Name: Augmented Reality Navigationsgesteuerte Kerndekompression bei Osteonekrose des Oberschenkelkopfes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-04-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 17 s
Description: Erfahren Sie die Kerndekompression bei Osteonekrose des Oberschenkelkopfes mit Augmented-Reality-Navigation. Diese Methode verbessert die Präzision, verkürzt die intraoperative Positionierungszeit und reduziert die Strahlenbelastung für Patienten.

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Diese Arbeit wurde von der Beijing Natural Science Foundation (7202183), der National Natural Science Foundation of China (81972107) und der Beijing Municipal Science and Technology Commission (D171100003217001) unterstützt.

Diese Studie wurde von der Ethikkommission des China-Japan Friendship Hospital genehmigt (Zulassungsnummer: 2021-12-K04). Alle folgenden Schritte wurden nach standardisierten Verfahren durchgeführt, um Verletzungen der Patienten und der Chirurgen zu vermeiden. Für diese Studie wurde eine informierte Patienteneinwilligung eingeholt. Der Chirurg muss in konventionellen Kerndekompressionsverfahren geschult sein, um sicherzustellen, dass die Operation im Falle einer ungenauen Navigation oder anderer unerwarteter Situationen auf traditionelle Weise durchgeführt werden kann.
1. Präoperative Diagnose und Einstufung von ONFH
<ol><li>Identifizieren Sie Patienten mit klinischen Symptomen von ONFH; Typische Symptome wie anhaltende oder intermittierende Schmerzen in der Leistengegend mit ipsilateralen Hüft- oder Knieschmerzen. Die körperliche Untersuchung zeigte eine tiefe Zärtlichkeit in der Leistengegend, Patricks Zeichen, eine begrenzte Hüftbewegung der inneren Rotation und Abduktion oder Nekroseveränderungen des Hüftkopfes, die mit Röntgen, CT und MRT gemessen wurden.</li>
	<li>Nach Angaben der Association Research Circulation Osseous (ARCO) Staging, überprüfen Sie die Röntgenaufnahmen, CT und MRT der Hüfte und bestimmen Sie das Staging von ONFH. Zwei Ärzte führen diese Arbeit unabhängig voneinander durch. Wenn Meinungsverschiedenheiten auftreten, bitten Sie einen dritten Experten, die endgültige Entscheidung zu treffen.</li>
	<li>Zeichnen Sie die präoperative visuelle Analogskala (VAS) und den Harris Hip Score mit einem Fragebogen auf.</li>
	<li>Schließen Sie Patienten nach folgenden Kriterien ein: 1) Patienten mit ONFH; 2) Stadium I, IIA und IIB von ONFH, bestätigt durch bildgebende Untersuchung (Röntgen, CT und MRT); 3) Die Femurkopfkern-Dekompressionsoperation ist geplant. Patienten ausschließen, wenn: 1) Patienten die CD-Operation ablehnen; 2) präoperative Routineuntersuchung weist auf chirurgische Widersprüche wie Infektionen oder schlechten Grundzustand hin; 3) Patienten weigern sich, in die Gruppe aufgenommen zu werden.</li>
</ol>2. Systemregistrierung und Genauigkeitsprüfung
<ol><li>Führen Sie das AR-gestützte orthopädische Chirurgiesystem aus (aufgrund von Kommerzialisierungsproblemen können keine Softwaredetails angegeben werden) und klicken Sie auf Orthographisches Video , um die Tiefenkamera zu aktivieren. Nach der Aktivierung wird ein Bild des Operationsbereichs auf dem Bildschirm angezeigt (Abbildung 5A). Positionieren Sie das optische Tracking-Gerät so, dass sein Tracking-Bereich den Operationsbereich vollständig abdecken kann (Abbildung 5B).</li>
	<li>Klicken Sie auf NDI-Einstellung , um den Gerätezugriffsport COM4 auszuwählen. Klicken Sie auf die virtuelle Nadellängeneinstellung (in der Regel ist eine Kirschner-Nadel 180 mm lang) und ein virtuelles Kirschner-Nadelbild wird automatisch im Operationsbereich im Video generiert.</li>
