Summary
טכנולוגיית מציאות רבודה יושמה על דקומפרסיה של הליבה עבור אוסטאונקרוזיס של ראש הירך כדי לממש הדמיה בזמן אמת של הליך כירורגי זה. שיטה זו יכולה לשפר ביעילות את הבטיחות והדיוק של דקומפרסיה של הליבה.
Abstract
Osteonecrosis של ראש הירך (ONFH) היא מחלת מפרקים נפוצה בחולים צעירים בגיל העמידה, אשר מכבידה מאוד על חייהם ועבודתם. עבור ONFH בשלב מוקדם, ניתוח דקומפרסיה ליבה הוא טיפול קלאסי ויעיל לשימור מפרק הירך. בהליכים מסורתיים של דקומפרסיה של הליבה עם חוט קירשנר, עדיין יש בעיות רבות כגון חשיפה לקרני רנטגן, אימות נקב חוזר ונשנה ונזק לרקמת העצם הרגילה. העיוורון של תהליך הניקוב וחוסר היכולת לספק הדמיה בזמן אמת הם סיבות מכריעות לבעיות אלה.
כדי לייעל הליך זה, הצוות שלנו פיתח מערכת ניווט תוך ניתוחית על בסיס טכנולוגיית מציאות רבודה (AR). מערכת כירורגית זו יכולה להציג באופן אינטואיטיבי את האנטומיה של האזורים הכירורגיים ולהפוך תמונות טרום ניתוחיות ומחטים וירטואליות לווידאו תוך ניתוחי בזמן אמת. בעזרת המדריך של מערכת הניווט, המנתחים יכולים להכניס במדויק חוטי קירשנר לאזור הנגע הממוקד ולמזער את הנזק הנלווה. ביצענו 10 מקרים של ניתוח דקומפרסיה של הליבה במערכת זו. היעילות של מיקום ופלואורוסקופיה משופרת מאוד בהשוואה להליכים המסורתיים, וגם הדיוק של הניקוב מובטח.
Introduction
אוסטאונקרוזיס של ראש הירך (ONFH) היא מחלה משביתה נפוצה המתרחשת אצל צעירים1. מבחינה קלינית, יש צורך לקבוע את ההיערכות של ONFH בהתבסס על צילומי רנטגן, CT ו-MRI כדי להחליט על אסטרטגיית הטיפול (איור 1). עבור ONFH בשלב מוקדם, טיפול בשימור מפרק הירך מאומץ בדרך כלל2. ניתוח לחץ ליבה (CD) הוא אחת משיטות שימור הירך הנפוצות ביותר עבור ONFH. דווח על השפעות מרפאות מסוימות של דקומפרסיה של הליבה עם או בלי השתלת עצם בטיפול ב- ONFH בשלב מוקדם, אשר יכולות למנוע או לעכב את ניתוח הירך הכולל (THA) לאחר מכן במשך זמן רב 3,4,5. עם זאת, שיעור ההצלחה של CD עם או בלי השתלת עצם דווח באופן שונה בקרב מחקרים קודמים, מ-64% ל-95% 6,7,8,9. הטכניקה הניתוחית, במיוחד הדיוק של תנוחת הקידוח, חשובה להצלחת שימור הירך10. בשל העיוורון של הליך הניקוב והמיקום, לטכניקות המסורתיות של CD יש מספר בעיות, כגון זמן פלואורוסקופיה רב יותר, ניקוב חוזר באמצעות חוט קירשנר, ופציעה של רקמת עצם תקינה11,12.
בשנים האחרונות הוכנסה לכירורגיה אורתופדית13 שיטת המציאות הרבודה (AR) בסיוע מציאות רבודה (AR). טכניקת AR יכולה להראות באופן חזותי את האנטומיה של השדה הכירורגי, להנחות את המנתחים בתכנון הליך הניתוח, וכתוצאה מכך להפחית את הקושי של הניתוח. היישומים של טכניקת AR בהשתלת בורג פדיקל וניתוחי ארתרופלסטיקה של המפרק דווחו מוקדם יותר 14,15,16,17. במחקר זה, אנו שואפים ליישם את טכניקת ה-AR על הליך ה-CD ולוודא את בטיחותה, דיוקה והיתכנותה בפרקטיקה הקלינית.
