Effectiveness of 3D visualization technologies in planning and performing reconstructive plastic surgeries in patients with elbow contractures caused by ossification

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Open reconstructive plastic surgeries are the most radical method of treating patients with elbow contractures caused by ossification. However, these surgeries pose a serious problem due to the large number of unsatisfactory results.

The aim of the study is a comparative assessment of the effectiveness between standard techniques and 3D visualization technologies in the surgical treatment of patients with elbow contractures caused by ossification.

Methods. Using random number generation, all patients (n = 71) were randomized into two groups. The first group included 34 patients with elbow contractures caused by ossification that underwent surgical intervention using 3D technologies to assess the ossification process. The second group enrolled 37 patients with a similar nosology that underwent standard examination and surgical treatment. The results were evaluated intraoperatively and 180 days after the surgery. The data were obtained from primary medical records and further survey.

Results. The application of new planning technology and tactics for onstructive plastic surgeries made it possible to reduce the surgery time by 1.2 times (p<0.05), reduce blood loss by 1.3 times (p<0.05) and increase the relative number of patients with sufficient movement volume by 10.6% (p<0.05). The assessment of various performance parameters (range of motion, pain syndrome, quality of life etc.) showed that after 6 months in the main group, the relative number of patients with problems related to the operated joint was significantly lower than in the control group: 20.5% vs 84.7% (p<0.05).

Conclusions. The data obtained indicate that the use of the new technique for planning and performing reconstructive plastic surgery in patients with elbow contractures caused by ossification contributes to a less invasive intervention and achievement of better intraoperative and medium-term treatment results.

About the authors

Irina S. Petlenko

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: Petlenko1995@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3600-3583
Russian Federation, St. Petersburg

Svetlana Y. Fedyunina

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: fedyuninasyu@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-8718-493X

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Alimurad G. Aliyev

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: alievag@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6885-5473

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Stanislav S. Bilyk

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: bss0413@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7123-5582

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Nikita S. Zakhmatov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: zakhmatovn.s@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-7340-5545
Russian Federation, St. Petersburg

Igor I. Shubnyakov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: shubnyakov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0218-3106

