Рентгенометрические измерения величин углов антеверсии чашки и антеторсии ножки эндопротеза тазобедренного сустава Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

Орипнальы досл1дження

Original Researches

УДК 616.728.2-089.28-06 DOI: 10.22141/1608-1706.6.18.2017.121186

ФЫпенко В.А., Мезенцев В.О., Овчиннiков О.М., Карпiнський М.Ю.

ДУ «1нститут патологи хребта та суглоб'в iM. проф. M.I. Ситенка НАМН Укра1ни», м. Харюв, Укра'на

Рентгенометричне вим1рювання величин купв антеверсп чашки та антеторсп шжки ендопротеза

культового суглоба

Резюме. Мета: розробити методику рентгенометричного вимiрювання антеторсИ нжки та антеверсИ чашки ендопротеза в патент псля ендопротезування кульшового суглоба. Матерiали та методи. Розроблена методика рентгенометричного вим'рювання величин антеторсИ нжки та антеверсИ чашки п'юля ендопротезування кульшового суглоба. З листопада 2015 по листопад 2016 року ми вим'рювали антевераю чашки й антеторсю нжки ендопротеза у 23 пац^ент'т псля ендопротезування кульшового суглоба рентгеноме-трично за допомогою розробленого нами методу й пор'вняли отриман показники з даними комп'ютерно! томографа. Результати. З'ясовано, що середня величина кута антеторсИ нжки ендопротеза в груп за даними комп'ютерноI томографастановила 7,4 ± 1,9°, кута антеверсИ — 20,2 ± 6,1°. Аналопчн показники величин кут'в антеторсИ та антеверсИ за даними рентгенометр'И, виконаноI за розробленою нами методикою, ста-новили5,2 ± 0,6° та24,1 ± 6,2°вдповдно. Пор'вняльний аналiзм'жгрупамиданихкомп'ютерноI томограф'Ита рентгенометр'И не виявив статистично значимих розб'жностей, що п'дтвердкуе вiрогiднiсть дослдкуваного методу (р = 0,346 для величини кута антеторсИ нжки, р = 0,191 для величини кута антеверсИ чашки). Ви-сновки. Розроблена нами методика визначення величин кут'в антеторсИ нжки та антеверсИ чашки ендопротеза за даними рентгенометр'И не поступаеться за точн/'стю аналог/'чним вим/'рюванням за допомогою комп'ютерноI томографИ.

Ключовi слова: кульшовий суглоб; вивих головки ендопротеза; рентгенометр'я; антеверс'я чашки; антеторс'я нжки

Травма

Вступ

Вивих головки ендопротеза кульшового суглоба продовжуе залишатись одним з найчастших усклад-нень шсляоперацшного перюду, за даними як вгтчиз-няних, так i закордонних дослщниыв [1—3]. Значну частку причин вивиху головки ендопротеза станов-лять хиби антеверсп чашки та антеторсп шжки ендопротеза [6, 8, 12]. Позицюнування компоненпв ендопротеза е одним з важливих факторiв, що впливають на шсляоперацшний результат ендопротезування кульшового суглоба [6, 7, 9].

Дослщження величин антеверсп чашки та антеторсп шжки ендопротеза зазвичай проводиться за допомогою комп'ютерно! томографи (КТ-метрiя) [8, 10, 11]. Це дорогий метод дослщження, а його проведення потребуе перемщення пащента та до-

даткового променевого навантаження на нього, що робить актуальним рентгенометричне вимiрю-вання антеверсп та антеторсп компоненпв ендо-протеза.

Метою проведеного дослщження була розробка методу рентгенометричного вимiрювання антеверсп чашки й антеторсп шжки ендопротеза та ощнка його вiро-пдносп шляхом зютавлення з даними комп'ютерно! томографи.

Матер1али та методи

Методика рентгенометричного досл^ження

Чашка ендопротеза являе собою швсферу, основою яко! е окружшсть. Для початку визначимось, що е окружшстю з точки зору нарисно! геометри.

