Summary
Augmented reality-teknologi ble brukt på kjernedekompresjon for osteonekrose av lårhodet for å realisere sanntidsvisualisering av denne kirurgiske prosedyren. Denne metoden kan effektivt forbedre sikkerheten og presisjonen til kjernedekompresjon.
Abstract
Osteonekrose i lårhodet (ONFH) er en vanlig leddsykdom hos unge og middelaldrende pasienter, som alvorlig belaster deres liv og arbeid. For tidlig ONFH er kjernedekompresjonskirurgi en klassisk og effektiv hoftebevaringsterapi. I tradisjonelle prosedyrer for kjernedekompresjon med Kirschner-ledning er det fortsatt mange problemer som røntgeneksponering, gjentatt punkteringsverifisering og skade på normalt beinvev. Blindheten i punkteringsprosessen og manglende evne til å gi visualisering i sanntid er avgjørende årsaker til disse problemene.
For å optimalisere denne prosedyren utviklet teamet vårt et intraoperativt navigasjonssystem på grunnlag av AR-teknologi (Utvidet virkelighet). Dette kirurgiske systemet kan intuitivt vise anatomien til operasjonsområdene og gjengi preoperative bilder og virtuelle nåler til intraoperativ video i sanntid. Med veiledning av navigasjonssystemet kan kirurger nøyaktig sette Kirschner-ledninger inn i det målrettede lesjonsområdet og minimere sikkerhetsskaden. Vi gjennomførte 10 tilfeller av kjernedekompresjonskirurgi med dette systemet. Effektiviteten av posisjonering og fluoroskopi er sterkt forbedret sammenlignet med de tradisjonelle prosedyrene, og nøyaktigheten av punktering er også garantert.
Introduction
Osteonekrose i lårhodet (ONFH) er en vanlig invalidiserende sykdom som forekommer hos unge voksne1. Klinisk er det nødvendig å bestemme iscenesettelsen av ONFH basert på røntgen, CT og MR for å bestemme behandlingsstrategien (figur 1). For tidlig ONFH er hoftebevaringsterapi vanligvis vedtatt2. Kjernedekompresjon (CD) kirurgi er en av de mest brukte hip bevaring metoder for ONFH. Visse kurative effekter av kjernedekompresjon med eller uten beintransplantasjon i behandling av tidlig ONFH har blitt rapportert, noe som kan unngå eller forsinke påfølgende total hofteartrosgistikk (THA) i lang tid 3,4,5. Imidlertid ble suksessraten for CD med eller uten beintransplantasjon rapportert annerledes blant tidligere studier, fra 64% til 95%6,7,8,9. Den kirurgiske teknikken, spesielt nøyaktigheten av boreposisjon, er viktig for suksessen med hoftebevaring10. På grunn av blindheten i punkterings- og posisjoneringsprosedyren har de tradisjonelle teknikkene til CD flere problemer, for eksempel mer fluoroskopitid, gjentatt punktering ved hjelp av Kirschner-ledning og skade på normalt beinvev11,12.
De siste årene har augmented reality (AR)-assistert metode blitt introdusert i ortopedisk kirurgi13. AR-teknikken kan visuelt vise anatomien til det kirurgiske feltet, veilede kirurgene i planleggingen av operasjonsprosedyren, og dermed redusere vanskeligheten med operasjonen. Anvendelsen av AR-teknikken i pedicle skrueimplantasjon og leddartroplastikk kirurgi har blitt rapportert tidligere 14,15,16,17. I denne studien tar vi sikte på å bruke AR-teknikken på CD-prosedyren og verifisere dens sikkerhet, nøyaktighet og gjennomførbarhet i klinisk praksis.