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Слободской А.Б., Прохоренко В.М., Бадак И.С., Воронин И.В., Дунаев А.Г. Ближайшие и среднесрочные результаты артропластики суставов верхней конечности. Вестник медицинского института «РЕАВИЗ»: Реабилитация, Врач и Здоровье. 2012;3-4(7-8):67-74. Slobodskoy A.B., Prokhorenko V.M., Badak I.S., Voronin I.V., Dunayev A.G. The nearest and intermediate term results arthroplastic of joints of the top finiteness. Bulletin of the Medical Institute REAVISE: Rehabilitation, Physician and Health. 2012;3-4(7-8):67-74. (In Russian).
  2. Lindenhovius A.L., Doornberg J.N., Ring D., Jupiter J.B. Health status after open elbow contracture release. J Bone Joint Surg Am. 2010;92:2187-2195. doi: 10.2106/JBJS.H.01594.
  3. Mellema J.J., Lindenhovius A.L., Jupiter J.B. The posttraumatic stiff elbow: an update. Curr Rev Musculoskelet Med. 2016;9(2):190-198. doi: 10.1007/s12178-016-9336-9.
  4. Haglin J.M., Kugelman D.N., Christiano A., Konda S.R., Paksima N., Egol K.A. Open surgical elbow contracture release after trauma: results and recommendations. J Shoulder Elbow Surg. 2018;27(3):418-426. doi: 10.1016/j.jse.2017.10.023.
  5. Qian Y., Yu S., Shi Y., Huang H., Fan C. Risk Factors for the Occurrence and Progression of Posttraumatic Elbow Stiffness: A Case-Control Study of 688 Cases. Front Med (Lausanne). 2020;7:604056. doi: 10.3389/fmed.2020.604056.
  6. Яриков А.В., Горбатов Р.О., Денисов А.А., Смирнов И.И., Фраерман А.П., Соснин А.Г. и др. Применение аддитивных технологий 3D-печати в нейрохирургии, вертебрологии, травматологии и ортопедии. Клиническая практика. 2021;12(1):90-104. doi: 10.17816/clinpract64944. Yarikov A.V., Gorbatov R.O., Denisov A.A., Smirnov I.I., Fraerman A.P., Sosnin A.G. et al. Application of additive 3D printing technologies in neurosurgery, vertebrology, traumatology and orthopedics. Clinical Practice. 2021;12(1):90-104. (In Russian). doi: 10.17816/clinpract64944.
  7. Богданов А.В. Особенности рентгенодиагностики и классификации повреждений головки мыщелка плечевой кости. Травматология и ортопедия России. 2006;2(40):46-48. Bogdanov A.V. Features of X-ray diagnostics and classification of injuries to the head of the condyle of the humerus. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2006;2(40):46-48. (In Russian).
  8. Sun C., Zhou X., Yao C., Poonit K., Fan C., Yan H. The timing of open surgical release of post-traumatic elbow stiffness: A systematic review. Medicine (Baltimore). 2017;96(49):e9121. doi: 10.1097/MD.0000000000009121.
  9. Малаев И.А., Пивовар М.Л. Аддитивные технологии: применение в медицине и фармации. Вестник фармации. 2019;(2):98-107. Malaev I.A., Pivovar M.L. Additive technologies: application in medicine and pharmacy. Bulletin of Pharmacy. 2019;(2):98-107. (In Russian).
  10. Алехнович А.В., Фокин Ю.Н., Есипов А.А. Состояние и перспективы развития аддитивных технологий в военных лечебно-профилактических учреждениях. Госпитальная медицина: наука и практика. 2019;1(2):62-64. Alekhnovich A.V., Fokin Yu.N., Esipov A.A. The state and prospects of development of additive technologies in military medical and preventive institutions. Hospital Medicine: Science and Practice. 2019;1(2):62-64. (In Russian).
  11. Приходько А.А., Виноградов К.А., Вахрушев С.Г. Меры по развитию медицинских аддитивных технологии в Российской Федерации. Медицинские технологии. Оценка и выбор. 2019;(2):10-15. Prikhodko A.A., Vinogradov K.A., Vakhrushev S.G. Measures for the development of medical additive technologies in the Russian Federation. Medical technologies. Assessment and selection. 2019;(2):10-15. (In Russian).
  12. Evans P.J., Nandi S., Maschke S., Hoyen H.A., Lawton J.N. Prevention and treatment of elbow stiffness. J Hand Surg Am. 2009;34:769-778.
  13. Gill A., Mellema J.J., Menendez M.E., Ring D. Articular osteotomy of the distal humerus and excision of extensive heterotopic ossification. Injury. 2016;47(3):776-779. doi: 10.1016/j.injury.2015.12.030.
  14. Cikes A., Jolles B.M., Farron A. Open elbow arthrolysis for posttraumatic elbow stiffness. J Orthop Trauma. 2006;20:405-409.
  15. Sun Z., Liu W., Li J., Fan C. Open elbow arthrolysis for post-traumatic elbow stiffness: an update. Bone Jt Open. 2020;1(8):576-584. doi: 10.1302/2633-1462.19.BJO-2020-0098.R1.
  16. Morrey B.F. Surgical treatment of extraarticular elbow contracture. Clin Orthop Relat Res. 2000;370:57-64.
  17. Ranganathan K., Loder S., Agarwal S., Wong V.C., Forsberg J., Davis T.A. et al. Heterotopic ossification: basic-science principles and clinical correlates. J Bone Joint Surg Am. 2015;97(13):1101-1111.
  18. Larson A.N., Morrey B.F. Interposition arthroplasty with an Achilles tendon allograft as a salvage procedure for the elbow. J Bone Joint Surg Am. 2008;90(12): 2714-2723.
  19. Zheng W., Chen C., Zhang C., Tao Z., Cai L. The Feasibility of 3D Printing Technology on the Treatment of Pilon Fracture and Its Effect on Doctor-Patient Communication. Biomed Res Int. 2018;2018:8054698. doi: 10.1155/2018/8054698.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-rays of the affected elbow joint in the anteroposterior and lateral views: signs of deforming osteoarthritis — narrowing of the joint gap, massive ossificates

Download (29KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. 3D reconstruction of the elbow joint with ossificates performed using MSCT data (anterior, posterior, lateral joint sections) also does not allow to fully visualize ossificates

Download (38KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Software “sequencing” of the elbow joint bones and detailed visualization of the location and size of ossificates (anterior section of the distal end of the humerus and distal section of the ulna). Grading of ossificate sizes: 1 — above the threshold value; 2–4 — hypertrophied areas of bone tissue in the order of decreasing ossification size; 5 — bone tissue defects; 6 — normal bone tissue not differing from the model of the contralateral elbow

Download (32KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Final stage of 3D reconstruction of the affected elbow joint. Changes due to ossification of the distal end of the humerus are clearly visible compared to the intact joint of the patient (all bone structures that differ from the healthy joint are colored other than green according to the scale)

Download (44KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The number of patients in the groups with insufficient amplitude of extensor (a) and flexor (b) movements in the mid-term follow-up

Download (54KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The number of patients in the groups with various self-care problems due to impaired function of the operated elbow in the mid-term follow-up

Download (23KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Mid-term results of surgical treatment efficacy in the study groups associated with general dysfunction after surgical interventions. On the X axis — studied parameters, Y axis –number of patients with disorders

Download (52KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».