여기에서는 경피적 척추 성형술을 위한 "Nine-grid Area Division Method"를 제시합니다. L1 척추 압박 골절이 있는 환자를 사례 연구로 선택했습니다.
방법 논문
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여기에서는 경피적 척추 성형술을 위한 "Nine-grid Area Division Method"를 제시합니다. L1 척추 압박 골절이 있는 환자를 사례 연구로 선택했습니다.
경피적 척추 성형술(PVP)은 골다공증성 척추 압박 골절로 인한 요통을 완화하기 위한 효과적인 중재로 널리 알려져 있습니다. 이상적인 뼈 천자 지점은 일반적으로 요추 척추 경의 돌출부 "왼쪽 10점, 오른쪽 2점"에 위치합니다. 최적의 뼈 천자 지점을 결정하는 것은 중요하고 복잡한 과제입니다. 경피적 척추 성형술(PVP)의 정확도는 주로 수술 외과의의 숙련도와 기존 수술 중 여러 형광 투시경의 활용도에 의해 영향을 받습니다. 천자 관련 합병증의 발병률은 전 세계적으로 보고되었습니다. 수술 기법의 정밀도를 높이고 천자 관련 합병증의 발생을 줄이기 위한 노력의 일환으로 우리 팀은 요추의 PVP에 "9격자 면적 분할법"을 적용하여 기존 절차를 수정했습니다. 천자 횟수, 방사선 노출량 및 수술 기간을 줄일 수 있는 잠재력이 있습니다.
이 프로토콜은 "Nine-grid Area Division Method"의 정의를 소개하고 의료 영상 처리 소프트웨어 내에서 대상 척추 DICOM 이미징 데이터를 모델링하고, 3D 모델 내에서 작업을 시뮬레이션하고, 리버스 엔지니어링 생산 소프트웨어를 사용하여 3D 모델을 개선하고, 3D 모델링 설계 소프트웨어 내에서 척추 공학 모델을 재구성하고, 척추경 투영을 위한 안전한 진입 영역을 결정하기 위해 수술 데이터를 활용하는 프로세스를 설명합니다. 이 방법론을 사용함으로써 외과의는 정확하고 쉽게 적절한 천자 지점을 효과적으로 식별할 수 있으므로 천자와 관련된 복잡성을 줄이고 수술 절차의 전반적인 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
골다공증성 척추 압박 골절(OVCF)은 골다공증성 골절 중 가장 흔한 유형의 골절로, 현대 의료 분야에서 중요한 임상적 문제를 제기합니다1. 현재 가이드라인에 따르면 경피적 척추성형술은 OVCF2에 대한 가장 효과적인 최소 침습 치료 방법 중 하나로 인정받고 있습니다. 경피적 척추 성형술(PVP)을 수행하는 주요 방법은 척추경 천자 접근법과 관련이 있으며, 이는 뼈 천자 진입점 식별, 천자 각도 및 천자 깊이의 세 가지 주요 매개변수를 포함합니다. 이러한 매개 변수 중에서 뼈 펑크 진입점을 선택하는 것이 가장 중요한 것으로 간주됩니다.
현재 C-arm X-ray 기계는 천자 바늘의 수술 경로 조정을 용이하게 하기 위해 전통적인 PVP 수술의 국내 및 국제 관행에 널리 사용되고 있습니다. 중요한 측면은 일반적으로 요추 척추경의 척추경의 돌출부인 "왼쪽 10점, 오른쪽 2점"에 위치하는 "이상적인 뼈 천공점"을 식별하는 데 있습니다(그림 1A)3. 그들의 경험에도 불구하고, 노련한 외과 의사조차도 순전히 개인적인 경험에 근거하여 적절한 천자 지점을 결정할 때 실수를 할 수 있습니다. 이로 인해 시멘트가 주변 조직으로 누출되거나 신경근 손상 및 척추 내 혈종과 같은 천자 관련 합병증이 발생할 수 있습니다 4,5,6. 또한 환자의 거의 절반이 전통적인 PVP로 인한 국소 합병증을 경험하며, 이러한 합병증의 95%는 시멘트가 주변 조직으로 누출되거나 척추 주위 정맥의 색전술에 기인합니다7. 우리의 예비 연구에 따르면 요추의 실제 PVP 뼈 천자 지점이 항상 이상적인 척추경 돌출부(왼쪽 10점, 오른쪽 2점)에 위치하는 것은 아닙니다8. 일부 실제 천자는 수술 안전성과 정확성에 영향을 미치지 않는 "이상적인 뼈 천자점" 근처에서 만족스러운 천자 결과를 얻을 수도 있습니다.
