Artykuł metodologiczny

Metoda podziału obszaru z dziewięcioma siatkami: nowy idealny obszar nakłucia kości do przezskórnej wertebroplastyki w odcinku lędźwiowym kręgosłupa

DOI:

10.3791/66906

⸱

9 sierpnia 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopedics, Beijing Friendship hospital, Capital Medical University, 2Defense Innovation Institute, Chinese Academy of Military Science, 3Department of Emergency Medicine, Aerospace Center Hospital

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy "Metodę podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" dla przezskórnej wertebroplastyki. Jako studium przypadku wybrano pacjenta ze złamaniem kompresyjnym kręgu L1.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przezskórna wertebroplastyka (PVP) jest powszechnie uznawana za skuteczną interwencję w łagodzeniu bólu krzyża wynikającego z osteoporotycznych złamań kompresyjnych kręgów. Idealny punkt nakłucia kości jest umownie usytuowany w rzucie "lewe 10 punktów, prawe 2 punkty" szypułki w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Określenie optymalnego punktu nakłucia kości stanowi krytyczne i złożone wyzwanie. Na dokładność przezskórnej wertebroplastyki (PVP) wpływa przede wszystkim biegłość chirurgów operujących i wykorzystanie wielu fluoroskopów podczas konwencjonalnego zabiegu. Przypadki powikłań związanych z nakłuciem zostały udokumentowane na całym świecie. Dążąc do zwiększenia precyzji techniki operacyjnej i zmniejszenia występowania powikłań związanych z nakłuciem, nasz zespół zastosował "Metodę podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" dla PVP w odcinku lędźwiowym kręgosłupa, aby zmodyfikować tradycyjną procedurę. Istnieje możliwość skrócenia czasu nakłucia, dawki ekspozycji na promieniowanie i czasu trwania zabiegów chirurgicznych.

Ten protokół wprowadza definicję "Metody Podziału Obszaru Dziewięciokrotnego" i opisuje proces modelowania danych obrazowania DICOM kręgów docelowych w oprogramowaniu do przetwarzania obrazowania medycznego, symulacji operacji w modelu 3D, udoskonalania modelu 3D za pomocą oprogramowania do produkcji inżynierii odwrotnej, rekonstrukcji modelu inżynierii kręgowej w oprogramowaniu do projektowania modelowania 3D oraz wykorzystywania danych chirurgicznych do określenia bezpiecznych obszarów wejścia dla szypułki projekcja. Stosując tę metodologię, chirurdzy mogą skutecznie identyfikować odpowiednie punkty nakłucia z precyzją i łatwością, zmniejszając w ten sposób zawiłości związane z nakłuwaniem i zwiększając ogólną dokładność zabiegów chirurgicznych.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Osteoporotyczne złamanie kompresyjne kręgów (OVCF) jest najbardziej rozpowszechnionym typem złamania wśród złamań osteoporotycznych i stanowi poważny problem kliniczny we współczesnej opiece zdrowotnej1. Zgodnie z aktualnymi wytycznymi, przezskórna wertebroplastyka jest uznawana za jedną z najskuteczniejszych minimalnie inwazyjnych metod leczenia OVCF2. Dominującą metodą wykonywania przezskórnej wertebroplastyki (PVP) jest podejście nakłucia szypułkowego, które obejmuje trzy kluczowe parametry: identyfikację punktu wejścia nakłucia kości, kąta nakłucia i głębokości nakłucia. Spośród tych parametrów za najważniejsze uważa się wybór punktu wejścia do nakłucia kości.

