Przedstawiamy protokół zwiększający precyzję stałej jednokomorowej artroplastyki kolana. Wykorzystuje cyfrowy przepływ pracy, łączący wydrukowane 3D instrumenty specyficzne dla pacjenta z symulacją przedoperacyjną, aby poprawić dokładność ustawienia ciała, zwiększyć bezpieczeństwo chirurgiczne i umożliwić spersonalizowane, powtarzalne rezultaty.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
3D drukowane instrumenty specyficzne dla pacjenta-połączona AI z wirtualnym planowaniem przedoperacyjnym wspomaganym artroplastyką przyśrodkowym jednokomorowym jednokomorowym
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Arthroplastia jednokomorowa (UKA) jest powszechnie uznawana za skuteczne leczenie zaawansowanej choroby zwyrodnieniowej stawów kolan. Jednak jego zależność od doświadczenia chirurgicznego i dwuwymiarowych (2D) zdjęć rentgenowskich stanowi poważne wyzwania dla mniej doświadczonych chirurgów oraz pacjentów z deformacjami kości udowej lub piszczelowej. Aby zwiększyć precyzję chirurgiczną i zmniejszyć powikłania związane z nieprawidłową pozycją protezy, nasz zespół zintegrował technologię druku trójwymiarowego (3D) dla instrumentacji specyficznej dla pacjenta (PSI) z planowaniem symulacji przedoperacyjnej opartą na sztucznej inteligencji (AI), tym samym eliminując ograniczenia tradycyjnych metod. Niniejsze badanie przedstawia kompleksowy cyfrowy workflow dla stałego łożyska UKA, którego celem jest precyzyjne ustawienie protezy, poprawa efektywności i bezpieczeństwa chirurgii, skrócenie czasu operacyjnego oraz umożliwienie spersonalizowanego pozycjonowania protezy z konsekwentnymi i powtarzalnymi wynikami. Protokół składa się z pięciu kluczowych etapów: 1. Ścisły wybór pacjentów na podstawie stałych wskazań UKA; 2. Kompleksowe pobieranie obrazów, w tym tomografia komputerowa kolana, rentgenowskie przednie i boczne oraz pełnowymiarowe zdjęcia rentgenowskie obciążające w formacie DICOM; 3. Planowanie przedoperacyjne wspomagane przez AI z szczegółowymi raportami symulacyjnymi chirurgicznymi; 4. Wytwarzanie niestandardowych, drukowanych 3D przewodników do cięcia; 5. Precyzyjne wykonanie osteotomii z weryfikacją śródoperacyjną. Wdrażając to ustandaryzowane cyfrowe podejście, pokazujemy, jak integracja AI i druku 3D może optymalizować wyniki UKA poprzez zwiększoną powtarzalność, dokładność i indywidualne dostosowanie pacjenta.
Wprowadzenie
W ostatnich latach głęboka integracja technologii cyfrowych z nauką ortopedyczną wywołała zmianę paradygmatu w praktyce klinicznej – przechodząc od tradycyjnych metod empirycznych i uogólnionych do precyzyjnych, spersonalizowanych i w pełni cyfrowych strategii diagnostycznych i terapeutycznych1. W tym transformującym krajobrazie technologia druku 3D, jako flagowe zastosowanie innowacji cyfrowych, stała się kluczowym czynnikiem umożliwiającym indywidualną personalizację pacjenta oraz bardzo precyzyjne interwencje chirurgiczne w różnorodnych zabiegach ortopedycznych 2,3. Choroba zwyrodnie....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Badania te uzyskały etyczną aprobatę od Komitetu Etyki Badawczej Pierwszego Szpitala Medycznego Uniwersytetu Hebei. Wszyscy indywidualni uczestnicy biorący udział w badaniu uzyskali świadomą zgodę.
1. Selekcja pacjentów i obrazowanie przedoperacyjne
- Wyselekcjonowani pacjenci z osteo-kompartamentem przednie-przyśrodkowym lub osteonekrozą kłykcia przyśrodkowego.
