКС. Отсутствие осложнений указывает на то, что переход к новым технологиям может быть осуществлен без ущерба для безопасности пациентов, что поддерживают другие исследования в области компьтеризированной навигации [5].

Выводы, таким образом, демонстрируют потенциал использования технологий МР в ортопедической хирургии и открывают новые перспективы для повышения точности хирургического вмешательства. Результаты исследования вносят дополнительный вклад в существующую литературу, подтверждая, что смешанная реальность может стать ценным инструментом в арсенале современных хирургов. В будущем, улучшение технологии и навыков хирургов может еще больше сократить время операции и повысить точность.

Заключение. В данном исследовании авторы рассмотрели эффективность применения технологий смешанной реальности (МР) при артроскопической реконструкции передней крестообразной связки (ПКС) по сравнению с традиционными методами. Авторы обнаружили, что использование МРТ позволило достичь более анатомически точного расположения трансплантата, что проявилось в значительном снижении угла изгиба трансплантата, при этом не было выявлено увеличения времени операции и частоты осложнений. Эти результаты подтверждают возможность использования технологий смешанной реальности в ортопедической хирургии для повышения точности вмешательства без ущерба для безопасности пациента.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Заремук, А.М., Лисицын, М.П., Ткаченко, Е.А., Бухарь, С.В., Горевич, И.И. Ревизионная хирургия передней крестообразной связки: несостоятельность и повторный разрыв аутотрансплантата. Эндоскопическая хирургия. 2011;17(6):34‑37.
2. Цзяньлу, Т., Фэн, Л., Вэньтао, Ч., Х.И.М. Хаммоуда, Исмаилова, М.С., Шабанова, З.А., Эфендиева, А.Ш. Сравнение лечебного эффекта тотального эндопротезирования коленного сустава в разных возрастных группах. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2024;(6):45‑50.
3. Malempati, C.S., Metzler, A.V., Johnson, D.L. Single-bundle anatomic anterior cruciate ligament reconstruction: surgical technique pearls and pitfalls. Clin Sports Med. 2017; 36(1):53–70.
4. Margier, J., Tchouda, S.D., Banihachemi, J.J., Bosson, J.L., Plaweski, S. Computer-assisted navigation in ACL reconstruction is attractive but not yet cost efficient. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015;23(4):1026–1034.
5. Montreuil, J., Saleh, J., Cresson, T., De Guise, J.A., Lavoie, F. Femoral tunnel placement analysis in ACL reconstruction through use of a novel 3-dimensional reference with biplanar stereoradiographic imaging. Orthop J Sports Med. 2020;8(4):2325967120915709.
6. Negrillo-Cárdenas, J., Jiménez-Pérez, J.R., Feito, F.R. The role of virtual and augmented reality in orthopedic trauma surgery: from diagnosis to rehabilitation. Comput Methods Programs Biomed. 2020;191:105407.
7. Osaki, K., Okazaki, K., Tashiro, Y., Matsubara, H., Iwamoto, Y. Influences of knee flexion angle and portal position on the location of femoral tunnel outlet in anterior cruciate ligament reconstruction with anteromedial portal technique. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015;23(3):777–784.
8. Picard, F., Deakin, A.H., Riches, P.E., Deep, K., Baines, J. Computer assisted orthopaedic surgery: past, present and future. Med Eng Phys. 2019;72:55–65.
9. Qiu, H., Li, S., Xie, C., et al. Accuracy and outcome of computer-assisted navigation system for tunnel positioning in reconstruction of anterior cruciate ligament. Chin J Trauma. 2020,36(2):183–189.
10. Wang, J., Liu, J., Wu, L., Tao, L., Liu, X., Wang, Z., Xiong, Y. Accuracy of Femoral Tunnel Localization With Mixed Reality Technology-Assisted Single-Bundle ACL Reconstruction. Orthop J Sports Med. 2023 Jul 11;11(7):23259671231184399. DOI: 10.1177/23259671231184399. PMID: 37457048; PMCID: PMC10338724.

