大腿骨頭の骨壊死のための拡張現実ナビゲーションガイドコア減圧
April 12th, 2022
拡張現実技術は、大腿骨頭の骨壊死のためのコア減圧に適用され、この手術手順のリアルタイム可視化を実現した。この方法は、コア減圧の安全性と精度を効果的に向上させることができる。
私たちのシステムは、大腿骨頭壊死のためのコア減圧手術の成功率と効率を向上させることができます。また、術中の位置決め時間と蛍光鏡ソースを大幅に削減します。VR技術により、穿刺プロセスを利用し、手術の難易度を軽減し、従来の手術結果よりも患者に追加の損傷を与える可能性が低くなります。
このシステムは、穿刺処置を含む他の整形外科手術に拡張することができる。これは、経皮的内視鏡的経孔性椎間板切除術手順を得るために使用されています.このシステムは、従来の手術が十分に正確ではなく、正常な組織損傷や過剰な放射線などの患者により多くの二次的損傷をもたらす可能性があるため、大腿骨頭の早期骨壊死のために特別に設計されています。
プロトコルは、システムの原則と手順を理解し、リスクの兆候を最小限に抑えるために、操作を注意深く観察する必要があります。そして、大腿骨頭のコア減圧の技術的ポイントは、遠足を成功させるのに役立つことが証明されます。計画された外科的前頭領域を上レベルと下レベルに分割することから始めます。
この空間情報は、ソフトウェアシステムに自動的に入力されます。10の一致するポイントを持つすべてのレベルを割り当て、2つの部分がそれぞれ3つのポイントを持ち、残りの部分が4つのポイントを持つ3つの等しい部分に分割します。アシスタントに、ポイントに応じて非侵襲的な体表面マーキングフレームを配置するように依頼します。
完了したら、[一致]をクリックします。登録用のシステムの特殊画像は、マーキングフレームに自動的にスーパーインポーズされます。穿刺装置を手術領域内でランダムに動かして、仮想針の一致度合および追跡遅延を検出する。
手術室では、患者に仰臥位で横になり、罹患側の下肢を固定するように依頼する。ヨウ素と75%アルコールで手術部位を準備します。Cアーム蛍光鏡を手術台の横に移動し、ソースを股関節の上に置きます。
ソースをデプスカメラに合わせ、手術台の位置を位置1として記録します。AR支援整形外科手術システムでは、正面X線画像のファイルをクリックし、画像1を選択します。システムは自動的にマーキングフレームを識別し、手術ビデオの股関節にこの画像を重ね合わせます。
X線画像のAR表示を使用し、リアルタイムビデオに基づいて、穿刺経路を計画する。手術を行うために患部側に立って、穿刺装置を持ち、最適な挿入角度を決定します。手術ビデオ内の仮想キルシュナーワイヤーと股関節のX線画像に導かれて、皮膚表面上の挿入ポイントにマークを付けます。
キルシュナー線を使用して、挿入ポイントを貫通します。ビデオの挿入深さと角度を観察し、タイムリーに調整します。仮想針が壊死の対象領域に到達したら、穿刺プロセスを停止し、その後の穿刺精度評価のためにスクリーンショットを画像2として保持する。
穿刺後、ドリルを引き出し、キルシュナーワイヤーを一時的に骨に残します。手術台を2回目の透視で1つの位置に動かし、キルシュナー線の実際の穿刺状態を確認します。画像ファイルを記録します。
穿刺は、キルシュナーワイヤーの位置が外科医の要件をすべて満たしている場合に成功します。次に、ランセットを使用して針の周りの皮膚を切断し、転子下の骨が約3センチメートルの深さに露出するまで、軟部組織のあらゆるレベルを分離します。キルシュナー線に沿って壊死領域を5ミリメートルのトレフィンで掘削し、その後の操作を完了します。
すべての手順を終えた後、3本のああシルク糸で皮膚を閉じ、滅菌ドレッシングで覆います。外科的ナビゲーションシステムは、9人の患者の連続的な10個の腰に適用された。手術中の平均総位置決め時間は10.1分で、平均Cアーム透視検査は5.5倍であった。
穿刺精度の平均誤差は1.61ミリメートルであった。評価された股関節によって、2つの腰はARCO I期にあり、4つの腰はARCO IIA期にあり、4つはARCO IIB期にあった。術前平均VASスコアは6であり、術後平均スコアは3.75であった。
術前ハリスの平均スコアは77.5であり、術後平均スコアは85.5であった。感染、血腫、神経損傷などの術後合併症は認められなかった。また、CT三次元再構成技術と手順を組み合わせることで、3次元的な視点で穿刺を実現させることも可能であり、これが今後の課題です。
AI技術と整形外科手術を組み合わせた斬新なアイデアを提供します。このアイデアは、将来的に他の整形外科手術の精度を向上させるためにも使用できます。
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概要
この研究は、大腿骨頭の骨壊死に対する中心減圧術における拡張現実技術の応用を探っています。この方法はリアルタイムの視覚化を強化し、手術中の安全性と精度を向上させます。
主要な研究要素
科学分野
- 整形外科手術
- 拡張現実技術
- 骨壊死治療
背景
- 中心減圧は、大腿骨頭の壊死に使用される外科技術です。
- 従来の方法は、二次的損傷と不精密さにつながる可能性があります。
- 拡張現実は、外科的結果を向上させる可能性があります。
- 改善された視覚化は、手術中のリスクを減少させる可能性があります。
研究の目的
- 中心減圧術の成功率を向上させること。
- 手術中の位置決め時間と蛍光撮影の使用を減少させること。
- 従来の方法と比較して患者の損傷を最小限に抑えること。
使用された方法
- リアルタイムの手術ガイダンスのための拡張現実の実装。
- 手術中の効率性と安全性の評価。
- 従来の手術技術との比較。
- 他の整形外科穿刺手順におけるシステムの適用。
主な結果
- 中心減圧術の効率性の向上。
- 手術中の位置決め時間の大幅な短縮。
- 患者の蛍光撮影への曝露の低減。
- 様々な整形外科手術への適用可能性。
結論
- 拡張現実は中心減圧の精度を向上させます。
- このシステムは患者の二次的損傷のリスクを低減します。
