Method Article

Üç Boyutlu Baskı Kılavuzu Şablon Destekli Perkütan Vertebroplasti (PVP)

DOI:

10.3791/60010

⸱

October 17th, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopedics, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

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

Burada perkütan vertebraplasti için üç boyutlu bir baskı kılavuzu şablonu salıyoruz. Olgu çalışması olarak T11 vertebral kompresyon kırığı olan bir hasta seçildi.

Abstract

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

Perkütan vertebroplasti (PVP) osteoporotik vertebral kompresyon kırığı neden sırt ağrısı için etkili bir tedavi olarak kabul edilir. PVP doğruluğu esas olarak cerrahların deneyimine ve geleneksel bir işlem sırasında birden fazla floroskopa bağlıdır. Tüm dünyada delinmeye bağlı komplikasyonlar bildirilmiştir. Cerrahi prosedürü daha hassas hale getirmek ve delinmeye bağlı komplikasyonların oranını azaltmak için ekibimiz geleneksel prosedürü değiştirmek için PVP'ye üç boyutlu bir baskı kılavuzu şablonu uyguladı. Bu protokol, hedef vertebra DICOM görüntüleme verilerinin yazılımda üç boyutlu olarak nasıl modellenir, bu 3-B modelde nasıl simüle edilir ve uygulama için hastaya özel bir şablonu yeniden oluşturmak için tüm cerrahi verilerin nasıl kullanılacağını tanıtır. Bu şablonu kullanarak, cerrahlar operasyonun doğruluğunu artırmak için uygun delinme noktalarını doğru bir şekilde belirleyebilirler. Tüm protokol içerir: 1) osteoporotik vertebral kompresyon kırığı tanısı; 2) hedef vertebra BT görüntüleme edinimi; 3) yazılım operasyonun simülasyonu; 4) tasarım ve 3-D baskı kılavuzu şablonu imalatı; ve 5) bir işlem prosedürü içine şablonun uygulanması.

Introduction

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

Osteoporotik kırıkların her türlü arasında en sık görülen tip kırığı olarak, osteoporotik vertebral kompresyon kırığı (OVCF) günümüzde son derece endişe verici bir klinik sorundur. Mevcut kılavuzların önerdiği gibi, perkütan vertebroplasti klinik osteoporotik vertebral kompresyon kırıkları tedavisinde en etkili minimal invaziv yöntemlerden biridir1.

Geleneksel olarak, cerrahlar sıkıştırılmış vertebral vücut geri ve erken evre ağrı rahatlatmak için bir vertebral sıkıştırma kırığı tedavi etmek için bir C-kol floroskop rehberliğinde perkütan vertebroplasti gerçekleştirmek2. Deneyimli cerrahlar bile sadece kendi kişisel deneyimlerine güvenerek uygun delinme noktalarını doğrulamada hata yaparlar. Bu operasyon bazı delinmeye bağlı komplikasyonlara neden olabilir (örneğin, çevre dokulara çimento sızıntısı, sinir kökü yaralanması, intra-spinal hematom,vb. 3,4,5); ayrıca hastaların neredeyse %50'sinde geleneksel PVP'den lokal komplikasyonlar görülürken, komplikasyonların %95'i çimento sızıntısından çevre dokuya veya paravertebral venlerin embolizasyonuna neden olabilir6. Hassas cerrahinin ortaya çıkmasıyla birlikte, birçok spinal cerrahi operasyonunda 3 boyutlu baskı kılavuzu şablonu kullanılmıştır7, çünkü prosedürhassasiyetini artırabilir, zorlukları azaltabilir ve operasyonel riskleri en aza indirebilir. Burada, cerrahi prosedürü daha hassas hale getirmek ve delinmeye bağlı komplikasyon oranını azaltmak için PVP'ye 3 boyutlu bir baskı kılavuzu şablonu uyguluyoruz. Geleneksel yöntemle karşılaştırıldığında, 3D baskı kılavuzu şablonu ile desteklenen operasyonlar 1) artmış cerrahi delinme doğruluğu var, 2) operasyon sırasında radyasyona maruz kalma en aza indirilmiş, 3) cerrahi işlem süresini kısalttı ve 4) azaldı delinmeye bağlı komplikasyonlar olasılığı.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Bu çalışma Pekin Dostluk Hastanesi Sermaye Tıp Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylanmıştır.

