Determination of in-space position of tibial graft after reconstruction of anterior cruciate ligament of the knee

Osnovni cilj rekonstrukcije prednjeg ukrštenog ligamenta kolena je dobijanje pune stabilnosti kolena u celom obimu pokreta. Bez obzira na razvoj operativne tehnike i rehabilitacije i dalje postoji jedan broj pacijenata koji nije u potpunosti zadovoljan rezultatom rekonstrukcije prednjeg ukrštenog ligamenta kolena, te je potrebno izvršiti ponovnu operaciju. Smatra se da je najčešći uzrok rane ponovne nestabilnosti loša pozicija kalema, tj. pozicija tunela koja nije na anatomskom mestu. Većina hirurga koji se bave ovom problematikom procenjuju poziciju kalema u golenjači na osnovu standardnih radiograma: prednje-zadnje i bočne projekcije, što svakako nije dovoljno precizno. U ekonomski razvijenim zemljama poziciju kalema određuju analizirajući snimke kompjuterizovane tomografije (CT) ili magnetne rezonance (MRI). Prvenstveno zbog smanjenja doze zračenja kojoj se izlažu pacijenti prilikom kompjuterizovane tomografije, ali i iz ekonomskih razloga bilo bi korisno razvijanje jednog lako dostupnog, jeftinog ali preciznog i jednostavnog metoda određivanja položaja kalema u golenjači. Osnovni cilj ovog istraživanja bio je da se dokaže značaj pozicije kalema u golenjači i mogućnost svakodnevne kliničke primene novorazvijenog kompjuterskog programa u cilju određivanja prostorne pozicije kalema u golenjači iz samo dva standardna radiograma. Studija je bila eksperimentalno-prospektivnog karaktera. Eksperimentalni deo istraživanja sproveden je na Fakultetu tehničkih nauka (FTN) u Novom Sadu na Departmanu za proizvodno mašinstvo gde je na osnovu standardnih RTG snimaka (prednje-zadnje i bočne projekcije) razvijen kompjuterski program za određivanje prostornog položaja kalema u golenjači. U cilju verifikacije novorazvijenog programa realizovano je prostorno određivanje položaja kalema u golenjači obradom standardnih RTG snimaka (prednje-zadnje i bočne projekcije) kod 10 pacijenata kod kojih je izvršena primarna rekonstrukcija prednjeg ukrštenog ligamenta kolena. Dobijeni rezultati su upoređeni sa položajem kalema na CT snimcima koji su obezbeđeni za sve pacijente. Na taj način je eksperimentalnim putem utvrđena preciznost novorazvijenog softvera u određivanju prostornog položaja kalema u golenjači. Drugi deo istraživanja bilo je prospektivno kliničko ispitivanje koje je sprovedeno na Klinici za ortopedsku hirurgiju i traumatologiju Kliničkog centra Vojvodine u Novom Sadu. Ispitivanu grupu je činilo 120 pacijenata, oba pola, sa prekidom prednjeg ukrštenog ligamenta levog ili desnog kolena. Metodom slučajnog izbora pacijenti su podeljeni u četiri grupe od po 30 pacijenata prema veličini sagitalnog ugla (S) bušenja kanala u golenjači (S 60º-69,9º i S 70º-80º) i prema veličini transverzalnog ugla (T) bušenja kanala u golenjači (T 60º-69,9º i T 70º-80º). Grupa I 30 pacijenata (S 60º-69,9º i T 60º-69,9º), grupa II 30 pacijenata (S 60º-69,9º i T 70º-80º), grupa III 30 pacijenata (S 70º-80º i T 60º-69,9º), grupa IV 30 pacijenata (S 70º-80º i T 70º-80º). Svi pacijenti su godinu dana nakon operacije prošli klinička ispitivanja po bodovnim skalama (Tegner bodovna skala, Lysholm bodovna skala i IKDC standard) i artrometrijska merenja. Rezultati dobijeni merenjem položaja kalema u golenjači, kliničkim ispitivanjima i artrometrijskim merenjima poređani su unutar svake grupe posebno, a izvršeno je i poređenje dobijenih rezultata između svih grupa. U ispitivanje su uključeni samo oni pacijenti koji su dali potpisani informisani pristanak da učestvuju u ispitivanju nakon detaljnog upoznavanja sa planiranom procedurom. Svaki pacijent je bio informisan o svrsi i načinu sprovođenja istraživanja, kao i o pregledima i merenjima koja će biti vršena. Statističkom analizom rezultata utvrđeno je da veličina greške prostornog određivanja položaja kalema u golenjači posle rekonstrukcije prednjeg ukrštenog ligamenta kolena novorazvijenim kompjuterskim programom nije statistički značajna, a kompjutersko određivanje položaja kalema u golenjači omogućava iste rezultate kao i CT snimci. Sumiranjem zaključaka nakon sveobuhvatne analize dobijenih rezultata istraživanja, može se zaključiti da pozicija kalema u golenjači posle rekonstrukcije prednjeg ukrštenog ligamenta kolena utiče na postoperativni funkcionalni rezultat.The main goal of reconstruction of the anterior cruciate ligament of the knee is to