Summary
בזאת, אנו מציגים תבנית תלת-ממדית של מדריך הדפסה עבור פרעורית vertebraplasty. מטופלת עם שבר דחיסה T11 החוליות נבחר כמחקר מקרה.
Abstract
Percutaneous vertebroplasty (PVP) הוא נחשב לטיפול יעיל עבור כאבי גב הנגרמת על ידי שבר osteoporotic החוליות דחיסה. הדיוק של PVP תלוי בעיקר בניסיון של המנתחים ובfluoroscopes מרובות במהלך הליך מסורתי. סיבוכים הקשורים לנקב. דווחו בכל רחבי העולם כדי להפוך את ההליך כירורגי מדויק יותר ולהקטין את קצב הסיבוכים הקשורים לנקב, הצוות שלנו הוחל תבנית תלת ממדית הדפסה מדריך כדי PVP כדי לשנות את ההליך המסורתי. פרוטוקול זה מציג כיצד ליצור מודל של חוליות מטרה DICOM נתונים הדמיה לתוך שלושה ממדים בתוכנה, כיצד לדמות פעולה במודל תלת-ממד זה, וכיצד להשתמש בכל הנתונים כירורגי לשחזר תבנית ספציפית של המטופל עבור היישום. באמצעות תבנית זו, מנתחים יכולים לזהות נקודות ניקוב מתאים במדויק כדי לשפר את הדיוק של הפעולה. הפרוטוקול כולל: 1) אבחנה של שבר דחיסה osteoporotic החוליות; 2) רכישת הדמיה CT של חוליית היעד; 3) הדמיית המבצע בתוכנה; 4) עיצוב וייצור של תבנית המדריך להדפסה תלת-ממדית; ו-5) היישום של התבנית לתוך שגרת פעולה.
Introduction
כמו שבר הסוג הנפוץ ביותר בין כל מיני שברים osteoporotic, שבר osteoporotic החוליות השדרה (OVCF) היא בעיה קלינית מאוד בנוגע ליום. כמו ההנחיות הנוכחיות ממליץ, לעורית vertebroplasty היא אחת השיטות היעילות ביותר פולשנית מינימלית לטיפול קליני osteoporotic שברים דחיסה בחוליות1.
באופן מסורתי, מנתחים לבצע לעורית vertebroplasty מונחה על ידי פלואורוסקופיה C-arm לטיפול שבר דחיסה בחוליות כדי לשחזר את הגוף החוליה הדחוסה ולהקל על כאב בשלב מוקדם2. אפילו מנתחים מנוסים לעשות טעויות לאשר נקודות מתאים דקדפי פשוט על ידי הסתמכות על החוויה האישית שלהם. פעולה זו עלולה לגרום כמה סיבוכים הקשורים לנקב (למשל, דליפת מלט לתוך רקמות הסביבה, פגיעה בשורש העצב, שטף השדרה הפנים, וכו '.3,4,5); יתר על כן, כמעט 50% מהחולים יש סיבוכים מקומיים מ PVP המסורתית עם 95% של סיבוכים המגיעים מדליפת מלט לתוך הרקמה הסובבת או סתימת של ורידים פאראחוליות6. עם הופעתה של ניתוח דיוק, 3-D תבנית מדריך הדפסה נעשה שימוש בפעולות ניתוח השדרה הרבה7 כי זה יכול לשפר את הדיוק פרוצדורלי, להקטין את הקשיים ולמזער את הסיכונים התפעוליים. כאן, אנו להחיל תבנית 3-D מדריך הדפסה לתוך PVP כדי להפוך את ההליך כירורגי מדויק יותר וכדי להקטין את קצב הסיבוכים הקשורים לנקב. לעומת השיטה המסורתית, פעולות בסיוע בתבנית מדריך הדפסה תלת-ממד יש 1) מוגברת דיוק ניקוב, 2) ממוזער את החשיפה לקרינה במהלך המבצע, 3) קיצור זמן ניתוח כירורגי, ו 4) ירדו ה הסתברות לסיבוכים הקשורים לניקוב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
המחקר הנוכחי אושר על ידי ועדת האתיקה של בית החולים הידידות בייג הרפואי האוניברסיטה.
