Základní podmínkou pro dlouhodobou životnost endoprotézy kolenního kloubu je její přesné uložení. Nevhodná pozice endoprotézy může vést ke zrychlení otěru polyetylenového plata, uvolnění komponenty jakož i ke snížení funkční výkonnosti umělého kloubu. Nesprávná poloha komponenty, v jakékoli anatomické rovině může mít zcela zásadní dopad. Abnormální varus nebo valgus poloha již byla doložena jako hlavní příčina uvolnění komponenty. Vzájemná poloha femorální a tibiální komponenty má velký vliv na vedení pately při pohybu kloubem a na případné patelofemorální komplikace. Jednotlivé kostní řezy proto musí být vedeny s co největším důrazem na vztah k mechanické ose končetiny. Operatéři k tomu používají škálu cíličů, jež jim slouží k pokud možno co nejlepšímu přizpůsobení kostních řezů geometrii pacienta. Výsledky ukazují, že i při velkých zkušenostech operatéra s implantacemi kolenního kloubu je po resekci kostí čtyřstupňová a větší odchylka femorotibiálního úhlu od mechanické osy až u 30 % všech operovaných pacientů. Proto byly vyvinuty systémy počítačové navigace, které tuto chybu prakticky zcela eliminují.
Aby mohly být resekční šablony správně naloženy na kosti pacienta, musí počítač vycházet z relevantních dat. Tato data jsou shromážděna buď předoperačně na základě podrobného CT scanu končetiny, nebo peroperačně specifikou metodikou Orthopilot, popsanou v následujícím textu. V současné době lze tedy navigované systémy rozdělit do dvou skupin:
- CT navigační systémy
- kinematický systém Orthopilot

CT navigační systémy
Tato zařízení vytvářejí 3D model z CT nasnímaných dat a ten zobrazují na monitor. Operatér tak může přesně plánovat řezy i velikost a pozici implantátů. Specifická anatomická místa, která jsou označena, slouží jako referenční body během operace. Počítač tak nyní může interaktivně srovnávat předem naplánované kroky s realitou během operace a dokáže na pacientovi velmi přesně určit každý bod z předem zpracovaného 3D modelu. Resekční šablony jsou na pacientovi polohovány počítačem prostřednictvím sond tzv. transsmiters, jejichž předem daná poloha je interpolována z 3D vytvořeného modelu. Operatér nyní může pracovat na kosti tak přesně, jak si naplánoval na 3D modelu. Z této filozofie vychází i plně robotizované operační systémy, kdy veškeré výše popsané kroky provádí počítač zcela sám.
CT navigační systémy vyžadují dosti podrobný CT scan končetiny, který není standardním nákladem operace, dále zvyšuje RTG zatížení pacienta. Předoperační plánování je též časově náročnější a prodlouží tak celou délku zákroku včetně operace cca na tři hodiny. Dále se přidává možná chyba při procesu tzv. registrace - kalibrace operačního pole pacienta podle 3D modelu a v neposlední řadě je tu pořizovací cena celého zařízení.
Kinematický systém Orthopilot

Jedná se o dosud jediné na celosvětovém trhu dostupné zařízení, které nevyžaduje předoperační CT plánování, a proto je též nazýváno CT free navigation. Nezbytná data, která jsou potřebná k vytvoření počítačového 3D modelu, jsou nasnímána peroperačně, na základě níže uvedeného postupu. Pouze Orthopilot je dnes sériově nasazen v aloplastické praxi kolenního kloubu.

Celé zařízení se skládá z několika částí (viz obr. 1):
A) 3D Optotrak (1) - infračervená
kamera - lokalizér, která zaměřuje polohu infračervených diod v prostoru s přesností 0,1 mm.
B) Rigid bodies (RB) - sondy (2),
každá nesoucí šest infračervených diod. Tyto sondy jsou naloženy nejprve na předem definovaná místa pacienta v rámci procesu snímání dat k vytvoření 3D modelu končetiny a v další fázi naopak slouží k orientaci počítače v tomto 3D modelu při nastavování poloh resekčních šablon na končetině pacienta.
C) Standardní PC (3) se 17“ monito-
rem (4) a sériovým rozhraním (5) k připojení výše popsaných zařízení.
D) Nožní pedál (6) k ovládání
    softwaru.
E) Standardní instrumentárium
k implantaci komponent kolenního kloubu Search Evolution rozšířené o sadu bikortikálních šroubů sloužících k ukotvení RB ke kostem pacienta, dále o sadu resekčních šablon s úchytem pro RB a speciální palpátor (bude popsán dále).