Obecnie, aparaty rentgenowskie z ramieniem C są szeroko stosowane w krajowej i międzynarodowej praktyce tradycyjnej chirurgii PVP, aby ułatwić dostosowanie ścieżki chirurgicznej igły do nakłucia. Kluczowym aspektem jest zidentyfikowanie "idealnego punktu nakłucia kości", który jest konwencjonalnie usytuowany w rzucie "lewe 10 punktów, prawe 2 punkty" szypułki w odcinku lędźwiowym kręgosłupa (Rysunek 1A)3. Pomimo swojego doświadczenia, nawet doświadczeni chirurdzy mogą popełniać błędy przy określaniu odpowiednich punktów nakłucia wyłącznie na podstawie własnego doświadczenia. Może to prowadzić do powikłań związanych z nakłuciem, takich jak wyciek cementu do otaczających tkanek, uszkodzenie korzenia nerwowego i krwiak wewnątrzrdzeniowy4,5,6. Dodatkowo, prawie połowa pacjentów doświadcza miejscowych powikłań związanych z tradycyjnym PVP, przy czym 95% tych powikłań przypisuje się wyciekowi cementu do otaczających tkanek lub embolizacji żył przykręgosłupowych7. Nasze wstępne badania wykazały, że rzeczywiste punkty nakłucia kości PVP w odcinku lędźwiowym kręgosłupa nie zawsze znajdują się w idealnym rzucie szypułki "lewe 10 punktów i prawe 2 punkty"8. Niektóre rzeczywiste punkty nakłucia mogą również osiągnąć zadowalające wyniki nakłucia w pobliżu "idealnego punktu nakłucia kości", co nie wpływa na bezpieczeństwo i dokładność chirurgiczną.

Na podstawie powyższych założeń, po raz pierwszy proponujemy koncepcję "idealnego obszaru nakłucia kości" dla PVP w odcinku lędźwiowym kręgosłupa i dzielimy rzut szypułki na "Obszar z dziewięcioma siatkami". Koncepcja idealnego obszaru nakłucia kości odnosi się do określonych obszarów anatomicznych, w których punkt wejścia nakłucia może z powodzeniem i bezpiecznie dotrzeć do idealnego punktu końcowego nakłucia przez szypułkę. Termin "Metoda podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" odnosi się do techniki w przednio-tylnym obrazie rentgenowskim, w której najdłuższe i najkrótsze średnice rzutu szypułki są dzielone na trzy równe części, co daje podział obszaru na dziewięć regionów (Rysunek 1B). Regiony te są kolejno ponumerowane od 1 do 9, przechodząc od najbardziej zewnętrznego do najbardziej wewnętrznego i od góry do dołu. Wykorzystując projekcję rentgenowską szypułki lędźwiowej jako markera anatomicznego, ustalamy "idealny obszar nakłucia kości" dla PVP za pomocą "Metody podziału obszaru z dziewięcioma siatkami", zamiast ograniczać się do jednego punktu. Wykorzystujemy symulację komputerową do zbadania bezpiecznej drogi nakłucia podczas procesu nakłuwania.

Dlatego sugerujemy implementację "Metody Podziału Obszaru Dziewięciokrotnego" jako potencjalnej metody zwiększenia wygody, efektywności i bezpieczeństwa technik nakłuwania pomocniczego w chirurgii PVP, w celu zwiększenia dokładności procedury i zminimalizowania powikłań związanych z nakłuciem. Należy zauważyć, że badanie to przedstawia podejście teoretyczne, które wymaga walidacji poprzez szeroko zakrojone badania w celu ustalenia jego skuteczności i bezpieczeństwa.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obecne badanie zostało zatwierdzone przez Komitet Etyki Beijing Friendship Hospital Capital Medical University. Metoda ta zostanie wprowadzona poprzez retrospektywne studium przypadku, wykorzystujące wyłącznie dane z przedoperacyjnej tomografii komputerowej (CT) pacjenta w pozycji leżącej. "Metoda podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" w wspomaganej przezskórnej wertebroplastyce (PVP) oferuje prostsze i skuteczniejsze podejście w porównaniu z tradycyjnymi metodami, co skutkuje skróceniem czasu ekspozycji chirurgicznej i promieniowania. Technika ta może przynieść korzyści młodym mieszkańcom, ułatwiając łatwiejszą identyfikację punktów nakłucia i potencjalnie skracając krzywą uczenia się procedur PVP, co uzasadnia dalsze badania. Opisywany tutaj osobnik to kobieta w wieku 68 lat.

1. Diagnozowanie osteoporotycznego złamania kompresyjnego kręgów (OVCF) za pomocą fluoroskopii rentgenowskiej, rezonansu magnetycznego (MRI), scyntygrafii kości i objawów

  1. Zidentyfikuj pacjenta, który ma OVCF wśród starszych pacjentów z objawami, takimi jak ból pleców, tkliwość wyrostka kolczystego i mięśnie przykręgosłupowe na plecach. Wykorzystaj tylną przednią fluoroskopię rentgenowską, aby ocenić obecność złamania kompresyjnego kręgów na poziomie L1 (Rysunek 2A). Zastosuj obrazowanie MRI, aby potwierdzić diagnozę nowo występującego złamania kompresyjnego kręgu lędźwiowego i zidentyfikować konkretny kręg dotknięty chorobą, który określa się jako L1 (Figura 2B).