רכיבי חומרת מערכת
המרכיבים העיקריים של מערכת הניווט הכירורגית מבוססת AR כוללים את הדברים הבאים: (1) מצלמת עומק (איור 2A) המותקנת ישירות מעל האזור הכירורגי; הסרטון מצולם מכאן ונשלח בחזרה לתחנת העבודה לרישום ושיתוף פעולה עם נתוני ההדמיה. (2) התקן ניקוב (איור 2B) ומסגרת סימון משטח גוף לא פולשנית (איור 2C), שניהם עם מחזירי אור אינפרא-אדומים פסיביים. ניתן ללכוד ציפוי רפלקטיבי מיוחד של כדורי סימון (איור 3) על ידי ציוד אינפרא אדום כדי להשיג מעקב מדויק אחר ציוד כירורגי באזור הניתוח. (3) התקן מיקום אינפרא אדום (איור 2D) אחראי על מעקב אחר סמנים באזור הניתוח, תוך התאמת מסגרת סימון פני השטח של הגוף והתקן הניקוב בדיוק גבוה (איור 4). (4) המערכת המארחת (איור 2E) היא תחנת עבודה של 64 סיביות, המותקנת עם מערכת הניתוחים האורטופדיים בסיוע AR שפותחה באופן עצמאי. ניתן להשלים את תצוגת המציאות הרבודה של פעולת הניקוב של מפרק הירך וראש הירך בעזרתה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה של בית החולים לידידות סין-יפן (מספר אישור: 2021-12-K04). כל הצעדים הבאים בוצעו על פי נהלים סטנדרטיים כדי למנוע פגיעה בחולים ובמנתחים. התקבלה הסכמה מדעת של המטופל למחקר זה. על המנתח להיות מיומן בהליכי דקומפרסיה קונבנציונליים כדי להבטיח שהניתוח יכול להתבצע באופן מסורתי במקרה של ניווט לא מדויק או מצבים בלתי צפויים אחרים.
1. אבחון טרום ניתוחי ודירוג של ONFH
- זהה חולים עם תסמינים קליניים של ONFH; תסמינים אופייניים כגון כאב מתמשך או לסירוגין באזור המפשעה עם כאבים מקרינים של הירך או הברך. בדיקה גופנית הראתה רגישות עמוקה באזור המפשעה, הסימן של פטריק, תנועת ירך מוגבלת של סיבוב פנימי וחטיפה, או שינויים נמקיים של ראש הירך שנמדדו באמצעות צילומי רנטגן, CT ו- MRI.
- על פי זירת המחקר של האגודה (ARCO), סקור את צילומי הרנטגן, ה-CT וה-MRI של הירך של המטופלים וקבע את ההיערכות של ONFH. שני רופאים מנהלים את העבודה באופן עצמאי. אם מתעוררים חילוקי דעות, בקשו ממומחה שלישי לקבל את ההחלטה הסופית.
- הקלט את הסולם האנלוגי החזותי לפני הניתוח (VAS) ואת ציון הירך של האריס באמצעות שאלון.
- לכלול מטופלים המשתמשים בקריטריונים הבאים: 1) חולים עם ONFH; 2) שלב I, IIA ו- IIB של ONFH שאושרו על ידי בדיקת הדמיה (רנטגן, CT ו- MRI); 3) מתוכנן ניתוח דקומפרסיה של ליבת ראש הירך. לא לכלול מטופלים כאשר: 1) מטופלים דוחים את ניתוח התקליטור; 2) בדיקה שגרתית לפני הניתוח מצביעה על סתירות כירורגיות, כגון זיהום או מצב בסיסי ירוד; 3) חולים מסרבים להירשם לקבוצה.
2. רישום מערכת ובדיקת דיוק
- הפעל את מערכת הניתוחים האורטופדיים בסיוע AR (עקב בעיות מסחור לא ניתן לספק פרטי תוכנה) ולחץ על וידאו אורתוגרפי כדי להפעיל את מצלמת העומק. תמונה של האזור הכירורגי תוצג על המסך לאחר ההפעלה (איור 5A). מקם את מכשיר המעקב האופטי כך שאזור המעקב שלו יוכל לכסות לחלוטין את אזור הניתוח (איור 5B).
- לחץ על הגדרת NDI כדי לבחור את יציאת הגישה להתקן, COM4. לחץ על הגדרת אורך המחט הווירטואלית (בדרך כלל מחט קירשנר היא באורך 180 מ"מ) ותמונת מחט קירשנר וירטואלית תיווצר באופן אוטומטי באזור הניתוח בסרטון.
