Prospektive multizentrische Bewertung eines neuen Vorhersagemodells für das Fortschreiten der adoleszenten idiopathischen Skoliose

Durch die Identifizierung der Patienten, für die das Modell eine signifikante Progression vorhersagt, könnten die Forscher ihre Bemühungen darauf konzentrieren, proaktiver in Bezug auf das Tragen von Korsetts für diejenigen zu sein, bei denen das Risiko einer Progression besteht. Mit dem Aufkommen neuer Wachstumsmodulationstechniken könnten diese Patienten möglicherweise auch eine frühzeitige Behandlung ihrer Kurven erhalten, um ein weiteres Fortschreiten zu verhindern und die Notwendigkeit einer chirurgischen Korrektur und Fusion ihrer Kurve zu verringern. Alternativ könnten die Ermittler durch die Identifizierung der Patienten, die beim ersten Besuch nicht sofort Fortschritte machen, ihre Anzahl zur Behandlung von 4 auf 2 verringern, indem sie die Patienten entfernen, die unabhängig von ihrer Behandlung keine Fortschritte machen. Das Vorhersagemodell wird sich also nicht nur auf die Patienten mit Progressionsrisiko auswirken, sondern auch auf diejenigen, die trotz eines geringen Progressionsrisikos korrigiert werden.

Patientenaufnahme:

Patienten, die die Einschlusskriterien erfüllen, wird die Aufnahme in das Projekt angeboten. Wenn die Familie sich für das Projekt anmelden möchte, wird das Einwilligungsverfahren durchgeführt und der Patient wird aufgenommen.

Wenn Patienten mit einem Korsett behandelt werden müssen Es werden keine Änderungen an der üblichen Behandlung und Überwachung vorgenommen. Daher dürfen sich Patienten einer Korsettbehandlung unterziehen. Die Prüfärzte sind sich bewusst, dass eine Korsettbehandlung einen Einfluss auf die Kurvenprogression haben könnte, aber diese Patienten werden dennoch eingeschlossen, da eine Progression trotz Korsettbehandlung aussagekräftige Informationen zu diesen schwer zu behandelnden Kurven liefern kann. Patienten, die sich einer Korsettbehandlung unterziehen, müssen die Korsetts mindestens in der Nacht vor ihrem Termin entfernen und Nachsorge-Röntgenaufnahmen der Wirbelsäule durchführen. Das Protokoll verlangt auch, dass Patienten alle 12 Monate mindestens eine Röntgenaufnahme der Wirbelsäule ohne Korsett erhalten. Die Verstrebungscompliance wird in der kommenden Studie als spezifische Kovariable bewertet. Um die Auswirkungen der Orthese auf die Progression besser zu verstehen, werden die Forscher in ihrer multizentrischen Studie Orthesenmonitore verwenden, druckempfindliche Wandler, die den Korsettverschleiß und die Korsettwirksamkeit überwachen können, und die von diesen Monitoren generierten Daten als Co-Faktor für eine verbesserte verwenden Vorhersagemodell.

Wenn Patienten operiert werden müssen Obwohl Patienten, die einen ausreichenden Kurvenverlauf für eine chirurgische Korrektur aufweisen, nach der Operation nicht in der prospektiven Kohorte verbleiben, werden ihre Daten dennoch analysiert, um die Korrelation zwischen lokalen 3-D-Messungen und Kurvenverlauf zu bewerten.

-Datensammlung

Zu den beim ersten Besuch erfassten Daten gehören:

• Demografische Daten
• frühere Krankengeschichte
• Geschlecht
• Body-Mass-Index (Gewicht und Größe)
• Familiengeschichte
• Geschlechtsreife (Beginn der Menstruation bei Mädchen)
• Rippenvorsprung
• anfängliche röntgenologische Beurteilung. Daten, die bei jedem Folgebesuch erhoben werden (idealerweise alle 6 Monate)
• Body-Mass-Index (Gewicht und Größe)
• menarchischer Status,
• Skelettreife
• Rippenvorsprung.

• Röntgenkontrolle (mindestens alle 12 Monate während der Studiendauer, ohne Korsett).