© «Травма», 2017 © Trauma, 2017

© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017

Для кореспонденцп: ФМпенко В.А., ДУ «1нститут патологи хребта та суглоб1в ¡мен1 професора М.1. Ситенка НацюнальноТ академп медичних наук УкраТни», вул. Пушюнська, 80, м. Харгав, 61024, УкраТна; e-mail: redact@i.ua

For correspondence: V. Filipenko, State Institution "Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of the Academy of Medical Science of Ukraine", Pushkin-skaya st., 80, Kharkiv, 61024, Ukraine; e-mail: redact@i.ua

Згiдно з навчальним посiбником [5], окружшсть — плоска крива другого порядку, ортогональними про-екцiями яко! в загальному випадку е елшси. Дiаметр окружностi, паралельний площинi проекци, проекту-еться на не! в натуральну величину, i його проекщя е великою вiссю елiпса. На рис. 1 наведено комплексне креслення окружност з центром у точщ О та радiусом Я, розташовано! в площинi & (Их!).

Вiдрiзок АВ — велика елiптична вюь горизонтально! проекци окружностi, паралельна площиш к (АВ || И), вiдрiзок CD — велика елiптична вюь фронтально! проекци окружностi, паралельна площинi / (CD || Г). Кут нахилу окружностi до площини Г! проекци можна роз-рахувати за схемою, наведеною на рис. 2.

Великий дiаметр елiптично! проекци окружностi за-вжди вiдповiдае и iстинному дiаметру, а малий дiаметр елiптично! проекци окружностi визначаеться кутом !! нахилу до площини, яка и проектуе. Отже, ми маемо справу з прямокутним трикутником, де гшотенуза АВ е дiаметром окружноста, тобто:

[АВ] = [СЮ1] = й.

(1)

Вiдрiзок А1В1, що е проекцiею дiаметра АВ, вико-нуе роль катета. Згiдно з теоремою косинушв кут нахилу окружност до площини, що !! проектуе, визна-чаемо як:

у = агесоя -

CD

(2)

Виходячи з вищевикладеного, визначення кута ан-теверси чашки ендопротеза кульшового суглоба можна здшснити за схемою, наведеною на рис. 3.

Визначення кута антеверси чашки ендопротеза кульшового суглоба виконуеться таким чином:

а) на фронтальнш рентгенограмi ендопротеза кульшового суглоба визначаемо великий дiаметр АВ проекци основи чашки та малий !! дiаметр СD;

б) вимiрюемо довжину вiдрiзкiв АВ та СD;

в) визначаемо величину кута антеверси чашки за формулою:

СD

у = arccos-. (3)

AB

Найкраще спошб працюе, якщо чашка ендопротеза виконана з керамши. Таю чашки мають чiтко окресле-ний контур основи, що значно полегшуе визначення !! малого дiаметра.

Визначення величини кута антеторсй ендопротеза кульшового суглоба

Для визначення кута антеторсй ендопротеза одно! фронтально! проекцй недостатньо, отже, ми не маемо жодного визначеного параметра шжки ендопротеза. Тому необхщ-но обов'язково мати рентгенограми як у фронтальнш, так i в саг1тальн1й площинах. Схема визначення кута антеторсй ендопротеза кульшового суглоба наведена на рис. 4.

Через те, що шжка ендопротеза мае однакову довжину i у фронтальнш, i в саптальнш площинах, тому що

Рисунок 1. Комплексне креслення окружност'1, розташованоI в площин! 0

Л« А

о1 \ V о

В1

Рисунок 2. Схема визначення кута нахилу окружност до площини II проекцИ'

розташовуеться паралельно до кожно! з них, за об'ект вимiрювання обираемо шийку ендопротеза. Шийка ендопротеза мае рiзну довжину у фронтальнш та саптальнш площинах залежно вiд кута нахилу до кожно! з них. Величини проекци шийки на горизонтальну площину у фронтальнш (а) i сагiтальнiй площинi (Ь) утворюють прямокутний трикутник з ютиною проек-цiею шийки на горизонтальну площину. Кут антеторсй е кутом розвороту шийки ендопротеза до фронтально! площини, тому його величину можна визначити за формулою:

Ь

1-

arccos —. a

(5)

де а — довжина проекци шийки ендопротеза на горизонтальну площину на фронтальнш рентгенограмм Ь — довжина проекци шийки ендопротеза на горизонтальну площину на саптальнш рентгенограмм

На практицi алгоритм визначення кута антеторсй' ендопротеза кульшового суглоба виконуеться таким чином: 1. Визначаемо коефщент невщповщносп масштабiв знiмкiв за схемою, наведеною на рис. 5.