	<li>Teilen Sie den geplanten chirurgischen Frontbereich in obere und untere Ebenen mit jeder Ebene 30 cm x 30 cm groß und mit einem Höhenunterschied von 15 cm zwischen den Ebenen. Das System gibt diese räumlichen Informationen des Operationsbereichs automatisch in die Software ein.</li>
	<li>Verteilen Sie jedes Level gleichmäßig mit 10 übereinstimmenden Punkten. Für jede Fläche von 30 cm x 30 cm teilen Sie sie in drei gleiche Teile, wobei zwei Teile jeweils drei Punkte und ein Teil (linker Teil) vier Punkte hat. Bitten Sie den Assistenten, den nicht-invasiven Markierungsrahmen für die Körperoberfläche (Abbildung 2C) entsprechend den Punkten zu platzieren. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf Match. Das systemeigene Sonderbild für die Registrierung wird automatisch auf den Markierungsrahmen eingeblendet (Abbildung 5C). Betrachten Sie die Registrierung dieses Punktes als erfolgreich, wenn das Bild und der Markierungsrahmen vollständig übereinstimmen.</li>
	<li>Verschieben Sie den Frame zum nächsten Registrierungspunkt, und wiederholen Sie Schritt 2.4. bis alle Registrierungspunkte abgeschlossen sind. Da die Form des mit der Punktionsvorrichtung ausgestatteten Markierrahmens (Abbildung 3A2) genau der des nicht-invasiven Körperoberflächenmarkierungsrahmens entspricht, kann ersterer nach Abschluss der Registrierung auch vom optischen Tracking-Gerät im chirurgischen Bereich verfolgt werden.</li>
	<li>Bewegen Sie das Punktionsgerät zufällig im Operationsbereich, um den übereinstimmenden Grad der virtuellen Nadel und der Nachverfolgungsverzögerung zu erkennen (Abbildung 6). Da der rot-blaue virtuelle Kirschner-Nadelkörper automatisch zur eigentlichen Nadel im Operationsbereich passt, ist die Augmented-Reality-Darstellung der Kirschner-Nadel erfolgreich (Abbildung 5D). HINWEIS: Während des Registrierungsprozesses sollte die Position des optischen Tracking-Geräts und der Tiefenkamera nicht nach Belieben geändert werden. Wenn dies der Fall ist, ändert sich die räumliche Positionsbeziehung der virtuellen Chirurgie, was zu einer ungenauen Übereinstimmung zwischen der virtuellen Kirschner-Nadel und der physischen Nadel führt, und die Registrierung muss erneut durchgeführt werden.</li>
</ol>3. Patienten- und Systemvorbereitung vor der Punktion
<ol><li>Bitten Sie den Patienten nach dem Betreten des Operationssaals, sich in Rückenlage hinzulegen und die untere Extremität der betroffenen Seite zu fixieren (Abbildung 7). Verabreichen Sie allen Patienten eine Vollnarkose.</li>
	<li>Bereiten Sie die Operationsstelle mit Jod und 75% Alkohol vor und legen Sie das nicht-invasive Körperoberflächenpositionierungsgerät (sterilisiert mit Standardverfahren) auf die betroffene Hüfte des Patienten.</li>
	<li>Bewegen Sie das C-ARM-Fluoroskop an die Seite des Operationstisches und positionieren Sie die Quelle über dem Hüftgelenk. Richten Sie die Quelle mit der Tiefenkamera aus und zeichnen Sie die Position des OP-Tisches als Position 1 auf.</li>
	<li>Exportieren Sie nach der ersten Durchleuchtung das Röntgenbild im BMP-Format auf den Systemarbeitsplatz, öffnen Sie es in der Fotobearbeitung und passen Sie seine Graustufen an, indem Sie auf die Option Lichtskala klicken. Drehen Sie sich im Uhrzeigersinn und drehen Sie einmal horizontal, indem Sie auf die entsprechenden Schaltflächen klicken, um sie in BMP umzuwandeln. Öffnen Sie es dann, indem Sie auf Painting 3D klicken, und speichern Sie es im JPG-Format, das einen nicht-invasiven Körperoberflächenmarkierungsrahmen enthielt, und nennen Sie es Bild 1 (Abbildung 8A). HINWEIS: Dieser Konvertierungsprozess soll den Erfolg der Systemidentifikation fördern. Aufgrund der besonderen Anforderungen an die Bildkonvertierung ist es notwendig, die Graustufen des Röntgenbildes für Rotation und Inversion anzupassen.</li>