1. X-ışını floroskopisi ile osteoporotik vertebral kompresyon kırığı (OVCF) tanısı, manyetik rezonans görüntüsü (MRG), kemik sintigrafisi ve semptomlar

  1. Sırt ağrısı, spinous sürecinde hassasiyet, sırtparaspinal kaslar, vb yaşlı hastalar tarafından OVCF olan hastaları belirlemek
  2. Hastanın vertebral kompresyon kırığı olup olmadığını kontrol etmek için posterioanterior X-Ray floroskopikullanın.
  3. Hastanın yeni başlangıçlı vertebral kompresyon kırığı olup olmadığını belirlemek ve hedefe sıkıştırılmış vertebrayı belirlemek için MRG kullanın. MRG geçiremeyen hastalar için kemik sintigrafisi kullanın.
  4. Akut vertebral kompresyon kırığı olan hastaiçin PVP tedavisi ve Visual Analog Skala (VAS) skoru ve Oawestry Engellilik İndeksi (ODI)8.
    NOT: Dahil edilmesi için birkaç kriter vardır: 1) vertebra kırıklı hasta düşük enerjitravmaöyküsü olup olmadığını; 2) metabolik kemik hastalığı veya kanser öyküsü veya kanıt; 3) VAS skoru ≥ 7; 4) X-Ray, MRG veya kemik sintigrafisi ile vertebral kırık olarak tanı.

2. Hedef vertebranın preoperatif lokalizasyonu

  1. Operasyondan önce, hastanın sırt derisinin orta hattına sıkıştırılmış vertebra düzeyinde yerleştirilen üç radyoopak belirteçile hastaya prone bilgisayartomografisi koyun. En ağrılı kısmına basarken, röntgen floroskopisi ve hastanın sırtında fizik muayene ile hedef bölgeyi doğrulayın.
  2. Eğilimli bilgisayarlı tomografi den önce, hastanın sırtına sabit belirteçlerden daha aşağı bir gradenter koyun. Hastanın vücut pozisyonunu kaydedin ve çıkarın. Hastanın ameliyat sırasında aynı pozisyonda kalmasını.
  3. CT görüntülerini (1 mm tarama katmanı kalınlığı, 1 mm katman aralığı ve 90 dilim (geleneksel tarama) veya 400 dilim (ince dilim tarama) dicom biçiminde kaydedin. Belirteçlerin ameliyata kadar kalmasını sağlamak için hastanın sırtına pamuklu bir ped tonu koyun.

3. Bilgisayar yazılımında perkütan vertebroplasti prosedürünün simüle edilmesi

  1. CT görüntülerini DICOM formatında tıbbi görüntüleme işleme yazılımına (örneğin, MIMICS) aktarın ve sıkıştırılmış omurları yeniden oluşturmak için hedef dilimleri seçin.
  2. Hedef omurun eşik aralığını 125-3071H arasında ayarlamak ve maske oluşturmak için Eşik Segmentasyonu'nu seçin. İki maske yapmak için Yinelenen Maske'ye basın: Maske A ve Maske B.
  3. Maske A'daki hedef omurunu silmek için Maske Edit'i tıklatın. Daha sonra, hedef omurları yeniden oluşturmak için Maske B'yi kullanarak Maske A.'ya basarak Yeni Bir Maske C oluşturmak için Boolean İşlemleri'ni tıklatın.
  4. Yazılımda ikili transpediküler yaklaşım la PVP simüle edin. İlk olarak, yazılımdaki Medcad silindirini delinme iğnesi modeli olarak tanımlayın. Silindirleri delinme iğnesi ile aynı uzunluk ve yarıçap (125 mm uzunluğunda ve 1,25 mm yarıçap) olarak tanımlayın.
  5. Giriş noktasını, giriş açısını (baş eğim açısı ve kaçırma açısı yönünü) ve hedef omurun 3-B görünümüne sahip gerçek bir PVP için delinme iğnesi derinliğini simüle edin.
  6. Delinme iğnelerini Hareket et ve Döndür işlevini kullanarak ideal konumuna getirin. İğne yörüngelerini bu ilkelere uygun tutun: 1) delinme iğneleri pedikülden, tercihen üstün yarısında tahmin edebilir; 2) ipuçlarıideal konumu lateral görünümünde vertebral vücudun ön üçte biri içinde noktada.

4. Üç boyutlu yazdırma kılavuzu şablonu

  1. Tüm 3B şablon verilerini kaydedin ve MCS formatında üç boyutlu bir yazdırma şirketine gönderin.
  2. MCS biçimverilerini STL biçimine dönüştürün ve şablonu yazılım kullanarak tasarla. Hastanın arka derisine tutunması gereken tabanı yeniden inşa edin, deri giriş noktaları, giriş açıları ve iki iğnenin yörüngesinin derinliği de dahil olmak üzere tüm parametrelere göre yörünge kanalını yeniden inşa edin, operasyon için aynı iki şablon yazdırın .
    NOT: Kılavuz şablonu, sterilize edilebilen polilaktik asitten ve düşük sıcaklıkta buhar dezenfeksiyonundan yapılır.