obtain complete knee stability in the full range of movement. Regardless of the development of operational techniques and rehabilitation, there is still a number of patients who are not completely satisfied with the result of reconstruction of the anterior cruciate ligament, and a re-operation is required. It is believed that the most common cause of the instability is the bad position of the graft, i.e. position of the tunnel that is not at the anatomical place insertion. Most surgeons who deal with this problem evaluate the position of the graft in the tibia based on standard radiograms: anterior-posterior and lateral projections, which is not precise enough. In economically developed countries, the position of the graft is determined by analyzing images of computerized tomography (CT) or magnetic resonance (MRI). Primarily due to a decrease in the radiation dose exposed to patients during computerized tomography, but also for economic reasons, it would be useful to develop an easily accessible, inexpensive but precise and simple method for determining the position of the graft in the tibia. The main goal of this examination was to prove the significance of the position of the graft and the possibility of daily clinical use of the newly developed computer program in order to determine in-space position of the graft in only two standard radiograms. The study was experimental-prospective. The experimental part of the research was conducted at the Faculty of Technical Sciences (FTN) in Novi Sad at the Department of Production Engineering, where a computer program for determining in-space position of the graft in the tibia was developed on the basis of standard RTG images (anterior-posterior and lateral projections). In order to verify the newly developed program, in-space determination of the position of the graft in the tibia by processing standard RTG images (anterior-posterior and lateral projections) was performed in 10 patients in which the primary reconstruction of the anterior cruciate ligament was performed. The obtained results were compared with the position of the grafts on CT images provided to all patients. In this way, the accuracy of newly developed software in determining in-space position of the graft in the tibia was determined experimentally. The second part of the study was a prospective clinical trial conducted at the Clinic for Orthopedic Surgery and Traumatology at the Clinical Center of Vojvodina in Novi Sad. The investigated group consisted of 120 patients, both sexes, with a break of the anterior cruciate ligament of the left or right knee. By random selection, patients were divided into four groups of 30 patients according to the size of the sagital angle (S) of the tunnel drilling in the tibia (S 60º-69,9º and S 70º-80º) and according to the transversal angle (T) of the drill tunnel in the tibia ( T 60º-69.9º and T 70º-80º). Group I 30 patients (S 60º-69.9º and T 60º-69.9º), group II 30 patients (S 60º-69.9º and T 70º-80º), group III 30 patients (S 70º-80º and Tº60º -69.9º), group IV 30 patients (S 70º-80º and T 70º-80º). All of the patients underwent clinical trials by scales (Tegner score scale, Lysholm score scale and IKDC standard) and arthrometric measurements one year after surgery. The results obtained by measuring the position of the graft in the tibia, clinical trials and arthrometric measurements were classified separately in each group, and obtained results were compared between all groups. The study included only those patients who gave signed informed consent to participate in the study after being thoroughly informed about planned procedure. Each patient was informed about the purpose and method of conducting the research, as well as the examinations and measurements to be performed. Statistical analysis of the results showed that the size of the error in measuring in-space determination of the position of the graft in tibia after reconstruction of the anterior cruciate ligament of the knee by a newly developed computer program was not statistically significant, and the computer determination of the position of the graft in the tibia provides the same results as the CT images. Summarizing the conclusions after a comprehensive analysis of the obtained results of the study, it can be concluded that the position of the graft in tibia after reconstruction of the anterior cruciate ligament affects the postoperative functional result