Ici, nous présentons une « méthode de division de zone à neuf grilles » pour la vertébroplastie percutanée. Un patient souffrant d’une fracture vertébrale par compression L1 a été sélectionné comme étude de cas.
Article de méthode
* These authors contributed equally
Ici, nous présentons une « méthode de division de zone à neuf grilles » pour la vertébroplastie percutanée. Un patient souffrant d’une fracture vertébrale par compression L1 a été sélectionné comme étude de cas.
La vertébroplastie percutanée (PVP) est largement reconnue comme une intervention efficace pour soulager la lombalgie résultant de fractures vertébrales ostéoporotiques par compression. Le point de ponction osseuse idéal se situe conventionnellement au niveau de la projection « 10 points gauches, 2 points droits » du pédicule dans la colonne lombaire. Déterminer le point optimal de ponction osseuse représente un défi critique et complexe. La précision de la vertébroplastie percutanée (PVP) est principalement influencée par la compétence des chirurgiens opérateurs et l’utilisation de plusieurs fluoroscopes au cours de la procédure conventionnelle. L’incidence des complications liées à la ponction a été documentée à l’échelle mondiale. Dans le but d’améliorer la précision de la technique chirurgicale et de réduire l’apparition de complications liées à la ponction, notre équipe a appliqué la « méthode de division de zone à neuf grilles » pour la PVP dans la colonne lombaire afin de modifier la procédure traditionnelle. Il est possible de réduire le nombre de temps de ponction, la dose d’exposition aux rayonnements et la durée des interventions chirurgicales.
Ce protocole introduit la définition de la « méthode de division de zone à neuf grilles » et décrit le processus de modélisation des données d’imagerie DICOM des vertèbres cibles dans un logiciel de traitement d’imagerie médicale, de simulation d’opérations dans un modèle 3D, d’affinage du modèle 3D à l’aide d’un logiciel de production de rétro-ingénierie, de reconstruction du modèle d’ingénierie vertébrale dans un logiciel de conception de modélisation 3D et d’utilisation de données chirurgicales pour déterminer les régions d’entrée sûres pour la projection des pédicules. En utilisant cette méthodologie, les chirurgiens peuvent identifier efficacement les points de ponction appropriés avec précision et facilité, réduisant ainsi les complexités associées à la perforation et améliorant la précision globale des procédures chirurgicales.
La fracture vertébrale ostéoporotique par compression (OVCF) est le type de fracture le plus répandu parmi les fractures ostéoporotiques et pose un problème clinique important dans les soins de santé contemporains1. Selon les directives actuelles, la vertébroplastie percutanée est reconnue comme l’une des modalités de traitement mini-invasives les plus efficaces pour l’OVCF2. La méthode prédominante pour réaliser une vertébroplastie percutanée (PVP) implique l’approche de ponction pédiculaire, qui englobe trois paramètres clés : l’identification du point d’entrée de la ponction osseuse, de l’angle de ponction et de la profondeur de ponction. Parmi ces paramètres, le choix du point d’entrée de la ponction osseuse est considéré comme le plus crucial.
Actuellement, les appareils à rayons X à arceau C sont largement utilisés dans la pratique nationale et internationale de la chirurgie PVP traditionnelle pour faciliter l’ajustement de la trajectoire chirurgicale de l’aiguille de ponction. L’aspect crucial réside dans l’identification du « point de ponction osseuse idéal », qui se situe conventionnellement au niveau de la projection « 10 points gauche, 2 points droits » du pédicule dans la colonne lombaire (Figure 1A)3. Malgré leur expérience, même les chirurgiens chevronnés peuvent faire des erreurs lorsqu’il s’agit de déterminer les points de ponction appropriés en se basant uniquement sur leur expérience personnelle. Cela peut entraîner des complications liées à la ponction telles que des fuites de ciment dans les tissus environnants, des lésions des racines nerveuses et un hématome intra-spinal 4,5,6. De plus, près de la moitié des patients présentent des complications locales dues à la PVP traditionnelle, 95 % de ces complications étant attribuées à une fuite de ciment dans les tissus environnants ou à l’embolisation des veines paravertébrales7. Nos recherches préliminaires ont révélé que les points réels de ponction osseuse PVP dans la colonne lombaire ne sont pas toujours situés à la projection idéale du pédicule « 10 points à gauche et 2 points à droite »8. Certains points de ponction réels peuvent également obtenir des résultats de ponction satisfaisants près du « point de ponction osseuse idéal », ce qui n’affecte pas la sécurité et la précision chirurgicales.
