Tutaj prezentujemy "Metodę podziału obszaru z dziewięcioma siatkami" dla przezskórnej wertebroplastyki. Jako studium przypadku wybrano pacjenta ze złamaniem kompresyjnym kręgu L1.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Metoda podziału obszaru z dziewięcioma siatkami: nowy idealny obszar nakłucia kości do przezskórnej wertebroplastyki w odcinku lędźwiowym kręgosłupa
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
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
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.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
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
- 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
- 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.
- 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).
- 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
- Wyeksportuj obrazy CT w formacie DICOM do oprogramowania do przetwarzania obrazowania medycznego, klikając przycisk Nowy projekt. Wybierz żądane plasterki do rekonstrukcji ściśniętego kręgu.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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).
- 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
- 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).
- 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.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- Przystąp do generowania szkicu na wyżej wymienionej płaszczyźnie i narysuj punkt w środku trzonu kręgu, oznaczający punkt końcowy nakłucia.
- Użyj funkcji Wyciągnięcie proste, aby wykonać cięcie modelu. Oznacz wygenerowany szkic prostokątny jako Wybrane kontury.
- 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.
- 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.
- 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).
- Wyświetl wynikową powierzchnię po ukryciu kręgu. Wybierz funkcję Zgłośnie/Podstawa wyciągnięcia po profilach w panelu Obiekty.
- 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.
- 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.
- 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).
- 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).
- 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).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Obrazowanie CT oraz modelowanie cyfrowe zostały wykonane w szpitalu. Budowa modelu 3D na podstawie obrazów CT zajęła 30 min, dopracowanie modelu 3D w oprogramowaniu do inżynierii wstecznej 3D zajęło ok. 10 min, a rekonstrukcja inżynieryjnego modelu kręgu oraz potwierdzenie bezpiecznych obszarów wlotu projekcji pedikuły w oprogramowaniu do projektowania modeli 3D trwało 15 min. Idealny obszar punkcji kostnej obejmuje w tym przypadku obszary 1, 4 i 7 po stronie lewej. Pojęcie idealnego obszaru punk...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
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 prakt...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają konfliktu interesów w odniesieniu do jakichkolwiek leków, materiałów lub urządzeń opisanych w tym badaniu.
Podziękowania
Badanie zostało sfinansowane przez Beijing Natural Science Foundation-Haidian Original Innovation Joint Fund (L232054) oraz Capital Health Development Research Special Fund (NO.2024-2024).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Tomografia komputerowa | Firma GE | maszyna | |
| Geomagic Wrap (oprogramowanie do produkcji inżynierii odwrotnej 3D) | Oprogramowanie | Oqton | |
| Maszyna do obrazowania rezonansu magnetycznego | Firma GE | maszyna | |
| Solidworks (oprogramowanie do projektowania modelowania 3D) | Dassault Systè mes - Oprogramowanie SolidWorks Corporation | ||
| Spirit Level Plus | IOS App Store | gradientor | |
| Xray Machine | Firma Philips |
Bibliografia
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Saracen, A., Kotwica, Z. Complications of percutaneous vertebroplasty: An analysis of 1100 procedures performed in 616 patients. Medicine (Baltimore). 95 (24), e3850(2016).
- 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).
- 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).
- Songfeng, X., et al. Efficacy of percutaneous vertebroplasty for the relief of osteoblastic spinal metastasis pain. Exp Ther Med. 22 (1), 727(2021).
- 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).
- 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).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