Maskinvarekomponenter for system
Hovedkomponentene i det AR-baserte navigasjonskirurgiske systemet inkluderer følgende: (1) Et dybdekamera (figur 2A) installert rett over operasjonsområdet; videoen er tatt fra dette og sendt tilbake til arbeidsstasjonen for registrering og samarbeid med bildedata. (2) En punkteringsenhet (figur 2B) og en ikke-invasiv kroppsoverflatemarkeringsramme (figur 2C), begge med passive infrarøde reflekser. Et spesielt reflekterende belegg av merkekuler (figur 3) kan fanges opp av infrarødt utstyr for å oppnå nøyaktig sporing av kirurgisk utstyr i det kirurgiske området. (3) En infrarød posisjoneringsenhet (figur 2D) er ansvarlig for å spore markører i det kirurgiske området, og matcher kroppsoverflatemarkeringsrammen og punkteringsenheten med høy nøyaktighet (figur 4). (4) Vertssystemet (figur 2E) er en 64-biters arbeidsstasjon, installert med det uavhengig utviklede AR-assisterte ortopediske kirurgisystemet. Augmented reality-visning av hofteledd og lårhode punkteringsoperasjon kan fullføres med hjelp.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne studien ble godkjent av etikkkomiteen til China-Japan Friendship Hospital (godkjenningsnummer: 2021-12-K04). Alle følgende trinn ble utført i henhold til standardiserte prosedyrer for å unngå skade på pasientene og kirurgene. Informert pasientsamtykke ble innhentet for denne studien. Kirurgen må være dyktig i konvensjonelle kjernedekompresjonsprosedyrer for å sikre at operasjonen kan utføres på en tradisjonell måte i tilfelle unøyaktig navigasjon eller andre uventede situasjoner.
1. Preoperativ diagnose og gradering av ONFH
- Identifisere pasienter med kliniske symptomer på ONFH; typiske symptomer som vedvarende eller intermitterende smerte i lyskeområdet med ipsilateral hofte eller kne utstrålende smerte. Fysisk undersøkelse viste dyp ømhet i lyskeområdet, Patricks tegn, en begrenset hoftebevegelse av intern rotasjon og bortføring, eller nekroseendringer av lårhodet målt ved hjelp av røntgen, CT og MR.
- I følge foreningens forskningssirkulasjon osseous (ARCO) iscenesettelse, gjennomgå pasientenes røntgen, CT og MR i hoften og bestemme iscenesettelsen av ONFH. To leger utfører dette arbeidet uavhengig. Hvis det oppstår uenigheter, kan du be en tredje ekspert ta den endelige avgjørelsen.
- Registrer den preoperative visuelle analoge skalaen (VAS) og Harris hip score ved hjelp av et spørreskjema.
- Inkluder pasienter som bruker følgende kriterier: 1) pasienter med ONFH; 2) trinn I, IIA og IIB av ONFH bekreftet ved bildeundersøkelse (røntgen, CT og MR); 3) femoral hodekjerne dekompresjon kirurgi er planlagt. Ekskluder pasienter når: 1) pasienter avviser CD-operasjonen; 2) preoperativ rutineundersøkelse indikerer kirurgiske motsetninger, for eksempel infeksjon eller dårlig grunntilstand; 3) pasienter nekter å bli registrert i gruppen.
2. Systemregistrering og nøyaktighetstesting
- Kjør det AR-assisterte ortopediske kirurgisystemet (på grunn av kommersialiseringsproblemer kan ikke programvaredetaljer gis) og klikk på Ortografisk video for å aktivere dybdekameraet. Et bilde av operasjonsområdet vises på skjermen etter aktivering (figur 5A). Plasser den optiske sporingsenheten slik at sporingsområdet kan dekke det kirurgiske området fullstendig (figur 5B).
- Klikk på NDI-innstilling for å velge enhetens tilgangsport, COM4. Klikk på innstillingen for virtuell nållengde (vanligvis er en Kirschner-nål 180 mm lang), og et virtuelt Kirschner-nålbilde genereres automatisk i det kirurgiske området i videoen.
- Del det planlagte kirurgiske frontområdet i øvre og nedre nivåer med hvert nivå 30 cm x 30 cm i størrelse, og med en høydeforskjell på 15 cm mellom nivåene. Systemet legger automatisk inn denne romlige informasjonen om det kirurgiske området i programvaren.
- Tildel hvert nivå jevnt med 10 samsvarende poeng; For hvert område på 30 cm x 30 cm deler du det i tre like deler, med to deler som har tre punkter hver, og en del (venstre del) som har fire punkter. Be assistenten om å plassere den ikke-invasive kroppsoverflatemarkeringsrammen (figur 2C) i henhold til punktene. Når du er ferdig, klikker du på Match. Systemets eget spesielle bilde for registrering legges automatisk oppå markeringsrammen (figur 5C). Vurder registreringen av dette punktet vellykket når bildet og merkerammen sammenfaller helt.
