Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

استخدام الواقع المختلط في مراجعة تقويم مفاصل الورك حسب الطلب: تقرير الحالة الأولى

Published: August 4, 2022 doi: 10.3791/63654
Automatic Translation
1, 1,2, 3,4, 1, 1, 3,4, 3,4
1Department of Orthopaedics and Traumatology of the Musculoskeletal System, Infant Jesus Teaching Hospital, Medical University of Warsaw, 2Department of Human Anatomy, Medical University of Silesia, 3Department of Measurement and Electronics, AGH University of Science and Technology, 4MedApp S.A.

Summary

تم إجراء عملية تقويم مفصل الورك المراجعة المعقدة باستخدام غرسة مصنوعة خصيصا وتقنية الواقع المختلط. ووفقا لعلم أصحاب البلاغ، فإن هذا هو التقرير الأول عن هذا الإجراء الموصوف في الأدبيات.

Abstract

تكنولوجيا الطباعة 3D وتصور الهياكل التشريحية تنمو بسرعة في مختلف مجالات الطب. تم استخدام غرسة مصنوعة خصيصا والواقع المختلط لإجراء مراجعة معقدة لمفصل الورك في يناير 2019. سمح استخدام الواقع المختلط بتصور جيد جدا للهياكل وأدى إلى تثبيت دقيق للزرع. وفقا لعلم المؤلفين ، هذا هو أول تقرير حالة موصوف للاستخدام المشترك لهذين الابتكارين. كان التشخيص الذي سبق التأهيل للإجراء هو تخفيف المكون الحقي للورك الأيسر. تم استخدام سماعة الواقع المختلط والصور المجسمة التي أعدها المهندسون أثناء الجراحة. كانت العملية ناجحة ، وأعقبها العمودي المبكر وإعادة تأهيل المرضى. يرى الفريق فرصا لتطوير التكنولوجيا في تقويم المفاصل والصدمات وأورام العظام.

Introduction

تنمو تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D) وتصور الهياكل المعقدة بسرعة في مختلف مجالات الطب. وتشمل هذه جراحة القلب والأوعية الدموية ، وطب الأنف والأذن والحنجرة ، وجراحة الوجه والفكين ، وقبل كل شيء ، جراحة العظام1،2،3،4،5. حاليا ، يتم استخدام هذه التكنولوجيا في جراحة العظام ليس فقط في التنفيذ المباشر للعناصر المطبوعة 3D ، ولكن أيضا في التدريب الجراحي ، والتخطيط قبل الجراحة ، أو الملاحة أثناء العملية6،7،8.

يعد رأب مفاصل الورك الكلي (THA) ورأب مفاصل الركبة الكلي (TKA) أحد أكثر العمليات الجراحية العظمية التي يتم إجراؤها بشكل متكرر في جميع أنحاء العالم. نظرا للتحسن الكبير في نوعية حياة المريض ، تم وصف THA في منشور سابق باسم "جراحة القرن"9. في بولندا ، تم إجراء 49.937 THA و 30.615 TKA في 201910. مع زيادة متوسط العمر المتوقع ، هناك اتجاه تصاعدي في العدد المتوقع لجراحات تقويم مفاصل الورك والركبة. تم بذل جهود كبيرة لتحسين تصميم الزرع والتقنية الجراحية والرعاية بعد الجراحة. أدت هذه التطورات إلى فرصة أفضل لاستعادة وظيفة المريض وتقليل مخاطر حدوث مضاعفات11،12،13،14.

