Prospectieve multicenter evaluatie van een nieuw voorspellend model voor de progressie van idiopathische scoliose bij adolescenten

Door de patiënten te identificeren voor wie het model een significante progressie voorspelt, kunnen de onderzoekers hun inspanningen richten op een proactievere houding ten aanzien van het dragen van een brace voor diegenen die het risico lopen op progressie. Met de komst van nieuwe technieken voor groeimodulatie zouden deze patiënten mogelijk ook vroegtijdige behandeling van hun kromming kunnen krijgen om verdere progressie te voorkomen en de noodzaak van chirurgische correctie en fusie van hun kromming te verminderen. Als alternatief zouden de onderzoekers, door de patiënten te identificeren die niet onmiddellijk bij het eerste bezoek vooruitgang boeken, hun aantal te behandelen patiënten waarschijnlijk kunnen verminderen van 4 naar 2 door die patiënten te verwijderen die geen vooruitgang boeken, ongeacht hun behandeling. Het voorspellingsmodel zal dus niet alleen gevolgen hebben voor de patiënten met een risico op progressie, maar ook voor degenen die een brace dragen ondanks een laag risico op progressie.

Patiënt inschrijving:

Patiënten die aan de inclusiecriteria voldoen, kunnen deelnemen aan het project. Als de familie zich wil inschrijven voor het project, wordt het proces van geïnformeerde toestemming uitgevoerd en wordt de patiënt ingeschreven.

Als patiënten met een beugel moeten worden behandeld Er worden geen wijzigingen in de gebruikelijke behandeling en monitoring ingesteld. Daarom mogen patiënten een beugelbehandeling ondergaan. De onderzoekers zijn zich ervan bewust dat behandeling met een beugel invloed kan hebben op de progressie van de curve, maar deze patiënten zijn nog steeds opgenomen omdat progressie ondanks beugelbehandeling zinvolle informatie kan geven over deze moeilijk te behandelen curven. Patiënt onder beugelbehandeling zal ten minste de avond voor hun afspraak en follow-up wervelkolomröntgenfoto's de beugel moeten verwijderen. Ook vereist het protocol dat patiënten elke 12 maanden ten minste één röntgenfoto van de wervelkolom zonder beugel hebben. Bracing-compliance zal worden geëvalueerd als een specifieke covariabele in de komende studie. Om de impact van braces op de progressie beter te begrijpen, zullen de onderzoekers brace-monitors gebruiken, drukgevoelige transducers die brace-slijtage en brace-effectiviteit kunnen monitoren, in hun multicenter studie en de gegevens die door deze monitors worden gegenereerd, gebruiken als een co-factor in een verbeterde voorspellingsmodel.

Als patiënten een operatie moeten ondergaan Hoewel patiënten die voldoende curveprogressie vertonen om chirurgische correctie te ondergaan, na de operatie niet in het prospectieve cohort worden gehouden, zullen hun gegevens toch worden geanalyseerd om de correlatie tussen lokale 3D-metingen en curveprogressie te beoordelen.

-Gegevensverzameling

Gegevens die bij het eerste bezoek worden verzameld, omvatten:

• Demografische data
• verleden medische geschiedenis
• geslacht
• body-mass index (gewicht en lengte)
• familiegeschiedenis
• geslachtsrijpheid (begin van de menstruatie bij meisjes)
• rib prominentie
• eerste radiografische evaluatie. Gegevens verzameld bij elk vervolgbezoek (idealiter elke 6 maanden)
• body-mass index (gewicht en lengte)
• menarchale status,
• skelet volwassenheid
• rib prominentie.

• Radiografisch onderzoek (minstens om de 12 maanden tijdens de onderzoeksperiode, zonder beugel).