- Flytt rammen til neste registreringspunkt, og gjenta trinn 2.4. til alle registreringspoeng er fullført. Ettersom formen på merkerammen som er utstyrt med punkteringsenheten (figur 3A2) er nøyaktig den samme som den ikke-invasive kroppsoverflatemarkeringsrammen, når registreringen er fullført, kan førstnevnte også spores av den optiske sporingsenheten i det kirurgiske området.
- Beveg punkteringsenheten tilfeldig i det kirurgiske området for å oppdage den samsvarende graden av virtuell nål og sporingsforsinkelse (figur 6). Ettersom den rødblå virtuelle Kirschner nålekroppen automatisk passer med den faktiske nålen i det kirurgiske området, er augmented reality-visningen av Kirschner-nålen vellykket (figur 5D).
MERK: Under registreringsprosessen skal ikke posisjonen til den optiske sporingsenheten og dybdekameraet endres etter ønske. I så fall vil det romlige posisjonsforholdet til virtuell kirurgi endres, noe som forårsaker unøyaktig matching mellom den virtuelle Kirschner-nålen og den fysiske, og registreringen må utføres på nytt.
3. Pasient- og systemforberedelse før punktering
- Når du har gått inn i operasjonsrommet, ber du pasienten legge seg ned i liggende stilling og feste underekstremiteten på den berørte siden (figur 7). Administrer generell anestesi til alle pasienter.
- Forbered operasjonsstedet med jod og 75% alkohol, og plasser den ikke-invasive kroppsoverflateposisjoneringsanordningen (sterilisert ved hjelp av standardprosedyrer) på pasientens berørte hofte.
- Flytt C-ARM-fluoroskopet til siden av operasjonsbordet og plasser kilden over hofteleddet. Juster kilden etter dybdekameraet og registrer posisjonen til det kirurgiske bordet som posisjon 1.
- Etter den første fluoroskopien eksporterer du radiografen i BMP-format til systemarbeidsstasjonen, åpner den i Fotoredigering og justerer den grå skalaen ved å klikke på lysskalaalternativet. Roter med klokken og vend vannrett én gang ved å klikke de tilsvarende knappene for å konvertere til BMP. Deretter åpner du den ved å klikke på Maleri 3D og lagre som JPG-format, som inneholdt ikke-invasiv kroppsoverflatemarkeringsramme, og gi den navnet bilde 1 (figur 8A).
MERK: Denne konverteringsprosessen er for å fremme suksessen til systemidentifikasjonen. På grunn av de spesielle kravene til bildekonvertering er det nødvendig å justere den grå skalaen til røntgenbildet for rotasjon og inversjon. - Skyv operasjonsbordet rett under dybdekameraet til betjeningsområdet merket som posisjon 2. Posisjon 1 (i trinn 3.3) og posisjon 2 er to punkter på samme horisontale plan, 30 cm fra hverandre.
- I det AR-assisterte ortopediske kirurgisystemet klikker du på Fil > front røntgenbilde, og velger bilde 1. systemet identifiserer automatisk den ikke-invasive kroppsoverflatemarkeringsrammen på pasientens hudoverflate, og legger deretter dette bildet over hofteleddet i den kirurgiske videoen (figur 8B).
- Ved hjelp av augmented reality-visningen av røntgenbildet og sanntidsvideoen som genereres ovenfor, planlegger kirurgen punkteringsbanen basert på dette.
4. Punktering assistert av kirurgisk system
- Kirurgen står på den berørte siden og utfører følgende trinn. Hold punkteringsenheten og bestem den beste innsettingsvinkelen. Merk innsettingspunktet på hudoverflaten, styrt av den virtuelle Kirschner-ledningen og røntgenbildet av hofteleddet i den kirurgiske videoen.
- Velg en Kirschner-ledning med en diameter på 2,5 mm og pierce den fra innsettingspunktet. Vær oppmerksom på innsettingsdybden og -vinkelen i videoen, og juster den i tide.
