Summary
संवर्धित वास्तविकता प्रौद्योगिकी को इस सर्जिकल प्रक्रिया के वास्तविक समय के विज़ुअलाइज़ेशन को महसूस करने के लिए ऊरु सिर के ओस्टियोनेक्रोसिस के लिए कोर डिकंप्रेशन पर लागू किया गया था। यह विधि प्रभावी रूप से कोर decompression की सुरक्षा और परिशुद्धता में सुधार कर सकते हैं।
Abstract
ऊरु सिर (ONFH) का ऑस्टियोनेक्रोसिस युवा और मध्यम आयु वर्ग के रोगियों में एक आम संयुक्त रोग है, जो गंभीरता से उनके जीवन और काम पर बोझ डालता है। प्रारंभिक चरण के ओएनएफएच के लिए, कोर डिकंप्रेशन सर्जरी एक शास्त्रीय और प्रभावी हिप संरक्षण चिकित्सा है। Kirschner तार के साथ कोर decompression की पारंपरिक प्रक्रियाओं में, अभी भी कई समस्याएं हैं जैसे कि एक्स-रे एक्सपोजर, बार-बार पंचर सत्यापन, और सामान्य हड्डी के ऊतकों को नुकसान। पंचर प्रक्रिया का अंधापन और वास्तविक समय विज़ुअलाइज़ेशन प्रदान करने में असमर्थता इन समस्याओं के लिए महत्वपूर्ण कारण हैं।
इस प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए, हमारी टीम ने संवर्धित वास्तविकता (एआर) प्रौद्योगिकी के आधार पर एक इंट्राऑपरेटिव नेविगेशन सिस्टम विकसित किया। यह सर्जिकल प्रणाली सहजता से सर्जिकल क्षेत्रों की शारीरिक रचना को प्रदर्शित कर सकती है और वास्तविक समय में इंट्राऑपरेटिव वीडियो के लिए प्रीऑपरेटिव छवियों और आभासी सुइयों को प्रस्तुत कर सकती है। नेविगेशन प्रणाली की मार्गदर्शिका के साथ, सर्जन लक्षित घाव क्षेत्र में किर्शनर तारों को सटीक रूप से सम्मिलित कर सकते हैं और संपार्श्विक क्षति को कम कर सकते हैं। हमने इस प्रणाली के साथ कोर डीकंप्रेशन सर्जरी के 10 मामलों का आयोजन किया। पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में पोजिशनिंग और फ्लोरोस्कोपी की दक्षता में बहुत सुधार हुआ है, और पंचर की सटीकता की भी गारंटी है।
Introduction
ऊरु सिर (ONFH) का ऑस्टियोनेक्रोसिसयुवा वयस्कों में होने वाली एक आम अक्षम बीमारी है। नैदानिक रूप से, उपचार रणनीति (चित्रा 1) तय करने के लिए एक्स-रे, सीटी और एमआरआई के आधार पर ओएनएफएच के मंचन को निर्धारित करना आवश्यक है। प्रारंभिक चरण के ओएनएफएच के लिए, हिप संरक्षण चिकित्सा को आमतौर पर अपनाया जाता है2। कोर अपघटन (सीडी) सर्जरी ONFH के लिए सबसे अधिक बार इस्तेमाल किए जाने वाले हिप संरक्षण विधियों में से एक है। प्रारंभिक चरण के ओएनएफएच के इलाज में हड्डी ग्राफ्टिंग के साथ या बिना कोर अपघटन के कुछ उपचारात्मक प्रभावों की सूचना दी गई है, जो लंबे समय तक 3,4,5 के लिए बाद के कुल हिप आर्थ्रोप्लास्टी (टीएचए) से बच सकते हैं या देरी कर सकते हैं। हालांकि, हड्डी ग्राफ्टिंग के साथ या बिना सीडी की सफलता दर पिछले अध्ययनों के बीच अलग-अलग रिपोर्ट की गई थी, 64% से 95% 6,7,8,9 तक। सर्जिकल तकनीक, विशेष रूप से ड्रिलिंग स्थिति की सटीकता, हिप संरक्षण10 की सफलता के लिए महत्वपूर्ण है। पंचर और पोजिशनिंग प्रक्रिया के अंधापन के कारण, सीडी की पारंपरिक तकनीकों में कई समस्याएं हैं, जैसे कि अधिक फ्लोरोस्कोपी समय, किर्शनर तार का उपयोग करके बार-बार पंचर, और सामान्य हड्डी ऊतक11,12 की चोट।
हाल के वर्षों में, संवर्धित वास्तविकता (एआर) -सहायता प्राप्त विधि को आर्थोपेडिक सर्जरी13 में पेश किया गया है। एआर तकनीक नेत्रहीन सर्जिकल क्षेत्र की शारीरिक रचना को दिखा सकती है, ऑपरेटिंग प्रक्रिया की योजना बनाने में सर्जनों का मार्गदर्शन कर सकती है, और परिणामस्वरूप ऑपरेशन की कठिनाई को कम कर सकती है। पेडिकल स्क्रू आरोपण और संयुक्त आर्थ्रोप्लास्टी सर्जरी में एआर तकनीक के अनुप्रयोगों को पहले14,15,16,17 की सूचना दी गई है। इस अध्ययन में, हम एआर तकनीक को सीडी प्रक्रिया में लागू करने और नैदानिक अभ्यास में इसकी सुरक्षा, सटीकता और व्यवहार्यता को सत्यापित करने का लक्ष्य रखते हैं।