2. Przedoperacyjne wykonanie tomografii komputerowej pacjenta w pozycji leżącej

  1. Ułóż pacjenta w pozycji leżącej, aby wykonać na nim tomografię komputerową na brzuchu. Potwierdź obszar docelowy za pomocą fluoroskopii rentgenowskiej i badania fizykalnego pleców pacjenta, jednocześnie uciskając najbardziej bolesną część.
  2. Ułóż pacjenta w pozycji leżącej na stole operacyjnym, umieść gradienter na plecach pacjenta przed tomografią komputerową na brzuchu, zarejestruj pozycję ciała pacjenta, a następnie wyjmij gradienter (Ryc. 3).
  3. Zapisz obrazy CT (grubość warstwy skanowania 1 mm, odstęp między warstwami 1 mm i 90 warstw (skanowanie konwencjonalne) lub 400 plasterków (skanowanie cienkie) w formacie DICOM.

3. Ustal model 3D i symuluj operację w oprogramowaniu do przetwarzania obrazowania medycznego

  1. Wyeksportuj obrazy CT w formacie DICOM do oprogramowania do przetwarzania obrazowania medycznego, klikając przycisk Nowy projekt. Wybierz żądane plasterki do rekonstrukcji ściśniętego kręgu.
  2. Użyj narzędzia Segmentacja progów, aby dostosować zakres progowy dla kręgu docelowego, szczególnie w zakresie 125-3071 H, aby utworzyć maskę. Użyj funkcji Duplikuj maskę, aby wygenerować dwie oddzielne maski, Maskę A i Maskę B.
  3. Użyj funkcji edycji maski, aby usunąć docelowy kręg z maski A. Następnie użyj narzędzia Operacje logiczne, aby odjąć maskę A od maski B, co spowoduje utworzenie nowej maski, maski C. Na koniec aktywuj funkcję Oblicz 3-D, aby zrekonstruować docelowy kręg za pomocą maski C; nazwij ten model 3D L1 (Rysunek 4A).
  4. Kliknij prawym przyciskiem myszy Nowy w interfejsie Obiekty, wybierz Rysuj, a następnie wybierz Walec. Upewnij się, że cylinder ma takie same wymiary jak igła do nakłuwania, o długości 12.5 mm i promieniu 1.25 mm.
  5. Dostosuj położenie cylindra za pomocą funkcji Move and Rotate, aby uzyskać idealną pozycję (Rysunek 4B). Przez cały czas trwania symulacji należy dbać o utrzymanie trajektorii igły zgodnych z ustalonymi zasadami: igła do nakłuwania musi być w stanie przejść przez szypułkę, najlepiej w jej górnej połowie, a optymalne położenie końcówek znajduje się w przedniej jednej trzeciej trzonu kręgu w widoku bocznym.
  6. Kliknij prawym przyciskiem myszy L1 w interfejsie Obiekty, wybierz Eksportuj STL, a następnie wyeksportuj plik w formacie STL.

4. Polerowanie modelu 3D w oprogramowaniu do produkcji inżynierii odwrotnej 3D

  1. Zaimportuj wyeksportowany plik bryły trzonu kręgu do oprogramowania produkcyjnego do inżynierii odwrotnej 3D, klikając przycisk Importuj. W związku z tym zastosuj funkcję Mesh Doctor, aby wyeliminować zniekształcenia i skoki z modelu.
  2. Ponieważ funkcja Grid Doctor może błędnie identyfikować normalne struktury anatomiczne jako zniekształcenia lub kolce, należy dokładnie zbadać przybliżony model, aby zidentyfikować wszelkie wewnętrzne puste przestrzenie, a następnie postępować zgodnie z krokiem 4.1, aby je odpowiednio wypełnić (Rysunek 5A).
  3. Zastosuj funkcję Precise Surface, aby przekształcić model bryłowy w trójkątną powierzchnię siatki, decydując się na materiał geometrii organicznej (Rysunek 5B). Poczekaj na zakończenie zautomatyzowanego procesu budowy powierzchni, a następnie wyeksportuj plik w formacie STP.