	<li>Schieben Sie den OP-Tisch direkt unter die Tiefenkamera in den als Position 2 markierten Arbeitsbereich. Position 1 (in Schritt 3.3) und Position 2 sind zwei Punkte auf derselben horizontalen Ebene, 30 cm voneinander entfernt.</li>
	<li>Klicken Sie im AR-gestützten orthopädischen Chirurgiesystem auf Datei > vorderen Röntgenbild, und wählen Sie Bild 1 aus. Das System identifiziert automatisch den nicht-invasiven Körperoberflächenmarkierungsrahmen auf der Hautoberfläche des Patienten und überlagert dieses Bild dann im Operationsvideo mit dem Hüftgelenk (Abbildung 8B).</li>
	<li>Anhand der Augmented-Reality-Anzeige des Röntgenbildes und des oben generierten Echtzeitvideos plant der Chirurg darauf aufbauend den Punktionsweg.</li>
</ol>4. Punktion unterstützt durch chirurgisches System
<ol><li>Der Chirurg steht auf der betroffenen Seite und führt die folgenden Schritte durch. Halten Sie die Einstichvorrichtung und bestimmen Sie den besten Einfügewinkel. Markieren Sie die Einführstelle auf der Hautoberfläche, geleitet vom virtuellen Kirschnerdraht und dem Röntgenbild des Hüftgelenks im Operationsvideo.</li>
	<li>Wählen Sie einen Kirschnerdraht mit einem Durchmesser von 2,5 mm und durchstechen Sie ihn von der Einführstelle aus. Beobachten Sie die Einfügetiefe und den Einfügewinkel im Video und passen Sie ihn rechtzeitig an.</li>
	<li>Wenn die virtuelle Nadel den Zielbereich der Nekrose erreicht hat, stoppen Sie den Punktionsprozess und behalten Sie den Screenshot als Bild 2 (Abbildung 9A) für die anschließende Bewertung der Punktionsgenauigkeit bei.</li>
	<li>Indwell die Nadel. Bewegen Sie den Operationstisch für die zweite Durchleuchtung an Position 1, um den tatsächlichen Durchstichzustand des Kirschnerdrahtes zu überprüfen. Nehmen Sie die Bilddatei als Bild 3 auf (Abbildung 9B).</li>
	<li>Die Punktion ist erfolgreich, wenn die Position des Kirschner-Drahtes alle Anforderungen des Chirurgen erfüllt. Verwenden Sie dann die Lanzette, um die Haut um die Nadel herum zu schneiden, und trennen Sie jede Ebene des Weichgewebes, bis Sie den Subtrochanterknochen freilegen, ungefähr bis zu einer Tiefe von 3 cm. Bohren Sie mit einem 5-mm-Trephin in den nekrotischen Bereich entlang des Kirschner-Drahtes, um die nachfolgenden Operationen (künstliche Knochen- oder autologe Knochenimplantation) abzuschließen.</li>
	<li>Nachdem Sie alle Vorgänge abgeschlossen haben, schließen Sie die Haut mit einem 3-0-Seidenfaden und bedecken Sie sie mit einem sterilen Verband (Abbildung 10). Nachdem Sie auf die Station zurückgekehrt sind, stellen Sie den Patienten akzeptierte gängige orthopädische postoperative Medikamente wie Infektionsprävention, Analgesie und Flüssigkeitsinfusion zur Verfügung. Wenn keine Komplikationen auftreten, entlassen Sie die Patienten 3 Tage nach der Operation.</li>
</ol>5. Betriebsbewertung
<ol><li>Importieren Sie Bild 2 und Bild 3 in eine Bildverarbeitungssoftware und passen Sie die Deckkraft auf 52% an.</li>
	<li>Klicken Sie auf die Schaltfläche Maskierung, um die beiden Bilder zu überlappen, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Lineale, um den Abstand (L virtuell) zwischen der virtuellen Spitze und dem Punktionspunkt des Femurkortex sowie den Abstand (L-ture) zwischen der Spitze der Kirschner-Nadel und dem Punktionspunkt des Femurkortex zu messen. Berechnen Sie die Differenz zwischen Lvirtuell und L tur, um die Durchstoßgenauigkeit zu beurteilen.</li>
	<li>Messen Sie während der Punktion die Positionierungszeit wie folgt: Die Positionierungszeit beginnt mit dem Zeitpunkt, an dem der Kirschnerdraht die Haut durchbohrt, und hört auf, wenn die Röntgenaufnahme bestätigt, dass der Kirschnerdraht den Zielbereich des Hüftkopfes erfolgreich erreicht hat.</li>
	<li>Machen Sie drei Monate nach der Operation die Hüftröntgenaufnahme (Abbildung 11) und zeichnen Sie die visuelle Analogskala und den Harris-Hüftwert auf.</li>
</ol>