सिस्टम हार्डवेयर घटक
एआर-आधारित नेविगेशन सर्जिकल सिस्टम के मुख्य घटकों में निम्नलिखित शामिल हैं: (1) एक गहराई कैमरा (चित्रा 2 ए) सीधे सर्जिकल क्षेत्र के ऊपर स्थापित; वीडियो इस से गोली मार दी है और पंजीकरण और इमेजिंग डेटा के साथ सहयोग के लिए कार्यस्थान पर वापस भेज दिया है. (2) एक पंचर डिवाइस (चित्रा 2 बी) और एक गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस मार्किंग फ्रेम (चित्रा 2 सी), दोनों निष्क्रिय अवरक्त परावर्तक के साथ। सर्जिकल क्षेत्र में सर्जिकल उपकरणों की सटीक ट्रैकिंग प्राप्त करने के लिए अवरक्त उपकरणों द्वारा अंकन गेंदों (चित्रा 3) की एक विशेष चिंतनशील कोटिंग पर कब्जा किया जा सकता है। (3) एक अवरक्त पोजिशनिंग डिवाइस (चित्रा 2 डी) सर्जिकल क्षेत्र में मार्करों को ट्रैक करने के लिए जिम्मेदार है, जो शरीर की सतह के अंकन फ्रेम और उच्च सटीकता के साथ पंचर डिवाइस से मेल खाता है (चित्रा 4)। (4) मेजबान प्रणाली (चित्रा 2ई) एक 64-बिट वर्कस्टेशन है, जो स्वतंत्र रूप से विकसित एआर-सहायता प्राप्त ऑर्थोपेडिक सर्जरी सिस्टम के साथ स्थापित है। कूल्हे के संयुक्त और ऊरु सिर पंचर आपरेशन के संवर्धित वास्तविकता प्रदर्शन इसकी सहायता से पूरा किया जा सकता है।
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Protocol
इस अध्ययन को चीन-जापान मैत्री अस्पताल की नैतिकता समिति (अनुमोदन संख्या: 2021-12-K04) द्वारा अनुमोदित किया गया था। निम्नलिखित सभी चरणों को रोगियों और सर्जनों को चोट से बचने के लिए मानकीकृत प्रक्रियाओं के अनुसार किया गया था। इस अध्ययन के लिए सूचित रोगी की सहमति प्राप्त की गई थी। सर्जन को यह सुनिश्चित करने के लिए पारंपरिक कोर डीकंप्रेशन प्रक्रियाओं में कुशल होना चाहिए कि सर्जरी को गलत नेविगेशन या अन्य अप्रत्याशित स्थितियों के मामले में पारंपरिक तरीके से किया जा सकता है।
1. प्रीऑपरेटिव निदान और ONFH की ग्रेडिंग
- ONFH के नैदानिक लक्षणों वाले रोगियों की पहचान करें; विशिष्ट लक्षण जैसे कि कमर क्षेत्र में लगातार या आंतरायिक दर्द के साथ ipsilateral कूल्हे या घुटने radiating दर्द के साथ. शारीरिक परीक्षा ने कमर क्षेत्र में गहरी कोमलता, पैट्रिक के संकेत, आंतरिक रोटेशन और अपहरण की एक सीमित कूल्हे की गति, या एक्स-रे, सीटी और एमआरआई का उपयोग करके मापा जाने वाले ऊरु सिर के परिगलन परिवर्तनों को दिखाया।
- एसोसिएशन रिसर्च सर्कुलेशन ओसियस (एआरसीओ) स्टेजिंग के अनुसार, कूल्हे के रोगियों के एक्स-रे, सीटी और एमआरआई की समीक्षा करें और ओएनएफएच के मंचन का निर्धारण करें। दो डॉक्टर स्वतंत्र रूप से इस काम को करते हैं। यदि असहमति उत्पन्न होती है, तो अंतिम निर्णय लेने के लिए तीसरे विशेषज्ञ से पूछें।
- एक प्रश्नावली का उपयोग करके प्रीपेरेटिव दृश्य एनालॉग स्केल (वीएएस) और हैरिस हिप स्कोर रिकॉर्ड करें।
- निम्नलिखित मानदंडों का उपयोग करने वाले रोगियों को शामिल करें: 1) ONFH के साथ रोगियों; 2) स्टेज I, IIA, और ONFH के IIB इमेजिंग परीक्षा (एक्स-रे, सीटी, और एमआरआई) द्वारा पुष्टि की गई; 3) ऊरु सिर कोर decompression सर्जरी की योजना बनाई है. रोगियों को बाहर करें जब: 1) रोगी सीडी सर्जरी को अस्वीकार करते हैं; 2) प्रीऑपरेटिव रूटीन परीक्षा सर्जिकल विरोधाभासों को इंगित करती है, जैसे कि संक्रमण या खराब बुनियादी स्थिति; 3) रोगियों को समूह में नामांकित होने से इनकार कर दिया।
2. सिस्टम पंजीकरण और सटीकता परीक्षण
- एआर-असिस्टेड ऑर्थोपेडिक सर्जरी सिस्टम चलाएं (व्यावसायीकरण के मुद्दों के कारण सॉफ़्टवेयर विवरण प्रदान नहीं किया जा सकता है) और गहराई कैमरे को सक्रिय करने के लिए ऑर्थोग्राफिक वीडियो पर क्लिक करें। सक्रियण (चित्रा 5A) के बाद सर्जिकल क्षेत्र की एक छवि स्क्रीन पर प्रदर्शित की जाएगी। ऑप्टिकल ट्रैकिंग डिवाइस को स्थिति दें ताकि इसका ट्रैकिंग क्षेत्र पूरी तरह से सर्जिकल क्षेत्र को कवर कर सके (चित्रा 5 बी)।