На рентгенограмах у фронтальнш та саптальнш площинах вимiрюемо даметр головки ендопротеза, даметр шару не змшюеться вщ площини проекцй'. Для визначення

коефщента невщповщносп масштабiв зшмюв необхщно под1лити менше значення даметра головки на велике:

d

К = — , (6)

D

де d — менше значення дiаметра головки ендопротеза; D — велике значення дiаметра головки ендопротеза.

Рисунок 3. Схема визначення кута антеверсИ' чашки ендопротеза кульшового суглоба

Рисунок 4. Схема визначення кута антеторсй' ендопротеза кульшового суглоба за рентгенограмами у двох проекщях

Рисунок 5. Схема визначення коеф^ента невщповщност масштаб1в зшмюв: а) фронтальна проекщя; б) саптальна проекщя

Уш величини на знiмку з бтьшим дiаметром множимо на отримане значення коефiцiента невiдповiдностi масштабiв.

2. Виконуемо геометричну побудову згiдно зi схемою, наведеною на рис. 6.

На рентгенограмах кульшового суглоба з встановле-ним ендопротезом в обох проекщях будуемо:

— довгу вюь проекци основи чашки ендопротеза;

— вюь шжки ендопротеза;

— вюь шийки ендопротеза.

На рентгенограмi у фронтальнiй проекци визначаемо точки А i В, перетин побудованих осей ендопротеза. На рентгенограмi в саптальнш проекци визначаемо вiдповiднi точки А1 та В1.

З точок В та В1 проводимо лши паралельно осi нiжки ендопротеза.

Вимiрюемо вщстань мiж цими лiнiями та вюсю нiжки ендопротеза. Це величини проекцш шийки ендопротеза на горизонтальну площину. Величина а — у фронтальнш проекци, Ь — у саптальнш.

Пдставляемо отриманi значення величин а та Ь у формулу (5), отримуемо величину кута антеторси.

Отримаш результати були оброблеш статистично. Було розраховано середш значення купв антеторси й антеверси та !х стандартне вiдхилення. Порiвняльний аналiз виконували за допомогою Т-тесту для неза-лежних вибiрок [4]. Результати вимiрювань наведенi в табл. 1.

Було проведено дослщження щодо верифiкацii роз-робленого методу вимiрювання кутiв антеверсГ! й ан-теторсГ! ендопротеза. Для цього були вимiрянi у фрон-тальнiй та саптальнш проекщях 23 зшмки хворих, яы проходили лiкування за перюд з грудня 2015 по гру-день 2016 року у вщдтенш ортопедично! артрологГ! та ендопротезування. Як контроль виконували вимiрю-вання величин вищезгаданих кутав у тих же хворих за комп'ютерними томограмами.

Результати та обговорення

Як показали проведеш дослщження, середня величина кута антеторЙ1 нiжки ендопротеза в груш за даними КТ-метр11' становила 7,4 ± 1,9°, кута антеверсГ! — 20,2 ± ± 6,1°. Аналопчш показники величин кутiв антеторсГ! та антеверсй за даними рентгенометр!!, виконано! за

Рисунок 6. Схема визначення кута антеторсп за рентгенограмами удвох проекц!ях: а) фронтальна проек^я; б) саптальна проекця

Кут антеторсй н'жки ендопротеза

Рисунок 7. Схема визначення кута антеторсй н'жки за комп'ютерними томограмами

Таблиця 1. Результати аналзу вим1рювання кутiв антеторсй та антеверси за комп'ютерними томограмами та рентгенограмами (М ± SD)

Група дослщження Кут антеторсй шжки (°) Кут антеверсГГ чашки (°)