- מחלקים את האזור הקדמי הכירורגי המתוכנן למפלסים העליונים והתחתונים עם כל רמה בגודל 30 ס"מ על 30 ס"מ, ועם הפרש גובה של 15 ס"מ בין המפלסים. המערכת מזינה באופן אוטומטי את המידע המרחבי הזה של האזור הכירורגי בתוכנה.
- להקצות באופן שווה כל רמה עם 10 נקודות התאמה; עבור כל שטח של 30 ס"מ על 30 ס"מ, חלקו אותו לשלושה חלקים שווים, כאשר לשני חלקים יש שלוש נקודות כל אחד, וחלק אחד (החלק השמאלי) בעל ארבע נקודות. בקשו מהעוזר למקם את מסגרת סימון פני השטח הלא פולשנית של הגוף (איור 2C) בהתאם לנקודות. לאחר שתסיים, לחץ על התאמה. התמונה המיוחדת של המערכת עצמה לרישום תונח באופן אוטומטי על מסגרת הסימון (איור 5C). שקול את הרישום של נקודה זו מוצלח כאשר התמונה ואת מסגרת הסימון חופפים לחלוטין.
- הזז את המסגרת לנקודת הרישום הבאה וחזור על שלב 2.4. עד להשלמת כל נקודות הרישום. מכיוון שצורת מסגרת הסימון המצוידת בהתקן הניקוב (איור 3A2) זהה לחלוטין למסגרת סימון פני השטח הלא פולשנית של הגוף, לאחר השלמת הרישום, ניתן לעקוב אחר הראשונה גם על ידי מכשיר המעקב האופטי באזור הניתוח.
- הזז את מכשיר הניקוב באופן אקראי באזור הניתוח כדי לזהות את מידת ההתאמה של מחט וירטואלית ועיכוב מעקב (איור 6). מכיוון שגוף מחט קירשנר הווירטואלית האדומה-כחולה משתלבת באופן אוטומטי עם המחט הממשית באזור הניתוח, תצוגת המציאות הרבודה של מחט קירשנר מצליחה (איור 5D).
הערה: במהלך תהליך הרישום, אין לשנות את מיקום התקן המעקב האופטי ומצלמת העומק כרצונו. אם כן, יחסי המיקום המרחבי של ניתוח וירטואלי ישתנו, ויגרמו להתאמה לא מדויקת בין מחט קירשנר הווירטואלית לזו הפיזית, ויש לבצע רישום מחדש.
3. הכנת המטופל והמערכת לפני הניקוב
- לאחר הכניסה לחדר הניתוח, בקשו מהמטופל לשכב בתנוחת שכיבה ולתקן את הגפה התחתונה של הצד הפגוע (איור 7). מתן הרדמה כללית לכל החולים.
- מכינים את האתר הניתוחי עם יוד ו-75% אלכוהול, ומניחים את מכשיר מיקום פני הגוף הלא פולשני (מעוקר באמצעות הליכים סטנדרטיים) על הירך הפגועה של המטופל.
- הזז את הפלואורוסקופ C-ARM לצד שולחן הניתוחים וממקם את המקור מעל מפרק הירך. יישר את המקור עם מצלמת העומק ותעד את מיקום השולחן הכירורגי כמיקום 1.
- לאחר הפלואורוסקופיה הראשונה, ייצאו את הרדיוגרף בפורמט BMP לתחנת העבודה של המערכת, פתחו אותה בעריכת תמונות והתאימו את קנה המידה האפור שלה על ידי לחיצה על אפשרות קנה המידה של אור. סובב עם כיוון השעון והפוך אופקית פעם אחת על ידי לחיצה על הלחצנים המתאימים כדי להמיר ל- BMP. לאחר מכן, פתח אותו על-ידי לחיצה על צביעה בתלת-ממד ושמור כפורמט JPG, שהכיל מסגרת סימון משטח גוף לא פולשנית, וקרא לה תמונה 1 (איור 8A).