Princip zařízení
3D model vytváří počítač na základě informací nasbíraných peroperačně. Po otevření kolenního kloubu standardním přístupem se na distální diafýzu femuru a proximální diafýzu tibie připevní bikortikálními šrouby RB sondy. Ty zůstanou na kostech po celou dobu operace. Další z nich, tzv. mobilní sonda, svou polohu během operace postupně mění podle toho, v jaké fázi se výkon právě nachází. Během sběru dat, kdy operatér provádí končetinou předem definované pohyby, registruje kamera Optotrak přesnou polohu jednotlivých RB sond a vytváří tak reálný 3D obraz končetiny. Smyslem je, aby počítač vymodeloval reálný stav mechanické osy končetiny pacienta, kterou následně hodnotí ve vztahu k optimální mechanické ose tvořené spojnicí: střed hlavice femuru - střed kolena - střed kotníku. Nastavení poloh jednotlivých resekčních šablon ve druhé fázi operace počítač směřuje tak, aby na závěr, po zaoperování jednotlivých komponentů, byla mechanická osa pacienta identická s mechanickou osou ideální.

Postup operace
Operační postup stran zapojení systému Orthopilot můžeme rozdělit na dvě části:
- sběr dat
- vlastní operace.

Sběr dat
Jak již bylo uvedeno, po otevření kolenního kloubu standardním přístupem se na distální diafýzu femuru a proximální diafýzu tibie připevní bikortikálními šrouby RB sondy. Mobilní sonda se stejným šroubem přikotví do spina iliaca anterior superior.
V první části sběru dat určujeme střed hlavice femuru, jako výchozí bod mechanické osy. Končetinou, resp. stehnem pacienta následně provádíme rotační pohyby (viz obr. 2), a to tak dlouho, dokud počet načtených jednotek, zobrazených na monitoru, nedosáhne č. 100. (Veškeré ovládání jednotlivých kroků, tedy postup na další eventuálně krok zpět, začátek/konec akce-náčtu dat, provádí operatér pomocí nožního pedálu o dvou klapkách. Alternativně je samozřejmě možno program obsluhovat i z klávesnice počítače. Veškeré nezbytné údaje a pokyny se přitom operatérovi průběžně zobrazují na monitoru.)
Následně přemístíme mobilní sondu ze šroubu v pánvi na držák fixovaný k nártu nohy gumovým páskem. Opět provedeme sérii pohybů, znázorněných na obr. 3, tedy flexí a extenzí v kotníku, dokud počet načtených jednotek nedosáhne č. 100. V tomto kroku jsme tedy určili polohu kotníku na trojbodové ose střed hlavice femuru - střed kolena - střed kotníku.
V dalším kroku určujeme polohu kolena, a to tak, že provádíme flexi a extenzi v kolenu do počtu načtených jednotek cca 80, a potom provádíme rotaci v kolenu do počtu cca 100, vše, jak je znázorněno na obr. 4.
V posledním kroku v rámci sběru dat umístíme mobilní sondu na palpátor (palpátor je nástroj podobný šroubováku nebo šídlu s dřevěnou rukojetí, na který je možno pevně přichytit RB sondu). Špičku palpátoru pak postupně přikládáme na oba zadní femorální kondyly, na planum femoris, na místo tibiálního plata, které budeme následně brát jako referenční, na oba kotníky a na přední hranu distální části tibie. Tato data jsou nezbytná jednak k upřesnění center kolena a kotníku, k určení velikosti femorální komponenty, a tedy i velikosti femorální resekční šablony a v neposlední míře nám referenční bod na platu tibie bude sloužit jako místo, vůči kterému budeme nastavovat výšku tibiální resekce.

Nyní, když máme nasbírána veškerá data, počítač nám na monitoru nabídne grafické a numerické údaje o stavu mechanické končetiny pacienta, tedy o úchylce varus/valgus ve stupních, eventuálně o extenčním deficitu končetiny opět ve stupních (viz obr. 5).
Vlastní operace

Resekce tibie
Resekční šablonu osazenou mobilní RB sondou přiložíme společně s cíličem na tibii. Při jemné manipulaci cíličem (viz obr. 6) se snažíme, aby se červený kříž na obrazovce monitoru, který znázorňuje aktuální polohu resekční šablony, překryl s křížem žlutým, který představuje ideální polohu určenou počítačem na základě 3D modelu. Tibie je přitom zobrazena jak ve frontálním, tak v sagitálním řezu. Údaj High + xx mm je údaj o výšce resekční linie vůči referenčnímu bodu na tibiálním platu určeným během sběru dat.