Sur la base des hypothèses ci-dessus, nous proposons, pour la première fois, le concept de la « région de ponction osseuse idéale » pour la PVP dans la colonne lombaire et divisons la projection du pédicule en une « aire à neuf grilles ». Le concept de la région idéale de ponction osseuse se rapporte à des régions anatomiques spécifiques où le point d’entrée de la ponction peut atteindre avec succès et en toute sécurité le point final idéal de la ponction à travers le pédicule. Le terme « méthode de division de l’aire à neuf grilles » fait référence à une technique dans l’image antéropostérieure aux rayons X dans laquelle les diamètres les plus longs et les plus courts de la projection du pédicule sont divisés en trois parties égales, ce qui entraîne la division de l’aire en neuf régions (Figure 1B). Ces régions sont numérotées séquentiellement de 1 à 9, progressant de la plus externe à la plus intérieure et de haut en bas. En utilisant la projection radiographique du pédicule lombaire comme marqueur anatomique, nous établissons la « région idéale de ponction osseuse » pour la PVP grâce à la « méthode de division de zone à neuf grilles » au lieu d’être confinés à un seul point. Nous utilisons la simulation informatique pour explorer un chemin de ponction sûr pendant le processus de ponction.
Par conséquent, nous suggérons la mise en œuvre de la « méthode de division de zone à neuf grilles » comme méthode potentielle pour améliorer la commodité, l’efficacité et la sécurité des techniques de ponction auxiliaire en chirurgie PVP, dans le but d’améliorer la précision de la procédure et de minimiser les complications liées à la ponction. Il est important de noter que cette étude présente une approche théorique qui nécessite une validation par des recherches approfondies pour déterminer son efficacité et son innocuité.
La présente étude a été approuvée par le Comité d’éthique de l’Université de médecine de la capitale de l’Hôpital de l’amitié de Pékin. Cette méthode sera introduite par le biais d’une étude de cas rétrospective, en utilisant uniquement les données d’imagerie par tomodensitométrie (TDM) préopératoire en position couchée du patient. La « méthode de division de zone à neuf grilles » dans la vertébroplastie percutanée assistée (PVP) offre une approche plus simple et plus efficace par rapport aux méthodes traditionnelles, ce qui permet de réduire les temps d’exposition chirurgicale et aux radiations. Cette technique pourrait être bénéfique pour les jeunes résidents en facilitant l’identification des points de ponction et en raccourcissant potentiellement la courbe d’apprentissage des procédures de PVP, ce qui justifie une enquête plus approfondie. L’individu décrit ici est une femme de 68 ans.