위의 가정을 바탕으로 처음으로 요추의 PVP를 위한 "이상적인 뼈 천자 영역"의 개념을 제안하고 척추경의 돌출부를 "9 그리드 영역"으로 나눕니다. 이상적인 뼈 천자 영역의 개념은 천자 진입점이 척추경을 통해 천자 이상적인 종점에 성공적이고 안전하게 도달할 수 있는 특정 해부학적 영역과 관련이 있습니다. "9-그리드 면적 분할 방법"이라는 용어는 척추경 돌출부의 가장 긴 지름과 가장 짧은 지름을 3개의 동일한 부분으로 나누어 면적을 9개의 영역으로 나누는 X선 전후 이미지의 기술을 나타냅니다(그림 1B). 이러한 영역은 1에서 9까지 순차적으로 번호가 매겨지며 가장 바깥쪽에서 가장 안쪽으로, 위에서 아래로 진행됩니다. 요추 척추경의 X선 투영을 해부학적 마커로 사용하여 단일 점에 국한되지 않고 "9그리드 영역 분할법"을 통해 PVP를 위한 "이상적인 뼈 천자 영역"을 설정합니다. 우리는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 펑크 과정 중에 안전한 펑크 경로를 탐색합니다.
따라서 PVP 수술에서 보조 천자 기술의 편의성, 효율성 및 안전성을 향상시키기 위한 잠재적인 방법으로 "Nine-grid Area Division Method"의 구현을 제안하며, 이는 절차적 정확성을 높이고 천자 관련 합병증을 최소화하는 것을 목표로 합니다. 이 연구는 효능과 안전성을 확인하기 위해 광범위한 연구를 통한 검증이 필요한 이론적 접근 방식을 제시한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
본 연구는 베이징 우정 병원 수도 의과 대학 윤리위원회의 승인을 받았습니다. 이 방법은 환자의 수술 전 엎드린 자세 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 데이터만 활용하는 후향적 사례 연구를 통해 소개될 것입니다. 경피적 척추 보조술(PVP)의 "9그리드 면적 분할법"은 기존 방법에 비해 더 간단하고 효과적인 접근 방식을 제공하여 수술 및 방사선 노출 시간을 줄입니다. 이 기술은 펑크 지점을 더 쉽게 식별할 수 있도록 하고 잠재적으로 PVP 절차에 대한 학습 곡선을 단축함으로써 젊은 거주자에게 도움이 될 수 있으므로 추가 조사가 필요합니다. 여기에 묘사된 사람은 68세의 여성이다.
1. X선 형광투시법, 자기공명영상(MRI), 골신티그래피 및 증상을 이용한 골다공증성 척추압박골절(OVCF) 진단
2. 엎드린 자세의 환자의 수술 전 CT 영상 획득
3. 3D 모델을 설정하고 의료 영상 처리 소프트웨어에서 작업을 시뮬레이션합니다.
4. 3D 리버스 엔지니어링 생산 소프트웨어에서 3D 모델 연마
5. 척추 공학 모델을 재구성하고 3D 모델링 설계 소프트웨어에서 척추 경 투영의 안전한 진입 영역을 확인합니다.
CT 영상 촬영과 디지털 모델링은 병원에서 수행되었습니다. CT 이미지에서 3D 모델을 구축하는 데 30분, 3D 리버스 엔지니어링 생산 소프트웨어에서 3D 모델을 연마하는 데 ~10분, 3D 모델링 설계 소프트웨어에서 척추 공학 모델을 재구성하고 척추경 투영의 안전한 진입 영역을 확인하는 데 15분이 걸렸습니다. 이 경우 이상적인 뼈 천자 영역 에는 왼쪽의 영역 1, 4 및 7이 포함됩니다. 이상적인 뼈 천자 영역 의 개념은 천자의 진입점이 척추경을 통해 원하는 종점에 효과적이고 안전하게 접근할 수 있는 뚜렷한 해부학적 영역을 나타냅니다. 달리 말하면, 천자 바늘의 방향과 깊이를 조정함으로써 뼈 천자 진입 지점이 "왼쪽 10 점"으로 제한되지 않고 이러한 지정된 영역 내에 속하는 한 이상적인 천자 끝점을 얻을 수 있습니다. 이 기술은 천자 절차 중 외과의의 오류 허용 오차를 크게 증가시킬 수 있습니다. 적절한 뼈 천자 부위를 식별하기 위해 최소한의 형광 투시법이 필요하며, 이로 인해 조정 빈도, 방사선 노출 및 수술 시간을 줄일 수 있습니다.