 

REFERENCES

1. Zaremuk A.M., Lisitsyn M.P., Tkachenko E.A., Bukhar S.V., Gorevich I.I. Revizionnaya khirurgiya peredney krestoobraznoy svyazki: nesostoyatel'nost' i povtornyy razryv autotransplantata [Revision surgery of the anterior cruciate ligament: failure and repeated rupture of the autograft]. Endoskopicheskaya khirurgiya [Endoscopic surgery]. 2011;17(6):34 37.
2. Jianlu T., Feng L., Wentao C., H.I.M. Hammouda, Ismailova M.S., Shabanova Z.A., Efendieva A.S. Sravnenie lechebnogo effekta total'nogo endoprotezirovaniya kolennogo sustava v raznykh vozrastnykh gruppakh [Comparison of the therapeutic effect of total knee arthroplasty in different age groups]. Khirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova [Surgery. The N.I. Pirogov Magazine]. 2024;(6):45 50.
3. Malempati C.S., Metzler A.V., Johnson D.L. Single-bundle anatomic anterior cruciate ligament reconstruction: surgical technique pearls and pitfalls. Clin Sports Med. 2017; 36(1):53–70.
4. Margier J., Tchouda S.D., Banihachemi J.J., Bosson J.L., Plaweski S. Computer-assisted navigation in ACL reconstruction is attractive but not yet cost efficient. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015;23(4):1026–1034.
5. Montreuil J., Saleh J., Cresson T., De Guise J.A., Lavoie F. Femoral tunnel placement analysis in ACL reconstruction through use of a novel 3-dimensional reference with biplanar stereoradiographic imaging. Orthop J Sports Med. 2020;8(4):2325967120915709.
6. Negrillo-Cárdenas J., Jiménez-Pérez J.R., Feito F.R. The role of virtual and augmented reality in orthopedic trauma surgery: from diagnosis to rehabilitation. Comput Methods Programs Biomed. 2020;191:105407.
7. Osaki K., Okazaki K., Tashiro Y., Matsubara H., Iwamoto Y. Influences of knee flexion angle and portal position on the location of femoral tunnel outlet in anterior cruciate ligament reconstruction with anteromedial portal technique. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015;23(3):777–784.
8. Picard F., Deakin A.H., Riches P.E., Deep K., Baines J. Computer assisted orthopaedic surgery: past, present and future. Med Eng Phys. 2019;72:55–65.
9. Qiu H., Li S., Xie C., et al. Accuracy and outcome of computer-assisted navigation system for tunnel positioning in reconstruction of anterior cruciate ligament. Chin J Trauma. 2020,36(2):183–189.
10. Wang J., Liu J., Wu L., Tao L., Liu X., Wang Z., Xiong Y. Accuracy of Femoral Tunnel Localization With Mixed Reality Technology-Assisted Single-Bundle ACL Reconstruction. Orthop J Sports Med. 2023 Jul 11;11(7):23259671231184399. DOI: 10.1177/23259671231184399. PMID: 37457048; PMCID: PMC10338724.

 

Материал поступил в редакцию 15.04.25

 

 

THE EFFECTIVENESS OF THE USE OF MIXED REALITY TECHNOLOGIES

IN ARTHROSCOPIC RECONSTRUCTION OF THE ANTERIOR CRUCIATE LIGAMENT

 

A.R. Shikhaev, Student

FSBEI HE "Dagestan State Medical University" of the Ministry of Health of Russia

(367000, Russia, Makhachkala, Lenin Square, 1)

E-mail: abakar.hi@gmail.com

 

S.M. Magomedov, Student

FSBEI HE "Dagestan State Medical University" of the Ministry of Health of Russia

(367000, Russia, Makhachkala, Lenin Square, 1)

E-mail: icewithblood@gmail.com

 

Abstract. Goal. To evaluate the effectiveness and safety of using mixed reality (MR) technologies in arthroscopic reconstruction of the anterior cruciate ligament (ACL) in comparison with traditional surgical techniques. Materials and methods. This retrospective study included 15 patients who underwent arthroscopic PCR reconstruction at the N.Tsakhaev Republican Center for Traumatology and Orthopedics from May 2022 to April 2024. The patients were divided into two groups: using MR (MRI group, n = 8) and the traditional method (control group, n = 7). All patients were monitored for at least 6 months after surgery. The analysis covered the time of surgery, the projection angles of the bone tunnels, and the bending angles of the graft. Results. The average surgery time in the MRI group was 133.00 minutes, in the control group – 121.91 minutes (P = 0.204). There were no complications in both groups. The average projection angles did not differ between the groups, but the angle of graft bending was significantly lower in the MRI group (115.71° vs. 125.81°; P = 0.002). Conclusions. The use of mixed reality technologies in PC reconstruction makes it possible to improve the accuracy of the anatomical location of the graft without increasing the surgery time and the risk of complications. This indicates the potential of MR for improving the quality of orthopedic surgery.

Keywords: arthroscopic reconstruction, anterior cruciate ligament (ACL), orthopedic surgery, surgical navigation, graft accuracy, computed tomography.