A new method for adapting the acetabulum for installation of customized implants

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim – to assess the accuracy and duration of acetabulum adaptation when using the developed method of installing the acetabular components of the hip joint endoprosthesis.

Material and methods. A method and a special device for its implementation have been developed for adapting of the acetabulum with defects. An experimental study was conducted on 3D printed plastic models of pelvic bones of patients with acetabulum defects of type 2A-3B according to the Paprosky classification. In the main group, pelvic bones were treated using the developed method. The control group used Zimmer (USA) hip endoprosthesis kit cutters as well as standard surgical instruments. The accuracy of the pelvic bone treatment was evaluated by the volume of liquid silicone that was poured into the space between the endoprosthesis component and the pelvic bone. The duration of preparation of the acetabulum for cup implantation was assessed using a stopwatch.

Results. The mean duration of pelvic bone preparation for cup implantation did not differ significantly between the groups (p = 0.7). The average volume of solidified silicone in the space between the cup and the pelvic bone model in the main group was significantly less than in the control group (p = 0.02). This indicates a high accuracy of the acetabulum adaptation. Acetabulum wall damage in control group occurred in 5 cases.

Conclusion. The proposed method and the device for its implementation allow you to prepare the pelvic bone for implantation of a customized cup with high accuracy. Its application can simplify the complex revision operations and reduce their invasiveness.

About the authors

Denis I. Varfolomeev

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Author for correspondence.
Email: d.i.burdenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2133-6510
SPIN-code: 4264-9194
Scopus Author ID: 56181297500

PhD, orthopedic traumatologist, postgraduate student of the Department of Traumatology and orthopedics