이상적인 뼈 천자 지점은 일반적으로 그림 1A와 같이 요추 척추 경구의 돌출부 "왼쪽 10점, 오른쪽 2점"에 위치합니다. 그림 1B는 Nine-grid Area Division Method에 사용된 분할 세부 사항 및 방법론에 대한 자세한 개요를 제공합니다. 대상 척추의 수술 전 이미지는 그림 2에 나와 있습니다. 엎드린 자세로 CT를 촬영하기 전에 환자의 등에 그라디언더를 부착하고 환자의 신체 위치를 기록했습니다(그림 3). CT 척추 이미지는 관상면, 횡면 및 시상면에서 3D 모델로 재구성되었습니다(그림 4). 그림 4는 또한 이미지 처리 소프트웨어에서 PVP 작동 절차의 시뮬레이션을 보여줍니다. 그림 5는 메쉬를 복구하고 솔리드 모델을 삼각형 메쉬 표면으로 변환하는 절차를 보여줍니다. 그림 6은 단면도 기능의 활용을 통해 척추경의 가장 좁은 지점을 관찰하고 문서화하는 방법을 보여줍니다. 그림 7은 모델 변위 매개변수를 조정하고 최종 펑크 대상 위치를 결정하는 데 관련된 단계를 보여줍니다. 그림 8은 모델을 두 개의 별개 구성 요소, 즉 척추체 절반과 층판 절반(A)으로 분할한 다음 Convert Entities 함수(B)를 사용하여 척추경 투영을 생성하는 것을 보여줍니다. 그림 9는 척추체 내의 천자 경로 배열을 보여줍니다. 라미나 및 척추체 구성 요소는 척추경 천자 세트를 사용하여 재조립되었으며, 천자 세트는 모든 라미네 구성 요소를 보존하면서 라미네 부분에서 제거되었습니다. Combine Body 기능은 여러 구성 요소에 대해 부울 연산을 수행하는 데 사용되었으며, 이를 통해 영역 1, 4 및 7로 구성된 이상적인 뼈 천공 영역을 식별할 수 있었습니다.

그림 1: A. 전통적인 "이상적인 뼈 천공점". "이상적인 뼈 천자 지점"은 일반적으로 요추 척추 경의 돌출부 "왼쪽 10점, 오른쪽 2점"에 위치합니다. 나. "9그리드 면적 분할 방법" 소개. "Nine-grid Area Division Method"에 사용된 분할 세부 사항 및 방법론에 대한 자세한 개요. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 대상 척추의 수술 전 이미지. (A) 골다공증성 척추 압박 골절이 있는 환자의 X선. 환자의 표적 척추에 대한 수술 전 X선 이미지. (A1: 후방전방도; A2: 측면 view). (B) 골다공증성 척추 압박 골절이 있는 환자의 MRI. 환자의 표적 척추에 대한 수술 전 MRI 이미지. (B1: T1WI 뷰; B2: T2WI 보기). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 엎드린 자세에서의 CT 스캔. 엎드린 자세로 CT 스캔을 받는 동안 환자의 등에 있는 그래디언트를 사용하여 환자 신체의 수평 및 시상 각도를 측정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 척추뼈의 재구성 및 수술 시뮬레이션. (A) (A1) 코로나 평면, (A2) 횡평면, (A3) 시상면 및 (A4) 3D 모델의 CT 척추 이미지로부터 의료 영상 처리 소프트웨어의 척추 재구성. (B) 의료 영상 처리 소프트웨어에서 PVP 작동 절차 시뮬레이션. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: 3D 리버스 엔지니어링 생산 소프트웨어에서 3D 모델 연마. 3D 모델을 미세 조정하는 절차입니다. (A) 메쉬를 수리하고 (B) 솔리드 모델을 삼각형 메쉬 표면으로 변환합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6: 단면 보기 기능을 활용하여 척추경을 관찰하고 문서화합니다. 단면 보기 기능을 사용하여 (A) 척추경 투영 및 (B) 문서 각도 매개변수를 관찰합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7: 모델 변위의 매개변수 수정. 모델 변위 매개변수를 조정하고 최종 펑크 대상 위치를 결정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8 : 척추 경의 투영 표현 만들기. (A) 모델을 두 개의 개별 구성 요소로 분할한 다음 (B) Convert Entities 기능을 사용하여 척추경 투영을 생성합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 9: 펑크 경로 및 이상적인 펑크 영역의 식별. (A) 척추경을 가로지르는 펑크 경로 세트. 척추경을 통과하는 척추체 내의 천공 경로 배열입니다. (B) 다양한 구성 요소로 구성된 모델을 재구성합니다. 척추경 천자 세트를 사용하여 층과 척추체 세그먼트를 재구성합니다. (C) "이상적인 뼈 천자 영역"의 획득. 영역은 완전히 파란색일 때만 이상적인 뼈 천자 영역으로 간주됩니다. 이상적인 뼈 천공 영역은 부울 연산을 적용하여 영역 1, 4 및 7을 포함합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
경피적 척추 성형술(PVP)은 고통스러운 골다공증성 척추 압박 골절(OVCF)을 관리하는 데 유리한 임상적 효능을 입증했습니다9. 외과 의사에 의한 정밀한 경피적 척추경 천자 기술의 활용은 천자 바늘의 최적 삽입 지점, 방향 및 깊이를 결정하는 데 중요한 역할을 하여 합병증의 발생을 크게 줄입니다10. 현재, C-arm X-ray 기계는 천자 바늘(11)의 수술 경로 조정을 용이하게 하기 위해 전통적인 PVP 수술의 국내 및 국제 진료에서 널리 사용되고 있다. 중요한 측면은 이상적인 뼈 천자 지점을 식별하는 데 있으며, 이는 일반적으로 요추 척추의 척추경의 돌출부 "왼쪽 10점, 오른쪽 2점"에 위치합니다. "9-grid Area Division Method"는 최적의 뼈 천자 부위를 식별할 수 있는 기능이 있습니다.