1. אבחון של שבר החוליה הosteoporotic החוליות (OVCF) על ידי X-ray fluoroscopy, תמונת תהודה מגנטית (MRI), עצם מיפוי, ותסמינים
- זיהוי חולים שיש להם OVCF על ידי חולים בוגרים עם כאבי גב, רכות בתהליך spinous, שרירי פאראפינאל בגב, וכו '.
- כדי לבדוק אם לחולה. יש שבר בחוליות
- השתמש ב-MRI כדי לאבחן אם לחולה יש שבר דחיסה לאחרונה התפרצות החוליות, ולקבוע את החוליות דחוס היעד. עבור חולים שלא יכולים לעבור את ה-MRI, להשתמש בעצם מיפוי.
- סדר הטיפול PVP עבור החולה שיש לו שבר דחיסה בחוליות חריפה ולהקליט את הציון האנלוגי החזותי (VAS) ניקוד ואינדקס נכות Oawestry (ODI)8.
הערה: ישנם מספר קריטריונים להכללה: 1) מטופל שבורה אם יש היסטוריה של טראומה באנרגיה נמוכה או לא; 2) אין היסטוריה או ראיות של מחלת העצם מטבולית או סרטן; 3) VAS ציון ≥ 7; 4) אבחון כשבר בחוליות על ידי רנטגן, MRI או מיפוי העצם.
2. לוקליזציה לפני הניתוח של חוליית היעד
- לפני הפעולה, לבצע טומוגרפיה ממוחשבת מועדים על המטופל עם שלושה סמנים רדיייתיים ממוקם בקו האמצע של העור האחורי של המטופל ברמה השדרה הדחוסה. בעת לחיצה על החלק הכואב ביותר, לאשר את אזור היעד על ידי x-ray fluoroscopy ובדיקה פיזית על גבו של המטופל.
- לפני הטומוגרפיה מחשב נוטה לסרוק, לשים gradienter על הגב של המטופל רק נחות סמנים קבוע. הקלט את מיקום הגוף של המטופל ולאחר מכן הסר אותו. שהמטופל יישאר באותה. התנוחה במהלך הניתוח
- שמור את תמונות ה-CT (עובי שכבת סריקה 1 מ"מ, מרווח שכבה של 1 מ"מ, ו-90 פרוסות (סריקה קונבנציונלית) או 400 פרוסות (סריקת פרוסה דקה) בתבנית DICOM. שים משטח כותנה על גבו של המטופל כדי להבטיח כי הסמנים יישארו עד הניתוח.
3. הדמיית ההליך הפרעורית vertebroplasty בתוכנת המחשב
- לייצא את התמונות CT בפורמט DICOM לתוך תוכנת עיבוד הדמיה רפואית (למשל, מחקה) ולבחור את פרוסות היעד כדי לשחזר את החוליה הדחוסה.
- בחר פילוח של סף כדי לכוונן את טווח הסף של חוליית היעד מ -125-3071h וליצור מסיכה. הקש על מסיכה כפולה כדי ליצור שתי מסיכות: מסיכה A ומסיכה B.
- לחץ על מסיכת עריכה כדי למחוק את חוליית היעד במסיכה A. לאחר מכן לחץ על פעולות בוליאניות כדי ליצור מסכת C חדשה באמצעות מסיכה ב' למינוס מסכת a. הקש על חשב תלת-ממד ממסיכה כדי לשחזר את חוליית היעד.
- הדמיית PVP באמצעות גישה דו-מולקולרית של התוכנה. ראשון, להגדיר את גליל Medcad בתוכנה כמו מודל מחט ניקוב. הגדרת צילינדרים כמו אורך ורדיוס זהה המחט ניקוב (אורך של 125 מ"מ ורדיוס של 1.25 מ"מ).