  • Bilderfassung und Übertragung zum zentralen Messort. Die Bilderfassung ist zwischen den Standorten gemäß Standardarbeitsanweisungen standardisiert. Alle Bilder werden mit dem EOS™-System auf die gleiche Weise aufgenommen, basierend auf der von Horton et al. vorgeschlagenen Position. das standardisierte seitliche Röntgenaufnahmen durch Verwendung einer Hand-auf-Schlüsselbein-Position. Die Röntgenaufnahmen werden alle auf die gleiche Weise aufgenommen, wodurch die Variabilität minimiert wird. In Zentren ohne ein EOS™-System für einen Teil oder die gesamte Studie ermöglicht die Verwendung von Kalibriergurten die Aufnahme von Röntgenaufnahmen in einer kalibrierten Umgebung. Die für die Bilderfassung verwendete Position ist dieselbe wie beim EOS™-System.
  • Dreidimensionale Rekonstruktionen der Wirbelsäule Aus den Stereo-Röntgenbildern wird mit einem speziellen Algorithmus eine äußere dreidimensionale Darstellung des Wirbelkörpers erstellt. Zuerst wird ein Spline durch die Zentren der Wirbelkörper sowohl in der PA- als auch in der lateralen Ansicht eingepasst. Die Informationen aus beiden Bildern werden dann verwendet, um einen 3-D-Spline oder eine Kurve zu rekonstruieren, die als grobes dreidimensionales Gerüst dient, auf dem die lokalen Wirbel- und Zwischenwirbelrekonstruktionen stattfinden. Die Wirbelendplatten werden durch ein grobes vorläufiges Modell der Wirbelsäule dargestellt, indem ein Satz kubischer Schablonen verwendet wird, die grob jeden übereinander gestapelten Wirbelkörper darstellen, um die Wirbelsäule zu bilden. Eine globale Konfiguration des verformbaren Wirbelsäulenmodells wird somit für jede kubische Schablone beschrieben, die jeder Wirbelebene zugeordnet ist. Die endgültige Rekonstruktion kann dann unter Verwendung von A-priori-Wissen aus einer Datenbank von skoliotischen und normalen Wirbeln, die von der Forschungsgruppe des Ermittlers gemessen wurden, abgeschlossen werden. Das A-priori-Wissensmodell beruht auf der Beschreibung jedes Wirbels durch ein deformierbares Modell, das statistisches Wissen über seine geometrische Struktur und seine pathologische Variabilität enthält. Die statistisch optimierten Rekonstruktionen werden verwendet, um die Bandscheibenform auf jeder Ebene zu bestimmen.
  • Dreidimensionale stereoradiographische Rekonstruktionen des Beckens

Das Becken wird für alle normalen und AIS-Probanden in 3-D rekonstruiert, wobei eine Kombination aus den Methoden Non-Stereo Corresponding Points (NSCP) und Non-Stereo Corresponding Contours (NSCC) verwendet wird, die vom Team des Ermittlers erfolgreich zur Rekonstruktion der Wirbelsäule eingesetzt wurden in 3D. Eine vorläufige Bewertung der Technik ergab eine Gesamtgenauigkeit von 1,6 mm, was für die Berechnung klinisch-geometrischer Indizes des Beckens ausreichend ist. Bei dieser 3D-Rekonstruktionstechnik sind vier Schritte erforderlich:

1. Identifizierung von sieben spezifischen Regionen des Beckens;
2. Darstellung eines vorläufigen Modells mit 45 Kontrollpunkten. Die Kontrollpunkte können vom Benutzer in Echtzeit geändert werden (NSCP);
3. Interaktive Identifizierung regionaler Konturen (NSCC);

4. Generierung des personalisierten 3D-Beckenmodells durch Verformung eines generischen 3D-Beckenmodells mittels geometrischem 3D-Kriging.

   • Lokale dreidimensionale Messungen der Wirbel und Bandscheiben:

Die berechneten Parameter wurden in sechs Kategorien eingeteilt. Jede Kategorie bezieht sich auf globale (gesamte Wirbelsäule), regionale (skoliotisches Segment) und lokale (Wirbel) Deskriptoren. Unter Wirbelschwerpunkt versteht man die Mitte zwischen den Mittelpunkten der beiden Endplatten des Wirbels. Das lokale Wirbelachsensystem wird von der 3D-Terminologiegruppe der Scoliosis Research Society (SRS) definiert: Der Ursprung liegt am Schwerpunkt des Wirbelkörpers, die lokale „z“-Achse verläuft durch die Zentren der oberen und unteren Endplatte und „y“. '-Achse ist parallel zu einer Linie, die ähnliche Landmarken an der Basis des rechten und linken Pedikels verbindet.