5. Gerçek PVP çalışmasına yardımcı olmak için üç boyutlu yazdırma kılavuzu şablonu uygulama

  1. Hastanın gradienter kaydına uygun olarak CT taraması için olduğu gibi operasyon masasında yatsın. Üç radyoopak işaretçinin mesafesini ölçün ve şablonu hedef konumla eşleştirmek için üç işaretçinin anahatlarını çizin.
  2. Cilt anahattıyla birlikte bir cilt şablonu eşleştirin. Derideki ekleme noktalarını işaretlemek için şablondaki iğnenin yörüngelerine iki bez takın ve bastırın. Ardından şablonu kaldırın ve Puanları A ve B noktası olarak çizin.
  3. Şablonu çıkarın ve deriyi dezenfekte edin. Alanı örtün ve ekleme noktalarına (A ve B noktası) iki delinme iğnesinin uçlarını koyun. Daha sonra, şablon tarafından belirlenen delinme noktalarının uygulanabilir olup olmadığını doğrulamak için C-kol floroskopisinin anteroposterior görünümünü kullanın.
  4. Her delinme noktasına %1 lidokain ve %1 ropavicain karışımı enjekte ederek hastaya lokal anestezi verin. Sterilize film ile hastanın sırtındaki başka bir sterilize şablonu düzeltin.
  5. Şablonun kılavuz silindirleri aracılığıyla eklemeler yoluyla hedef omur içine hafifçe iki iğne dokunun. C-kol floroskopu ile yörüngelerin takılmaya uygun olduğunu doğrulayın. Noktalama işaretlerinin pediküllerin içinde olduğundan emin olun ve daha sonra iğnelere dokunup yörüngenin sonuna kadar ilerleyin.
  6. Tüm iğneler kılavuz silindirlere tamamen takıldığında, C-kol floroskopu ile iğne uçlarının ideal konuma ulaştığını doğrulayın.
  7. İğneler aracılığıyla vertebral vücuda kemik çimentosu enjekte edin. Omurlara toplam 4 mL kemik çimentosu için her yörüngeden 2 mL kemik çimentosu enjekte edin.
  8. Son olarak, anteroposterior ve lateral görünümler tarafından vertebral vücut içinde kemik çimentosu dağılımını kontrol etmek için floroskopi kullanın. Eklemeleri birleştirin.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Hastanede BT görüntüleri ve dijital modelleme, 3 boyutlu baskı şirketi yle 3 boyutlu baskı yapıldı. 3-D baskı için CT görüntülerinden 3-B modeli yeniden oluşturmak için otuz dakika gerekli ve 3-D baskı şirketi 2 kılavuz şablonları yazdırmak ve hastaneye göndermek için yaklaşık 6 saat gerekli.

Hastanın hedef omurunun ameliyat öncesi görüntüleri Şekil 1 ve Şekil 2:Röntgen...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Perkütan vertebroplasti (PVP) osteoporotik vertebral kompresyon kırığı tedavisinde en iyi yöntemlerden biri olarak kabul edilir9 bazı belirgin avantajları nedeniyle: minimal invaziv; daha az kanama vardır ve iyileşme hızlıdır. Geleneksel PVP öncelikle güvenli ve ideal delinme noktaları, delinme açıları ve oryantasyonları belirlemek için tekrarlanan floroskopi gerektiren bir C-kol floroskop tarafından yönlendirilir, hangi intraoperatif radyasyon dozu ve operasyon süresi artırır10<...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Yazarlar bu çalışmada açıklanan herhangi bir uyuşturucu, malzeme veya cihazlar ile ilgili herhangi bir çıkar çatışması var.

Acknowledgements

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

Çalışma Pekin Belediye Bilim ve Teknoloji Komisyonu (No.Z181100001718078), Çin tarafından finanse edilmiştir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
X-ray makinesiŞirketi: Philipsmakinesi
, Manyetik rezonans görüntü makinesiŞirketi, GEmakinesi
bilgisayar tomografisiŞirketi, GEmakinesi
HORI 3D baskı makinesi, Pekin Huitianwei Technology co., ltd.makine
Geomagic Design X3D Systems Şirketyazılımı
Materialise İnteraktif Tıbbi Görüntü Kontrol SistemiŞirket yazılımını Materialize Company
VertePort iğnesiStryker Companyoperasyon cihazı
SpineplexStryker Companyoperasyon cihazı
Perkütan Çimento Dağıtım SistemiStryker Companyişletim cihazı
Spirit Level PlusIOS Uygulama mağazasıgradyanı
, ,

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Laredo, J. D., Hamze, B. Complications of percutaneous vertebroplasty and their prevention. Skeletal Radiology. 33 (9), 493-505 (2004).
  6. Saracen, A., Kotwica, Z. Complications of percutaneous vertebroplasty: An analysis of 1100 procedures performed in 616 patients. Medicine. 95 (24), e3850(2016).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Ruiz, S. F., et al. Comparative review of vertebroplasty and kyphoplasty. World Journal of Radiology. 6 (6), 329-343 (2014).
  10. Cannavale, A., et al. Percutaneous vertebroplasty with the rotational fluoroscopy imaging technique. Skeletal Radiology. 43 (11), 1529-1536 (2014).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Percutaneous Vertebroplasty3D Printing Guide TemplateVertebral Compression FractureCT Imaging AcquisitionDICOM Image ProcessingThreshold SegmentationBoolean Operations3D Model ReconstructionPuncture Needle SimulationBone Cement Injection

Related Articles