- לדמות את נקודת הכניסה, את זווית הכניסה (הנטייה ראש זווית וכיוון החטיפה זווית), ואת עומק מחט הנקב עבור PVP אמיתי עם תצוגות תלת-ממד של חוליית היעד.
- התאימו את מחטי הניקוב למיקומו האידיאלי בעזרת הפונקציה הזז וסובב . שמרו על מסלולי המחט עקביים עם העקרונות הבאים: 1) מחטי הניקוב יכולים לנחש דרך העוקץ, רצוי במחצית העליונה; 2) המיקום האידיאלי של הטיפים הוא בנקודה בתוך הקדמי השלישי של הגוף החוליות על הנוף לרוחב.
4. תבנית מדריך הדפסה תלת ממדית
- שמור את כל נתוני התבנית התלת-ממדית ושלח אותו בתבנית MCS לחברת הדפסה תלת-ממדית.
- המר נתוני תבנית MCS לתבנית STL ועצב את התבנית באמצעות תוכנה. לשחזר את הבסיס, אשר חייב להיאחז העור האחורי של החולה, לשחזר את תעלת המסלול על פי כל הפרמטרים, כולל נקודות כניסה לעור, זוויות כניסה ועומק של שתי המחטים ' מסלול, להדפיס שתי תבניות אותן החוצה עבור הפעולה .
הערה: תבנית המדריך מורכב מחומצה פוליתית, שניתן לעקר ולחיטוי בטמפרטורה נמוכה של קיטור.
5. החלת תבנית מדריך הדפסה תלת-ממדית כדי לסייע לפעולת PVP אמיתית
- הפוך את החולה לשקר מועדת על שולחן הפעולות כמו סריקת CT בהתאם לשיא gradienter. למדוד את המרחק של שלושה סמנים הרדיואטומים ולצייר את קווי המתאר של שלושת הסמנים כדי להתאים את התבנית עם מיקום היעד.
- התאמת תבנית העור יחד עם קו המתאר של העור. הכניסו והקישו על שני מטליות דרך מסלולי המחט בתבנית כדי לסמן את נקודות הכניסה על העור. לאחר מכן הסר את התבנית וצייר את הנקודות כנקודה A ו-B.
- הסר את התבנית וחטא את העור. לעטוף את האזור ולשים את הטיפים של שני מחטי ניקוב בנקודות הכניסה (נקודה A ו-B). ואז, להשתמש בתצוגה anteroposterior של הזרוע C-arm כדי לאשר אם נקודות הניקוב שנקבעו על ידי תבנית הם אפשריים.
- תנו לחולה הרדמה מקומית על ידי הזרקת 5 מ ל תערובת של 1% לידוקאין ו 1% ropavicaine בכל נקודת ניקוב. לתקן תבנית מחוטאת אחרת על גבו של המטופל על ידי סרט מעוקר.
- הקש על שני המחטים לתוך חוליית היעד בקלות באמצעות הוספות דרך הגלילים המנחים של התבנית. יש לוודא בעזרת הפלואורוסקופ C-arm שאותם מסלולים מתאימים להוספה. ודא שסימני הפיסוק נמצאים בתוך הריקשה ולאחר מכן הקש על המחטים כדי להתקדם עוד עד לסוף המסלול.
- כאשר כל המחטים מוכנסים לחלוטין לתוך הגלילים המנחים, לוודא עם זרוע C-arm כי עצות המחט הגיעו למיקום האידיאלי שלהם.
- הכנס את מלט העצם לתוך הגוף השדרה דרך המחטים. הכנס 2 מ ל של מלט העצם דרך כל מסלול עבור סך של 4 מ ל של מלט העצם לחוליה.