הערה: תהליך המרה זה נועד לקדם את הצלחת זיהוי המערכת. בגלל הדרישות המיוחדות של המרת תמונה, יש צורך להתאים את קנה המידה האפור של תמונת הרנטגן לסיבוב והיפוך. - החלק את טבלת הניתוחים ישירות מתחת למצלמת העומק לאזור ההפעלה המסומן כמיקום 2. מיקום 1 (בשלב 3.3) ומיקום 2 הם שתי נקודות על אותו מישור אופקי, במרחק של 30 ס"מ זו מזו.
- במערכת הניתוחים האורטופדיים בסיוע AR, לחץ על קובץ > תמונת רנטגן קדמית ובחר תמונה 1. המערכת מזהה באופן אוטומטי את מסגרת סימון פני השטח הלא פולשנית של הגוף על פני העור של המטופל, ולאחר מכן מעבירה תמונה זו למפרק הירך בסרטון הניתוחי (איור 8B).
- באמצעות תצוגת המציאות הרבודה של תמונת הרנטגן והסרטון בזמן אמת שנוצר לעיל, המנתח מתכנן את נתיב הניקוב על סמך זה.
4. נקב בסיוע מערכת כירורגית
- המנתח עומד בצד הפגוע ומבצע את השלבים הבאים. החזק את התקן הניקוב וקבע את זווית ההכנסה הטובה ביותר. סמן את נקודת ההחדרה על משטח העור, בהנחיית חוט קירשנר הווירטואלי ותמונת הרנטגן של מפרק הירך בסרטון הניתוח.
- בחר חוט קירשנר בקוטר של 2.5 מ"מ ונקב אותו מנקודת ההכנסה. שימו לב לעומק ההכנסה ולזווית הכניסה בסרטון והתאימו אותו בזמן.
- כאשר המחט הווירטואלית הגיעה לאזור המטרה של הנמק, עצרו את תהליך הניקוב ושמרו על צילום המסך כתמונה 2 (איור 9A) לצורך הערכת דיוק הנקבים לאחר מכן.
- אינדוול המחט. הזז את טבלת הניתוחים למיקום 1 עבור הפלואורוסקופיה השנייה כדי לאמת את מצב הניקוב בפועל של חוט קירשנר. תעד את קובץ התמונה כתמונה 3 (איור 9B).
- הנקבה מצליחה כאשר המיקום של חוט קירשנר עונה על כל דרישות המנתח. לאחר מכן, השתמשו בלנסט כדי לחתוך את העור סביב המחט, והפרידו כל רמה של רקמה רכה עד לחשיפת עצם תת-טרוכנטר, בערך לעומק של 3 ס"מ. קודחים לתוך האזור הנמקי לאורך חוט קירשנר עם טרפין 5 מ"מ כדי להשלים את הפעולות הבאות (עצם מלאכותית או השתלת עצם אוטולוגית).
- לאחר שסיימתם את כל ההליכים, סגרו את העור בחוט משי 3-0 וכסו ברוטב סטרילי (איור 10). לאחר החזרה למחלקה, ספקו למטופלים תרופות אורתופדיות נפוצות לאחר הניתוח, כמו מניעת זיהומים, משכך כאבים ועירוי נוזלים. אם לא מתרחש סיבוך, לשחרר את החולים 3 ימים לאחר הניתוח.
5. הערכת מבצעים
- יבא תמונה 2 ותמונה 3 לתוכנת עיבוד תמונה והתאם את האטימות ל-52%.
- לחץ על כפתור מיסוך כדי לחפוף בין שתי התמונות, ולאחר מכן לחץ על לחצן סרגלים כדי למדוד את המרחק (Lוירטואלי) בין הקצה הווירטואלי לנקודת הניקוב של קליפת הירך, ואת המרחק (Lture) בין קצה מחט קירשנר לנקודת הנקב של קליפת המוח הירך. חשב את ההפרש בין Lוירטואלי ל-L ture כדי להעריך את דיוק הנקבים.
- במהלך הניקוב, מדוד את זמן המיקום באופן הבא: זמן המיקום מתחיל מהזמן שבו חוט קירשנר חודר את העור, ונפסק כאשר צילום הרנטגן מאשר כי חוט קירשנר הגיע בהצלחה לאזור המטרה של ראש הירך.