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<li>Tsukada, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((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%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Arthroplasty%22%5BJournal%5D)">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.</a> The Journal of Arthroplasty. 37 (3), 488-494 (2021).</li>
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<li>Bhatt, F. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmented+reality-assisted+spine+surgery%3A+an+early+experience+demonstrating+safety+and+accuracy+with+218+screws%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Spine+Journal%22%5BJournal%5D)">Augmented reality-assisted spine surgery: an early experience demonstrating safety and accuracy with 218 screws.</a> Global Spine Journal. , 21925682211069321 Advance online (2022).</li>
<li>Weiss, H. R., Nan, X., Potts, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+there+an+indication+for+surgery+in+patients+with+spinal+deformities%3F+-+A+critical+appraisal%5BTitle%5D)+AND+%22The+South+African+Journal+of+Physiotherapy%22%5BJournal%5D)">Is there an indication for surgery in patients with spinal deformities? - A critical appraisal.</a> The South African Journal of Physiotherapy. 77 (2), 1569(2021).</li>
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<li>Bakircioglu, S., Atilla, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hip+preserving+procedures+for+osteonecrosis+of+the+femoral+head+after+collapse%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Orthop+Trauma%22%5BJournal%5D)">Hip preserving procedures for osteonecrosis of the femoral head after collapse.</a> J Clin Orthop Trauma. 23, 101636(2021).</li>
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</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Obwohl sich THA in den letzten Jahren rasant entwickelt hat und zu einer effektiven ultimativen Methode für ONFH geworden ist, spielt die Hüfterhaltungstherapie immer noch eine wichtige Rolle bei der Behandlung von ONFH im Frühstadium18,19. CD ist eine grundlegende und effektive Hüfterhaltungsoperation, die Hüftschmerzen lösen und die Entwicklung des Femurkopfkollapses20 verzögern kann. Die Punktionspositionierung der fokalen Nekrose ist d...