- לבסוף, השתמש fluoroscopy כדי לבדוק את ההתפלגות של מלט העצם בתוך הגוף החוליות על ידי anteroposterior ולרוחב צפיות. . תתפור את התוספות
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
רכישת תמונות CT ומידול דיגיטלי נערכו בבית החולים, בעוד הדפסה תלת-ממדית בוצעה בחברת הדפסה תלת-ממדית. שלושים דקות היו צריכים לשחזר את הדגם התלת-ממדי מתמונות ה-CT עבור הדפסה תלת-ממדית, וחברת הדפסה תלת-ממדית הדרושה כ-6 שעות כדי להדפיס 2 תבניות מדריך ולשלוח לבית החולים.
התמונות שלפני הניתוח של חוליית היעד של המטופל הוצגו באיור 1 ובאיור 2: X-ray (A1: תצוגת פויוקדמית; A2: מבט לרוחב); תמונת תהודה מגנטית (A3: תצוגת TIWI; A4: נוף T2WI; A5: תצוגת FS). איור 3 ממחיש את רכישת תמונות CT, מסמן את חוליות היעד, ומקליט את מיקום הגוף של המטופל. מהמטוס הקורולי (איור 4א), המישור הרוחבי(איור 4ב) ומישור משונן (איור 4ג), התמונה של חוליית ה-CT שוחזר לדגם תלת-ממדי (איור 4ד). ההדמיה של הליך הפעולה PVP בתוכנת עיבוד התמונה מוצגת באיור 5. איור 6 מציג את אורך הגלילים המנחים של התבנית, ואיור 7 מציג את ההליכים להרכיבו תבנית המדריך. איור 8 מראהאת היווצרות הבסיס (איור 8א), היווצרות גליל המנחה (איור 8ב), תהליך הייצור (איור 8ג), והתבנית הסופית ( איור 8ד). איור 9 מציג שלבי פעולה טיפוסיים.
איור 1: צילום רנטגן של החולה OVCF. מציג את התמונות לפני הניתוח רנטגן של חוליית היעד של המטופל. (A1: תצוגת פויודקדמית; A2: מבט לרוחב). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: MRI של החולה OVCF. מציג את תמונות ה-MRI של מקדם הניתוח של חוליית היעד של המטופל. (A3: תצוגת TIWI; A4: נוף T2WI; A5: תצוגת FS). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: לוקליזציה מראש של חוליית היעד. ממחיש את רכישת תמונות CT, סימון חוליות היעד, והקלטה של מיקום הגוף של המטופל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: שחזור החוליה ב-מחקה. מציג את המודל חוליה משוחזר מן התמונה חוליית CT מ (א) מישור ילתית, (ב) המישור הרוחבי, (ג) המטוס משונן ו (ד) מודל תלת-ממד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: הדמיה של הליך הפעולה PVP ב-מחקה. מציג את הסימולציה של הליך הפעולה PVP ב-מחקה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 6: תאריך הנחיית הגלילים של התבנית. מציג את אורך הגלילים המנחים של התבנית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 7: ההליכים של הרכיבו תבנית המדריך. ממחיש את השלבים להמציא את התבנית, לרבות שחזור הבסיס ותעלת המסלול. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 8: המודל של התבנית המנחה. מראה (א) היווצרות הבסיס, (ב) היווצרות הצילינדר המנחה, (ג) תהליך הייצור ו-(ד) הישות התבנית האמיתית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 9: שלבי פעולה טיפוסיים. (א) השתמש בgradienter כדי לוודא שהמטופל נמצא באותו מיקום בעת ביצוע ה-CT; (ב) להתאים תבנית אחת עם העור כדי לקבוע את נקודות הניקוב; (ג) נקודות ניקוב סופיות; (ד) השתמשו במחטים כדי לבדוק כפול את נקודות הניקוב; (ה) לתקן את התבנית האחרת החוטאת ולהכניס את המחטים; (ו) הקש על המחטים עד לסוף המסלולים; (G) הזרקת עצם צמנט בקיעים דרך המחטים; (ח) הסופי פלואורוסקופיה של התפלגות של מלט העצם בתוך הגוף החוליה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Percutaneous vertebroplasty (PVP) נחשב אחת השיטות הטובות ביותר לטיפול בשבר דחיסה osteoporotic החוליות9 בשל כמה יתרונות ברורים: הוא פולשני מינימלית; יש פחות דימום, והתאוששות היא מהירה. מסורתית PVP מונחה בעיקר על ידי פלואורוסקופיה C-arm הדורשת פלואורוסקופיה חוזרות כדי לקבוע נקודות ניקוב בטוח אידיאלי, זוויות ניקוב וכיוונים, אשר מגביר את מינון הקרינה הפנים וזמן הפעולה10 . יתרה מזאת, שיעור ההצלחה של המבצע מסתמך בעיקר על החוויה של המנתחים. עם זאת, יש עדיין 1.2%-15.7% שיעורי שגיאה ו-0-7.42% שיעורי הפעלה מחדש, גם עבור פעולות בסיוע מערכת ניווט מונחה תמונה11.