- Når den virtuelle nålen har nådd målområdet for nekrose, stopper du punkteringsprosessen og beholder skjermbildet som bilde 2 (figur 9A) for påfølgende punkteringsnøyaktighetsevaluering.
- Indwell nålen. Flytt operasjonsbordet til posisjon 1 for den andre fluoroskopien for å bekrefte den faktiske punkteringstilstanden til Kirschner-ledningen. Ta opp bildefilen som bilde 3 (figur 9B).
- Punktering er vellykket når plasseringen av Kirschner-ledningen oppfyller alle kirurgens krav. Bruk deretter lansetten til å kutte huden rundt nålen, og skille hvert nivå av bløtvev til du utsetter sub-trochanter bein, omtrent til en dybde på 3 cm. Bor inn i det nekrotiske området langs Kirschner-ledningen med en 5 mm trefin for å fullføre de påfølgende operasjonene (kunstig bein eller autolog benimplantasjon).
- Etter å ha fullført alle prosedyrene, lukk huden med 3-0 silketråd og dekk med steril dressing (figur 10). Etter retur til avdelingen, gi pasientene akseptert vanlig ortopedisk postoperativ medisinering, som infeksjonsforebygging, analgesi og væskeinfusjon. Hvis det ikke oppstår noen komplikasjon, utskriv pasientene 3 dager etter operasjonen.
5. Operasjonsevaluering
- Importer bilde 2 og bilde 3 til en programvare for bildebehandling, og juster tettheten til 52 %.
- Klikk maskeringsknappen for å overlappe de to bildene, og klikk deretter Linjaler-knappen for å måle avstanden (Lvirtuell) mellom den virtuelle spissen og punkteringspunktet for lårbarken, og avstanden (Lture) mellom spissen av Kirschner-nålen og punkteringspunktet for lårbarken. Beregn forskjellen mellom Lvirtuell og Lture for å vurdere punkteringsnøyaktighet.
- Under punkteringen måler du posisjoneringstiden som følger: posisjoneringstiden starter fra det tidspunktet Kirschner-ledningen pierces huden, og stopper når røntgenbildet bekrefter at Kirschner-ledningen har nådd målområdet til lårhodet.
- Tre måneder etter operasjonen, ta hip røntgen (figur 11) og registrere den visuelle analoge skalaen og Harris hip score.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Operasjonsegenskaper
Det kirurgiske navigasjonssystemet ble brukt i 10 hofter av ni pasienter. Gjennomsnittlig total posisjoneringstid for operasjonen var 10,1 min (median 9,5 min, område 8,0-14,0 min). Gjennomsnittlig C-ARM fluoroskopier var 5,5 ganger (median 5,5 ganger, område 4-8 ganger). Gjennomsnittlig feil ved punkteringsnøyaktighet var 1,61 mm (median 1,2 mm, område -5,76-19,73 mm; Tabell 1). Resultatene viser at posisjoneringstiden og fluoroskopitidene åpenbart forkortes sammenlignet med tradisjonelle prosedyrer.
Klinisk utfallsevaluering
De ni påmeldte pasientene besto av syv menn og to kvinner, med en gjennomsnittsalder på 41,6 ± 10,0 år. Gjennomsnittlig BMI var 23,93 ± 3,08 kg/m2. For hoftene som ble evaluert, var to hofter i ARCO I-scenen, fire hofter var i ARCO IIA-scenen og fire i ARCO IIB-scenen. Preoperativ og postoperativ visuell analog skala og Harris hip score ble brukt til å evaluere utfallet (tabell 1). Gjennomsnittlig preoperativ VAS-skår var 6 og gjennomsnittlig postoperativ poengsum var 3,75. Den gjennomsnittlige preoperative Harris-poengsummen var 77,5 og gjennomsnittlig postoperativ poengsum var 85,5. Hip røntgen ble undersøkt 3 måneder etter operasjonen. Alle pasientene kom trygt tilbake til avdelingen. Ingen postoperative komplikasjoner som infeksjon, hematom eller nerveskade ble funnet. Så langt har det ikke skjedd noen femoral hodekollaps i alle tilfeller, og den langsiktige funksjonen og suksessraten for hoftebevaring følges fortsatt opp. Kirurgiske indikatorer og poengsummer er vist i tabell 2.