- डिवाइस एक्सेस पोर्ट, COM4 का चयन करने के लिए NDI सेटिंग पर क्लिक करें। वर्चुअल सुई लंबाई सेटिंग पर क्लिक करें (आम तौर पर एक Kirschner सुई 180 मिमी लंबी है) और एक आभासी Kirschner सुई छवि स्वचालित रूप से वीडियो में सर्जिकल क्षेत्र में उत्पन्न किया जाएगा।
- योजनाबद्ध सर्जिकल ललाट क्षेत्र को ऊपरी और निचले स्तरों में विभाजित करें, जिसमें प्रत्येक स्तर 30 सेमी x 30 सेमी आकार में है, और स्तरों के बीच 15 सेमी की ऊंचाई के अंतर के साथ। सिस्टम स्वचालित रूप से सॉफ्टवेयर में सर्जिकल क्षेत्र की इस स्थानिक जानकारी को इनपुट करता है।
- समान रूप से 10 मिलान अंक के साथ हर स्तर आवंटित; प्रत्येक 30 सेमी x 30 सेमी क्षेत्र के लिए, इसे तीन बराबर भागों में विभाजित करें, जिसमें दो भागों में प्रत्येक में तीन अंक होते हैं, और एक भाग (बाएं भाग) में चार बिंदु होते हैं। सहायक को बिंदुओं के अनुसार गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस मार्किंग फ्रेम (चित्रा 2 सी) रखने के लिए कहें। एक बार हो जाने के बाद, Match पर क्लिक करें। पंजीकरण के लिए सिस्टम की अपनी विशेष छवि स्वचालित रूप से अंकन फ्रेम (चित्रा 5 सी) पर अधिरोपित हो जाएगी। इस बिंदु के पंजीकरण पर विचार करें जब छवि और अंकन फ्रेम पूरी तरह से मेल खाते हैं।
- फ़्रेम को अगले पंजीकरण बिंदु पर ले जाएँ और चरण 2.4 दोहराएँ. जब तक सभी पंजीकरण बिंदुओं को पूरा नहीं कर लिया जाता है। पंचर डिवाइस (चित्रा 3A2) से सुसज्जित मार्किंग फ्रेम का आकार गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस मार्किंग फ्रेम के समान है, एक बार पंजीकरण पूरा होने के बाद, पूर्व को सर्जिकल क्षेत्र में ऑप्टिकल ट्रैकिंग डिवाइस द्वारा भी ट्रैक किया जा सकता है।
- आभासी सुई और ट्रैकिंग देरी (चित्रा 6) की मिलान डिग्री का पता लगाने के लिए सर्जिकल क्षेत्र में बेतरतीब ढंग से पंचर डिवाइस ले जाएँ। लाल-नीले आभासी Kirschner सुई शरीर स्वचालित रूप से सर्जिकल क्षेत्र में वास्तविक सुई के साथ फिट बैठता है के रूप में, Kirschner सुई का संवर्धित वास्तविकता प्रदर्शन सफल है (चित्रा 5 डी).
नोट:: पंजीकरण प्रक्रिया के दौरान, ऑप्टिकल ट्रैकिंग डिवाइस और गहराई कैमरे की स्थिति इच्छानुसार परिवर्तित नहीं किया जाना चाहिए। यदि हां, तो आभासी सर्जरी का स्थानिक स्थिति संबंध बदल जाएगा, जिससे आभासी किर्शनर सुई और भौतिक एक के बीच गलत मिलान होगा, और पंजीकरण को फिर से आयोजित किया जाना चाहिए।
3. पंचर से पहले रोगी और प्रणाली की तैयारी
- ऑपरेटिंग रूम में प्रवेश करने के बाद, रोगी को सुपाइन स्थिति में लेटने और प्रभावित पक्ष के निचले अंग को ठीक करने के लिए कहें (चित्रा 7)। सभी रोगियों के लिए सामान्य संज्ञाहरण प्रशासित करें।
- आयोडीन और 75% अल्कोहल के साथ सर्जिकल साइट तैयार करें, और रोगी के प्रभावित कूल्हे पर गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस पोजिशनिंग डिवाइस (मानक प्रक्रियाओं का उपयोग करके निष्फल) रखें।
- सी-एआरएम फ्लोरोस्कोप को ऑपरेटिंग टेबल के किनारे पर ले जाएं और स्रोत को कूल्हे के जोड़ के ऊपर रखें। गहराई कैमरे के साथ स्रोत संरेखित करें और स्थिति 1 के रूप में सर्जिकल तालिका की स्थिति रिकॉर्ड करें।
- पहली फ्लोरोस्कोपी के बाद, BMP प्रारूप रेडियोग्राफ़ को सिस्टम वर्कस्टेशन पर निर्यात करें, इसे फ़ोटो संपादन में खोलें, और लाइट स्केल विकल्प पर क्लिक करके इसके ग्रे स्केल को समायोजित करें। दक्षिणावर्त घुमाएं और बीएमपी में परिवर्तित करने के लिए संबंधित बटन पर क्लिक करके क्षैतिज रूप से एक बार फ्लिप करें। फिर, पेंटिंग 3 डी पर क्लिक करके इसे खोलें और जेपीजी प्रारूप के रूप में सहेजें, जिसमें गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस मार्किंग फ्रेम शामिल था, और इसे छवि 1 (चित्रा 8 ए) का नाम दें।