  • Beeldacquisitie en overdracht naar centrale meetplaats. Beeldacquisitie is gestandaardiseerd tussen sites volgens standaard operationele procedures. Alle beelden worden op dezelfde manier verkregen met het EOS™-systeem op basis van de positie voorgesteld door Horton et al. die laterale röntgenfoto's standaardiseerde door een hand-op-sleutelbeenpositie te gebruiken. De röntgenfoto's worden allemaal op dezelfde manier gemaakt, waardoor de variabiliteit tot een minimum wordt beperkt. Voor de centra zonder een EOS™-systeem voor een deel of voor het gehele onderzoek, zal het gebruik van kalibratiebanden het mogelijk maken om röntgenfoto's te maken in een gekalibreerde omgeving. De positie die wordt gebruikt voor beeldacquisitie is dezelfde als voor het EOS™-systeem.
  • Driedimensionale reconstructies van de wervelkolom De radiografische stereobeelden worden gebruikt om met behulp van een specifiek algoritme een externe driedimensionale weergave van het wervellichaam te creëren. Eerst wordt een spline aangebracht door de middelpunten van de wervellichamen, zowel op de PA als op de zijaanzichten. De informatie van beide beelden wordt vervolgens gebruikt om een ​​driedimensionale spline of kromme te reconstrueren die zal fungeren als een ruwe driedimensionale steiger waarop de lokale wervel- en tussenwervelreconstructies zullen plaatsvinden. De werveleindplaten worden weergegeven door een ruw voorlopig model van de wervelkolom door gebruik te maken van een reeks kubische sjablonen die ruwweg elk wervellichaam voorstellen dat op elkaar is gestapeld om de wervelkolom te vormen. Een globale configuratie van het model van de vervormbare ruggengraat wordt dus beschreven voor elk kubisch sjabloon dat bij elk wervelniveau hoort. De uiteindelijke reconstructie kan dan worden voltooid met a priori kennis uit een database van scoliotische en normale wervels die zijn gemeten door de onderzoeksgroep van de onderzoeker. Het a priori kennismodel is gebaseerd op de beschrijving van elke wervel door een vervormbaar model, waarin statistische kennis over de geometrische structuur en de pathologische variabiliteit is opgenomen. De statistisch geoptimaliseerde reconstructies zullen worden gebruikt om de vorm van de tussenwervelschijf op elk niveau te bepalen.
  • Driedimensionale stereoradiografische reconstructies van het bekken

Het bekken zal in 3D worden gereconstrueerd voor alle normale en AIS-proefpersonen met behulp van een combinatie van de methoden Non-Stereo Corresponding Points (NSCP) en Non-Stereo Corresponding Contours (NSCC), waarmee het team van de onderzoeker met succes de wervelkolom reconstrueerde in 3D. Voorlopige evaluatie van de techniek gaf een algehele nauwkeurigheid van 1,6 mm, wat voldoende is voor de berekening van klinische geometrische indexen van het bekken. Bij deze 3D-reconstructietechniek zijn vier stappen nodig:

1. Identificatie van zeven specifieke regio's van het bekken;
2. Weergave van een voorlopig model met 45 controlepunten. De controlepunten kunnen in realtime door de gebruiker worden gewijzigd (NSCP);
3. Interactieve identificatie van regionale contouren (NSCC);

4. Generatie van het gepersonaliseerde 3D-bekkenmodel door een generiek 3D-bekkenmodel te vervormen met behulp van 3D geometrische kriging.

   • Lokale driedimensionale metingen van de wervels en schijven:

De berekende parameters zijn onderverdeeld in zes categorieën. Elke categorie verwijst naar globale (hele wervelkolom), regionale (scoliotische segment) en lokale (wervel) descriptoren. Het zwaartepunt van de wervel wordt begrepen als het halverwege tussen de middelpunten van de twee eindplaten van de wervel. Het lokale wervel-assysteem wordt gedefinieerd door de Scoliosis Research Society (SRS) 3D-terminologiegroep: de oorsprong ligt in het zwaartepunt van het wervellichaam, de lokale 'z'-as gaat door de middelpunten van de bovenste en onderste eindplaten en 'y '-as is evenwijdig aan een lijn die vergelijkbare oriëntatiepunten op de basis van de rechter- en linkersteel verbindt.

