Vertebroplastica percutanea percutanea percutanea (PVP)
October 17th, 2019
Qui, presentiamo un modello di guida di stampa tridimensionale per la vertebraplastica percutanea. Un paziente con una frattura da compressione vertebrale T11 è stato selezionato come caso di studio.
Il nostro protocollo utilizza la vertebroplastica percutanea assistita con modello guida stampata in 3D per facilitare una visualizzazione completa della vertebra fratturata e sviluppare piani chirurgici personalizzati per i pazienti. Questa tecnica aiuta ad aumentare la precisione delle foratura, riduce le complicanze legate alla puntura, riduce al minimo il tempo chirurgico e l'esposizione alle radiazioni e riduce il processo di apprendimento PVP per i chirurghi alle prime armi. La dimostrazione visiva può fornire un'introduzione chiara e graduale che enfatizza le parti significative della tecnica per facilitare una rapida comprensione del metodo.
Prima di iniziare la procedura, confermare l'area bersaglio mediante fluoroscopia a raggi X in un esame visivo della schiena del paziente. Quindi, posizionare tre marcatori radiopaque lungo la linea mediana della pelle dorsale del paziente a livello vertebrale compresso e posizionare un gradiente appena inferiore ai marcatori fissi. Quindi registrare la posizione corporea del paziente prima di rimuovere il gradiente e acquisire immagini tomografiche computerizzate delle vertebre bersaglio.
Al termine dell'acquisizione, salvare le immagini in formato DICOM e posizionare un batuffolo di cotone sulla schiena del paziente per assicurarsi che i marcatori rimangano in posizione fino all'operazione. Dopo aver acquisito le immagini di tomografia computerizzata, importare le immagini in un programma software di elaborazione delle immagini mediche appropriato e selezionare le fette di destinazione per ricostruire la vertebra compressa. Selezionate Segmentazione soglia (Threshold Segmentation) per regolare l'intervallo di soglia per la vertebra bersaglio da 125 a 3071H e create una maschera.
Fate clic su Maschera duplicata (Duplicate Mask) per creare due maschere, maschera A e maschera B.Fate clic su Modifica maschera (Mask Edit) per cancellare la vertebra di destinazione nella maschera A.Fate clic su Operazioni booleane (Boolean Operations) e utilizzate la maschera B per meno maschera A per formare una nuova maschera C.Quindi fate clic su Calcola 3D da Maschera (Calculate 3D from Mask) per ricostruire la vertebra di destinazione. Per simulare la procedura di vertebroplastica percutanea tramite un approccio transpedicolare bilaterale, definire il cilindro MedCAD nel software come modalità ago per puntura alla stessa lunghezza e raggio dell'ago per puntura. Utilizzare le viste 3D della vertebra bersaglio per visualizzare il punto di ingresso, l'angolo di ingresso e la profondità dell'ago di puntura per una vera vertebroplastica percutanea, utilizzando la funzione di spostamento e rotazione per regolare gli aghi di puntura nelle loro posizioni ideali.
Quindi utilizzare questi dati guida modello per stampare un modello tridimensionale di guida all'acido polilattico. Per il PVP assistito modello guida stampato in 3D, con il paziente che giace incline nella stessa posizione registrata dal gradiente per la scansione tomografica computerizzata, misurare la distanza dei tre marcatori radiopaque e disegnare il contorno dei tre marcatori in modo che corrisponda al modello con la posizione di destinazione. Abbinare un modello di skin con il contorno della pelle e inserire due tamponi attraverso le traiettorie dell'ago del modello per contrassegnare i punti di inserimento sulla pelle.
Contrassegnare i punti di inserimento come punti A e B.Dopo aver drappeggiato l'area chirurgica, posizionare il nastro disinfettante sulla pelle e posizionare le punte di due aghi di puntura nei punti di inserimento. Utilizzare la vista anteroposterior della fluoroscopia a braccio C per confermare se i punti di puntura determinati dal modello sono fattibili. Dopo aver somministrato l'anestesia locale, toccare leggermente i due aghi nella vertebra bersaglio attraverso gli inserimenti attraverso i cilindri guida del modello e utilizzare il fluoroscopio del braccio C per verificare che le traiettorie siano abbastanza buone per l'inserimento.
Assicurarsi che la punteggiatura si trova all'interno dei pedicoli prima di toccare gli aghi per avanzare le punte fino alla fine della traiettoria. Quando gli aghi sono completamente inseriti nei cilindri guida, verificare con il fluoroscopio del braccio C che le punte dell'ago abbiano raggiunto le loro posizioni ottimali. Quindi iniettare due millilitri di cemento osseo attraverso ogni ago nel corpo vertebrale.