- この技術は他の外科手術にも拡張できる可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Augmented reality (AR) navigation-guided core decompression addresses critical challenges in orthopedic intervention by enhancing intraoperative visualization and precision. This technology reduces unnecessary tissue damage and radiation exposure, supporting higher predictive confidence in surgical outcomes and minimizing procedural variability. Its integration into orthopedic workflows represents a strategic inflection point for technology-enabled surgical innovation in early-stage disease intervention.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables precise anatomical targeting, reducing off-target effects and mechanistic ambiguity in surgical models.
- Supports functional validation of surgical navigation systems for disease-relevant interventions.
- Improves predictive confidence in preclinical orthopedic device evaluation.
Screening & Assay Development
- Facilitates standardized preparation of bone and tissue models for downstream orthopedic research.
- Enhances reproducibility of puncture accuracy and quantitative assessment of surgical endpoints.
- Enables reliable evaluation of device-assisted interventions in controlled settings.
Translational & Preclinical Research
- Aligns surgical navigation outputs with translational endpoints such as tissue preservation and reduced collateral damage.
- Supports continuity from device discovery through preclinical validation in disease-relevant systems.
- Provides risk-adjusted data for advancing AR-guided interventions toward clinical translation.
Pipeline & Workflow Integration
This AR-guided navigation system fits within the continuum from early discovery of surgical technologies to preclinical validation of device-assisted orthopedic procedures.
- Discovery Biology: Improves hypothesis testing for device precision and anatomical targeting in bone disease models.
- Screening: Standardizes intraoperative imaging and quantitative accuracy metrics for reproducible evaluation.
- Analytics: Delivers measurable outputs such as puncture error and fluoroscopy frequency for comparative analysis.
- Translational Research: Bridges device performance data with clinically relevant outcomes in tissue preservation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable AR navigation platform adaptable to multiple orthopedic indications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic uncertainty in device-enabled interventions.
- Operational Value: Standardizes surgical workflows, reduces intraoperative time, and minimizes radiation exposure.
- Strategic Value: Enables data-driven go/no-go decisions for technology adoption and portfolio advancement.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of AR-guided surgical technologies for further development.
Implementation Considerations
- Requires expertise in AR navigation systems and orthopedic surgical techniques.
- Needs integration of imaging infrastructure and real-time video processing capabilities.
- Demands cross-team standardization for device calibration and procedural consistency.
- Adaptation across different anatomical models may require protocol adjustments.
- Limitations include current reliance on 2D imaging, with future potential for 3D integration as noted in the source.
