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Predicting Allograft Volume in Orthopedic Oncology: Hemielipsoid Formula vs Intraoperative Fluid-Fill Measurement (PREDALL)

2026年6月11日 更新者:Sakarya University

Preoperative Bone Defect Volume Estimation Using the Hemielipsoid Formula for Allograft Planning in Musculoskeletal Tumor Surgery: A Prospective Validation Study Against Intraoperative Fluid Displacement Measurement

Bone defects following primary musculoskeletal tumor resection are frequently reconstructed using structural allografts. Allograft availability is limited, and intraoperative waste due to oversized graft selection remains a practical challenge in orthopedic oncology. Accurate preoperative estimation of the expected defect volume is therefore critical not only for surgical planning but also for minimizing unnecessary allograft use.

This prospective study aims to evaluate the accuracy of the preoperative hemielipsoid formula in estimating bone defect volume after primary musculoskeletal tumor resection, using intraoperative fluid displacement as the reference standard. A secondary aim is to determine whether preoperative CT-based hemielipsoid volume calculation can reliably guide allograft selection and reduce intraoperative graft waste.

Patients scheduled for primary musculoskeletal tumor resection with structural allograft reconstruction at Sakarya University Training and Research Hospital will be enrolled. Preoperative defect volume will be estimated using the hemielipsoid formula (V = 4/3 × π × a × b × c / 2) derived from preoperative CT measurements. Intraoperative defect volume will be measured by fluid displacement as the reference standard. Agreement between methods will be assessed by Bland-Altman analysis and intraclass correlation coefficient (ICC).

調査の概要

詳細な説明

**Background:** In orthopedic oncology, structural allograft reconstruction following primary musculoskeletal tumor resection requires precise preoperative planning. Currently, allograft selection at our institution relies on the surgeon's intraoperative visual estimation, with no standardized preoperative volumetric assessment protocol in place. This approach may result in allograft waste due to oversized graft selection, which is particularly problematic given the limited availability of allograft bank resources.

**Rationale:** The hemielipsoid formula (V = 4/3 × π × a × b × c / 2) offers a simple, reproducible method for estimating irregular bone defect volumes from standard cross-sectional imaging. If validated against an intraoperative reference standard, this formula could serve as a practical preoperative planning tool to guide allograft selection and minimize unnecessary graft use.

**Study Design:** This is a single-center prospective observational study conducted at Sakarya University Training and Research Hospital, Department of Orthopedics and Traumatology.

**Preoperative Assessment:** Defect volume will be estimated by the operating surgeon using the hemielipsoid formula applied to routine preoperative CT imaging. The three principal dimensions of the anticipated resection defect (length, width, and depth) will be measured on axial, coronal, and sagittal CT reconstructions, and volume will be calculated accordingly.

**Intraoperative Assessment:** Following tumor resection, the actual bone defect volume will be measured by direct cavity fluid displacement as the intraoperative reference standard. The resection cavity will be filled with a measured volume of saline to determine the true defect volume.

**Outcome Assessment:** The primary outcome is the agreement between preoperative hemielipsoid-estimated volume and intraoperative fluid displacement-measured volume, assessed by Bland-Altman analysis and intraclass correlation coefficient (ICC). The secondary outcome is the correlation between preoperative volume estimation and actual allograft volume used, to evaluate the utility of the hemielipsoid formula in reducing intraoperative allograft waste.

**Sample Size:** A priori power analysis was performed based on intraclass correlation coefficient (ICC) estimation (H0: ICC = 0.70; H1: ICC = 0.90; two-tailed alpha = 0.05; power = 0.80) using the Fisher z-transformation method, indicating a minimum required sample size of 25 patients. Target enrollment was set at 40 patients to account for a 10% dropout rate and to allow for potential subgroup analyses.

研究の種類

観察的

入学 (推定)

40

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

研究場所

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

  • 大人
  • 高齢者

健康ボランティアの受け入れ

いいえ

サンプリング方法

非確率サンプル

調査対象母集団

Patients scheduled for primary musculoskeletal tumor resection with structural allograft reconstruction at the Department of Orthopedics and Traumatology, Sakarya University Training and Research Hospital. All patients are evaluated by a multidisciplinary oncology team prior to surgical planning.

説明

Inclusion Criteria:

  1. Patients diagnosed with a primary musculoskeletal tumor requiring surgical resection
  2. Structural allograft reconstruction planned following resection
  3. Routine preoperative CT imaging available for hemielipsoid measurements
  4. Age ≥ 18 years
  5. Written informed consent obtained

Exclusion Criteria:

  1. Metastatic bone tumors
  2. Pathological fracture at the resection site precluding accurate volume estimation
  3. Prior surgery at the same anatomical site
  4. Unavailability of adequate preoperative CT imaging
  5. Reconstruction planned with implant or autograft only (no structural allograft)

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

研究はどのように設計されていますか?

デザインの詳細

コホートと介入

グループ/コホート
介入・治療
Hemielipsoid Volume Estimation Group
atients undergoing primary musculoskeletal tumor resection with structural allograft reconstruction. Preoperative bone defect volume is estimated using the hemielipsoid formula from CT imaging. Intraoperative defect volume is measured by saline cavity fill displacement as the reference standard.
Preoperative bone defect volume is estimated by the operating surgeon using the hemielipsoid formula (V = 4/3 × π × a × b × c / 2) applied to routine preoperative CT imaging. The three principal dimensions of the anticipated resection defect are measured on axial, coronal, and sagittal CT reconstructions. Intraoperative defect volume is measured by saline cavity fill displacement as the reference standard. No additional procedures beyond standard surgical care are performed.
他の名前:
  • Fluid Displacement Intraoperative Measurement

この研究は何を測定していますか?

主要な結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
Agreement between preoperative hemielipsoid-estimated and intraoperative fluid displacement-measured bone defect volume
時間枠:Intraoperative (Day 1)
Assessed by Bland-Altman analysis and intraclass correlation coefficient (ICC) between the two volumetric measurement methods
Intraoperative (Day 1)

二次結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
Allograft waste volume
時間枠:Intraoperative (Day 1)
Difference between allograft volume prepared and actual volume used, compared between hemielipsoid-guided and historical surgeon estimation
Intraoperative (Day 1)

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

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研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始 (実際)

2026年6月1日

一次修了 (推定)

2027年6月1日

研究の完了 (推定)

2027年7月1日

試験登録日

最初に提出

2026年6月11日

QC基準を満たした最初の提出物

2026年6月11日

最初の投稿 (実際)

2026年6月17日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (実際)

2026年6月17日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2026年6月11日

最終確認日

2026年6月1日

詳しくは

本研究に関する用語

個々の参加者データ (IPD) の計画

個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?

いいえ

IPD プランの説明

Individual participant data will not be shared publicly due to patient privacy considerations and institutional policy.

医薬品およびデバイス情報、研究文書

米国FDA規制医薬品の研究

いいえ

米国FDA規制機器製品の研究

いいえ

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