- שלושה חודשים לאחר הניתוח, קחו את צילום הרנטגן של הירך (איור 11) ותעדו את הסולם האנלוגי החזותי ואת ציון הירך של האריס.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
מאפייני המבצע
מערכת הניווט הכירורגית יושמה ב-10 ירכיים מתמשכות של תשעה מטופלים. זמן המיקום הכולל הממוצע של הניתוח היה 10.1 דקות (חציון 9.5 דקות, טווח 8.0-14.0 דקות). ממוצע הפלואורוסקופיות של C-ARM היה פי 5.5 (חציון 5.5 פעמים, טווח 4-8 פעמים). השגיאה הממוצעת של דיוק הנקב הייתה 1.61 מ"מ (חציון 1.2 מ"מ, טווח -5.76-19.73 מ"מ; טבלה 1). התוצאות מראות כי זמן המיקום וזמני הפלואורוסקופיה מתקצרים כמובן בהשוואה להליכים המסורתיים.
הערכת תוצאות קליניות
תשעת המטופלים שנרשמו כללו שבעה גברים ושתי נשים, עם גיל ממוצע של 41.6 ± 10.0 שנים. ה-BMI הממוצע היה 23.93 ± 3.08 ק"ג/מ"ר2. עבור הירכיים שנבדקו, שתי ירכיים היו בשלב ARCO I, ארבע ירכיים היו בשלב ARCO IIA, וארבע בשלב ARCO IIB. סולם אנלוגי חזותי לפני הניתוח ולאחר הניתוח וציון הירך של האריס שימשו להערכת התוצאה (טבלה 1). ציון ה-VAS הממוצע לפני הניתוח היה 6 והציון הממוצע לאחר הניתוח היה 3.75. הציון הממוצע של האריס לפני הניתוח היה 77.5 והציון הממוצע לאחר הניתוח היה 85.5. צילום הירך נבדק 3 חודשים לאחר הניתוח. כל החולים חזרו למחלקה בשלום. לא נמצאו סיבוכים לאחר הניתוח כגון זיהום, המטומה או נזק עצבי. עד כה לא התרחשה קריסת ראש עצם הירך בשום מקרה, והתפקוד ארוך הטווח ושיעורי ההצלחה של שימור הירך עדיין נמצאים במעקב. אינדיקטורים וציונים כירורגיים מוצגים בטבלה 2.
איור 1: הדמיה של השלב המוקדם של נמק ראש הירך. (ב) תמונת ה-MRI. חצים מציינים אזורים של נמק. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 2: המרכיבים העיקריים של מערכת הניווט הכירורגית מבוססת ה-AR. (A) מצלמת עומק. (B) התקן הניקוב עם מסגרת מיקום. (C) מסגרת סימון משטח גוף לא פולשנית שתוכננה והתפתחה באופן עצמאי. (ד) התקן מיקום אינפרא אדום. (ה) תחנת העבודה של המערכת הכירורגית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 3: התקנה של רפלקטור אינפרא אדום פסיבי. (A) מסגרת מיקום בעיצוב עצמי המותקנת על התקן ניקוב. (B) הרפלקטור מותקן בארבע הפינות של מסגרת סימון פני השטח הלא פולשנית של הגוף. (C) המפרט של רפלקטור האינפרא אדום הפסיבי הוא התקן כדורי בקוטר של 10 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 4: עקרונות עבודה של התקן מיקום אינפרא אדום. קרינת אינפרא אדום הנפלטת על ידי התקן מיקום האינפרא אדום משתקפת על ידי מחזירי האינפרא אדום הפסיביים; המקלטים בהתקן זה מקבלים את האות המוחזר ומעבירים את נתוני התנועה לתחנת העבודה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 5: סקירה כללית של תהליך הרישום לפני הניתוח. (ב) האזור הכירורגי תוכנן באמצעות מסגרת סימון משטח גוף לא פולשנית. (ג) טיפים לרישום מוצלח של אחת מנקודות ההתאמה בסרטון הכירורגי. (ד) לאחר שכל נקודות ההתאמה הותאמו בהצלחה, נבדק המעקב אחר כלי הניתוח. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 6: סופרפוזיציה של חוט קירשנר וירטואלי על חוט קירשנר אמיתי. (A-C) התמונות מראות כי מחט קירשנר הווירטואלית מונחת במדויק על גבי זו הפיזית ונעה איתה במסך. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 7: סקירה כללית של תרחישים כירורגיים. (ב) מטופל עם נמק בראש הירך מטופל בעזרת המערכת הכירורגית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 8: הדמיית מפרק הירך ותצוגת מציאות רבודה. החץ השחור מציין את מחזירי האינפרא אדום הפסיביים. (B) רדיוגרף מעובד בתחנת העבודה ולאחר מכן מונח על ידי המערכת הכירורגית על פני השטח של הירך הפגועה על המסך. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 9: הדגמת אפקט הניקוב. (A) התמונה מציגה את צילום המסך לאחר הניקוב, הקו השחור-אדום-כחול הוא חוט קירשנר וירטואלי במערכת (שלב 2.6). (B) התמונה מציגה את רדיוגרף הירך לאחר השלמת הניקוב, הקו השחור הוא תמונה של חוט קירשנר אמיתי בצילום רנטגן. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 10: נקב ראש הירך מונחה על ידי המערכת הכירורגית מבוססת ה-AR. (A) המנתח מתאים את מיקום מכשיר הניקוב בהתאם לתצוגת המסך. (B) חוט קירשנר מנקב את העור ומצביע על הנמק. (C) לקדוח לתוך האזור הנמקי לאורך חוט קירשנר עם טרפין 5 מ"מ כדי למלא עצם מלאכותית או השתלת עצם אוטולוגית. (ד) לסגור את הפצע. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 11: רדיוגרף לאחר הניתוח של מפרק הירך. (ב) החולה נמצא בתנוחת צפרדע. החצים השחורים מצביעים על שתלי עצם מלאכותיים בראש הירך. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
| פניה | מין | גיל | BMI | מחלה | ארקו |
| 1 | M | 22 | 28.40 | ONFH(משמאל) | IIA |
| 2 | F | 21 | 22.40 | ONFH(מימין) | IIB |
| 3 | M | 42 | 19.56 | ONFH(משמאל) | IIB |
| 4 | M | 51 | 22.10 | ONFH(משמאל) | אני |
| 5 | M | 31 | 24.34 | ONFH(דו-צדדי) | ל:IIB |
| 6 | ר:IIA | ||||
| 7 | M | 46 | 27.24 | ONFH(מימין) | IIA |
| 8 | F | 41 | 21.20 | ONFH(משמאל) | IIB |
| 9 | M | 56 | 22.83 | ONFH(מימין) | אני |
| 10 | M | 38 | 27.30 | ONFH(משמאל) | IIA |
טבלה 1: מידע בסיסי על המטופלים. הטבלה מספקת את המידע עבור 10 המטופלים שנרשמו למחקר זה.
| פניה | זמן מיקום(דקה) | זריקות פלואורוסקופיה | שגיאת מיקום(מ"מ) | האריס היפ ציון | סולם אנלוגי חזותי | ||
| לפני | אחרי | לפני | אחרי | ||||
| 1 | 13 | 6 | 2.83 | 82 | 89 | 6 | 4 |
| 2 | 9 | 6 | 0.35 | 86 | 85 | 4 | 3 |
| 3 | 9 | 4 | 2.05 | 88 | 89 | 5 | 3 |
| 4 | 10 | 5 | -5.01 | 73 | 85 | 7 | 4 |
| 5 | 8 | 6 | -1.52 | ל:84 | ל:88 | ל:4 | ל:3 |
| 6 | 14 | 4 | -4.13 | R:68 | R:82 | ר:6 | ר:4 |
| 7 | 11 | 7 | 3.97 | 74 | 84 | 7 | 4 |
| 8 | 10 | 5 | 3.55 | 81 | 89 | 5 | 3 |
| 9 | 9 | 8 | 19.73 | 74 | 82 | 6 | 4 |
| 10 | 8 | 4 | -5.76 | 62 | 81 | 8 | 5 |
טבלה 2: אינדיקטורים וציונים כירורגיים. זמן המיקום, זמן הפלואורוסקופיה ודיוק הניקוב חושבו והוצגו. ציון VAS לפני ואחרי הניתוח וציון האריס מוצגים גם הם בטבלה זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
למרות ש-THA התפתחה במהירות בשנים האחרונות והפכה לשיטה אולטימטיבית יעילה עבור ONFH, טיפול בשימור מפרק הירך עדיין ממלא תפקיד חשוב בטיפול ב-ONFH18,19 בשלב מוקדם. CD הוא ניתוח שימור מפרק ירך בסיסי ויעיל, שיכול לשחרר כאבי ירך ולעכב את התפתחות קריסת ראש הירך20. מיקום הנקב של נמק המוקד הוא ההליך המכריע של CD, שכן הוא קובע את ההצלחה או הכישלון של הניתוח. עם זאת, שיטת מיקום הנקב המסורתית עדיין מכילה כמה כתמים מתים שעלולים להוביל לניקוב חוזר ונשנה, לעלייה בחשיפה לפלואורוסקופיה ולזמן פעולה מוגדל10,11. חוקרים רבים גם עשו מאמצים לשפר היבט זה, כגון שימוש בהדפסה תלת-ממדית, שילוב של ארתרוסקופיה של מפרק הירך ושימוש במערכת ניווט בסיוע רובוט 12,21,22,23. שיטות אלה בהחלט משפרות את היעילות והדיוק של מיקום הנקבים, אולם יש בהן גם כמה ליקויים בהיבטים אחרים, כגון הוספת מורכבות ניתוחית, גרימת פגיעה בת והגדלת העלות הרפואית.