5. Zrekonstruuj model inżynierii kręgów i potwierdź bezpieczne obszary wejścia projekcji szypułki w oprogramowaniu do projektowania modelowania 3-D

  1. Zaimportuj format STP dokumentu z dokładną powierzchnią do oprogramowania do modelowania 3D, aby zrekonstruować model inżynierski kręgów, klikając przycisk Otwórz. Skorzystaj z funkcji Section View, aby zbadać morfologię szypułki w orientacji poziomej, strzałkowej i czołowej, zapewniając wstępną obserwację morfologii i struktury szypułki (Rysunek 6A).
  2. W panelu Widok przekroju dostosuj kąt przekroju, aby uzyskać optymalną wizualizację. Korzystając z Transparency Section Bodies, obserwuj najwęższy punkt szypułek (Rysunek 6B) i zapisz parametry kąta w sekcji 1 w lewym panelu.
  3. Aby dostosować kąt modelu kręgów, kliknij funkcję Insert-Features-Move/Copy i wybierz przycisk Zamień/Obróć znajdujący się na dole lewego panelu. Wróć ponownie do panelu Widok przekroju i dostosuj parametr kąta widoku w sekcji 1 do 0.
  4. Dostosuj parametry przemieszczenia w panelu Sekcja 1, aby uzyskać zadowalający widok przekroju przeprowadzki. Zmień orientację, aby uzyskać lepszą perspektywę, aby obserwować przekrój szypułki. Udokumentuj potwierdzone parametry przemieszczenia w panelu (Rysunek 7).
  5. Wykorzystaj wspomnianą wcześniej funkcję Move/Copy, aby manipulować pozycją modelu kręgów. Określ parametr przemieszczenia w lewym panelu. Użyj narzędzia Prostokąt narożny, aby objąć cały trzon kręgu.
  6. Aby rozpocząć, przejdź do opcji Obiekty-Odniesienie Geometria-Płaszczyzna i wyznacz widok przekroju jako Pierwsze odniesienie. Zmodyfikuj odpowiednio parametr odległości odsunięcia, aby przesunąć nowo utworzoną płaszczyznę do przedniej jednej trzeciej trzonu kręgu.
  7. Przystąp do generowania szkicu na wyżej wymienionej płaszczyźnie i narysuj punkt w środku trzonu kręgu, oznaczający punkt końcowy nakłucia.
  8. Użyj funkcji Wyciągnięcie proste, aby wykonać cięcie modelu. Oznacz wygenerowany szkic prostokątny jako Wybrane kontury.
  9. Dostosuj zarówno kierunek, jak i głębokość, aby podzielić model trzonu kręgu na dwie połowy, a mianowicie połowę trzonu kręgu i połowę blaszki (Rysunek 8A). Zapisz pliki inżynierskie w formacie SLDPRT, w szczególności jako część procesu.
  10. Otwórz plik zawierający część trzonu kręgu, a następnie utwórz szkic na podstawie płaszczyzny przekroju. Użyj funkcji Przekształć elementy, aby przekształcić rzut lewej szypułki w szkic krzywej.
  11. Powtórz powyższą procedurę dla rzutu prawej szypułki, co spowoduje uzyskanie kolejnego szkicu krzywej. Użyj funkcji Wypełniona powierzchnia, aby przekształcić szkice krzywych w powierzchnie, przy czym szkice lewej i prawej krzywej rzutu szypułki służą jako granica (Rysunek 8B).
  12. Wyświetl wynikową powierzchnię po ukryciu kręgu. Wybierz funkcję Zgłośnie/Podstawa wyciągnięcia po profilach w panelu Obiekty.
  13. Lepsze ustawienie lewej powierzchni naszypu, z oznaczeniem punktu końcowego nakłucia jako Profile, da stożkową strukturę wyznaczającą ścieżki nakłucia przeznapu. Użyj lewej strony jako odniesienia w celach ilustracyjnych, z tym samym procesem, który ma zostać odtworzony po prawej stronie.
  14. Użyj funkcji Scale, aby powiększyć obustronną strukturę stożkową, z centroidą służącą jako punkt środkowy skalowania i współczynnikiem skali równym 2. Użyj funkcji Przesuń/Kopiuj Bryłę, aby indywidualnie przesunąć struktury stożkowe.
  15. W interfejsie panelu Ustawienia wiązania wybrać wierzchołek konstrukcji i punkt końcowy przebicia, z trybem dopasowania ustawionym jako Pokrywanie się. Następnie wyeliminuj trzon kręgu za pomocą funkcji Usuń/Zachowaj ciało (Rysunek 9A).
  16. Dwustożkowa struktura jest kompilacją obustronnych ścieżek nakłucia szypułki, zapisanych w formacie SLDPRT. Skorzystaj z funkcji Włóż część, aby ponownie zmontować część blaszki i część trzonu kręgu za pomocą zestawu do nakłuwania szypułki. Wystarczy nacisnąć przycisk OK, aby automatycznie wyrównać pozycję wstawienia części z początkiem układu współrzędnych (Rysunek 9B).
  17. Użyj funkcji Połącz treść do wykonywania operacji logicznych na różnych komponentach. Dzięki procesowi odejmowania zestawu nakłuć od jednej połowy blaszek przy zachowaniu wszystkich składników blaszek, późniejsza analiza wskazuje, że idealny obszar nakłucia kości obejmuje obszary 1, 4 i 7 po lewej stronie (Rysunek 9C).