Osteonekrose des Hüftkopfes (ONFH) ist eine häufige behindernde Erkrankung, die bei jungen Erwachsenen auftritt1. Klinisch ist es notwendig, das Staging von ONFH basierend auf Röntgen, CT und MRT zu bestimmen, um die Behandlungsstrategie zu bestimmen (Abbildung 1). Für ONFH im Frühstadium wird in der Regel eine Hüfterhaltungstherapie angewendet2. Die Core Decompression (CD) -Operation ist eine der am häufigsten verwendeten Hüfterhaltungsmethoden für ONFH. Es wurden bestimmte heilende Wirkungen der Kerndekompression mit oder ohne Knochentransplantation bei der Behandlung von ONFH im Frühstadium berichtet, die eine nachfolgende totale Hüftendoprothetik (THA) für eine lange Zeit vermeiden oder verzögernkönnen 3,4,5. Die Erfolgsrate von CD mit oder ohne Knochentransplantation wurde jedoch in früheren Studien unterschiedlich berichtet, von 64% bis 95%6,7,8,9. Die Operationstechnik, insbesondere die Genauigkeit der Bohrposition, ist wichtig für den Erfolg der Hüftkonservierung10. Aufgrund der Blindheit des Punktions- und Positionierungsverfahrens haben die traditionellen Techniken der CD mehrere Probleme, wie z.B. mehr Durchleuchtungszeit, wiederholte Punktion mit Kirschnerdraht und Verletzung von normalem Knochengewebe11,12.
In den letzten Jahren wurde die Augmented Reality (AR)-assistierte Methode in der orthopädischen Chirurgieeingeführt 13. Die AR-Technik kann die Anatomie des Operationsfeldes visuell darstellen, die Chirurgen bei der Planung des Operationsverfahrens leiten und somit die Schwierigkeit der Operation reduzieren. Die Anwendungen der AR-Technik in der Pedikelschraubenimplantation und Gelenkendoprothetik wurden bereitsberichtet 14,15,16,17. In dieser Studie wollen wir die AR-Technik auf das CD-Verfahren anwenden und ihre Sicherheit, Genauigkeit und Machbarkeit in der klinischen Praxis überprüfen.
Hardwarekomponenten des Systems Zu den Hauptkomponenten des AR-basierten Navigations-Operationssystems gehören die folgenden: (1) Eine Tiefenkamera (Abbildung 2A), die direkt über dem Operationsbereich installiert ist; Von diesem wird das Video aufgenommen und zur Registrierung und Zusammenarbeit mit den Bilddaten an die Workstation zurückgesendet. (2) Eine Punktionsvorrichtung (Abbildung 2B) und ein nicht-invasiver Körperoberflächenmarkierungsrahmen (Abbildung 2C), beide mit passiven Infrarotreflektoren. Eine spezielle reflektierende Beschichtung von Markierungskugeln (Abbildung 3) kann von Infrarotgeräten erfasst werden, um eine genaue Verfolgung von chirurgischen Geräten im chirurgischen Bereich zu erreichen. (3) Ein Infrarot-Positionierungsgerät (Abbildung 2D) ist für die Verfolgung von Markierungen im Operationsbereich verantwortlich, die den Körperoberflächenmarkierungsrahmen und das Punktionsgerät mit hoher Genauigkeit aufeinander abstimmen (Abbildung 4). (4) Das Host-System (Abbildung 2E) ist eine 64-Bit-Workstation, die mit dem unabhängig entwickelten AR-gestützten orthopädischen Chirurgiesystem installiert wird. Die Augmented-Reality-Anzeige der Hüftgelenk- und Oberschenkelkopfpunktionsoperation kann mit ihrer Hilfe abgeschlossen werden.