1. Diagnostic de la fracture vertébrale ostéoporotique par compression (OVCF) à l’aide de la fluoroscopie à rayons X, de l’image par résonance magnétique (IRM), de la scintigraphie osseuse et des symptômes
2. L’acquisition préopératoire de l’imagerie TDM du patient en position couchée
3. Etablir le modèle 3D et simuler le fonctionnement dans un logiciel de traitement d’imagerie médicale
4. Peaufiner le modèle 3D dans un logiciel de production de rétro-ingénierie 3D
5. Reconstruire le modèle d’ingénierie vertébrale et confirmer les régions d’entrée sûres de la projection des pédicules dans un logiciel de conception de modélisation 3D
L’imagerie par tomodensitométrie et la modélisation numérique ont été réalisées à l’hôpital. Il a fallu 30 minutes pour construire le modèle 3D à partir des images CT, ~10 min pour peaufiner le modèle 3D dans un logiciel de production de rétro-ingénierie 3D, et 15 min pour reconstruire le modèle d’ingénierie vertébrale et confirmer les régions d’entrée sûres de la projection pédiculaire dans le logiciel de conception de modélisation 3D. La région idéale de ponction osseuse comprend les régions 1, 4 et 7 du côté gauche dans ce cas. La notion de région idéale de ponction osseuse fait référence à des régions anatomiques distinctes où le point d’entrée de la ponction peut accéder efficacement et en toute sécurité au point final souhaité à travers le pédicule. En d’autres termes, en ajustant la direction et la profondeur de l’aiguille de ponction, le point final idéal de la ponction peut être atteint tant que le point d’entrée de la ponction osseuse se situe dans ces zones spécifiées, plutôt que d’être limité aux « 10 points gauches ». Cette technique peut augmenter considérablement la tolérance aux erreurs du chirurgien pendant la procédure de ponction. Une quantité minimale de fluoroscopie est nécessaire pour identifier un site de ponction osseuse approprié, ce qui entraîne une réduction de la fréquence des ajustements, de l’exposition aux radiations et de la durée de la chirurgie.
Le point de ponction osseuse idéal est conventionnellement situé au niveau de la projection « 10 points gauche, 2 points droit » du pédicule dans la colonne lombaire, comme le montre la figure 1A. La figure 1B présente un aperçu détaillé des détails de division et des méthodologies utilisées dans la méthode de division par aire à neuf grilles. Les images préopératoires de la vertèbre cible sont présentées à la figure 2. Un gradienter a été placé sur le dos du patient avant la tomodensitométrie en décubitus ventral et la position du corps du patient a été enregistrée (figure 3). L’image des vertèbres CT a été reconstruite dans un modèle 3D à partir des plans coronal, transversal et sagittal (Figure 4). La figure 4 montre également la simulation de la procédure de fonctionnement PVP dans le logiciel de traitement d’images. La figure 5 montre les procédures de réparation du maillage et de transformation du modèle solide en une surface de maillage triangulaire. La figure 6 illustre la méthodologie d’observation et de documentation du point le plus étroit du pédicule grâce à l’utilisation de la fonction de vue en coupe . La figure 7 illustre les étapes nécessaires pour ajuster les paramètres de déplacement du modèle et déterminer l’emplacement final de la cible de perforation. La figure 8 illustre la partition du modèle en deux composants distincts : la moitié vertébrale du corps et la moitié de la lame (A), suivie de la génération de la projection du pédicule à l’aide de la fonction Convertir les entités (B). La figure 9 représente l’ensemble des voies de ponction dans le corps vertébral. Les composants de la lame et du corps vertébral ont été réassemblés à l’aide du kit de ponction pédiculaire, puis le kit de ponction a été retiré de la partie des lames tout en préservant tous les composants des lames. La fonction Combine Body a été utilisée pour effectuer des opérations booléennes sur plusieurs composants, ce qui a conduit à l’identification de la région idéale de ponction osseuse comprenant les régions 1, 4 et 7.