1. Cobb-hoeken: Cobb-hoeken gedefinieerd als de hoek tussen de bovenste en onderste eindplaat van de respectievelijke eindwervels van een bocht. Cobb-hoek werd gemeten in het frontale vlak, in het vlak van maximale vervorming in 3D en in het sagittale vlak voor thoracale kyfose (T4-T12) en lumbale lordose (L1-S1).
2. Vlak van maximale vervorming: Axiale hoek van het vlak waarin de Cobb-hoek maximaal is.
3. Driedimensionale wigvorming van wervellichaam en schijf: wigvorming van het apicale wervellichaam in het vlak van maximale vervorming (3D-vlak) en gemiddelde maximale 3D-wig van de twee apicale tussenwervelschijven. Maximale 3D-wig geeft de wig gemeten in het vlak weer, waarbij de wigwaarde maximaal is rond de verticale as. Als de apex een schijf was, werd het gemiddelde van de 3D-wig van beide apicale wervellichamen berekend en werd alleen de 3D-wig van de apicale schijf gedocumenteerd. 3D-schijfwiggen werden geanalyseerd voor alle niveaus van de wervelkolom (van T1-T2 tot L4-L5).
4. Axiale tussenwervelrotatie van de top, bovenste en onderste verbindingsniveau en thoracolumbaal niveau: rotatie tussen twee aangrenzende wervels op bovenste, apicale en onderste curveniveaus en thoracolumbale overgang (T12-L1) in het axiale vlak volgens de referentie van de onderste lokale wervels.
5. Torsie: gemiddelde van de som van de axiale rotatie van de tussenwervelschijven (gemeten volgens het lokale referentiepunt van de onderste wervels) van de twee halve krommingen van de curve (tussen de bovenste wervel en de top en tussen de onderste wervel en de top).

6. Slankheid (lokaal T6, T12 en L4 en regionaal T1-L5): Verhouding tussen de hoogte (afstand tussen de bovenste en onderste eindplaten in het midden van de wervels) en de breedte (gemeten in het midden van de wervels met behulp van een lijn loodrecht op de hoogtelijn in medio laterale richting) van het wervellichaam voor T6, T12 en L4 wervels. Verhouding tussen de lengte van de wervelkolom van T1 tot L5 en het gemiddelde van de breedte van de wervellichamen van T6-T12 en L4. Dezelfde meting werd uitgevoerd door de breedte te vervangen door de diepte (een lijn loodrecht op de hoogtelijn in het midden van de wervel in anteroposterieure richting).

   • Geometrische bekkenindexen:

Geometrische bekkenindices worden automatisch berekend bij het genereren van het 3D-bekkenmodel. Indices die de oriëntatie van het bekken in 3D beschrijven (positionele indices), gebaseerd op de lijn die het midden van beide heupkoppen (heupas) verbindt, worden eerst berekend. Axiale bekkenrotatie is de oriëntatie van de heupas rond de verticale as (zwaartekrachtlijn) gezien in het dwarsvlak. Bekkenscheefstand is de oriëntatie van de heupas rond de horizontale lijn, gezien vanuit het coronale vlak. Bekkenkanteling is de oriëntatie van het bekken rond de medio-laterale as van het bekken, gezien vanuit het sagittale vlak. In dit laatste geval moet naast de heupas ten minste een ander herkenningspunt van het bekken (zoals het midden van de bovenste sacrale plaat) worden geïdentificeerd. De sacrale helling (hoek tussen de bovenste sacrale plaat en de horizontale lijn) wordt ook berekend, aangezien deze sterk gecorreleerd is met lumbale lordose. Sacrale helling is de hoek tussen de bovenste sacrale plaat en de horizontale lijn. Morfologische indices van het bekken (niet afhankelijk van de positie van de patiënt) worden berekend in een referentiecoördinatensysteem op basis van de oriëntatie van de heupas, om het effect van bekkenaxiale rotatie en scheefstand te elimineren. Dit betekent dat transformatie naar het referentiecoördinatensysteem berekening van morfologische indices in de ware coronale, axiale en sagittale vlakken van het bekken mogelijk maakt. De onderzoekers kozen het bekken als referentiesysteem op basis van het bekkenwervelprincipe van Dubousset, dat stelt dat het bekken kan worden gezien als een aparte wervel. Zoals eerder beschreven, zijn in het verleden talrijke morfologische parameters van het bekken gebruikt, zoals gedetailleerd beschreven in Tabellen I tot III. Hiervan selecteerden de onderzoekers, na een grondige bestudering van de literatuur, wat zij als de 7 meest relevante specifieke indices beschouwen. De onderzoekers baseerden hun beslissing op de mogelijke associatie van de bekkenindices met de pathogenese van AIS. Omdat ze de nauwe relatie tussen bekkenincidentie en lumbale lordose bij AIS aantoonden, selecteerden de onderzoekers morfologische indices van het bekken die gecorreleerd zijn met de geometrie van de wervelkolom.