ومع ذلك ، فإن التحدي الكبير الذي يواجهه جراحو العظام حاليا في جميع أنحاء العالم هو العمل مع المرضى غير القياسيين الذين تجعل عيوبهم التشريحية في مفصل الورك من الصعب جدا أو حتى من المستحيل تنفيذ غرسة جاهزة15. قد يكون فقدان العظام بسبب صدمة كبيرة ، أو هشاشة العظام التنكسية التقدمية مع نتوء الحقي ، أو خلل التنسج التنموي في الورك ، أو سرطان العظام الأولي ، أو ورم خبيث16،17،18،19،20. تتعلق مشكلة اختيار الزرع على وجه التحديد بالمرضى المعرضين لخطر المراجعات المتعددة ، وأحيانا يحتاجون أيضا إلى علاج غير تقليدي. في مثل هذه الحالات ، يكون الحل الواعد للغاية هو غرسة مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من مادة مضافة تم إنشاؤها لمريض معين وعيب في العظام ، مما يسمح بملاءمة تشريحية دقيقة للغاية20.

في مجال تقويم المفاصل ، تعتبر الغرسة الدقيقة وتثبيتها المستدامة أمرا بالغ الأهمية. أدى التقدم في التصور ثلاثي الأبعاد قبل الجراحة وأثناء العملية إلى حلول ممتازة مثل الواقع المعزز والمختلط21،22،23،24. قد يسمح الاستخدام أثناء العملية للصور المجسمة للتصوير المقطعي المحوسب للعظام والزرع (CT) بوضع الطرف الاصطناعي بشكل أفضل من صور التصوير الشعاعي التقليدية. هذه التكنولوجيا الناشئة قد تزيد من فرص فعالية العلاج وتقلل من خطر حدوث مضاعفات الأوعية الدموية العصبية21,25.

يتعلق تقرير الحالة هذا بمريض خضع لجراحة مراجعة الورك بسبب ارتخاء العقيم. لمعالجة فقدان العظام الكبير الناجم عن فشل الزرع المتعدد ، تم استخدام غرسة الحقي المطبوعة 3D حسب الطلب. أثناء الإجراء ، استخدمنا الواقع المختلط لتصور موضع الزرع لتجنب إتلاف الهياكل الوعائية العصبية المعرضة للخطر. يسمح التطبيق المطبق على سماعة الواقع المختلط بإعطاء أوامر صوتية وإيماءة ، مما يجعل من الممكن استخدامه في ظروف معقمة أثناء العملية الجراحية.

تم إدخال امرأة تبلغ من العمر 57 عاما إلى القسم بتشخيص أولي: تخفيف المكون الحقي للورك الأيسر. كان تاريخ مرض المريض واسع النطاق. طوال حياتها ، خضعت للعديد من العمليات الجراحية لمفصل الورك. كان العلاج الأول هو إعادة تسطيح الورك بسبب هشاشة العظام الناجم عن خلل التنسج الوركي (1977-15 سنة) ، والثاني كان رأب مفصل الورك الكلي بسبب تخفيف الزرع (1983-21 سنة) ، وجراحتان أخريان للمراجعة (1998 ، 2000-37 و 39 سنة). علاوة على ذلك ، كانت المريضة تعاني من شلل نصفي تشنجي في الجانب الأيسر ناتج عن شلل دماغي في مرحلة الطفولة ، وتم إجراء عملية جراحية لها بشكل متكرر بسبب تشوه حنف القدم الأيسر. كانت مثقلة أيضا بالتهاب المفاصل في العمود الفقري الصدري القطني ، ومتلازمة النفق الرسغي ، وارتفاع ضغط الدم الشرياني الذي يتم التحكم فيه جيدا. كان التشخيص النهائي الذي يسبق التأهيل للإجراء التالي هو الألم وزيادة الحد من الوظيفة الناجم عن ارتخاء المكون الحقي للورك الأيسر. كان المريض متحمسا للغاية ونشطا بدنيا ويتأقلم مع الإعاقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

يتبع البروتوكول المبادئ التوجيهية للجنة أخلاقيات البحوث البشرية بجامعة وارسو الطبية. أعطى المريض موافقة مستنيرة على الإجراء وأقر بحقيقة أنه سيتم تسجيله. وافق المريض على ذلك قبل الإجراء.

ملاحظة: كان المعيار الأساسي لإدراج المريض في مشروع الجراحة هو ضرورة التدخل بسبب الخلل التشريحي ، مما جعل من المستحيل استخدام غرسة قياسية. كان الواقع المختلط يهدف إلى وضع الطرف الاصطناعي بشكل أفضل ، مما يزيد من فرص نجاح الجراحة.