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obrazowanie CT i modelowanie cyfrowe zostały wykonane w szpitalu. Zbudowanie modelu 3D na podstawie obrazów CT zajęło 30 minut, ~10 minut na dopracowanie modelu 3D w oprogramowaniu do produkcji inżynierii odwrotnej 3D i 15 minut na rekonstrukcję modelu inżynierii kręgowej i potwierdzenie bezpiecznych obszarów wejściowych projekcji szypułki w oprogramowaniu do modelowania 3D. Idealny obszar nakłucia kości obejmuje w tym przypadku obszary 1, 4 i 7 po lewej stronie. Pojęcie idealnego obszaru nakłucia kości odnosi się do odrębnych obszarów anatomicznych, w których punkt wejścia do nakłucia może skutecznie i bezpiecznie uzyskać dostęp do pożądanego punktu końcowego przez szypułkę. Innymi słowy, dostosowując kierunek i głębokość igły do nakłucia, idealny punkt końcowy nakłucia można osiągnąć, o ile punkt wejścia nakłucia kości mieści się w tych określonych obszarach, a nie jest ograniczony do "lewych 10 punktów". Technika ta może znacznie zwiększyć tolerancję błędu chirurga podczas zabiegu nakłucia. Minimalna ilość fluoroskopii jest niezbędna do zidentyfikowania odpowiedniego miejsca nakłucia kości, co prowadzi do zmniejszenia częstotliwości regulacji, ekspozycji na promieniowanie i czasu trwania operacji.

Idealny punkt nakłucia kości jest tradycyjnie umieszczony w rzucie "lewe 10 punktów, prawe 2 punkty" szypułki w odcinku lędźwiowym kręgosłupa, jak pokazano na Rysunek 1A. Rysunek 1B przedstawia szczegółowy przegląd szczegółów podziału i metodologii stosowanych w metodzie podziału na obszary z dziewięcioma siatkami. Przedoperacyjne obrazy kręgu docelowego są pokazane w Rysunek 2. Przed wykonaniem tomografii komputerowej na plecach pacjenta umieszczono gradienter i zarejestrowano pozycję ciała pacjenta (Ryc. 3). Obraz kręgu CT został zrekonstruowany do modelu 3D z płaszczyzny czołowej, poprzecznej i strzałkowej (Ryc. 4). Rysunek 4 pokazuje również symulację procedury operacji PVP w oprogramowaniu do przetwarzania obrazu. Rysunek 5 pokazuje procedury naprawy siatki i przekształcenia modelu bryłowego w trójkątną powierzchnię siatki. Rysunek 6 ilustruje metodologię obserwacji i dokumentowania najwęższego punktu szypułki za pomocą funkcji Section View. Rysunek 7 ilustruje kroki związane z dostosowaniem parametrów przemieszczenia modelu i określeniem ostatecznego miejsca docelowego przebicia. Rysunek 8 ilustruje podział modelu na dwa odrębne komponenty: połowę trzonu kręgu i połowę blaszki (A), po którym następuje generowanie rzutu szypułki za pomocą funkcji Konwertuj elementy (B). Rysunek 9 przedstawia szereg ścieżek nakłucia w obrębie trzonu kręgu. Elementy blaszki i trzonu kręgów zostały ponownie złożone za pomocą zestawu do nakłucia szypułki, a następnie zestaw do nakłucia został usunięty z części blaszki, zachowując wszystkie elementy blaszek. Funkcja Combine Body została wykorzystana do wykonywania operacji logicznych na wielu komponentach, co doprowadziło do zidentyfikowania idealnego obszaru nakłucia kości obejmującego regiony 1, 4 i 7.