Figure 1 : A. « point de ponction osseuse idéal » traditionnel. Le « point de ponction osseuse idéal » est conventionnellement situé au niveau de la projection « 10 points gauche, 2 points droit » du pédicule dans la colonne lombaire. B. Introduction à la « méthode de division d’aire à neuf grilles ». Un aperçu détaillé des détails de division et des méthodologies employées dans la « méthode de division de l’aire à neuf grilles ». Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Images préopératoires de la vertèbre cible. (A) Radiographie du patient atteint d’une fracture vertébrale ostéoporotique par compression. Les images radiographiques préopératoires de la vertèbre cible du patient. (A1 : Vue postéro-antérieure ; A2 : Vue latérale). (B) IRM du patient présentant une fracture vertébrale ostéoporotique. Les images IRM préopératoires de la vertèbre cible du patient. (B1 : vue T1WI ; B2 : vue T2WI). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Tomodensitométrie en position couchée. Utilisez un gradienter sur le dos du patient pour mesurer les angles horizontaux et sagittaux du corps du patient pendant qu’il subit une tomodensitométrie en position couchée. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Reconstruction de la vertèbre et simulation de l’opération. (A) Reconstruction de la vertèbre dans un logiciel de traitement d’imagerie médicale à partir de l’image des vertèbres CT à partir de (A1) le plan coronal, (A2) le plan transversal, (A3) le plan sagittal et (A4) le modèle 3D. (B) Simulation de la procédure d’opération PVP dans un logiciel de traitement d’imagerie médicale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Polissage du modèle 3D dans un logiciel de production de rétro-ingénierie 3D. La procédure d’affinement du modèle 3D. (A) Réparation du maillage et (B) Transformation du modèle solide en une surface de maillage triangulaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Utilisation de la fonction d’affichage en coupe pour observer et documenter le pédicule. Utilisation de la fonction Vue en coupe pour observer les paramètres (A) de projection du pédicule et (B) d’angle du document. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7 : Modification des paramètres de déplacement du modèle. Ajustez les paramètres de déplacement du modèle et déterminez l’emplacement final de la cible de perforation. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 8 : Création d’une représentation de la projection du pédicule. (A) Partitionnement du modèle en deux composants distincts, suivi de (B) la génération de la projection du pédicule à l’aide de la fonction Convertir les entités. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Voies de ponction et identification de la région de ponction idéale. (A) Ensemble de voies de perforation traversant le pédicule. L’ensemble des voies de ponction à l’intérieur du corps vertébral à travers le pédicule. (B) Reconstruire des modèles comprenant des composants divers. Reconstruisez la lame et les segments du corps vertébral à l’aide du kit de ponction pédiculaire. (C) Acquisition de la « région idéale de ponction osseuse ». Une zone n’est considérée comme une région idéale pour la ponction osseuse que lorsqu’elle est complètement bleue. La région idéale de ponction osseuse englobe les régions 1, 4 et 7 grâce à l’application d’opérations booléennes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
La vertébroplastie percutanée (PVP) a démontré une efficacité clinique favorable dans la prise en charge des fractures vertébrales douloureuses par compression ostéoporotique (OVCF)9. L’utilisation d’une technologie de ponction pédiculaire percutanée précise par les chirurgiens joue un rôle crucial dans la détermination du point d’insertion, de la direction et de la profondeur optimaux de l’aiguille de ponction, réduisant ainsi considérablement l’apparition de complications10. Actuellement, les appareils à rayons X à arceau C sont largement utilisés dans la pratique nationale et internationale de la chirurgie PVP traditionnelle pour faciliter l’ajustement de la trajectoire chirurgicale de l’aiguille de ponction11. L’aspect crucial réside dans l’identification du point de ponction osseuse idéal, qui se situe conventionnellement au niveau de la projection « 10 points gauche, 2 points droit » du pédicule dans la colonne lombaire. La « méthode de division de zone à neuf grilles » a la capacité d’identifier la région optimale de ponction osseuse.
La raison pour laquelle nous avons choisi la méthode de division à neuf grilles préférée par rapport à des alternatives telles que les « quatre grilles » et les « seize grilles » mérite d’être précisée. Cette décision découle d’expériences préliminaires, qui ont démontré que la segmentation de la projection du pédicule en une zone à neuf grilles s’aligne le plus étroitement avec la pratique clinique tout en tenant compte de la valeur de référence. La « méthode de division de zone à quatre grilles » se caractérise par sa facilité d’utilisation ; Cependant, sa valeur de référence limitée provient de la division régionale imprécise, ce qui rend difficile de discerner la sécurité du point d’entrée de la ponction osseuse. À l’inverse, la « méthode de division des aires à seize grilles » offre une détermination précise de la sécurité du point de ponction, mais sa complexité lors des procédures chirurgicales entrave l’observation et le jugement, la rendant incongrue avec la pratique clinique. Par conséquent, la « méthode de division des zones à neuf grilles » a été sélectionnée car elle combine la faisabilité clinique avec la fourniture d’une valeur de référence satisfaisante.