КТ-метрт 7,4 ± 1,9 20,2 ± 6,1

Рентгенометрт 5,2 ± 0,6 24,1 ± 6,2

Значення Т-тесту 0,968 -1,789

Статистична значущють, р 0,346 0,191

розробленою нами методикою, становили 5,2 ± 0,6° та 24,1 ± 6,2° вщповщно. Як показав анал1з даних, рiзниця мiж кутами, отриманими за даними рентгенометрй' та комп'ютерно! томографй', не перевищуе 4°. Порiвняль-ний ан^з м1ж групами даних КТ-метрй' та рентгенометрй' не виявив статистично значимих розбiжностей (p = 0,346 для величини кута антеторсй' шжки, p = 0,191 для величини кута антеверсй' чашки).

Отже, розроблена нами методика визначення величин кулв антеторсй' шжки та антеверсй' чашки ендопротеза за даними рентгенометрй' не поступаеться за точнютю аналопчним вимiрюванням за допомогою комп'ютерно! томографй' й може бути використана при неможливосп виконання комп'ютерно! томографй' в пащентав пiсля ендопротезування кульшового суглоба.

Висновки

1. Визначення кулв антеверсй' чашки та антеторсй' шжки ендопротеза можливе як за допомогою комп'ютерно! томографй', так i за допомогою рентге-нографiчного дослiдження.

Рисунок 8. Схема визначення кута антеверси чашки за комп'ютерними томограмами

2. Розроблена нами методика визначення величин кулв антеторсй' шжки та антеверсй' чашки ендопротеза за даними рентгенометрй' не поступаеться за точнютю аналопчним вимiрюванням за допомогою комп'ютерно! томографй'.

Конфлжт штересш. Автори заявляють про вщсут-нють конфлiкту iнтересiв при шдготовщ дано! статтi.

Список л1тератури

1. Вакуленко В.М. Вывихи после тотального эндопро-тезирования тазобедренного сустава / В.М. Вакуленко, А.В. Вакуленко, А.А. Неделько// Травма. — 2014. — Т. 15, № 3. — С. 47-55.

2. Эндопротезирование тазобедренного сустава. Основы и практика /Н.В. Загородний. — М.: ТЭОТАР-Медиа, 2012. — С. 503-545.

3. Филиппенко В.А. Осложнения при эндопротезирова-нии тазобедренного сустава /В.А. Филиппенко, В.А. Тань-кут, А.В. Танькут, А.И. Жигун//Ортопед. травматол. — 2010. — № 2. — С. 14-19.

4. Бююль А. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей: Пер. с нем. / Ахим Бююль, Петер Цефлер. - СПб.: ДиаСофтЮП, 2005. - 608с.

5. Михненков Л.В. Основы начертательной геометрии: Уч. пособие для студентов всех специальностей и форм обучения /Л.В. Михненков. - М.: МГТУГА, 2001. - С. 79.

6. Abdel M.P. What safe zone? The vast majority of dislocated THAs are within the Lewinnek safe zone for acetabular component position / M.P. Abdel, P. Roth, M. Jennings et al. // Clin. Orthop. Relat. Res. - 2016. - 474(2). - P. 386-91.

7. Biedermann R. Reducing the risk of dislocation after total hip arthroplasty: the effect of orientation of the acetabular component / R. Biedermann, A. Tonin // Bone Joint Surg. Br. — 2016 Jun. - 87(6). - P. 762-9.

8. European Surgical Orthopaedics and Traumatology // The EFORT Textbook / Ed. by George Bentley. — Springer, 2014. - P. 2495-2511.

9. Fukunishi S. Combined anteversion of the total hip arthroplasty implanted with image-free cup navigation and without stem navigation / S. Fukunishi, T. Fukui // Orthop. Rev. (Pavia). - 2012. - 4(4). - P. 146-149.

10. Sendtner E. Stem torsion in total hip replacement / E. Sendtner, S. Tibor. - 2010. - Acta Orthop. Oct. - 81(5). -P. 579-82.