figure-results-1
Rysunek 1: A. Tradycyjny "idealny punkt nakłucia kości". "Idealny punkt nakłucia kości" jest tradycyjnie umieszczony w rzucie "lewe 10 punktów, prawe 2 punkty" szypułki w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Ur. Wprowadzenie do "Metody podziału obszaru z dziewięcioma siatkami". Szczegółowy przegląd szczegółów podziału i metodologii zastosowanych w "Metodzie podziału na obszary z dziewięcioma siatkami." Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 2: Przedoperacyjne obrazy docelowego kręgu. (A) Zdjęcie rentgenowskie pacjenta z osteoporotycznym złamaniem kompresyjnym kręgów. Przedoperacyjne zdjęcia rentgenowskie kręgu docelowego pacjenta. (A1: Widok tylno-przedni; A2: Widok boczny). (B) MRI pacjenta ze złamaniem kompresyjnym osteoporotycznych kręgów. Przedoperacyjne obrazy MRI docelowego kręgu pacjenta. (B1: Widok T1WI; B2: Widok T2WI). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-3
Rysunek 3: Tomografia komputerowa w pozycji leżącej. Użyj gradientera na plecach pacjenta, aby zmierzyć kąt poziomy i strzałkowy ciała pacjenta podczas wykonywania tomografii komputerowej w pozycji leżącej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4
Rysunek 4: Rekonstrukcja kręgu i symulacja operacji. (A) Rekonstrukcja kręgu w oprogramowaniu do przetwarzania obrazowania medycznego na podstawie obrazu kręgu CT z (A1) płaszczyzny czołowej, (A2) płaszczyzny poprzecznej, (A3) płaszczyzny strzałkowej i (A4) modelu 3D. (B) Symulacja procedury operacji PVP w oprogramowaniu do przetwarzania obrazowania medycznego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 5: Polerowanie modelu 3D w oprogramowaniu do produkcji inżynierii odwrotnej 3D. Procedura udoskonalania modelu 3D. (A) Naprawa siatki i (B) przekształcenie modelu bryłowego w trójkątną powierzchnię siatki. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-6
Rysunek 6: Wykorzystaj funkcję Section View, aby obserwować i dokumentować szypułkę. Wykorzystanie funkcji Section View do obserwacji (A) rzutu pedikularnego i (B) parametrów kąta dokumentu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-7
Rysunek 7: Modyfikowanie parametrów przemieszczenia modelu. Dostosuj parametry przemieszczenia modelu i określ ostateczne położenie docelowe przebicia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-8
Rysunek 8: Tworzenie reprezentacji rzutu szypułki. (A) Podział modelu na dwa odrębne komponenty, a następnie (B) wygenerowanie rzutu pedikuły za pomocą funkcji Convert Entities. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-9
Rysunek 9: Ścieżki nakłucia i identyfikacja idealnego obszaru nakłucia. (A) Zestaw ścieżek nakłucia przechodzących przez szypułkę. Układ ścieżek nakłucia w obrębie trzonu kręgu przez szypułkę. (B) Rekonstrukcja modeli składających się z różnych elementów. Zrekonstruować blaszkę i segmenty trzonu kręgu za pomocą zestawu do nakłuwania szypułki. (C) Uzyskanie "idealnego obszaru nakłucia kości". Obszar jest uważany za idealny obszar nakłucia kości tylko wtedy, gdy jest całkowicie niebieski. Idealny obszar nakłucia kości obejmuje obszary 1, 4 i 7 dzięki zastosowaniu operacji logicznych. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przezskórna wertebroplastyka (PVP) wykazała korzystną skuteczność kliniczną w leczeniu bolesnych osteoporotycznych złamań kompresyjnych kręgów (OVCF)9. Wykorzystanie przez chirurgów technologii precyzyjnego przezskórnego nakłuwania szypułek odgrywa kluczową rolę w określaniu optymalnego punktu, kierunku i głębokości wkłucia igły, co znacznie zmniejsza występowanie powikłań10. Obecnie aparaty rentgenowskie z ramieniem C są szeroko stosowane w krajowej i międzynarodowej praktyce tradycyjnej chirurgii PVP w celu ułatwienia dostosowania ścieżki chirurgicznej igły do nakłucia11. Kluczowym aspektem jest zidentyfikowanie idealnego punktu nakłucia kości, który jest konwencjonalnie usytuowany w rzucie "lewe 10 punktów, prawe 2 punkty" szypuły w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. "Metoda podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" jest w stanie zidentyfikować optymalny obszar nakłucia kości.

