采用定制假体和混合现实技术进行了一例复杂的髋关节翻修成形术。据作者所知，这是文献中首次报道此类手术。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
3D打印与解剖结构可视化技术在医学多个领域正迅速发展。2019年1月，研究人员采用定制化假体与混合现实技术成功实施了一例复杂的髋关节翻修术。混合现实技术的应用实现了对解剖结构的清晰可视化，从而确保了假体植入的精确固定。据作者所知，这是首次报道将这两种创新技术联合应用于临床的病例。手术前的诊断为左侧髋关节髋臼部件松动。术中使用了由工程师制作的混合现实头戴设备与全息影像。手术顺利完成，术后患者早期实现直立活动并进入康复阶段。该团队认为，此类技术在关节置换术、创伤骨科及骨科肿瘤学领域均具有广阔的发展前景。
引言
三维（3D）打印与复杂结构可视化技术在医学多个领域正迅速发展，包括心血管外科、耳鼻喉科、颌面外科，尤其是骨科手术1,2,3,4,5。目前，该技术在骨科手术中的应用不仅限于直接实施3D打印部件，还广泛用于手术培训、术前规划以及术中导航6,7,8。
全髋关节置换术（THA）和全膝关节置换术（TKA）是全球范围内最常见的骨科外科手术之一。由于能显著改善患者的生活质量，THA 曾在先前的一项研究中被称为"世纪手术"9。2019年，波兰共实施了49,937例THA和30,615例TKA10。随着预期寿命的延长，髋关节和膝关节置换手术的预计数量呈上升趋势。为改进假体设计、手术技术以及术后护理，人们已做出巨大努力。这些进步显著提高了恢复患者功能的可能性，并降低了并发症风险<....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
该方案遵循华沙医科大学人类研究伦理委员会的指导原则。患者已签署知情同意书，同意接受该操作，并知晓操作过程将被记录。患者在操作前已对此表示同意。
注意：将患者纳入手术项目的基本标准是，由于解剖结构功能障碍，无法使用标准植入物，必须进行手术干预。混合现实技术旨在实现假体的更精准放置，提高手术成功的可能性。
1. 准备
- 在患者住院前，准备定制的髋臼假体并规划手术方案。
注意：在此案例研究中，由具备医学影像诊断专业知识的人员制备了定制的髋臼假体。- 在计划入院前，于影像诊断单位进行X射线检查。
- 进行骨盆前后位X射线摄影。
- 根据X射线图像评估患者骨盆的当前状况。
- 将获得的影像与先前的X射线图像进行比较。
- 按照协议进行骨盆CT扫描，并获取DICOM（医学数字成像与通信）文件。
- 将患者置于可移动的CT扫描平台上。
- 点击厚度按钮，选择512 x 512像素的扫描层厚。
- 点击设定1 mm层厚的参数选项。
- 点击开始程序，等待检查结果。
- 请工程师设计假体方案，该方案可作为技术图纸或3D打印模型原型以数字....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
图像预处理
由经验丰富的放射科技师使用现有软件中的阈值分割和区域生长算法，从CT的DICOM图像中对骨盆骨、股骨及假体内植物进行半自动分割，生成二值掩膜33。生成的标签图还由放射科医生进行手动修正。这些标签图用于增强可视化效果，并在下一步中叠加至CT扫描图像上。该方法可将容积渲染（可在CT图像上显示骨结构及周围组织）与分割出的重要组织区域相结合。分割结果保留在原始图像序列中，避免了仅构建结构的三维图形模型，从而保留了所有亨氏单位（HU）值的信息。最终实现了交互式可视化，可根据手术情况同时或单独显示组织、植入物及骨分割结果（图1 和 图4 展示了固定植入物的可视化效果）。处理后的CT数据集通过专用软件以全息影像形式呈现。
术前规划与住院
根据计算机断层扫描（CT）数据及可视化图像，制定了手术方案。该方案包括以下重要参数：髋关节旋转中心、.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
初次和翻修髋关节置换术可能需要个性化设计，以确保治疗的有效性。然而，与标准手术相比，使用定制假体需要更长的术前准备时间。定制的3D打印假体是一种解决方案，可为因疾病导致严重骨质破坏的非典型患者恢复功能提供机会29。由于退行性病变进展迅速、原发性骨肿瘤或转移瘤引起的骨缺损，以及复杂的创伤或多次翻修手术等原因，标准假体往往无法满足临床需求16。定制假体针对特定患者进行完全个体化设计，充分考虑其解剖异常和当前临床状况。假体制作过程需要骨科医生与工程师密切合作，并基于计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）数据进行。虚拟假体模型的构建过程较为复杂，由工程师精确分析假体与骨骼之间的受力关系后完成。初步的虚拟3D模型需与外科医生共同讨论，经确认批准后，开始定制假体的生产。最终的假体会随附供手术团队使用的PDF版操作说明，同时配备精确的骨盆骨骼及假体塑料模型，用于术前训练和术中比对适配。
术前规划至关重要，尤其是在翻修关节置换术的背景下。在确定患者是否适合接受该手术时，必须考虑其总体临床状况、合并.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
Maciej Stanuch、Adriana Złahoda-Huzior 和 Andrzej Skalski 是 MedApp S.A. 的员工。MedApp S.A. 是生产 CarnaLifeHolo 解决方案的公司。
致谢
不适用。
本研究作为一项非商业合作的一部分开展。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| CarnaLifeHolo v. 1.5.2 | MedApp S.A. | ||
| 定制型三翼髋臼假体组件 | BIOMET | 货号 PM0001779 | |
| 限制性模块化股骨头 + 锥度12/14的9mm颈长，钴铬钼合金，36mm规格 | BIOMET | 货号 14-107021 | |
| 聚乙烯内衬 Freedom Ringloc-X 限制性线性 Ringloc-X 58mm，适用于36mm头 / 10 * | BIOMET | 货号 11-263658 |
参考文献
- Smoczok, M., Starszak, K., Starszak, W. 3D printing as a significant achievement for application in posttraumatic surgeries: A literature review. Current Medical Imaging. 17 (7), 814-819 (2021).
- Farooqi, K. M., et al. 3D pr....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