नोट:: यह कनवर्ज़न प्रक्रिया सिस्टम पहचान की सफलता को बढ़ावा देने के लिए है। छवि रूपांतरण की विशेष आवश्यकताओं के कारण, रोटेशन और व्युत्क्रम के लिए एक्स-रे छवि के ग्रे पैमाने को समायोजित करना आवश्यक है। - ऑपरेटिंग टेबल को सीधे गहराई कैमरे के नीचे स्थिति 2 के रूप में चिह्नित ऑपरेटिंग क्षेत्र में स्लाइड करें। स्थिति 1 (चरण 3.3 में) और स्थिति 2 एक ही क्षैतिज विमान पर दो बिंदु हैं, जो 30 सेमी की दूरी पर हैं।
- AR-assisted ऑर्थोपेडिक सर्जरी सिस्टम में, फ़ाइल > फ्रंट एक्स-रे छवि क्लिक करें, और छवि 1 का चयन करें. सिस्टम स्वचालित रूप से रोगी की त्वचा की सतह पर गैर-इनवेसिव बॉडी सतह मार्किंग फ्रेम की पहचान करता है, और फिर सर्जिकल वीडियो (चित्रा 8 बी) में कूल्हे के जोड़ में इस छवि को सुपरइम्पोज करता है।
- एक्स-रे छवि और ऊपर उत्पन्न वास्तविक समय वीडियो के संवर्धित वास्तविकता प्रदर्शन का उपयोग करके, सर्जन इस पर आधारित पंचर पथ की योजना बनाता है।
4. पंचर सर्जिकल प्रणाली द्वारा सहायता प्राप्त
- सर्जन प्रभावित पक्ष पर खड़ा होता है और निम्नलिखित चरणों को निष्पादित करता है। पंचर डिवाइस पकड़ो और सबसे अच्छा सम्मिलन कोण निर्धारित करें। त्वचा की सतह पर सम्मिलन बिंदु को चिह्नित करें, जो वर्चुअल किर्शनर तार और सर्जिकल वीडियो में कूल्हे के संयुक्त की एक्स-रे छवि द्वारा निर्देशित है।
- 2.5 मिमी के व्यास के साथ एक Kirschner तार का चयन करें और इसे सम्मिलन बिंदु से छेदना। वीडियो में सम्मिलन गहराई और कोण का निरीक्षण करें और इसे समय पर समायोजित करें।
- जब आभासी सुई नेक्रोसिस के लक्ष्य क्षेत्र तक पहुंच गई है, तो पंचर प्रक्रिया को रोकें और बाद के पंचर सटीकता मूल्यांकन के लिए छवि 2 (चित्रा 9 ए) के रूप में स्क्रीन शॉट को बनाए रखें।
- सुई को इन्डवेल करें। Kirschner तार की वास्तविक पंचर स्थिति को सत्यापित करने के लिए दूसरी फ्लोरोस्कोपी के लिए स्थिति 1 के लिए ऑपरेटिंग तालिका ले जाएँ। छवि फ़ाइल को छवि 3 (चित्र 9B) के रूप में रिकॉर्ड करें.
- पंक्चर सफल होता है जब किर्शनर तार का स्थान सर्जन की सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है। फिर, सुई के चारों ओर की त्वचा को काटने के लिए लैंसेट का उपयोग करें, और नरम ऊतक के हर स्तर को अलग करें जब तक कि उप-ट्रॉचेंटर हड्डी को उजागर न करें, मोटे तौर पर 3 सेमी की गहराई तक। बाद के संचालन (कृत्रिम हड्डी या ऑटोलॉगस हड्डी आरोपण) को पूरा करने के लिए 5 मिमी ट्रेफिन के साथ किर्शनर तार के साथ परिगलित क्षेत्र में ड्रिल करें।
- सभी प्रक्रियाओं को पूरा करने के बाद, 3-0 रेशम के धागे के साथ त्वचा को बंद करें और बाँझ ड्रेसिंग के साथ कवर करें (चित्रा 10)। वार्ड में लौटने के बाद, रोगियों को सामान्य आर्थोपेडिक पोस्टऑपरेटिव दवा, जैसे संक्रमण की रोकथाम, एनाल्जेसिया और द्रव जलसेक को स्वीकार किया जाता है। यदि कोई जटिलता नहीं होती है, तो सर्जरी के 3 दिन बाद रोगियों को छुट्टी दें।
5. ऑपरेशन मूल्यांकन
- छवि प्रसंस्करण सॉफ़्टवेयर में छवि 2 और छवि 3 आयात करें और अपारदर्शिता को 52% तक समायोजित करें।
- दो छवियों को ओवरलैप करने के लिए मास्किंग बटन पर क्लिक करें, फिर वर्चुअल टिप और ऊरु प्रांतस्था के पंचर बिंदु के बीच की दूरी (एलवर्चुअल) को मापने के लिए शासकों के बटन पर क्लिक करें, और किर्शनर सुई की नोक और ऊरु प्रांतस्था के पंचर बिंदु के बीच की दूरी (एलट्यूर)। पंचर सटीकता का आकलन करने के लिए Lवर्चुअल और Lture के बीच के अंतर की गणना करें.