Figur 1: Avbildning av tidlig stadium av lårhodenekrose. (A) CT-bildet. (B) MR-bildet. Piler indikerer områder av nekrose. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Hovedkomponentene i det AR-baserte navigasjonskirurgiske systemet. (A) Dybdekamera. (B) Punkteringsanordningen med en posisjoneringsramme. (C) Ikke-invasiv kroppsoverflatemerkingsramme uavhengig designet og utviklet. (D) Infrarød posisjoneringsenhet. (E) Arbeidsstasjonen for det kirurgiske systemet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Installasjon av en passiv infrarød reflektor. (A) Selvdesignet posisjoneringsramme montert på punkteringsenhet. (B) Reflektoren er montert i de fire hjørnene på den ikke-invasive kroppsoverflatemarkeringsrammen. (C) Spesifikasjonen av den passive infrarøde reflektoren er en sfærisk enhet med en diameter på 10 mm. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Arbeidsprinsipper for infrarød posisjoneringsenhet. Infrarød stråling som avgis av den infrarøde posisjoneringsanordningen gjenspeiles av de passive infrarøde reflektorene; Mottakerne i enheten mottar det reflekterte signalet og overfører bevegelsesdataene til arbeidsstasjonen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: En oversikt over den preoperative registreringsprosessen. (A) Driftsgrensesnitt for AR-assistert ortopedisk kirurgisystem. (B) Det kirurgiske området ble planlagt ved hjelp av en ikke-invasiv kroppsoverflatemarkeringsramme. (C) Tips for vellykket registrering av et av de matchende punktene i den kirurgiske videoen. (D) Etter at alle samsvarspunktene var vellykket matchet, ble sporingen av kirurgiske instrumenter testet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Superposisjon av virtuell Kirschner-ledning på ekte Kirschner-ledning. (A-C) Bildene viser at den virtuelle Kirschner-nålen er nøyaktig lagt over den fysiske og beveger seg med den på skjermen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: Oversikt over kirurgiske scenarier. (A) Hovedkomponentene i det AR-baserte kirurgiske systemet i operasjonsrommet. (B) En pasient med nekrose i lårhodet behandles ved hjelp av det kirurgiske systemet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 8: Hofteleddsavbildning og utvidet virkelighet-skjerm. (A) Radiograf av hofteleddet som inneholder en ikke-invasiv kroppsoverflatemarkeringsramme. Den svarte pilen angir de passive infrarøde reflektorene. (B) Radiografen behandles på arbeidsstasjonen og legges deretter over av det kirurgiske systemet på overflaten av den berørte hoften på skjermen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 9: Demonstrasjon av punkteringseffekt. (A) Bildet presenterer skjermbildet etter punkteringen, den svart-rød-blå linjen er en virtuell Kirschner-ledning i systemet (trinn 2.6). (B) Bildet viser hofteradiografien etter ferdigstillelse av punktering, den svarte linjen er et bilde av en ekte Kirschner-ledning i røntgen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 10: Femoral hode punktering styrt av det AR-baserte kirurgiske systemet. (A) Kirurgen justerer posisjonen til punkteringsenheten i henhold til skjermdisplayet. (B) Kirschner wire punkterer huden og peker på nekrose. (C) Bor inn i det nekrotiske området langs Kirschner-ledningen med en 5 mm trefin for å fylle kunstig bein eller autolog benimplantasjon. (D) Lukk såret. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 11: Postoperativ radiograf av hofteleddet. (B) Pasienten er i froskestilling. De svarte pilene indikerer kunstige beinimplantater i lårhodet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Sak | Sex | Alder | BMI | Sykdom | ARCO |
| 1 | M | 22 | 28.40 | ONFH (venstre) | IIA |
| 2 | F | 21 | 22.40 | ONFH(høyre) | IIB |
| 3 | M | 42 | 19.56 | ONFH (venstre) | IIB |
| 4 | M | 51 | 22.10 | ONFH (venstre) | Jeg |
| 5 | M | 31 | 24.34 | ONFH(bilateral) | L:IIB |
| 6 | R:IIA | ||||
| 7 | M | 46 | 27.24 | ONFH(høyre) | IIA |
| 8 | F | 41 | 21.20 | ONFH (venstre) | IIB |
| 9 | M | 56 | 22.83 | ONFH(høyre) | Jeg |
| 10 | M | 38 | 27.30 | ONFH (venstre) | IIA |
Tabell 1: Grunnleggende pasientinformasjon. Tabellen gir informasjon for de 10 pasientene som er registrert i denne studien.
