ArthroPlanner: Kirurginen suunnitteluratkaisu akromioplastiaan

Johdanto Kiertäjämansetin subakromiaalinen törmäys anteriorisen [1] tai lateraalisen akromionin [2] ja ylemman olkaluun pään välillä on yleinen sairaus. Tämä tila syntyy, kun subakromiaalinen tilan korkeus on liian kapea käsivarren aktiivisen kohoamisen tai olkapäätason yläpuolelle nousemisen aikana johtuen epänormaalista koukussa olevasta muodosta tai akromionin suuresta lateraalisesta laajenemisesta.

Vakavissa impingement-oireyhtymän tapauksissa suoritetaan yleensä artroskopinen akromioplastia leikkaus akromion eri alueen resektioon, mikä aiheuttaa vaurioita subakromiaalisille rakenteille. Resekoitavan luun tarkka sijainti ja määrä jätetään yleensä ortopedisen kirurgin ainutlaatuiseen arvostukseen leikkauksen aikana. Tämän resektion tarkkuuden parantamiseksi kirurgit voisivat hyötyä suuresti leikkauksen suunnitteluratkaisusta, jonka tavoitteena on tarjota tarkkaa tietoa kirurgisesta toimenpiteestä. Lisäksi, koska subakromiaaliset törmäykset ovat seurausta dynaamisesta mekanismista, tehokkaan suunnitteluratkaisun tulisi analysoida sekä morfologisen nivelen rakenteita että sen dynaamista käyttäytymistä olkapääliikkeiden aikana, jotta potilaan nivelen tila voidaan ymmärtää täysin.

Tietokoneavusteinen suunnitteluratkaisu "ArthroPlanner" akromioplastiaan on nykyään saatavilla. Ratkaisun avulla voidaan suorittaa tavanomaisia ​​morfologisia luumittauksia sekä potilaan nivelen 3D-simulaatioita päivittäisten hartiatoimintojen aikana. Ohjelmisto laskee tarkan luun resektion (paikan ja määrän) havaittujen subakromiaalisten törmäysten perusteella liikkeen aikana.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli siis vertailla kliinisiä ja radiologisia tuloksia erinomaisesta rotaattorimansetin korjauksesta tietokoneavusteisella suunnittelulla tai ilman sitä. Oletuksena oli, että akromioplastian preoperatiivinen suunnittelu mahdollistaisi tarkemman luun resektion, vähentäisi leikkauksen jälkeisiä törmäyksiä ja siten parantaisi postoperatiivista liikelaajuutta ja jänteiden paranemista.

menetelmät

Rekonstruoimme potilaan olkanivelen luut (lapaluu ja olkaluu olkaluun päästä keskivarteen) TT-kuvasta Mimics-ohjelmistolla (Materialise NV, Leuven, Belgia). Luut tuodaan sitten ArthroPlanner-ohjelmistoon ja suoritetaan seuraavat vaiheet:

Ensinnäkin tuotetaan geneerisiä luumalleja käyttämällä mallineen sovitusmenetelmää, joka muuttaa luumallin, jolla on optimoitu topologia (yksi lapaluulle ja toinen olkaluulle) rekonstruoituun luuhun. Näin voimme seuraavissa vaiheissa hyödyntää anatomisia vastaavuuksia ja automatisoida maamerkkien ja pisteiden valinnan verkosta.

Toiseksi biomekaaniset parametrit lasketaan mahdollistamaan glenohumeraalisen nivelen liikekuvauksen. Glenohumeraalisen nivelen keskus lasketaan automaattisesti pallosovitustekniikalla [3], joka sovittaa pallon olkaluun päähän käyttämällä proksimaalisen olkaluun mallin pisteitä. Luukoordinaattijärjestelmät on perustettu lapaluulle ja olkaluulle. perustuu International Society of Biomechanicsin [4] ehdottamiin määritelmiin käyttämällä luumalleissa määriteltyjä anatomisia maamerkkejä. Puuttuvat maamerkit, kuten lateraaliset ja mediaaliset epikondyylit, tunnistetaan CT-kuvassa.

Kolmanneksi suoritetaan morfologiset mittaukset yksittäisen olkapään anatomian analysoimiseksi. Kriittinen olkapääkulma [5] ja β-kulma [6] lasketaan, koska ne ovat kriteerit, jotka liittyvät rotaattorimansetin repeytymiseen. Kulmat lasketaan 3D-muodossa luisten maamerkkien perusteella, ja käyttäjä voi tarvittaessa säätää niitä interaktiivisesti manipuloimalla katselulaitteen 3D-kahvoja.

Neljänneksi liikettä sovelletaan jokaisessa aikavaiheessa olkaluun malliin törmäyksen reaaliaikaisella arvioinnilla. Mitataan pienin olka-akromiaalinen etäisyys, jota tyypillisesti käytetään subakromiaalisen törmäyksen arvioimiseen [7]. Tämä etäisyys lasketaan millimetreinä simuloitujen luumallien asemien perusteella. Väriasteikkoa käytetään myös etäisyyden vaihteluiden kartoittamiseen lapaluun pinnalla (punainen väri = minimietäisyys, muut värit = kasvaneen etäisyyden alueet). Kun otetaan huomioon mahdollisten törmäyskudosten paksuus, subakromiaalinen törmäys otetaan huomioon, kun laskettu olkavarren ja akromin välinen etäisyys on < 6 mm, kuten kirjallisuudessa ehdotetaan [7]. Realististen liikkeiden laajan vaihtelun testaamiseksi käytetään päivittäisten toimintojen liiketietokantaa (esim. käsivarsiristikko, kampahiukset) tavallisten kinemaattisten sekvenssien (esim. korkeus, scaption) lisäksi.

Lopuksi akromiaalinen resektiosuunnitelma määritellään 3D-simuloinnin tulosten perusteella. Värikarttaa käytetään edustamaan alueita, joilla akromionin ja olkaluun väliset törmäykset tapahtuivat (kuva 1D). Punainen väri tarkoittaa aluetta, jolla on pienin olkavarren ja akromiaalinen etäisyys laskettu eri liikesimulaatioiden aikana.

Käyttäjä validoi suunnitteluprosessin jokaisen vaiheen tulokset huolellisesti ennen kuin jatkat seuraaviin. Suunnittelun päätteeksi luodaan PDF-raportti, joka sisältää potilaan tiedot ja tehdyt mittaukset. Luut ja simulaatiotiedot viedään myös käytettäviksi yksinkertaisessa 3D-esityksessä (kuva 2), joka on omistettu kirurgille. Tällä katselulaitteella kirurgi voi toistaa kaikki simulaatiot, tarkkailla törmäyksiä dynaamisesti ja tarkastella resektiosuunnitelmaa.