- पंचर के दौरान, स्थिति के समय को निम्नानुसार मापें: स्थिति का समय उस समय से शुरू होता है जब किर्शनर तार त्वचा को छेदता है, और जब एक्स-रे पुष्टि करता है कि किर्शनर तार सफलतापूर्वक ऊरु सिर के लक्ष्य क्षेत्र तक पहुंच गया है तो बंद हो जाता है।
- सर्जरी के तीन महीने बाद, हिप एक्स-रे (चित्रा 11) लें और दृश्य एनालॉग स्केल और हैरिस हिप स्कोर रिकॉर्ड करें।
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Representative Results
ऑपरेशन विशेषताओं
सर्जिकल नेविगेशन प्रणाली को नौ रोगियों के निरंतर 10 कूल्हों में लागू किया गया था। सर्जरी का औसत कुल स्थिति समय 10.1 मिनट (औसत 9.5 मिनट, सीमा 8.0-14.0 मिनट) था। औसत सी-एआरएम फ्लोरोस्कोपी 5.5 गुना (औसत 5.5 गुना, सीमा 4-8 गुना) थी। पंचर सटीकता की औसत त्रुटि 1.61 मिमी (औसत 1.2 मिमी, रेंज -5.76-19.73 मिमी) थी; तालिका 1)। परिणाम बताते हैं कि स्थिति समय और फ्लोरोस्कोपी समय स्पष्ट रूप से पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में छोटा हो जाता है।
नैदानिक परिणाम मूल्यांकन
नौ नामांकित रोगियों में सात पुरुष और दो महिलाएं शामिल थीं, जिनकी औसत आयु 41.6 ± 10.0 वर्ष थी। औसत बीएमआई 23.93 ± 3.08 किलोग्राम / मीटर2 था। मूल्यांकन किए गए कूल्हों के लिए, दो कूल्हों ARCO I चरण में थे, चार कूल्हों ARCO IIA चरण में थे, और ARCO IIB चरण में चार थे। परिणाम का मूल्यांकन करने के लिए प्रीपेरेटिव और पोस्टऑपरेटिव दृश्य एनालॉग स्केल और हैरिस हिप स्कोर का उपयोग किया गया था (तालिका 1)। औसत प्रीऑपरेटिव वीएएस स्कोर 6 था और औसत पोस्टऑपरेटिव स्कोर 3.75 था। औसत प्रीऑपरेटिव हैरिस स्कोर 77.5 था और औसत पोस्टऑपरेटिव स्कोर 85.5 था। सर्जरी के 3 महीने बाद हिप एक्स-रे की जांच की गई थी। सभी मरीज सुरक्षित वार्ड में लौट आए। संक्रमण, हेमेटोमा, या तंत्रिका क्षति जैसी कोई पोस्टऑपरेटिव जटिलताएं नहीं पाई गईं। अब तक, किसी भी मामले में कोई ऊरु सिर पतन नहीं हुआ है, और हिप संरक्षण के दीर्घकालिक कार्य और सफलता दर का अभी भी पालन किया जा रहा है। सर्जिकल संकेतक और स्कोर तालिका 2 में दिखाए गए हैं।
चित्र 1: ऊरु सिर परिगलन के प्रारंभिक चरण की इमेजिंग. (ए) सीटी छवि। (बी) एमआरआई छवि। तीर परिगलन के क्षेत्रों को इंगित करते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 2: AR-आधारित नेविगेशन सर्जिकल सिस्टम के मुख्य घटक। (A) गहराई कैमरा. (बी) एक पोजिशनिंग फ्रेम के साथ पंचर डिवाइस। (सी) गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस मार्किंग फ्रेम स्वतंत्र रूप से डिजाइन और विकसित किया गया है। (डी) इन्फ्रारेड पोजिशनिंग डिवाइस। (ई) सर्जिकल सिस्टम वर्कस्टेशन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 3: एक निष्क्रिय अवरक्त परावर्तक की स्थापना. (A) पंचर डिवाइस पर घुड़सवार स्व-डिज़ाइन की गई स्थिति फ़्रेम. (बी) परावर्तक गैर-आक्रामक शरीर की सतह अंकन फ्रेम के चार कोनों पर लगाया जाता है। (C) निष्क्रिय अवरक्त परावर्तक का विनिर्देश 10 मिमी के व्यास के साथ एक गोलाकार उपकरण है। कृपया इस आकृति के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 4: अवरक्त स्थिति डिवाइस के काम सिद्धांतों. अवरक्त स्थिति डिवाइस द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण निष्क्रिय अवरक्त परावर्तक द्वारा परिलक्षित होता है; उस डिवाइस में रिसीवर परावर्तित सिग्नल प्राप्त करते हैं और आंदोलन डेटा को वर्कस्टेशन में संचारित करते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 5: प्रीऑपरेटिव पंजीकरण प्रक्रिया का एक सिंहावलोकन। (ए) एआर-असिस्टेड ऑर्थोपेडिक सर्जरी सिस्टम का ऑपरेटिंग इंटरफेस। (बी) सर्जिकल क्षेत्र की योजना एक गैर-आक्रामक शरीर सतह अंकन फ्रेम का उपयोग करके बनाई गई थी। (सी) सर्जिकल वीडियो में मिलान बिंदुओं में से एक के सफल पंजीकरण के लिए युक्तियाँ। (डी) सभी मिलान बिंदुओं का सफलतापूर्वक मिलान करने के बाद, सर्जिकल उपकरणों की ट्रैकिंग का परीक्षण किया गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 6: वास्तविक Kirschner तार पर आभासी Kirschner तार की सुपरपोजिशन. (ए-सी) छवियों से पता चलता है कि आभासी Kirschner सुई ठीक भौतिक एक पर superimposed है और स्क्रीन में इसके साथ चलता है. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 7: सर्जिकल परिदृश्यों का एक सिंहावलोकन। (ए) ऑपरेटिंग रूम में एआर-आधारित सर्जिकल सिस्टम के मुख्य घटक। (बी) ऊरु सिर के परिगलन के साथ एक रोगी का इलाज शल्य चिकित्सा प्रणाली की सहायता से किया जा रहा है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 8: हिप संयुक्त इमेजिंग और संवर्धित वास्तविकता प्रदर्शन( A) कूल्हे के जोड़ का रेडियोग्राफ जिसमें एक गैर-इनवेसिव बॉडी सरफेस मार्किंग फ्रेम होता है. काला तीर निष्क्रिय अवरक्त परावर्तक को इंगित करता है। (बी) रेडियोग्राफ़ को वर्कस्टेशन पर संसाधित किया जाता है और फिर स्क्रीन पर प्रभावित कूल्हे की सतह पर सर्जिकल सिस्टम द्वारा अधिरोपित किया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 9: पंचर प्रभाव प्रदर्शन. (A) छवि पंचर के बाद स्क्रीनशॉट प्रस्तुत करता है, काले-लाल-नीले रंग की रेखा सिस्टम में एक आभासी Kirschner तार है (चरण 2.6). (बी) छवि पंचर के पूरा होने के बाद हिप रेडियोग्राफ़ दिखाती है, काली रेखा एक्स-रे में एक वास्तविक किर्शनर तार की एक छवि है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 10: एआर-आधारित सर्जिकल सिस्टम द्वारा निर्देशित ऊरु सिर पंचर। (A) सर्जन स्क्रीन डिस्प्ले के अनुसार पंचर डिवाइस की स्थिति को समायोजित कर रहा है। (बी) किर्शनर तार त्वचा को पंचर करता है और परिगलन को इंगित करता है। (सी) कृत्रिम हड्डी या ऑटोलॉगस हड्डी आरोपण को भरने के लिए 5 मिमी ट्रेफिन के साथ किर्शनर तार के साथ परिगलित क्षेत्र में ड्रिल करें। (d) घाव को बंद करें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 11: कूल्हे के जोड़ का पोस्टऑपरेटिव रेडियोग्राफ़। (ए) सामने के दृश्य से। (बी) रोगी मेंढक की स्थिति में है। काले तीर ऊरु सिर में कृत्रिम हड्डी प्रत्यारोपण का संकेत देते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
| मामला | लिंग | उम्र | बीएमआई | रोग | ARCO |
| 1 | M | 22 | 28.40 | ONFH(बाएँ) | IIA |
| 2 | F | 21 | 22.40 | ONFH(दाएँ) | IIB |
| 3 | M | 42 | 19.56 | ONFH(बाएँ) | IIB |
| 4 | M | 51 | 22.10 | ONFH(बाएँ) | मैं |
| 5 | M | 31 | 24.34 | ONFH(द्विपक्षीय) | L: IIB |
| 6 | R: IIA | ||||
| 7 | M | 46 | 27.24 | ONFH(दाएँ) | IIA |
| 8 | F | 41 | 21.20 | ONFH(बाएँ) | IIB |
| 9 | M | 56 | 22.83 | ONFH(दाएँ) | मैं |
| 10 | M | 38 | 27.30 | ONFH(बाएँ) | IIA |
तालिका 1: बुनियादी रोगी जानकारी। तालिका इस अध्ययन में नामांकित 10 रोगियों के लिए जानकारी प्रदान करती है।
| मामला | स्थिति समय (मिनट) | फ्लोरोस्कोपी शॉट्स | स्थिति त्रुटि (मिमी) | हैरिस हिप स्कोर | दृश्य एनालॉग स्केल | ||
| सामने | के बाद | सामने | के बाद | ||||
| 1 | 13 | 6 | 2.83 | 82 | 89 | 6 | 4 |
| 2 | 9 | 6 | 0.35 | 86 | 85 | 4 | 3 |
| 3 | 9 | 4 | 2.05 | 88 | 89 | 5 | 3 |
| 4 | 10 | 5 | -5.01 | 73 | 85 | 7 | 4 |
| 5 | 8 | 6 | -1.52 | L:84 | L:88 | L:4 | L:3 |
| 6 | 14 | 4 | -4.13 | R:68 | R:82 | R:6 | R:4 |
| 7 | 11 | 7 | 3.97 | 74 | 84 | 7 | 4 |
| 8 | 10 | 5 | 3.55 | 81 | 89 | 5 | 3 |
| 9 | 9 | 8 | 19.73 | 74 | 82 | 6 | 4 |
| 10 | 8 | 4 | -5.76 | 62 | 81 | 8 | 5 |
तालिका 2: सर्जिकल संकेतक और स्कोर। स्थिति समय, फ्लोरोस्कोपी समय, और पंचर सटीकता की गणना की गई थी और दिखाया गया है। पूर्व और बाद के ऑपरेटिव वीएएस स्कोर और हैरिस स्कोर को भी इस तालिका में दिखाया गया है।
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Discussion