| Sak | Posisjoneringstid(min) | Fluoroskopi bilder | Plasseringsfeil(mm) | Harris Hip Score | Visuell analog skala | ||
| Før | Etter | Før | Etter | ||||
| 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 |
Tabell 2: Kirurgiske indikatorer og skår. Posisjoneringstiden, fluoroskopitiden og punkteringsnøyaktigheten ble beregnet og vist. Pre- og postoperativ VAS-score og Harris-poengsum vises også i denne tabellen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Selv om THA har utviklet seg raskt de siste årene og blitt en effektiv ultimate metode for ONFH, spiller hoftebevaringsterapi fortsatt en viktig rolle i behandlingen av tidlig ONFH18,19. CD er en grunnleggende og effektiv hofte bevaring kirurgi, som kan frigjøre hoftesmerter og forsinke utviklingen av lårhode kollaps20. Punkteringsposisjoneringen av fokalnekrose er den avgjørende prosedyren for CD, da den bestemmer suksessen eller feilen ved operasjonen. Imidlertid inneholder den tradisjonelle punkteringsposisjoneringsmetoden fortsatt noen blinde flekker som kan føre til gjentatt punktering, økning i eksponering for fluoroskopi og økt driftstid10,11. Mange forskere har også gjort en innsats for å forbedre dette aspektet, for eksempel bruk av 3D-utskrift, en kombinasjon av hip artroskopi og bruk av et robotassistert navigasjonssystem 12,21,22,23. Disse metodene forbedrer absolutt effektiviteten og nøyaktigheten av punkteringsposisjonering, men de har også noen mangler i andre aspekter, for eksempel å legge til operativ kompleksitet, forårsake skade på datterselskapet og øke medisinske kostnader.
Systemet som vises her, kan dele det virtuelle kirurgiske området i den preoperative registreringsprosessen. I det virtuelle kirurgiske området kan et høypresisjonsspor av det elektrooptiske målsporingsutstyret og den virtuelle visningen av Kirschner-ledningen oppnås. Etter behov kan den andre filmen og superposisjonen også utføres når du justerer hoftevinkelen. Gjennomsnittlig registreringstid er bare 10.1 min. Ved utføring av andre operasjoner i de samme områdene er det ikke nødvendig med gjentatt registrering. Hele prosessen med registrering og posisjonering er ikke-invasiv, og sikrer dermed et høyt sikkerhetsnivå og tilpasning med et mindre invasivt kirurgisk prinsipp.
AR-teknikken legger den umerkelige informasjonen inn i sanntidsvideorammen, som oppnår kombinasjonen av virtualitet og virkelighet24. AR-teknikken har blitt kombinert i mange ortopediske operasjoner, for eksempel bruddreduksjon, bensvulstreseksjon, etc.25,26,27. Så vidt vi vet er dette den første studien som bruker AR i CD-kirurgi. Den største fordelen med systemet vårt er sanntidsvisualisering, noe som kan redusere vanskeligheten med kirurgi og forkorte kirurgenes læringskurve.
Det er også noen begrensninger i denne studien. For det første er utvalgsstørrelsen på denne studien svært liten, og derfor er resultatet ikke overbevisende nok. For det andre rapporterer vi bare de tidlige kliniske resultatene; videre oppfølging er også nødvendig for å vurdere den reelle nytten for pasientene. Sikkert, det er fortsatt noe rom for utvikling i dette systemet. Med forbedring av ytelsen vil det bedre tjene den kliniske praksisen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer at de ikke har konkurrerende interesser.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av Beijing Natural Science Foundation (7202183), National Natural Science Foundation of China (81972107) og Beijing Municipal Science and Technology Commission (D171100003217001).
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).