1. Cobb-Winkel: Cobb-Winkel, definiert als der Winkel zwischen der oberen und unteren Endplatte der jeweiligen Endwirbel einer Kurve. Der Cobb-Winkel wurde in der Frontalebene, in der Ebene der maximalen Deformation in 3D und in der Sagittalebene für thorakale Kyphose (T4-T12) und lumbale Lordose (L1-S1) gemessen.
2. Ebene maximaler Verformung: Axialwinkel der Ebene, in der der Cobb-Winkel maximal ist.
3. Dreidimensionale Verkeilung von Wirbelkörper und Bandscheibe: Verkeilung des apikalen Wirbelkörpers in der Ebene maximaler Verformung (3D-Ebene) und mittlere maximale 3D-Verkeilung der beiden apikalen Bandscheiben. Die maximale 3D-Verkeilung stellt die in der Ebene gemessene Verkeilung dar, wobei der Verkeilungswert um die vertikale Achse maximal ist. War Apex ein Diskus, so wurde der Mittelwert der 3D-Keilung beider apikaler Wirbelkörper berechnet und nur die 3D-Keilung des apikalen Diskus dokumentiert. 3D Disk Wedging wurde für alle Ebenen der Wirbelsäule (von T1-T2 bis L4-L5) analysiert.
4. Axiale intervertebrale Rotation der Spitze, der oberen und unteren Verbindungsebene und der thorakolumbalen Ebene: Rotation zwischen zwei benachbarten Wirbeln auf der oberen, apikalen und unteren Kurvenebene und der thorakolumbalen Verbindung (T12-L1) in der axialen Ebene gemäß der unteren lokalen Wirbelreferenz.
5. Torsion: Mittelwert der Summe der intervertebralen Axialrotation (gemessen nach dem lokalen Bezugspunkt der unteren Wirbel) der beiden Hemikurvaturen der Kurve (zwischen oberem Endwirbel und Scheitelpunkt und zwischen unterem Endwirbel und Scheitelpunkt).

6. Schlankheit (lokal T6, T12 und L4 und regional T1-L5): Verhältnis zwischen der Höhe (Abstand zwischen den oberen und unteren Endplatten in der Mitte der Wirbel) und der Breite (gemessen in der Mitte der Wirbel mit einer Linie senkrecht zu die Höhenlinie in mediolateraler Richtung) des Wirbelkörpers für die Wirbel T6, T12 und L4. Verhältnis zwischen der Länge der Wirbelsäule von T1 bis L5 und dem Mittelwert der Breite der Wirbelkörper von T6-T12 und L4. Die gleiche Messung wurde durchgeführt, indem die Breite durch die Tiefe ersetzt wurde (eine Linie senkrecht zur Höhenlinie in der Mitte des Wirbels in anteroposteriorer Richtung).

   • Geometrische Beckenindizes:

Geometrische Beckenindizes werden automatisch mit der Generierung des 3D-Beckenmodells berechnet. Zuerst werden Indizes berechnet, die die Ausrichtung des Beckens in 3D beschreiben (Positionsindizes), basierend auf der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten beider Hüftköpfe (Hüftachse). Die axiale Beckenrotation ist die Ausrichtung der Hüftachse um die vertikale Achse (Schwerkraftlinie) in der Querebene gesehen. Der Beckenschiefstand ist die Ausrichtung der Hüftachse um die horizontale Linie, gesehen von der koronalen Ebene. Beckenneigung ist die Ausrichtung des Beckens um die mediolaterale Achse des Beckens, gesehen von der Sagittalebene. In letzterem Fall muss zusätzlich zur Hüftachse mindestens eine weitere Landmarke aus dem Becken (z. B. die Mitte der oberen Sakralplatte) identifiziert werden. Die Sakralneigung (Winkel zwischen der oberen Sakralplatte und der horizontalen Linie) wird ebenfalls berechnet, da sie stark mit der Lordose der Lendenwirbelsäule korreliert. Die Sakralschiefe ist der Winkel zwischen der oberen Sakralplatte und der horizontalen Linie. Morphologische Indizes des Beckens (unabhängig von der Position des Patienten) werden in einem Referenzkoordinatensystem basierend auf der Ausrichtung der Hüftachse berechnet, um den Effekt der Beckenachsenrotation und -schiefstellung zu eliminieren. Das bedeutet, dass die Transformation in das Referenzkoordinatensystem die Berechnung morphologischer Indizes in der wahren koronalen, axialen und sagittalen Ebene des Beckens ermöglicht. Als Bezugssystem wählten die Forscher das Becken nach dem Beckenwirbelprinzip von Dubousset, das besagt, dass das Becken als eigenständiger Wirbel betrachtet werden kann. Wie zuvor beschrieben, wurden in der Vergangenheit zahlreiche morphologische Parameter des Beckens verwendet, wie in den Tabellen I bis III detailliert dargestellt. Aus diesen wählten die Ermittler nach gründlicher Durchsicht der Literatur die ihrer Meinung nach 7 relevantesten spezifischen Indizes aus. Die Ermittler stützten ihre Entscheidung auf die mögliche Assoziation der Beckenindizes mit der Pathogenese von AIS. Da sie die enge Beziehung zwischen Beckeninzidenz und Lendenlordose bei AIS demonstrierten, wählten die Forscher morphologische Indizes des Beckens aus, die mit der Wirbelsäulengeometrie korrelieren.