המערכת המוצגת כאן יכולה לחלק את האזור הכירורגי הווירטואלי בתהליך הרישום הטרום ניתוחי. באזור הניתוח הווירטואלי ניתן להשיג עקבות ברמת דיוק גבוהה של ציוד מעקב המטרה האלקטרו-אופטי והתצוגה הווירטואלית של חוט קירשנר. כנדרש, ניתן לערוך את הסרט השני ואת הסופרפוזיציה גם בעת התאמת זווית הירך. זמן הרישום הממוצע הוא רק 10.1 דקות. בעת ביצוע פעולות אחרות באותם אזורים, אין צורך ברישום חוזר. כל תהליך הרישום והמיקום אינו פולשני, ובכך מבטיח רמה גבוהה של בטיחות והתאמה לעיקרון כירורגי פחות פולשני.
טכניקת AR מכניסה את המידע הבלתי מורגש למסגרת הווידאו בזמן אמת, שמשיגה את השילוב של מדומה ומציאות24. טכניקת ה-AR שולבה בניתוחים אורתופדיים רבים, כגון הפחתת שברים, כריתת גידולי עצם וכו'.25,26,27. למיטב ידיעתנו, זהו המחקר הראשון המיישם AR בניתוחי CD. היתרון הגדול ביותר של המערכת שלנו הוא הדמיה בזמן אמת, שיכולה להפחית את הקושי בניתוח ולקצר את עקומת הלמידה של המנתחים.
יש גם כמה מגבלות במחקר הזה. ראשית, גודל המדגם של מחקר זה קטן מאוד ולכן, התוצאה אינה משכנעת מספיק. שנית, אנו מדווחים רק על התוצאות הקליניות המוקדמות; מעקב נוסף נדרש גם כדי להעריך את התועלת האמיתית עבור המטופלים. אין ספק, יש עדיין מקום לפיתוח במערכת זו. עם שיפור הביצועים, זה ישרת טוב יותר את הפרקטיקה הקלינית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים מתחרים.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למדעי הטבע של בייג'ינג (7202183), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (81972107), והוועדה העירונית למדע וטכנולוגיה של בייג'ינג (D171100003217001).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AR-assisted Orthopedic Surgery System | Self development | None | An operating software that implements AR for orthopedic surgery |
| Depth camera | Stereolabs | ZED depth camera(ZED mini) | shoot video and sent back to the workstation. |
| Image processing software | Adobe Systems Incorporated | Adobe Photoshop CS6 | Image processing software |
| Infrared positioning device | Northern Digital Inc. | NDI Polaris Spectra optical tracking device | Tracking markers in the surgical area. |
| Puncture device | Stryker | Stryker System 7 Cordless driver and Sabo | Insert kirschner wire into the necrotic area. |
References
- Cohen-Rosenblum, A., Cui, Q.
- Migliorini, F., et al. Prognostic factors in the management of osteonecrosis of the femoral head: A systematic review. The Surgeon: journal of the Royal Colleges of surgeons of Edinburgh and Ireland. (21), 00199 (2022).
- Mont, M. A., Jones, L. C., Hungerford, D. S. Nontraumatic osteonecrosis of the femoral head: ten years later. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 88 (5), 1117-1132 (2006).
- Wang, L., Tian, X., Li, K., Liu, C. Combination use of core decompression for osteonecrosis of the femoral head: A systematic review and meta-analysis using Forest and Funnel Plots. Computational and Mathematical Methods in Medicine. , 1284149 (2021).