11. Fukunishi S. Assessment of accuracy of acetabular cup orientation in CT-free navigated total hip arthroplasty / S. Fukunishi, T. Fukui // Orthopaedics. — 2008. — 31. - P. 10.

12. Jolles B.M. Factors predisposing to dislocation after primary total hip arthroplasty: a multivariate analysis / B.M. Jolles, P. Zangger. // J. Arthroplasty. - 2002 Apr. -17(3). - P. 282-8.

OmpuMaHO 12.10.2017 ■

Филиппенко В.А., Мезенцев В.А., Овчинников А.М., Карпинский М.Ю.

ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины», г. Харьков, Украина

Рентгенометрические измерения величин углов антеверсии чашки и антеторсии ножки

эндопротеза тазобедренного сустава

Резюме. Цель: разработать методику рентгенометрических измерений антеторсии ножки и антеверсии чашки эндопротеза у пациентов после эндопротезирования тазобедренного сустава. Материалы и методы. Разработана методика рентгенометрических измерений величин антеторсии ножки и ан-теверсии чашки после эндопротезирования тазобедренного сустава. С ноября 2015 по ноябрь 2016 мы измеряли антевер-сию чашки и антеторсию ножки эндопротеза у 23 пациентов после эндопротезирования тазобедренного сустава рентгенометрически с помощью разработанного нами метода и сравнили полученные показатели с данными компьютерной томографии. Результаты. Установлено, что средняя величина угла антеторсии ножки эндопротеза в группе по данным компьютерной томографии составила 7,4 ± 1,9°, угла антеверсии — 20,2 ± 6,1 Аналогичные показатели величин углов

антеторсии и антеверсии по данным рентгенометрии, выполненной по разработанной нами методике, составляли 5,2 ± ± 0,6° и 24,1 ± 6,2° соответственно. Сравнительный анализ между группами данных компьютерной томографии и рентгенометрии не выявил статистически значимых различий, что подтверждает достоверность изучаемого метода (р = 0,346 для величины угла антеторсии ножки, р = 0,191 для величины угла антеверсии чашки). Выводы. Разработанная нами методика определения величин углов антеторсии ножки и ан-теверсии чашки эндопротеза по данным рентгенометрии не уступает по точности аналогичным измерениям с помощью компьютерной томографии.

Ключевые слова: тазобедренный сустав; вывих головки эндопротеза; рентгенометрия; антеверсия чашки; антеторсия ножки.

V.A. Filipenko, V.A. Mezentsev, A.M. Ovchinnikov, M.Yu. Karpinski

State Institution "Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of the Academy of Medical Science of Ukraine", Kharkiv, Ukraine

X-ray measurement of the angles of cup anteversion and stem antetorsion

of the hip joint prosthesis

Abstract. Background. The purpose of our work was to develop a method for X-ray measurement of prosthesis stem antetorsion and cup anteversion in patients after hip joint replacement. Materials and methods. The technique for X-ray measurement of stem antetorsion and cup anteversion after the hip replacement is developed. From November 2018 to November 2016, we evaluated endoprosthesis cup anteversion and stem antetorsion in 23 patients after hip joint replacement using X-ray method developed by us and compared the obtained indices with the data of computed tomography. Results. It was found that the mean value of antetorsion angle of endoprosthesis cup in the group according to the computed tomography data was 7.4 ± 1.9°, the angle of anteversion — 20.2 ± 6.1°. Similar values of antetorsion and

anteversion angles, as it was shown during X-ray examination performed according to our methodology, were 5.2 ± 0.6° and 24.1 ± 6.2°, respectively. The comparative analysis of computed tomography and X-ray data between groups did not reveal statistically significant differences that confirms the reliability of the investigated method (p = 0.346 for stem antetorsion angle, p = 0.191 for cup anteversion angle). Conclusions. The method for determining the magnitude of the angles of endoprosthesis stem antetorsion and cup anteversion developed by us according to X-ray is not inferior to the accuracy of the same measurements by means of computed tomography.

Keywords: hip joint; dislocation of the head of the endoprosthesis; X-ray; cup anteversion, stem antetorsion