E utilizzare la fluoroscopia per controllare la distribuzione del cemento all'interno del corpo vertebrale da parte delle viste anteroposterior e laterale. Le immagini a raggi X pre-operazione, posterioanterior e laterale mostrano che la vertebra bersaglio di un paziente rappresentativo prima del modello di guida 3D ha assistito PVP. Le immagini tomografiche computerizzate acquisite dai piani coronale, trasversale e sagittale possono essere utilizzate per generare un modello 3D della vertebra bersaglio.
È possibile determinare la lunghezza dei cilindri guida del modello e il modello può essere fabbricato per l'uso nella procedura PVP. È essenziale abbinare il modello con la posizione di correzione della schiena del paziente per il successo dell'intera procedura.
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Panoramica
Questo articolo presenta una guida per l'utilizzo di un modello stampato in 3D nella vertebroplastica percutanea, illustrata attraverso un caso di studio di un paziente con una frattura da compressione della vertebra T11. Il metodo migliora la precisione chirurgica e riduce le complicazioni.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Neurochirurgia
- Tecnologia di stampa 3D
- Tecniche minimamente invasive
Contesto
- La vertebroplastica percutanea è una procedura utilizzata per trattare le fratture da compressione vertebrale.
- I metodi tradizionali potrebbero mancare di precisione e aumentare i rischi per i pazienti.
- La tecnologia di stampa 3D offre soluzioni innovative per la guida chirurgica.
- I piani chirurgici individualizzati possono migliorare i risultati per i pazienti.
Obiettivo dello studio
- Sviluppare un modello guida stampato in 3D per una maggiore precisione nella vertebroplastica.
- Minimizzare le complicazioni associate alla procedura.
- Accorciare la curva di apprendimento per i chirurghi novizi.
Metodi utilizzati
- Utilizzo di un modello guida stampato in 3D durante l'intervento chirurgico.
- Conferma pre-procedura dell'area target tramite fluoroscopia a raggi X.
- Posizionamento di marcatori radiopachi per un allineamento accurato.
- Acquisizione di immagini tomografiche per la pianificazione chirurgica.
Risultati principali
- Aumento della precisione della puntura durante la procedura.
- Riduzione dell'incidenza di complicazioni correlate alla puntura.
- Riduzione del tempo chirurgico e dell'esposizione alle radiazioni.
- Processo di apprendimento facilitato per i nuovi chirurghi.
Conclusioni
- Il modello guida stampato in 3D migliora significativamente la procedura di vertebroplastica.
- Questo metodo è vantaggioso sia per la sicurezza del paziente che per l'efficienza chirurgica.
- Ulteriori studi potrebbero espandere la sua applicazione in altri contesti chirurgici.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
This protocol addresses the challenge of achieving precise needle placement in percutaneous vertebroplasty, a critical factor in reducing procedure-related complications and improving patient outcomes. By integrating patient-specific 3D-printed guide templates derived from preoperative CT imaging, the method enhances surgical accuracy and reproducibility. This approach supports predictive confidence in targeting vertebral bodies, thereby de-risking a key step in the intervention and enabling more consistent execution across varying surgeon experience levels.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables accurate anatomical targeting for intervention studies requiring vertebral access.
- Operational Value: Reduces variability in puncture placement, improving reproducibility in preclinical models.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized platform for evaluating device or biomaterial delivery to vertebral targets.
- Operational Value: Facilitates consistent needle trajectory for comparative assessment of therapeutic agents.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports development of image-guided delivery systems for osteoporosis therapeutics.
- Operational Value: Enables preclinical validation of vertebral-targeted interventions with improved targeting fidelity.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the preclinical to translational continuum by enabling accurate vertebral access for therapeutic evaluation, particularly in osteoporosis research where targeted delivery to compressed vertebrae is essential.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing in vertebral pathology models by ensuring precise intervention delivery.
- Screening: Enhances assay reliability by standardizing vertebral access for compound or biomaterial evaluation.
- Analytics: Generates quantitative spatial data on needle placement and cement distribution for outcome correlation.
- Translational Research: Bridges imaging-guided intervention development from bench to bedside through reproducible targeting.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable workflow for patient-specific guide fabrication applicable across vertebral intervention studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Improves target validation confidence by minimizing off-target delivery in vertebral models.
- Operational Value: Increases procedural consistency and reduces dependence on operator skill level.
- Strategic Value: Enables more reliable go/no-go decisions in preclinical development by reducing biological variability.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement of vertebral-targeted candidates through enhanced targeting precision.
Implementation Considerations
- Requires expertise in medical image processing and 3D modeling software.
- Dependent on access to CT imaging and 3D printing infrastructure.
- Necessitates standardization of marker placement and template registration procedures.
- Must account for variations in patient anatomy and bone density when applying templates.
- Limited to bony targets with sufficient contrast for segmentation in CT imaging.