"Four-grid" 및 "Sixteen-grid"와 같은 대안보다 선호되는 분할 방법으로 Nine-grid 를 선택하는 이유는 명확한 설명이 필요합니다. 이 결정은 척추경 투영을 9-그리드 영역 으로 분할하는 것이 임상 실습과 가장 밀접하게 일치하면서 기준 값도 고려한다는 것을 입증한 예비 실험에서 비롯되었습니다. "4 그리드 영역 분할 방법"은 작동의 용이성이 특징입니다. 그러나 제한된 참조 값은 부정확한 지역 구분에서 발생하므로 뼈 천자 진입점의 안전성을 식별하기가 어렵습니다. 반대로, "16-grid Area Division Method"는 천공 지점의 안전성을 정확하게 결정할 수 있지만 수술 중 복잡성으로 인해 관찰과 판단을 방해하여 임상 실습과 일치하지 않습니다. 결과적으로, "Nine-grid Area Division Method"는 임상적 타당성과 만족스러운 참조 값 제공을 결합한 방법으로 선택되었습니다.
이전 연구 대상(12)의 임상 영상 데이터를 추가로 분석한 결과, "왼쪽 10점, 오른쪽 2점"의 이상적인 척추경 투영에 의해 예측된 정확한 요추 PVP 뼈 천자 지점이 일관되게 관찰되지 않는다는 것이 발견되었습니다. 그러나, 특정 대안적인 천자점은 여전히 전술한 이상적인 뼈 천자점 근처에서 만족스러운 천자 결과를 산출할 수 있는 것으로 관찰되었다. 이러한 이상적 편차가 수술의 안전성이나 정확성을 손상시키지는 않습니다. 이러한 가정을 바탕으로 PVP 척추경에 대한 이상적인 뼈 천자 영역에 대한 새로운 개념을 소개하며, 이는 척추경 투영을 X선 전후 이미지에서 9-그리드 영역으로 분할하는 것을 포함합니다. 요추 척추경의 X선 투영을 해부학적 참조로 사용함으로써 척추경을 9-그리드 영역으로 나누어 PVP를 위한 이상적인 뼈 천자 영역을 확립함으로써 특이점의 한계를 뛰어넘습니다.
이론적 혁신은 요추에서 "Nine-grid Area Division Method"보조 PVP 수술을 사용하여 PVP 천자 수술 경로를 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 발전은 수술 중 돌출의 투여량을 줄이고 천자 바늘의 뼈 진입 지점을 조정하는 데 필요한 수술 절차의 기간을 최소화하여 궁극적으로 수술 효율성과 효능을 향상시킬 수 있습니다. "Nine-grid Area Division Method"에 대한 이상적인 뼈 천자 영역은 척추체의 다른 세그먼트에 따라 다를 수 있다는 점은 주목할 만합니다. 예시를 위해, L1 척추체는 이러한 맥락에서 단독으로 예시로 활용됩니다. 우리의 향후 연구는 PVP 천자에 대한 적응증 및 방법론의 타당성과 객관성을 향상시키기 위해 추가 사례 연구, 더 광범위한 샘플 세그먼트 및 로봇 학습에 대한 조사를 통합할 것입니다.
그러나 요추에서 "Nine-grid Area Division Method"지원 PVP에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 의료 영상 소프트웨어 사용법을 배우기 위한 학습 곡선이 있습니다. 소프트웨어에 익숙하지 않은 외과의가 템플릿 디자인 중에 실수를 하면 결과가 실패할 수 있습니다. 또한 이 연구 결과의 신뢰성과 실용성을 검증하기 위해 더 큰 규모의 연구가 필수적입니다.
저자는 이 연구에서 설명된 약물, 재료 또는 장치에 대해 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 베이징 자연과학재단-하이뎬 독창적인 혁신 공동 기금(L232054) 및 자본 건강 개발 연구 특별 기금(NO.2024-2-2024)의 자금 지원을 받았습니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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