यद्यपि टीएचए हाल के वर्षों में तेजी से विकसित हुआ है और ओएनएफएच के लिए एक प्रभावी अंतिम विधि बन गया है, हिप संरक्षण चिकित्सा अभी भी प्रारंभिक चरण के ओएनएफएच18,19 के इलाज में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। सीडी एक बुनियादी और प्रभावी हिप संरक्षण सर्जरी है, जो कूल्हे के दर्द को जारी कर सकती है और ऊरु सिर के पतन20 के विकास में देरी कर सकती है। फोकल नेक्रोसिस की पंचर स्थिति सीडी की महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, क्योंकि यह सर्जरी की सफलता या विफलता को निर्धारित करती है। हालांकि, पारंपरिक पंचर पोजिशनिंग विधि में अभी भी कुछ अंधे धब्बे होते हैं जो बार-बार पंचर, फ्लोरोस्कोपी के संपर्क में वृद्धि और ऑपरेशन समय10,11 में वृद्धि का कारण बन सकते हैं। कई विद्वानों ने इस पहलू को बेहतर बनाने के लिए भी प्रयास किए हैं, जैसे कि 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करना, हिप आर्थ्रोस्कोपी का संयोजन, और रोबोट-सहायता प्राप्त नेविगेशन सिस्टम का उपयोग 12,21,22,23। ये तरीके निश्चित रूप से पंचर पोजिशनिंग की दक्षता और सटीकता में सुधार करते हैं, हालांकि उनके पास अन्य पहलुओं में कुछ कमियां भी हैं, जैसे कि ऑपरेटिव जटिलता जोड़ना, सहायक चोट का कारण बनना, और चिकित्सा लागत में वृद्धि।
यहां दिखाया गया सिस्टम प्रीपेरेटिव पंजीकरण प्रक्रिया में आभासी सर्जिकल क्षेत्र को विभाजित कर सकता है। आभासी सर्जिकल क्षेत्र में, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल लक्ष्य ट्रैकिंग उपकरण और किर्शनर तार के आभासी प्रदर्शन का एक उच्च-परिशुद्धता ट्रेस प्राप्त किया जा सकता है। आवश्यकतानुसार, कूल्हे के कोण को समायोजित करते समय दूसरी फिल्म और सुपरपोजिशन भी आयोजित की जा सकती है। औसत पंजीकरण समय केवल 10.1 मिनट है। एक ही क्षेत्र में अन्य संचालन करते समय, दोहराए गए पंजीकरण की आवश्यकता नहीं होती है। पंजीकरण और स्थिति की पूरी प्रक्रिया गैर-आक्रामक है, इस प्रकार कम आक्रामक सर्जिकल सिद्धांत के साथ उच्च स्तर की सुरक्षा और फिटिंग सुनिश्चित करती है।
एआर तकनीक वास्तविक समय वीडियो फ्रेम में अगोचर जानकारी को अधिरोपित करती है, जो वर्चुअलिटी और वास्तविकता24 के संयोजन को प्राप्त करती है। एआर तकनीक को कई आर्थोपेडिक सर्जरी में जोड़ा गया है, जैसे फ्रैक्चर में कमी, हड्डी ट्यूमर लकीर, आदि 25,26,27। हमारे ज्ञान के लिए, यह सीडी सर्जरी में एआर लागू करने वाला पहला अध्ययन है। हमारे सिस्टम का सबसे बड़ा लाभ वास्तविक समय विज़ुअलाइज़ेशन है, जो सर्जरी की कठिनाई को कम कर सकता है और सर्जनों के सीखने की अवस्था को कम कर सकता है।
इस अध्ययन में कुछ सीमाएं भी हैं। सबसे पहले, इस अध्ययन का नमूना आकार बहुत छोटा है और इसलिए, परिणाम पर्याप्त आश्वस्त नहीं है। दूसरे, हम केवल प्रारंभिक नैदानिक परिणामों की रिपोर्ट करते हैं; रोगियों के लिए वास्तविक लाभ का मूल्यांकन करने के लिए आगे अनुवर्ती भी आवश्यक है। निश्चित रूप से, इस प्रणाली में अभी भी विकास के लिए कुछ जगह है। प्रदर्शन में सुधार के साथ, यह नैदानिक अभ्यास की बेहतर सेवा करेगा।
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Disclosures
लेखकों ने घोषणा की है कि उनके पास कोई प्रतिस्पर्धी हित नहीं है।
Acknowledgments
इस काम को बीजिंग प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (7202183), चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (81972107), और बीजिंग नगरपालिका विज्ञान और प्रौद्योगिकी आयोग (D171100003217001) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AR-assisted Orthopedic Surgery System | Self development | None | An operating software that implements AR for orthopedic surgery |
| Depth camera | Stereolabs | ZED depth camera(ZED mini) | shoot video and sent back to the workstation. |
| Image processing software | Adobe Systems Incorporated | Adobe Photoshop CS6 | Image processing software |
| Infrared positioning device | Northern Digital Inc. | NDI Polaris Spectra optical tracking device | Tracking markers in the surgical area. |
| Puncture device | Stryker | Stryker System 7 Cordless driver and Sabo | Insert kirschner wire into the necrotic area. |
References
- Cohen-Rosenblum, A., Cui, Q.