Après une analyse plus approfondie des données d’imagerie clinique de nos sujets de recherche précédents12, il a été découvert que les points précis de ponction osseuse PVP de la colonne lombaire, tels que projetés par la projection pédiculaire idéale de « 10 points à gauche, 2 points à droite », ne sont pas observés de manière cohérente. Cependant, il a été observé que certains points de ponction alternatifs peuvent encore donner des résultats de ponction satisfaisants près du point de ponction osseuse idéal susmentionné. Ces écarts par rapport à l’idéal ne compromettent pas la sécurité ou la précision chirurgicale. Sur la base de ces hypothèses, nous introduisons la nouvelle notion de la région de ponction osseuse idéale pour le pédicule PVP, qui implique de segmenter la projection du pédicule en une zone à neuf grilles sur l’image antéropostérieure aux rayons X. En utilisant la projection radiographique du pédicule lombaire comme référence anatomique, nous établissons la région de ponction osseuse idéale pour la PVP par la division du pédicule en une zone à neuf grilles, dépassant ainsi les limites d’un point unique.
L’innovation théorique a le potentiel d’améliorer le parcours chirurgical de ponction PVP en utilisant la chirurgie PVP assistée par la « méthode de division de zone à neuf grilles » dans la colonne lombaire. Cette avancée peut diminuer la dose de projection peropératoire et minimiser la durée des procédures chirurgicales nécessaires pour ajuster le point d’entrée osseux de l’aiguille de ponction, améliorant ainsi l’efficacité et l’efficience chirurgicales. Il convient de noter que la région idéale de ponction osseuse pour la « méthode de division de zone à neuf grilles » peut varier entre différents segments du corps vertébral. À titre d’illustration, le corps vertébral L1 n’est utilisé qu’à titre d’exemple dans ce contexte. Nos recherches futures intégreront des études de cas supplémentaires, des segments d’échantillon plus larges et des enquêtes sur l’apprentissage des robots afin d’améliorer la validité et l’objectivité des indications et des méthodologies de ponction PVP.
Cependant, il existe certaines limites de la PVP assistée par la « méthode de division de zone à neuf grilles » dans la colonne lombaire. Il y a une courbe d’apprentissage pour apprendre à utiliser le logiciel d’imagerie médicale. Toute erreur commise lors de la conception du modèle par des chirurgiens peu familiers avec le logiciel peut entraîner un résultat infructueux. De plus, des études à plus grande échelle sont impératives pour valider la fiabilité et la praticabilité de cette constatation.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts concernant les médicaments, les matériaux ou les dispositifs décrits dans cette étude.
L’étude a été financée par le Fonds conjoint d’innovation originale de la Fondation des sciences naturelles de Pékin (L232054) et le Fonds spécial de recherche sur le développement de la santé de la capitale (NO.2024-2-2024).
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Tomographie par ordinateur ; | Entreprise GE | machine | |
| Geomagic Wrap (logiciel de production de rétro-ingénierie 3D) | Logiciel | Oqton | |
| Machine d’imagerie par résonance magnétique | Société GE | machine | |
| Solidworks (logiciel de conception de modélisation 3D) | Dassault Systè ; mes ;- ; Logiciel SolidWorks Corporation | ||
| Niveau à bulle Plus | IOS App store | ||
| gradientor machine à rayons X | entreprise | Philips machine |
Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demander une autorisation