<table><tbody><tr><td>AR-gestütztes System für die orthopädische Chirurgie</td><td>Eigenentwicklung</td><td>Keine</td><td>Eine Operationssoftware, die AR für die orthopädische Chirurgie implementiert</td></tr><tr><td>Tiefenkamera</td><td>Stereolabs</td><td>ZED Tiefenkamera (ZED mini)</td> <td>Video aufnehmen und an die Workstation zurücksenden.</td></tr><tr><td>Bildbearbeitungssoftware</td><td>Adobe Systems Incorporated</td><td>Adobe Photoshop CS6</td><td>Bildbearbeitungssoftware</td></tr><tr><td>Infrarot-Ortungsgerät</td><td>Northern Digital Inc.</td><td>Optisches Tracking-Gerät NDI Polaris Spectra</td><td>Tracking-Marker im Operationsbereich.</td></tr><tr><td>Punktionsgerät</td><td>Stryker</td><td>Stryker System 7 Akku-Treiber und Sabo</td><td>Kirschner-Draht in den nekrotischen Bereich einführen.</td></tr></tbody></table>

augmented reality navigationsgesteuerte kerndekompression bei osteonekrose des oberschenkelkopfes

Augmented Reality Navigation-Guided Core Decompression for Osteonecrosis of Femoral Head

Osteonekrose des Hüftkopfes (ONFH) ist eine häufige Gelenkerkrankung bei jungen und mittleren Patienten, die ihr Leben und ihre Arbeit ernsthaft belastet. Für die ONFH im Frühstadium ist die Kerndekompressionschirurgie eine klassische und effektive Hüfterhaltungstherapie. Bei traditionellen Verfahren der Kerndekompression mit Kirschnerdraht gibt es immer noch viele Probleme wie Röntgenexposition, wiederholte Punktionsüberprüfung und Schädigung des normalen Knochengewebes. Die Blindheit des Punktionsprozesses und die Unfähigkeit, Echtzeit-Visualisierungen zu liefern, sind entscheidende Gründe für diese Probleme.
Um dieses Verfahren zu optimieren, hat unser Team ein intraoperatives Navigationssystem auf Basis der Augmented-Reality-Technologie (AR) entwickelt. Dieses chirurgische System kann intuitiv die Anatomie der Operationsbereiche darstellen und präoperative Bilder und virtuelle Nadeln in Echtzeit in intraoperatives Video übertragen. Mit der Führung des Navigationssystems können Chirurgen Kirschner-Drähte genau in den gezielten Läsionsbereich einführen und die Kollateralschäden minimieren. Wir haben 10 Fälle von Kerndekompressionsoperationen mit diesem System durchgeführt. Die Effizienz der Positionierung und Durchleuchtung ist im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren erheblich verbessert, und die Genauigkeit der Punktion ist ebenfalls garantiert.