Russian Federation, Voronezh

References

  1. Korytkin AA, Zakharova DV, Novikova YaS, et al. Custom triflange acetabular components in revision hip replacement (experience review). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2017;23(4):101–111. (In Russ.). [Корыткин А.А., Захарова Д.В., Новикова Я.С., и др. Опыт применения индивидуальных трехфланцевых вертлужных компонентов при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2017;23(4):101–111]. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-101-111
  2. Pronskikh AA, Kharitonov KN, Kuzin VYu, et al. Total hip arthroplasty in cases of massive posttraumatic defects of acetabulum. Modern Problems of Science and Education. Surgery. 2019;5. (In Russ.). [Пронских А.А., Харитонов К.Н., Кузин В.Ю., и др. Эндопротезирование тазобедренного сустава у пациентов с обширными посттравматическими дефектами вертлужной впадины. Современные проблемы науки и образования. Хирургия. 2019;5]. doi: 10.17513/spno.29253 URL:https://science-education.ru/ru/article/view?id=29253 (Date 26.09.2021).
  3. Hao Y, Wang L, Jiang W, et al. 3D Printing Hip Prostheses Offer Accurate Reconstruction, Stable Fixation, and Functional Recovery for Revision Total Hip Arthroplasty with Complex Acetabular Bone Defect. Engineering. 2020;6: 1285–1290. https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.04.013
  4. Nikolaev NS, Malyuchenko LI, Preobrazhenskaia EV, et al. Use of customized acetabular components for hip joint arthroplasty in posttraumatic coxarthrosis. Genij ortopedii. 2019;25(2):207–213. (In Russ.). [Николаев Н.С., Малюченко Л.И., Преображенская Е.В., и др. Применение индивидуальных вертлужных компонентов в эндопротезировании тазобедренного сустава при посттравматическом коксартрозе. Гений ортопедии. 2019;25(2):207–213]. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-207-213
  5. Kovalenko AN, Shubnyakov II, Bilyk SS, et al. Possibilities of modern technologies of visualization and modeling in orthopedics and their role in development of individual constructions in hip arthroplasty. Grekov's Bulletin of Surgery. 2016;175(4):46–52. (In Russ.). [Коваленко А.Н., Шубняков И.И., Билык С.С., и др. Возможности современных технологий визуализации и моделирования в ортопедии и их роль в разработке индивидуальных конструкций в хирургии тазобедренного сустава. Вестник хирургии имени И.И. Грекова. 2016;175(4):46–52. https://doi.org/10.24884/0042-4625-2016-175-4-46-52
  6. Tack P, Victor J, Gemmel P, Annemans L. Do Custom 3D-printed Revision Acetabular Implants Provide Enough Value to Justify the Additional Costs? The Health-economic Comparison of a New Porous 3D-printed Hip Implant for Revision Arthroplasty of Paprosky Type 3B Acetabular Defects and Its Closest Alternative. Orthopaedics&Traumatology: Surgery&Research. 2021:107(1):102600. doi: 10.1016/j.otsr.2020.03.012. Epub 2020 May 11. PMID: 32409268
  7. Zagorodniy NV, Chragyan GA, Aleksanyan OA, et al. 3D Modelling and Printing in Primary and Revision Arthroplasty. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2018;2:21–29. (In Russ.). Загородний Н.В., Чрагян Г.А., Алексанян О.А., и др. Применение 3D-моделирования и прототипирования при первичном и ревизионном эндопротезировании. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2018;2:21–29]. https://doi.org/10.32414/0869-8678-2018-2-21-29
  8. Weber M, Witzmann L, Weiding J, et al. Customized implants for acetabular Paprosky III defects may be positioned with high accuracy in revision hip arthroplasty. International Orthopaedics. 2019;43:2235–2243. https://doi.org/10.1007/s00264-018-4193-3
  9. Mishra A, Verma T, Rajkumar, et al. 3D Printed Patient Specific Acetabular Jig for Cup Placement in Total Hip Arthroplasty. Indian Journal of Orthopaedics. 2020;54:174–180. https://doi.org/10.1007/s43465-020-00061-2
  10. Di Laura A, Henckel J, Hothi H, Hart A. Can 3D surgical planning and patient specific instrumentation reduce hip implant inventory? A prospective study. 3D Printing in Medicine. 2020;6:25. https://doi.org/10.1186/s41205-020-00077-2
  11. Fang C, Cai H, Kuong E, et al. Surgical applications of three-dimensional printing in the pelvis and acetabulum: from models and tools to implants. Der Unfallchirurg. 2019;122:278–285. https://doi.org/10.1007/s00113-019-0626-8
  12. Masumoto Y, Fukunishi S, Fukui T, et al. Acetabular reconstruction for primary and revision total hip arthroplasty using Kerboull-type acetabular reinforcement devices – case-control study with factors related to poor outcomes of surgery. Medicine. 2019;98:27. http://dx.doi.org/10.1097/MD.0000000000016090
  13. Okutani Y, Fujita H, Harada H, et al. Inverted reamer technique for bone grafting of the acetabulum: technical note. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 2021;16:655. https://doi.org/10.1186/s13018-021-02810-x
  14. Perets I, Mu B, Mont M, et al. Current topics in robotic-assisted total hip arthroplasty: a review. Hip International. 2020;30(2):118–124. https://doi.org/10.1177/1120700019893636
  15. Sugano N, Hamada H, Takao M, et al. Accuracy and feasibility of robotic preparation for a metal acetabular augment. Orthopaedic proceedings. 2021;103B(14):45.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. The device layout a) in the transportation case, b) assembled: 1 – case, 2 – third block, 3 – fourth block, 4 – first block, 5 – second block, 6 – connecting elements, 7 – rods, 8 – depth gauge, 9 – drill guide, 10 – drill.

Download (4MB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Device mounted on the pelvic bone model: 1 – drill guide, 2 – second block, 3 – connecting bar, 4 – acetabular component of the endoprosthesis, 5 – depth gauge, 6 – spring, 7 – drill, 8 – fourth block, 9 – third block, 10 – first block, 11 – imprint of unchanged bone, 12 – cutter, 13 – acetabulum.

Download (2MB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Treatment of the acetabulum a) before treatment, b) after treatment with the installed acetabulum component of the endoprosthesis: 1 – pelvic bone, 2 – defect of the posterior edge of the cavity, 3 – osteophyte of the posterior edge of the cavity, 4 – individually manufactured acetabulum component of the endoprosthesis.

Download (4MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Varfolomeev D.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».