Uzasadnienie wyboru siatki dziewięciu jako preferowanej metody podziału w stosunku do alternatyw, takich jak "siatka czterema" i "siatka szesnastka", wymaga wyraźnego wyjaśnienia. Decyzja ta wynika ze wstępnych eksperymentów, które wykazały, że segmentacja rzutu szypułki na obszar z dziewięcioma siatkami jest najbardziej zgodna z praktyką kliniczną, przy jednoczesnym uwzględnieniu wartości referencyjnej. "Metoda podziału obszaru z czterema siatkami" charakteryzuje się łatwością obsługi; Jednak jego ograniczona wartość referencyjna wynika z nieprecyzyjnego podziału regionalnego, co utrudnia określenie bezpieczeństwa punktu wejścia do nakłucia kości. Z drugiej strony, "metoda podziału obszaru szesnastu siatek" oferuje dokładne określenie bezpieczeństwa punktu nakłucia, jednak jej złożoność podczas zabiegów chirurgicznych utrudnia obserwację i ocenę, co czyni ją niezgodną z praktyką kliniczną. W związku z tym wybrano metodę "Dziewięciokrotnego podziału obszaru", ponieważ łączy ona wykonalność kliniczną z zapewnieniem zadowalającej wartości referencyjnej.

Po dalszej analizie danych obrazowania klinicznego od naszych poprzednich uczestników badań12 odkryto, że dokładne punkty nakłucia kości PVP kręgosłupa lędźwiowego, zgodnie z projekcją idealnej szypułki "lewe 10 punktów, prawe 2 punkty", nie są konsekwentnie przestrzegane. Zaobserwowano jednak, że niektóre alternatywne punkty nakłucia mogą nadal dawać zadowalające wyniki nakłucia w pobliżu wspomnianego wcześniej idealnego punktu nakłucia kości. Te odchylenia od ideału nie zagrażają bezpieczeństwu chirurgicznemu ani dokładności. Opierając się na założeniach, wprowadzamy nowatorskie pojęcie idealnego obszaru nakłucia kości dla szypułki PVP, które polega na segmentacji projekcji szypułki na obszar siatki dziewięciu na zdjęciu przednio-tylnym promieniowania rentgenowskiego. Wykorzystując projekcję promieniowania rentgenowskiego szypułki lędźwiowej jako odniesienie anatomiczne, ustalamy idealny obszar nakłucia kości dla PVP poprzez podział szypułki na obszar z dziewięcioma siatkami, przekraczając w ten sposób ograniczenia pojedynczego punktu.

Innowacje teoretyczne mogą potencjalnie usprawnić ścieżkę chirurgiczną nakłucia PVP dzięki zastosowaniu chirurgii PVP w odcinku lędźwiowym wspomaganej metodą "Nine-grid Area Division Method". Postęp ten może zmniejszyć dawkę projekcji śródoperacyjnej i zminimalizować czas trwania zabiegów chirurgicznych wymaganych do dostosowania punktu wejścia kości igły do nakłucia, ostatecznie poprawiając wydajność i skuteczność operacji. Warto zauważyć, że idealny obszar nakłucia kości dla "metody podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" może się różnić w różnych segmentach trzonu kręgu. W celach ilustracyjnych trzon kręgu L1 jest w tym kontekście wykorzystywany wyłącznie jako wzór. Nasze przyszłe badania będą obejmować dodatkowe studia przypadków, szersze segmenty próbek oraz badania nad uczeniem się robotów, aby zwiększyć trafność i obiektywność wskazań i metodologii nakłuwania PVP.