Funktionsmerkmale Das chirurgische Navigationssystem wurde bei fortlaufenden 10 Hüften von neun Patienten angewendet. Die durchschnittliche Gesamtpositionierungszeit der Operation betrug 10,1 min (Median 9,5 min, Bereich 8,0-14,0 min). Die mittlere C-ARM-Durchleuchtung betrug das 5,5-fache (Median 5,5-mal, Bereich 4-8-mal). Der mittlere Fehler der Durchstoßgenauigkeit betrug 1,61 mm (Median 1,2 mm, Bereich -5,76-19,73 mm; Tabelle 1). Die Ergebnisse zeigen, dass die Positionierzeit und...

Die Augmented-Reality-Technologie wurde auf die Kerndekompression bei Osteonekrose des Hüftkopfes angewendet, um eine Echtzeit-Visualisierung dieses chirurgischen Eingriffs zu realisieren. Diese Methode kann die Sicherheit und Präzision der Kerndekompression effektiv verbessern.

Augmented Reality Navigationsgesteuerte Kerndekompression bei Osteonekrose des Oberschenkelkopfes

Osteonecrosis of the femoral head (ONFH) is a common joint disease in young and middle-aged patients, which seriously burdens their lives and work. For ...

Unser System kann die Erfolgsquote und die Effizienz in der Kerndekompressionschirurgie bei Femurkopfnekrose verbessern. Es reduziert auch die intraoperative Positionierungszeit und die Fluoroskopquelle erheblich. Mit der VR-Technologie können wir den Punktionsprozess nutzen, die Schwierigkeit der Operation reduzieren und dem Patienten weniger zusätzlichen Schaden zufügen als herkömmliche chirurgische Ergebnisse.Das System kann auf andere orthopädische Chirurgie mit Punktionsverfahren erweitert werden. Es wurde verwendet, um ein perkutanes endoskopisches transforaminales Diskektomieverfahren zu erhalten. Dieses System wurde speziell für die frühe Osteonekrose des Hüftkopfes entwickelt, da die traditionelle Operation nicht präzise genug ist und dem Patienten mehr sekundäre Schäden wie normale Gewebeschäden oder übermäßige Bestrahlung zufügen kann.Das Protokoll sollte und die Operation sorgfältig beobachtet werden, um die Prinzipien und die Schritte des Systems zu verstehen, um die Risikoanzeige zu minimieren. Und die technischen Punkte der Kerndekompression des Hüftkopfes werden sich als hilfreich für eine erfolgreiche Exkursion erweisen. Beginnen Sie mit der Unterteilung des geplanten chirurgischen Frontalbereichs in obere und untere Ebenen.Diese räumlichen Informationen werden automatisch in das Softwaresystem eingegeben. Weisen Sie jede Ebene mit 10 übereinstimmenden Punkten zu und teilen Sie sie in drei gleiche Teile auf, wobei zwei Teile jeweils drei Punkte und der verbleibende Teil vier Punkte haben. Bitten Sie den Assistenten, den nichtinvasiven Markierungsrahmen für die Körperoberfläche entsprechend den Punkten zu platzieren.Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf Match. Das spezielle Bild des Systems für die Registrierung wird automatisch auf den Markierungsrahmen übertragen. Bewegen Sie das Punktionsgerät zufällig im Operationsbereich, um den übereinstimmenden Grad der virtuellen Nadel und der Tracking-Verzögerung zu erkennen.Bitten Sie den Patienten im Operationssaal, sich in Rückenlage hinzulegen und die untere Extremität der betroffenen Seite zu fixieren. Bereiten Sie die Operationsstelle mit Jod und 75% Alkohol vor. Bewegen Sie das C-Bogen-Fluoroskop an die Seite des Operationstisches und positionieren Sie die Quelle über dem Hüftgelenk.Richten Sie die Quelle mit der Tiefenkamera aus und zeichnen Sie die Position des OP-Tisches als Position eins auf. Klicken Sie im AR-gestützten orthopädischen Chirurgiesystem auf das vordere Röntgenbild der Datei und wählen Sie das Bild eins aus. Das System identifiziert automatisch den Markierungsrahmen und überlagert dieses Bild mit dem Hüftgelenk im Operationsvideo.Planen Sie mit der AR-Anzeige des Röntgenbildes und basierend auf dem Echtzeitvideo den Einstichpfad. Stellen Sie sich auf die betroffene Seite, um den Eingriff durchzuführen, halten Sie die Einstichvorrichtung und bestimmen Sie den besten Einfügewinkel. Markieren Sie die Einführstelle auf der Hautoberfläche, geleitet vom virtuellen Kirschnerdraht und dem Röntgenbild des Hüftgelenks im Operationsvideo.Durchbohren Sie mit einem Kirschnerdraht die Einführstelle. Beobachten Sie die Einfügetiefe und den Einfügewinkel im Video und passen Sie ihn rechtzeitig an. Wenn die virtuelle Nadel den Zielbereich der Nekrose erreicht hat, stoppen Sie den Punktionsprozess und behalten Sie den Screenshot als Bild zwei für die anschließende Bewertung der Punktionsgenauigkeit bei.Ziehen Sie nach der Punktion den Bohrer heraus und lassen Sie die Kirschner-Drähte vorübergehend im Knochen zurück. Bewegen Sie den Operationstisch an Position eins für die zweite Durchleuchtung, um den tatsächlichen Durchstichzustand des Kirschner-Drahtes zu überprüfen. Nehmen Sie die Bilddatei auf.Die Punktion ist erfolgreich, wenn die Position des Kirschner-Drahtes alle Anforderungen des Chirurgen erfüllt. Verwenden Sie dann die Lanzette, um die Haut um die Nadel zu schneiden und jede Ebene des Weichgewebes zu trennen, bis der Subtrochanterknochen bis zu einer Tiefe von etwa drei Zentimetern ausgesetzt ist. Bohren Sie mit einem fünf Millimeter Trephin in den nekrotischen Bereich entlang des Kirschnerdrahtes, um die nachfolgenden Operationen abzuschließen.Nachdem Sie alle Verfahren abgeschlossen haben, schließen Sie die Haut mit drei Oh-Seidenfäden und bedecken Sie sie mit sterilem Verband. Das chirurgische Navigationssystem wurde bei fortlaufenden zehn Hüften von neun Patienten eingesetzt. Mit einer durchschnittlichen Gesamtpositionierungszeit von 10,1 Minuten während der Operation waren die mittleren C-Bogen-Fluoroskopien 5,5-mal.Der mittlere Fehler der Punktionsgenauigkeit betrug 1,61 Millimeter. Nach den ausgewerteten Hüften befanden sich zwei Hüften im ARCO I-Stadium, vier Hüften im ARCO IIA-Stadium und vier im ARCO IIB-Stadium. Der mittlere präoperative VAS-Score betrug sechs und der mittlere postoperative Score 3,75.Der durchschnittliche präoperative Harris-Score betrug 77,5 und der mittlere postoperative Score 85,5. Es wurden keine postoperativen Komplikationen wie Infektionen, Hämatome oder Nervenschäden gefunden. Es ist auch möglich, das Verfahren mit der dreidimensionalen Rekonstruktionstechnologie der CT zu kombinieren, so dass die Punktion aus einer dreidimensionalen Perspektive realisiert werden kann, was unsere zukünftige Arbeit ist.Wir bieten eine innovative Idee, KI-Technologie und orthopädische Chirurgie zu kombinieren. Diese Idee kann auch genutzt werden, um die Präzision anderer orthopädischer Operationen in Zukunft zu verbessern.

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Forschung

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Technischer Ansatz für Infrarot-Tracking für die Weichgewebsnavigation mit einem holographischen Head-Mounted-Display und präklinischer Validierung

Erfahren Sie die Kerndekompression bei Osteonekrose des Oberschenkelkopfes mit Augmented-Reality-Navigation. Diese Methode verbessert die Präzision, verkürzt die intraoperative Positionierungszeit und reduziert die Strahlenbelastung für Patienten.

Augmented Reality Navigationsgesteuerte Kerndekompression bei Osteonekrose des Oberschenkelkopfes

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