Dreidimensionale digitale präoperative Planung für die Osteosynthese von distalen Radiusfrakturen

Patienten und Methoden Das Studienprotokoll wurde von unserem Institutional Review Board genehmigt. Dreißig Handgelenke von 30 Patienten mit distaler Radiusfraktur, die sich einer Osteosynthese unter Verwendung von Verriegelungsplatten unterzogen hatten (19 Frauen, 11 Männer; Altersbereich 23–89, Durchschnittsalter 59,5 Jahre), wurden untersucht. Patienten wurden ausgeschlossen, wenn sie eine Vorgeschichte von traumatischen Verletzungen am Arm berichteten. Die Patienten wurden in zwei Gruppen eingeteilt: 15 Patienten in der Plangruppe nutzten unsere digitale 3D-Software zur präoperativen Planung, und 15 Patienten in der Kontrollgruppe nutzten die standardmäßige präoperative Beurteilung auf einfachen Röntgenaufnahmen und CT-Scans. Alter, Geschlecht und Frakturtypen wurden zwischen den Gruppen abgeglichen. Gemäß den präoperativen CT-Scans wurden Frakturen unter Verwendung des AO-Klassifikationssystems klassifiziert.

Präoperative Planung In der Planungsgruppe wurde eine digitale 3D-Präoperative Planung und eine chirurgische Simulation durchgeführt, um neben der Platten-/Schraubengröße vor der Operation auch die Reposition und Platzierung der Implantate zu bestimmen. Reposition und Platzierung der Implantate wurden mit einer von den Autoren neu entwickelten Software (Zed-Trauma, LEXI Co., Ltd. Tokyo, Japan). Die Planung mit dieser Software basiert auf DICOM-Daten (Digital Imaging and Communications in Medicine) aus CT-Scans. Bei allen Patienten der präoperativen Planungsgruppe wurden prä- und postoperative CT-Scans durchgeführt, um die geplante und postoperative Repositionsform und Platzierung des Implantats zu vergleichen. Das CT umfasste zusammenhängende Schnitte von 1 mm Dicke. Die Software ermöglicht es den Chirurgen, 1) die Verschiebung der Fraktur zu visualisieren, 2) die Neupositionierung der Fragmente zu simulieren, 3) die Platte und die Schrauben zu platzieren, 4) die Größen der Implantate anzupassen und 5) die Form nach der Reposition und Implantatinsertion zu überprüfen durch Messen der anatomischen Form (Abbildung 1 und 2). Nach dem Import der DICOM-Bilder in die Software wurde ein 3D-Bild des distalen Radius erstellt. Jede distale Radiusfraktur wurde mit der Cut-Funktion nach den Hauptfrakturfragmenten segmentiert. Jedes Fragment wurde in Übereinstimmung mit Frakturlinien repositioniert. Nach Reposition der Fragmente wurde die Knochenform dreidimensional überprüft. Die Reposition des Fragments wurde durchgeführt, um die Volarneigung und die radiale Neigung wiederzuerlangen, und weniger als 2 mm Step-off für die intraartikuläre Verschiebung, bezogen auf das Röntgenbild des gesunden Handgelenks. Simulation der Implantation der volaren Verriegelungsplatte unter Verwendung von 3D-Schablonen mit variablen Platten- und Schraubengrößen. In dieser Studie wurde die Verriegelungsplatte Stellar II (HOYA Technosurgical, Inc., Tokio, Japan) verwendet. Dieses Plattensystem hat kleine, mittlere und große Größen für die Breite und kurze und lange Größen für die Plattenlänge. Es sind Schraubenlängen von 10 bis 24 mm für distal (2,4 mm Durchmesser) und 10 bis 20 mm für proximal (2,6 mm Durchmesser) erhältlich. In der Software wurden Computer Aided Design-Modelle von Implantaten unterschiedlicher Größe installiert. Die Plattengröße wurde so gewählt, dass sie das distale Fragment maximal bedeckt und die Breite des distalen Radius nicht überschreitet. Die Pläne wurden von einem Einhandchirurgen erstellt. Nach der Planung wurde die Osteosynthese unter Vollnarkose durchgeführt. Während der Operation führte der Operateur die Reposition und Platzierung der Platte durch, während er Bilder zwischen dem präoperativen Plan und der Fluoroskopie vergleicht. Die Chirurgen versuchten, die geplante Position des Implantats zu reproduzieren, indem sie die Abstände vom Rand des Implantats zum Rand des Radius unter Durchleuchtung überprüften. Die Schraubengrößen wurden anhand der präoperativen Planung durch intraoperative Messung ermittelt. Für die Schraubenfixation wurde ein Führungsblock verwendet, um die distalen Schrauben einzubringen.