תבנית מדריך תלת-ממד כוללת מספר יתרונות לסיוע בבית החזה ובפעולות ההכנסה הצוואר הצווארי של הבורג12,13,14. הצוות שלנו משלב תבנית מדריך הדפסה תלת-ממדית עם PVP. התוצאות של המחקר שלנו אקראי, לא עיוור, מבוקר קליני מבוקרת להראות כי התבנית מספקת יתרונות רבים לפני ובמהלך הפעולות: מוגבר דיוק ניקוב; ממוזער זמן ניתוח וחשיפה לקרינה; והופחת סיבוכים הקשורים ניקוב. עבור תושבי הרפואה עם פחות הזדמנות לבצע את הפעולה על חולים, התבנית יכולה לקצר את עקומת למידה של הפעולה ולעזור להם למצוא את נקודות ניקוב קל.
יתר על כן, מחקר משימה קלינית שלנו מתמקד בהחלת תבנית מדריך 3-D לתוך קטע אחד OVCF חולים. בעתיד, אנו להחיל את התבנית מדריך לחולים OVCF מסובכים עם אוסטאופורוזיס חמור, kyphosis חמור, עקמת או מרובת חלקים שבורות חוליה. אלה מורכבים ovcf פעולות דורשות סריקות פלואורוסקופיה מרובים יש זמנים תפעוליים זמן רב, גם עבור מנתחים מנוסים. החלת תבנית המדריך התלת-ממדי עבור מקרים אלה מציעה גישת ניקוב מדויקת ובטוחה יותר, מפחיתה את זמן הפעולה ומפחיתה את החשיפה לקרינה.
עם זאת, יש כמה מגבלות של תבנית תלת-ממדית מדריך הדפסה בסיוע לעורית vertebroplasty. הזמן נדרש לקלוט את השימוש בתוכנת ההדמיה הרפואית. במהלך עיצוב התבנית, כל טעות אחת שנעשתה על ידי מנתחים לא מכירים את התוכנה עלולה להוביל לניתוח לא מוצלח. מכאן, שיטה זו דורשת כי לפחות מנתח אחד בצוות מכיר את השימוש בתוכנה, כמו גם את נוהלי הפעולה. עיצוב טרום-ניתוח של התבנית והדפסת התבנית מגבירים את עלויות המטופל ואת עומס העבודה של המנתח. לעיתים, התבנית הופכת להיות מעוותת מעט לאחר העיקור, אשר משפיעה על ההחזקה המושלמת של התבנית לעור הגב של המטופל ודיוק הניקוב. לכן, הצוות שלנו מחפש חומרים חלופיים לייצור תבניות אשר לא היתה מבטלת לאחר עיקור.
באופן קולקטיבי, 3d תבנית מדריך הדפסה בסיוע לעורית vertebroplasty יכול לעזור מנתחים להמחיש באופן מקיף את החוליה הסדוקה ולפתח תוכנית כירורגית אישית עבור המטופל. זה תורם דיוק ניקוב במהלך ההליך ומקטין סיבוכים הקשורים לנקב. זה ממזער את זמן ניתוח חשיפה לקרינה תוך קיצור תהליך הלמידה PVP עבור מנתחים צעירים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין ניגוד אינטרסים לגבי תרופות, חומרים או התקנים המתוארים במחקר זה.