1. التحضير

  1. قم بإعداد غرسة حقنية مصنوعة حسب الطلب وخطط للإجراء الجراحي قبل دخول المريض إلى المستشفى.
    ملاحظة: في دراسة الحالة هذه ، قام الأشخاص المهرة في فن تشخيص الصور الطبية بإعداد غرسة الحقي المصنوعة خصيصا.
    1. قبل الدخول المخطط له إلى المستشفى ، قم بإجراء أشعة سينية في وحدة التصوير التشخيصي.
    2. إجراء الأشعة السينية الحوض في الإسقاط الأمامي الخلفي.
    3. تقييم الحالة الحالية لحوض المريض على أساس الأشعة السينية.
    4. قارن الصورة التي تم الحصول عليها مع صور الأشعة السينية السابقة.
  2. قم بإجراء فحص بالأشعة المقطعية للحوض واحصل على ملفات DICOM (التصوير الرقمي والاتصالات في الطب) وفقا للبروتوكول.
    1. ضع المريض على منصة الأشعة المقطعية المتحركة.
    2. انقر فوق زر السماكة وحدد سمك 512 × 512 بكسل لعمليات المسح.
    3. انقر فوق المعلمة التي تحدد سمك الطبقة 1 مم.
    4. ابدأ الإجراء بالنقر فوق ، انتظر نتيجة الاختبار.
  3. اطلب من مهندس تصميم اقتراح زرع يمكن إرساله رقميا كمخطط تقني ، أو نموذج أولي مطبوع 3D (الشكل 1).
    1. تصور نتيجة التصوير المقطعي المحوسب في عارض DICOM.
    2. تحديد الاحتياجات لتنفيذ الزرع ، مع مراعاة الظروف التشريحية الحالية للمريض ، والميكانيكا الحيوية ، ووظيفة المفصل.
    3. استشر المهندس للحصول على اقتراحات بشأن الغرسات ، بما في ذلك التثبيت.
    4. الموافقة على المشروع وانتظار الشحن.
      ملاحظة: يتضمن الشكل النهائي للزرع الجمع بين بيانات 3D من الأشعة المقطعية للمريض مع مدخلات مهندس التصميم والجراح.
  4. اطبع الغرسة ثلاثية الأبعاد المصنوعة حسب الطلب من مسحوق سبائك التيتانيوم (TiAl6V4) باستخدام تقنية شعاع الإلكترون26,27. داخل غرفة تحتوي على كميات صغيرة من مسحوق TiAl6V4 ، في كل مرة يتم فيها إطلاق شعاع الإلكترون ، هناك ذوبان انتقائي وتراكم للمواد (طلاء البلازما).
  5. تحقق مما إذا كانت الغرسة قد تم تعقيمها. تم ضمان تعقيم تجارب الزرع والزرع النهائي من قبل الشركة المصنعة.

2. فحوصات ما قبل الجراحة

  1. إجراء معيار من الرعاية الاختبارات المعملية والاستشارات المتخصصة.
    1. استبعاد المرضى الذين يعانون من عدوى محتملة في المفاصل المحيطة بالأطراف الاصطناعية (لا توجد سمات إشعاعية ، بروتين سي التفاعلي الطبيعي (<10 مجم / لتر) ، ومعدل ترسيب كرات الدم الحمراء من 1-10 مم / ساعة للنساء ، 3-15 مم / ساعة للرجال).
  2. تحقق من العلامات السريرية للعدوى مثل الحمى (الجهازية) والألم والتورم والاحمرار (موضعي) وانخفاض وظيفة المفاصل28.
    1. استبعاد المرضى الذين يعانون من علامات التهاب موضعي أثناء الفحوصات السريرية (الاحمرار ، زيادة درجة الحرارة ، الألم ، التورم وفقدان الوظيفة تشير إلى التهاب موضعي). أعطى المريض موافقة مستنيرة كاملة على العملية.