- Migliorini, F., et al. Prognostic factors in the management of osteonecrosis of the femoral head: A systematic review. The Surgeon: journal of the Royal Colleges of surgeons of Edinburgh and Ireland. (21), 00199 (2022).
- Mont, M. A., Jones, L. C., Hungerford, D. S. Nontraumatic osteonecrosis of the femoral head: ten years later. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 88 (5), 1117-1132 (2006).
- Wang, L., Tian, X., Li, K., Liu, C. Combination use of core decompression for osteonecrosis of the femoral head: A systematic review and meta-analysis using Forest and Funnel Plots. Computational and Mathematical Methods in Medicine. , 1284149 (2021).
- Hua, K. C., et al. The efficacy and safety of core decompression for the treatment of femoral head necrosis: a systematic review and meta-analysis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 306 (2019).
- Ganz, R., Krushell, R. J., Jakob, R. P., Küffer, J.
- Yoshikawa, K., et al. Training with hybrid assistive limb for walking function after total knee arthroplasty. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 13 (1), 163 (2018).
- Wu, C. T., Yen, S. H., Lin, P. C., Wang, J. W. Long-term outcomes of Phemister bone grafting for patients with non-traumatic osteonecrosis of the femoral head. International Orthopaedics. 43 (3), 579-587 (2019).
- Mont, M. A., Marulanda, G. A., Seyler, T. M., Plate, J. F., Delanois, R. E. Core decompression and nonvascularized bone grafting for the treatment of early stage osteonecrosis of the femoral head. Instructional Course Lectures. 56, 213-220 (2007).
- Wang, W., et al. Patient-specific core decompression surgery for early-stage ischemic necrosis of the femoral head. PLoS One. 12 (5), 0175366 (2017).
- Hoffmann, M. F., Khoriaty, J. D., Sietsema, D. L., Jones, C. B. Outcome of intramedullary nailing treatment for intertrochanteric femoral fractures. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 360 (2019).
- Dennler, C., et al. Augmented reality-based navigation increases precision of pedicle screw insertion. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 174 (2020).
- Yonezawa, H., et al. Low-grade myofibroblastic sarcoma of the levator scapulae muscle: a case report and literature review. BMC Musculoskeletal Disorders. 21 (1), 836 (2020).
- Tsukada, S., et al. Augmented reality- vs accelerometer-based portable navigation system to improve the accuracy of acetabular cup placement during total hip arthroplasty in the lateral decubitus position. The Journal of Arthroplasty. 37 (3), 488-494 (2021).
- Raymond, J., et al. Pharmacogenetics of direct oral anticoagulants: a systematic review. Journal of Personalized Medicine. 11 (1), 37 (2021).
- Bhatt, F. R., et al. Augmented reality-assisted spine surgery: an early experience demonstrating safety and accuracy with 218 screws. Global Spine Journal. , 21925682211069321 Advance online (2022).
- Weiss, H. R., Nan, X., Potts, M. A. Is there an indication for surgery in patients with spinal deformities? - A critical appraisal. The South African Journal of Physiotherapy. 77 (2), 1569 (2021).
- Boontanapibul, K., Amanatullah, D. F., Huddleston, J. I., Maloney, W. J., Goodman, S. B. Outcomes of cemented total knee arthroplasty for secondary osteonecrosis of the knee. The Journal of Arthroplasty. 36 (2), 550-559 (2021).
- Bakircioglu, S., Atilla, B. Hip preserving procedures for osteonecrosis of the femoral head after collapse. J Clin Orthop Trauma. 23, 101636 (2021).
- Ma, H. Y., et al. Core decompression with local administration of zoledronate and enriched bone marrow mononuclear cells for treatment of non-traumatic osteonecrosis of femoral head. Orthopaedic Surgery. 13 (6), 1843-1852 (2021).
- Hu, L., et al. Comparison of intramedullary nailing and plate fixation in distal tibial fractures with metaphyseal damage: a meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 30 (2019).
- Pierannunzii, L. Endoscopic and arthroscopic assistance in femoral head core decompression. Arthroscopy Techniques. 1 (2), 225-230 (2012).
- Salas, A. P., et al. Hip arthroscopy and core decompression for avascular necrosis of the femoral head using a specific aiming guide: a step-by-step surgical technique. Arthroscopy Techniques. 10 (12), 2775-2782 (2021).
- Beer, A. J., Dijkgraaf, I. Editorial European journal of nuclear medicine and molecular imaging. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44 (2), 284-285 (2017).
- Negrillo-Cárdenas, J., Jiménez-Pérez, J. R., Feito, F. R. The role of virtual and augmented reality in orthopedic trauma surgery: From diagnosis to rehabilitation. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 191, 105407 (2020).
- Brookes, M. J., et al.
- Cho, H. S., et al. Can augmented reality be helpful in pelvic bone cancer surgery? an in vitro study. Clinical Orthopaedics and Related Research. 476 (9), 1719-1725 (2018).