- Hua, K. C., et al. The efficacy and safety of core decompression for the treatment of femoral head necrosis: a systematic review and meta-analysis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 306 (2019).
- Ganz, R., Krushell, R. J., Jakob, R. P., Küffer, J.
- Yoshikawa, K., et al. Training with hybrid assistive limb for walking function after total knee arthroplasty. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 13 (1), 163 (2018).
- Wu, C. T., Yen, S. H., Lin, P. C., Wang, J. W. Long-term outcomes of Phemister bone grafting for patients with non-traumatic osteonecrosis of the femoral head. International Orthopaedics. 43 (3), 579-587 (2019).
- Mont, M. A., Marulanda, G. A., Seyler, T. M., Plate, J. F., Delanois, R. E. Core decompression and nonvascularized bone grafting for the treatment of early stage osteonecrosis of the femoral head. Instructional Course Lectures. 56, 213-220 (2007).
- Wang, W., et al. Patient-specific core decompression surgery for early-stage ischemic necrosis of the femoral head. PLoS One. 12 (5), 0175366 (2017).
- Hoffmann, M. F., Khoriaty, J. D., Sietsema, D. L., Jones, C. B. Outcome of intramedullary nailing treatment for intertrochanteric femoral fractures. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 360 (2019).
- Dennler, C., et al. Augmented reality-based navigation increases precision of pedicle screw insertion. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 174 (2020).
- Yonezawa, H., et al. Low-grade myofibroblastic sarcoma of the levator scapulae muscle: a case report and literature review. BMC Musculoskeletal Disorders. 21 (1), 836 (2020).
- Tsukada, S., et al. Augmented reality- vs accelerometer-based portable navigation system to improve the accuracy of acetabular cup placement during total hip arthroplasty in the lateral decubitus position. The Journal of Arthroplasty. 37 (3), 488-494 (2021).
- Raymond, J., et al. Pharmacogenetics of direct oral anticoagulants: a systematic review. Journal of Personalized Medicine. 11 (1), 37 (2021).
- Bhatt, F. R., et al. Augmented reality-assisted spine surgery: an early experience demonstrating safety and accuracy with 218 screws. Global Spine Journal. , 21925682211069321 Advance online (2022).
- Weiss, H. R., Nan, X., Potts, M. A. Is there an indication for surgery in patients with spinal deformities? - A critical appraisal. The South African Journal of Physiotherapy. 77 (2), 1569 (2021).
- Boontanapibul, K., Amanatullah, D. F., Huddleston, J. I., Maloney, W. J., Goodman, S. B. Outcomes of cemented total knee arthroplasty for secondary osteonecrosis of the knee. The Journal of Arthroplasty. 36 (2), 550-559 (2021).
- Bakircioglu, S., Atilla, B. Hip preserving procedures for osteonecrosis of the femoral head after collapse. J Clin Orthop Trauma. 23, 101636 (2021).
- Ma, H. Y., et al. Core decompression with local administration of zoledronate and enriched bone marrow mononuclear cells for treatment of non-traumatic osteonecrosis of femoral head. Orthopaedic Surgery. 13 (6), 1843-1852 (2021).
- Hu, L., et al. Comparison of intramedullary nailing and plate fixation in distal tibial fractures with metaphyseal damage: a meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 30 (2019).
- Pierannunzii, L. Endoscopic and arthroscopic assistance in femoral head core decompression. Arthroscopy Techniques. 1 (2), 225-230 (2012).
- Salas, A. P., et al. Hip arthroscopy and core decompression for avascular necrosis of the femoral head using a specific aiming guide: a step-by-step surgical technique. Arthroscopy Techniques. 10 (12), 2775-2782 (2021).
- Beer, A. J., Dijkgraaf, I. Editorial European journal of nuclear medicine and molecular imaging. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44 (2), 284-285 (2017).
- Negrillo-Cárdenas, J., Jiménez-Pérez, J. R., Feito, F. R. The role of virtual and augmented reality in orthopedic trauma surgery: From diagnosis to rehabilitation. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 191, 105407 (2020).
- Brookes, M. J., et al.
- Cho, H. S., et al. Can augmented reality be helpful in pelvic bone cancer surgery? an in vitro study. Clinical Orthopaedics and Related Research. 476 (9), 1719-1725 (2018).