Distální resekce femuru
Resekční šablonu osazenou mobilní RB sondou přiložíme společně s cíličem na femur. Při jemné manipulaci cíličem se snažíme, aby se červený kříž na sagitálním řezu femurem zobrazený na obrazovce monitoru vpravo, který znázorňuje aktuální polohu resekční šablony, překryl s křížem žlutým, který představuje ideální polohu určenou počítačem na základě 3D modelu. Překrytí křížů na frontálním řezu femurem vlevo (sklon varus/valgus) docílíme otáčením kolečka na resekční šabloně.

Nastavení zevní rotace
V dalším kroku naložíme na distálně resekovaný femur šablonu sloužící k předvrtání kotevních otvorů pro resekční šablonu femuru, samozřejmě osazenou RB mobilní sondou. Poté, co provedeme její fixaci v zacílené poloze, viz poloha na monitoru, provedeme v předefinovaných otvorech kotevní návrty pro resekční šablonu femuru s možností nastavení 3° zevní rotace. Velikost této šablony odečteme v levém dolním rohu obrazovky. Do předvrtaných otvorů nyní naložíme resekční šablonu k provedení přední, zadní a obou šikmých resekcí.
Nyní, když máme provedeny veškeré resekce, osadíme kosti zkušebními komponentami a posuneme se k dalšímu kroku, kdy na monitoru můžeme posoudit aktuální stav mechanické osy končetiny. Následně zacementujeme definitivní komponenty, zavedeme definitivní plato a operaci dokončíme.

Shrnutí
Podle dosavadních zkušeností je Orthopilot zcela zásadní pomůckou v rukou operatéra. Vysoká dosažitelná přesnost v uživatelsky příjemném prostředí, při relativně nízké pořizovací ceně, staví systém Orhopilot celosvětově do popředí zájmu odborné veřejnosti. Ve srovnání s ostatními navigačními systémy jako jediný nevyžaduje předoperační CT plánování, nezatěžuje tak pacienta RTG zářením a nezvyšuje ani celkové náklady o výdaje na pořízení CT dat. Celkový operační čas se přitom prodlouží po zaoperování souboru cca 30 navigovaných endoprotéz a více maximálně o 10-15 min. Dále není zapotřebí při femorálním cílení provádět návrt dřeňové dutiny femuru, což se promítá ve snížení rizika tukové embolie. Relativní nevýhodou je nutnost provést drobný kožní řez nad ilickou spinou s jejím návrtem, jakož i provedení bikortikálních návrtů na femuru a tibii k fixaci RB sond. Klinická pozorování však ukazují, že popsané úkony nezvyšují pooperační krevní ztráty.

Závěr
V Úrazové nemocnici v Brně máme již dva roky zkušenosti s navigačním systémem Orthopilot při operacích totální náhrady kolenního kloubu Search Evolution. Navigace nyní používá nový software, který pro sběr dat již nepotřebuje incizi a následné zavedení navigační sondy do oblasti spina ilica anterior superior. Zařazení tohoto systému se stalo zcela rutinním postupem v implantacích totální náhrady kolenního kloubu.
Naše první zkušenosti nám poskytují argumenty a zároveň stanovují cíle, které nás přesvědčují o převaze navigace proti konvenčním implantacím. Hlavní přednosti vidíme ve větší preciznosti operace, větší operační jistotě, menší invazivitě a v dlouhodobém výhledu také v nižších nákladech na léčení našich nemocných, které se projeví především v delší životnosti endoprotézy.

Další možnosti navigace
Zkušenosti s dvouletým rutinním používáním navigačního systému Orthopilot nejen na našem pracovišti, ale i v Evropě a jednoznačný celosvětový trend vedoucí k navigaci nás v posledním roce vedl k rozšíření navigace o její použití při operaci jamky Plasmacup při totální náhradě kyčelního kloubu.
Další rozšíření, které zavedeme na našem pracovišti do jednoho roku, bude navigace unikondylární endoprotézy kolenního kloubu, valgizační osteotomie tibie a cílení návrtů kanálů u plastiky předního zkříženého vazu.
Věříme, že tímto způsobem udržíme na poli navigačních technik krok s celosvětovým trendem a našim nemocným tak zajistíme operativu v souladu s tímto trendem.

Úrazová nemocnice, Brno
Aloplastické centrum