In der Kontrollgruppe wurde die präoperative Planung anhand konventioneller Röntgenaufnahmen von posterior-anterior und lateral durchgeführt. Basierend auf dem Röntgenbild wurde die Plattengröße unter Verwendung der herkömmlichen Schablone ausgewählt. Nach der Planung wurde die Osteosynthese unter Vollnarkose in gleicher Weise wie bei der Plangruppe durchgeführt. Die Operationen wurden von mehreren Bewohnern und Kollegen unter Aufsicht eines Handchirurgen durchgeführt.

Auswertungen Die geplanten Größen des Implantats wurden mit den tatsächlichen Größen verglichen, die bei der Operation in der Plangruppe verwendet wurden. Die Schraubenlöcher wurden von 1 bis 8 für die distale (es gab 7 Löcher in kleinen und mittleren Platten und 8 Löcher in einer großen Platte) und von 1 bis 3 für die proximale nummeriert. Die tatsächlich gewählten Schraubenlängen wurden nach Schraubennummer notiert.

Um die Genauigkeit der anatomischen Reposition zu bewerten, wurden die volare Neigung und die radiale Neigung der postoperativen Röntgenaufnahmen der Handgelenke mit denen des gesunden seitlichen Handgelenks sowohl in der Plan- als auch in der Kontrollgruppe verglichen. Die Posterior-Anterior-Ansicht wurde mit um 90° gebeugtem Ellbogen, der Ulna senkrecht zum Humerus und dem Unterarm in Pronationsstellung erhalten. Die seitliche Ansicht wurde bei 90° gebeugtem Ellbogen und Adduktion gegen den Rumpf aufgenommen. Die Handgelenke befanden sich in einer neutralen Position ohne Beugung, Streckung oder Abweichung in beiden Ansichten. Die Volarneigung wurde in einer seitlichen Ansicht gemessen. Als volarer Tilt wurde der Winkel zwischen einer Linie entlang der distalen radialen Gelenkfläche und der Linie senkrecht zur Längsachse des Radius am Gelenkrand gemessen. Die radiale Inklination wurde in einer posterior-anterioren Ansicht gemessen. Als Radialinklination wurde der Winkel zwischen einer Linie, die die radiale Styloidspitze mit dem ulnaren Aspekt des distalen Radius verbindet, und einer zweiten Linie senkrecht zur Längsachse des Radius gemessen. Diese radiologischen Parameter wurden von einem Einhandchirurgen gemessen. Darüber hinaus wurden die präoperative Planung und die postoperativen Reduktionen verglichen, indem die volare Neigung und die radiale Neigung der 3D-Bilder in der Plangruppe gemessen wurden (Abbildung 3). Die Achse des Radius wurde angepasst. Der Winkel zwischen einer Linie vom dorsalen Rand zum volaren Rand des Radius und der Linie senkrecht zur Längsachse des Radius wurde als 3D-volare Neigung gemessen. Der Winkel zwischen einer Linie von der radialen Styloidspitze zum ulnaren Aspekt des distalen Radius und der Linie senkrecht zur Längsachse des Radius wurde als 3D-Radialneigung gemessen.

Statistische Analyse Die Ergebnisse werden als Mittelwert +/- Standardabweichung ausgedrückt. Ein Intraklassen-Korrelationskoeffizient (ICC) wurde verwendet, um die Genauigkeit der anatomischen Reduktion zu bewerten. Die ICC-Werte der radiologischen Parameter (volare Neigung und radiale Neigung) zwischen gesunden Seitenhandgelenken und verletzten Seitenhandgelenken nach der Operation wurden sowohl in der Plan- als auch in der Kontrollgruppe ausgewertet. Zusätzlich wurden die ICCs der 3D-Messungen zwischen dem präoperativen Plan und den postoperativen 3D-Bildern in der Plangruppe ausgewertet.

Für die Genauigkeit der Implantatauswahl wurden die ICCs für die Schraubenlängen zwischen dem präoperativen Plan und der tatsächlichen Auswahl ausgewertet. Gemäß der vorherigen Empfehlung12 galt ein ICC von weniger als 0,40 als schlechte Reproduzierbarkeit, zwischen 0,40 und 0,59 als mäßig, zwischen 0,60 und 0,74 als gut und zwischen 0,75 und 1,00 als ausgezeichnet. Die Unterschiede zwischen präoperativem Plan und postoperativen Reduktionen, gesunder Seite und verletzter Seite nach der Operation wurden mit dem gepaarten t-Test analysiert. P-Werte von <0,05 wurden als signifikant angesehen. Alle Analysen wurden mit SPSS Version 13.0 (SPSS, Chicago, IL, USA) durchgeführt.