Istnieją jednak pewne ograniczenia związane z PVP wspomaganym "metodą podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Istnieje krzywa uczenia się korzystania z oprogramowania do obrazowania medycznego. Każdy błąd popełniony podczas projektowania szablonu przez chirurgów niezaznajomionych z oprogramowaniem może prowadzić do niepomyślnego wyniku. Co więcej, badania na większą skalę są niezbędne, aby potwierdzić wiarygodność i praktyczność tego ustalenia.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają konfliktu interesów w odniesieniu do jakichkolwiek leków, materiałów lub urządzeń opisanych w tym badaniu.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badanie zostało sfinansowane przez Beijing Natural Science Foundation-Haidian Original Innovation Joint Fund (L232054) oraz Capital Health Development Research Special Fund (NO.2024-2024).

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Tomografia komputerowa Firma GEmaszyna
Geomagic Wrap (oprogramowanie do produkcji inżynierii odwrotnej 3D)OprogramowanieOqton
Maszyna do obrazowania rezonansu magnetycznegoFirma GEmaszyna
Solidworks (oprogramowanie do projektowania modelowania 3D)Dassault Systè mes -  Oprogramowanie SolidWorks Corporation
Spirit Level PlusIOS App Storegradientor
Xray MachineFirma Philips

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wenhao, W., et al. A comparison of percutaneous kyphoplasty with high-viscosity and low-viscosity bone cement for treatment of osteoporotic vertebral compression fractures: a retrospective study. Geriatr Orthop Surg Rehabil. 13, 21514593221119625(2022).
  2. Xuebiao, S., et al. CT features and risk factors of pulmonary cement embolism after vertebroplasty or kyphoplasty in patients with vertebral compression fracture: a retrospective cohort study. Quant Imaging Med Surg. 13 (4), 2397-2407 (2023).
  3. Liehua, L., et al. A study on the puncture method of extrapedicular infiltration anesthesia applied during lumbar percutaneous vertebroplasty or percutaneous kyphoplasty. Medicine (Baltimore). 98 (33), e16792(2019).
  4. Lo Bianco, G., et al. Interventional pain procedures: a narrative review focusing on safety and complications. PART 2 Interventional procedures for back pain. J Pain Res. 16, 761-772 (2023).
  5. Jie, W., Qiang, Z. Beware of Brucella spondylitis following vertebroplasty: an unusual case of osteoporotic vertebral compression fracture. Infect Drug Resist. 15, 2565-2572 (2022).
  6. Xinqiang, H., Yongzhen, Z., Zhu, W., Mengpeng, Z. Case report: Cement entrapped in the inferior vena cava filter after pedicle screw augmentation. Front Cardiovasc Med. 9, 892025(2022).
  7. Saracen, A., Kotwica, Z. Complications of percutaneous vertebroplasty: An analysis of 1100 procedures performed in 616 patients. Medicine (Baltimore). 95 (24), e3850(2016).
  8. Peilun, H., et al. A novel "three-dimensional-printed individual guide template-assisted percutaneous vertebroplasty" for osteoporotic vertebral compression fracture: a prospective, controlled study. J Orthop Surg Res. 16 (1), 326(2021).
  9. Jiashen, B., et al. Impact of sarcopenia and sagittal parameters on the residual back pain after percutaneous vertebroplasty in patients with osteoporotic vertebral compression fracture. J Orthop Surg Res. 17 (1), 111(2022).
  10. Songfeng, X., et al. Efficacy of percutaneous vertebroplasty for the relief of osteoblastic spinal metastasis pain. Exp Ther Med. 22 (1), 727(2021).
  11. Ruszat, R., et al. Photoselective vaporization of the prostate: subgroup analysis of men with refractory urinary retention. Eur Urol. 50 (5), discussion 1049 1040-1049 (2006).
  12. Junchuan, X., Jisheng, L., Jian, L., Yong, Y., Qi, F. "Targeted percutaneous vertebroplasty" versus traditional percutaneous vertebroplasty for osteoporotic vertebral compression fracture. Surg Innov. 26 (5), 551-559 (2019).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Projekcja korzeniaobrazowanie DICOMmodelowanie 3Ddroga ig y punkcyjnejkompresyjne z amanie kr guoprogramowanie do obrazowania medycznego

Powiązane artykuły