Acknowledgments
המחקר מומן על ידי המדע העירוני בייג & הנציבות הטכנולוגיה (No. Z181100001718078), סין.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| X-ray machine | Company Philips | machine | |
| Magnetic resonance image machine | Company GE | machine | |
| computer tomography | Company GE | machine | |
| HORI 3D printing machine | Company of Beijing Huitianwei Technology co. ltd. | machine | |
| Geomagic Design X | 3D Systems Company | software | |
| Materialise Interactive Medical Image Control System | Materialise Company | software | |
| VertePort needle | Stryker Company | operation appliance | |
| Spineplex | Stryker Company | operation appliance | |
| Percutaneous Cement Delivery System | Stryker Company | operation appliance | |
| Spirit Level Plus | IOS App store | gradientor |
References
- Orthopaedic Society of the Chinese Medical Association. Guidelines for the diagnosis and treatment of osteoporotic fractures. Chinese Journal of Orthopaedics. 37 (1), 1-10 (2017).
- Yi, H. J., Jeong, J. H., Im, S. B., Lee, J. K. Percutaneous vertebroplasty versus conservative treatment for one level thoracolumbar osteoporotic compression fracture: Results of an over 2-year follow-up. Pain Physician. 19 (5), (2016).
- Balkarli, H., Demirtas, H., Kilic, M., Ozturk, I. Treatment of osteoporotic vertebral compression fractures with percutaneous vertebroplasty under local anesthesia: clinical and radiological results. International Journal of Clinical & Experimental Medicine. 8 (9), 16287-16293 (2015).
- Woojin, C., Varkey, J. A., Jing, C., Hwan, B. J. A Review of Current Clinical Applications of Three Dimensional Printing in Spine Surgery. Asian Spine Journal. 12 (1), 171-177 (2018).
- Laredo, J. D., Hamze, B. Complications of percutaneous vertebroplasty and their prevention. Skeletal Radiology. 33 (9), 493-505 (2004).
- Saracen, A., Kotwica, Z. Complications of percutaneous vertebroplasty: An analysis of 1100 procedures performed in 616 patients. Medicine. 95 (24), e3850 (2016).
- Park, H. J., Wang, C., Choi, K. H., Kim, H. N. Use of a life-size three-dimensional-printed spine model for pedicle screw instrumentation training. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 13 (1), 86 (2018).
- Gu, Y. F., et al. Percutaneous vertebroplasty and interventional tumor removal for malignant vertebral compression fractures and/or spinal metastatic tumor with epidural involvement: a prospective pilot study. Journal of Pain Research. 10, 211-218 (2017).
- Ruiz, S. F., et al. Comparative review of vertebroplasty and kyphoplasty. World Journal of Radiology. 6 (6), 329-343 (2014).
- Cannavale, A., et al. Percutaneous vertebroplasty with the rotational fluoroscopy imaging technique. Skeletal Radiology. 43 (11), 1529-1536 (2014).
- Ringer, A. J., Bhamidipaty, S. V. Percutaneous access to the vertebral bodies: a video and fluoroscopic overview of access techniques for trans-, extra-, and infrapedicular approaches. World Neurosurgery. 80 (3-4), 428-435 (2013).
- Kaneyama, S., et al. A novel screw guiding method with a screw guide template system for posterior C-2 fixation. Neurosurgery Spine. 21 (2), 231-238 (2014).
- Sugawara, T., et al. Multistep pedicle screw insertion procedure with patient-specific lamina fit-and-lock templates for the thoracic spine. Neurosurgery Spine. 19 (2), 185-190 (2013).
- Li, J., Lin, J. S., Yang, Y., Xu, J. C., Fei, Q. 3-Dimensional printing guide template assisted percutaneous vertebroplasty: Technical note. Journal of Clinical Neuroscience. 52, 159-164 (2018).