- Potwierdzenie nienaruszonego więzadła krzyżowego przedniego (ACL), prawidłowego więzadła bocznego przyśrodkowego (MCL) oraz chrząstki bocznej z zmianami stopnia Outerbridge grade ≤ II.
- Wykluczyć pacjentów z zapaleniem zapalnym, deformacją zmiennej >15°,....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
69-letni mężczyzna zgłosił się z obustronną chorobą zwyrodnieniową stawów kolana, który wcześniej dwa lata temu przeszedł mobilną jednoczęściową artroplastykę kolana po prawej stronie, z zadowalającą rekonwalescencją pooperacyjną. Z powodu zabiegu wewnątrzrdzeniowego wykonanego w związku ze złamaniem trzon kości udowej na lewym kolanie dwie dekady temu, konwencjonalne instrumenty chirurgiczne nie mogły zostać prawidłowo założone z powodu zmienionej anatomii przewodu rdzeniowego kości udow.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Pomyślna implementacja tego cyfrowego protokołu UKA zależy od kilku kluczowych kroków. Po pierwsze, wysokiej jakości, cienkoprzecinkowe (≤1,0 mm) pozyskiwanie danych CT jest kluczowe, ponieważ wierność kolejnych modeli 3D oraz precyzja przewódców PSI są bezpośrednio od tego zależne 8,12. Po drugie, wirtualny etap planowania sterowany przez AI jest kluczowy dla określenia dopasowania do pacjenta. Polega to na dokładnym identyfikowaniu osi anatomicznych i punktów o.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Dostępność danych i materiałów: Wszystkie dane wygenerowane lub przeanalizowane podczas tego badania są zawarte w tym opublikowanym artykule oraz jego dodatkowych plikach informacyjnych. Zbiory danych użyte i/lub przeanalizowane podczas obecnego badania są dostępne u autora korespondującego na rozsądne żądanie. Wszystkie istotne surowe dane, które nie zostały opublikowane w artykule, zostaną udostępnione przez autorów, bez nadmiernych zastrzeżeń, każdemu wykwalifikowanemu badaczowi.
Konkurencyjne interesy: Autorzy nie mają istotnych interesów finansowych ani niefinansowych, które mogliby ujawnić
Podziękowania
Prace te były wspierane przez Komisję Zdrowia Departamentu Hebei (nr 20221384) oraz Komisję Zdrowia Departamentu Hebei (nr 20231073).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Creo Parametric 8.0.0.0 | PTC | https://www.ptc.com/ en/products/creo | Wyjście przewodnika symulacyjnego chirurgicznego |
| Instrumenty drukowane 3D dostosowane do pacjenta | Sikon Medical Co., Ltd. Chiny | D250610 | Anatomiczna zgodność i zgodność precyzyjne pozycjonowanie; Zoptymalizowane ustawienie kończyn; Efektywność chirurgiczną; Minimalnie inwazyjne podejście? Zwiększona powtarzalność |
| Komponent kości udowej | Beijing Leadcom Biomedical Co., Ltd. | A5101-05LM | Ponownie wychodzi na powierzchnię kłykcia kości udowej (przyśrodkowo/bocznie). |
| Mimics Research 21.0 | Materializacja | https://www.materialise. com/en/software/mimics-research-suite | Przetwarzanie obrazu |
| Wkładka polietylenowa | Beijing Leadcom Biomedical Co., Ltd. | A5301-0410 | Działa jako powierzchnia łącząca elementy kości udowej oraz piszczelowe |
| Zespoły piszczelowe | Beijing Leadcom Biomedical Co., Ltd. | A5201-04LM | Zastępuje zużytą płytkę piszczelową i stanowi bazę do wkładka polietylenowa. |
Bibliografia
- Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M., Ghiassi, A. Surgical applications of three-dimensional printing: A review of the current literature and how to get started. Ann Transl Med. 4 (23), 456(2016).
- Skelley, N. W., Smith, M. J., Ma, R., Cook, J. L.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
