Identifikation af nøgleparametre til at initiere skiftet mod 3D, dynamisk og mekanisk informeret beslutningstagning i adolescent idiopatisk skoliose (3D-AIS)

Adolescent idiopatisk skoliose (AIS) er en vækstdefekt i rygsøjlen, der primært forekommer hos præpubertale børn i alderen 10 til 14 år, og rammer cirka 3 % af disse ellers normale børn. Rygsøjlen, som normalt er lige i et posteriort billede, danner en eller to laterale kurver med tilhørende drejninger omkring sin længdeakse, som en vindeltrappe. AIS har været forbundet med problemer relateret til kropsholdning, belastningsrelaterede rygsmerter, samt æstetiske problemer, f.eks. skulderens inducerede asymmetri. Derfor er tidlig diagnose efterfulgt af passende behandling afgørende for at forhindre yderligere kurveprogression af AIS og minimere de helbredsrelaterede komplikationer hos disse patienter.

Den nuværende behandlingsanbefaling for at stoppe kurveforløbet for en umoden patient med en skoliosekurve mellem 25 og 40 grader er at bære bøjle. Hvis kurven i den skeletalt umodne patient ikke reagerer på bøjlebehandlingen, kan dynamisk skoliosekorrektion ved binding af vertebral krop overvejes, når der stadig er et vist vækstpotentiale tilbage. Denne nylige (2019) US Food and Drug Administration (FDA) godkendte enhed til tøjring korrigerer gradvist skoliosen ved at bremse væksten på den konvekse side af kurven. Denne teknik er minimalt invasiv, bevarer bevægelse og udelukker ikke spinalfusionskirurgi, når den ikke lykkes, men i øjeblikket mangler langsigtede resultater. Når en kurve når 50 grader, forventes det klinisk at fortsætte fremskridt, og yderligere vækstpotentiale er lavt, en "skoliosefusion"-operation anbefales. Denne type operation fastgør permanent alle hvirvler i området, der skal korrigeres til hinanden ved kirurgisk instrumentering. For at nå det ønskede kirurgiske resultat er en af ​​de vigtigste beslutninger, der skal træffes af den behandlende kirurg, valget af de passende fusionsniveauer (dvs. den øvre og nedre instrumenterede hvirvel). State-of-the-art retningslinjer for valg af fusionsniveauer er i øjeblikket hovedsageligt baseret på todimensionelle (2D) statiske radiografiske parametre (såsom Cobb-vinklen og skulderbalancen) og en kvalitativ vurdering af 2D bøjnings- eller traktionsrøntgenbilleder. Der findes adskillige klassifikationssystemer og algoritmer, der er baseret på 2D statiske radiografiske (røntgen) parametre for at hjælpe kirurger med at bestemme de passende niveauer, der skal instrumenteres. På trods af denne brede vifte af klassifikationssystemer og detaljerede retningslinjer, der er tilgængelige i litteraturen, giver spinal fusion ikke altid et tilfredsstillende klinisk 2D-radiografisk resultat, med revisionsrater fra 3,9 % til 22 %. Udover en tilstrækkelig korrektion af spinalkurven i alle tre planer, spiller faktorer som skulderniveau, klinisk ribben og lændepukkel samt arstørrelse en stor rolle i evalueringen af ​​behandlingens succes. Dette er medvirkende til, at spinal fusion hos AIS-patienter er en kostbar procedure. Derfor bør de potentielle begrænsninger af den nuværende state-of-the-art kirurgiske beslutningstagning undersøges kritisk og forbedres, hvor det er muligt.

Der er tre hovedbegrænsninger ved de avancerede klassifikationssystemer, der er fremhævet i litteraturen. Den første begrænsning er, at klassifikationssystemer bruger 2D statiske radiografiske parametre til at give retningslinjer for en tredimensionel (3D) deformitet af rygsøjlen. Den anden begrænsende faktor er, at de nuværende klassifikationssystemer ikke omfatter dynamiske komponenter. Selvom det har vist sig, at en 2D-radiografisk vurdering ikke er repræsentativ for spinal balance under daglige aktiviteter. Den tredje begrænsning er, at kirurgen kun har begrænset information om den mekaniske opførsel af patientens rygsøjle. Mekanisk information om rygsøjlen, såsom rygsøjlens stivhed (dvs. et mål for den kraft, der kræves for at deformere en patients rygsøjle), er afgørende for valget af de passende fusionsniveauer, som f.eks. ville resultere i balancerede skuldre.

Overordnet set indikerer de ovenfor fremhævede begrænsninger, at kirurgen i øjeblikket ikke er forsynet med 3D dynamisk og mekanisk information vedrørende AIS'ens deformitet til at vejlede beslutningstagningen. Derfor er der et øjeblikkeligt behov for at overvinde dette tilsyneladende hul i beslutningstagningen i AIS ved at identificere de nøgleparametre, der giver kirurgen vital 3D dynamisk information vedrørende deformiteten. Indhentning af denne vitale 3D dynamiske information vedrørende krumningen og den mekaniske opførsel af rygsøjlen vil give kirurgen mulighed for at træffe evidensbaserede og velinformerede beslutninger i behandlingen af ​​AIS-patienten. Følgelig har realisering af disse mål potentialet til at forbedre patienttilfredsheden, reducere de postoperative komplikationer og følgelig reducere de socioøkonomiske omkostninger forbundet med AIS-behandling. Nylige fremskridt i brugen af ​​emnespecifikke muskuloskeletale modeller vil danne grundlaget for at realisere dette skift fra 2D til 3D dynamik i AIS-pleje.