3. نموذج الواقع المختلط

ملاحظة: يتم تنفيذ العملية لتحقيق الزرع السليم وتصور الحوض ، والذي سيتم استخدامه أثناء الجراحة.

  1. قم بمعالجة ملف الحوض CT DICOM في تمثيل ثلاثي الأبعاد باستخدام تطبيق مخصص.
    1. قم بتحميل صورة التصوير المقطعي المحوسب في سماعة الواقع المختلط من ملفات CT DICOM المكتسبة.
      1. افتح عارض DICOM المجسم .
      2. حدد المجلد الذي يحتوي على ملفات CT DICOM.
      3. تحقق من عنوان IP الذي يتم عرضه عند تشغيل سماعة الرأس وأدخله في مكان مخصص في عارض DICOM ثلاثي الأبعاد.
      4. انقر فوق الزر "اتصال " لتتمكن من رؤية التصور في سماعة الواقع المختلط.
    2. تجزئة هياكل أنسجة عظم الحوض. يتم تنفيذ ذلك يدويا باستخدام خيار المقص. عند تمكين الخيار ، ينقر المستخدم فوق زر الماوس الأيسر ويحرك الماوس لإزالة الهياكل المحددة باستخدام هذه الأداة.
      1. قم بإنهاء التحديد بنقرة أخرى على زر الماوس الأيسر ، مما يؤدي إلى إنشاء نافذة منبثقة للمستخدم لتأكيد رغبته في قطع الهياكل المحددة.
        ملاحظة: يمكن للمستخدم اختيار المناطق المراد قطعها من التصور في كل من طرق العرض 3D و 2D. من الممكن إزالة الهياكل من داخل أو خارج التحديد. يتكرر هذا حتى تظهر الأجزاء الضرورية فقط من صورة التصوير المقطعي المحوسب.
    3. اختر وظيفة نقل محددة مسبقا (معلمات تصور الألوان) مخصصة لإجراءات تقويم العظام من قائمة الوظائف المتاحة بالنقر فوق اسمها: CT Bone Endoprosthesis. إذا لزم الأمر ، اضبط التصور عن طريق تغيير النافذة والمستوى باستخدام زر الماوس الأيمن المتصل بحركة الماوس في نافذة التصور 3D.
    4. اتصل بسماعة الرأس لرؤية التصور المعد في مساحة التصوير المجسم 3D. اضبط الصورة باستخدام الأوامر الصوتية: التدوير والتكبير/التصغير والقص الذكي وإيماءات اليد.
    5. استخدم أمر Cut Smart لاستخدام وضبط مستوى قطع عمودي على خط رؤية المستخدم. كلما اقترب المستخدم من تحريك الرأس إلى الهولوغرام ، كلما كانت الطائرة أعمق.
    6. قم بإجراء هذه الحركات لرؤية الأجزاء الداخلية من التصور لأن الهياكل الموجودة أمام المستوى غير مرئية.
      ملاحظة: هذا العرض مهم لتقييم العلاقات الهندسية بين الهياكل (الحوض وعظم الفخذ والزرع) (الشكل 2 والشكل 3).

4. الجراحة

  1. إجراء العملية الجراحية لمراجعة مفاصل الورك بسبب الارتخاء المعقم لمكون الحقي باستخدام غرسة حقية مصنوعة خصيصا وجهاز واقع مختلط14،16،29. استخدم مشرطا وسكين جراحة كهربائية مع مخثر وأداة Luer وقواطع للعملية.
    1. إعطاء 1.5 غرام من سيفترياكسون عن طريق الوريد قبل 30 دقيقة من شق الجلد ، ويجب إعطاء جرعتين لاحقتين في يوم الجراحة لمنع العدوى. بدء الوقاية من الجلطات في اليوم السابق للجراحة باستخدام الهيبارين منخفض الوزن الجزيئي (LMWH). استمر في الجرعة اليومية الواحدة من 40 ملغ إينوكسابارين لمدة 30 يوما بعد العملية.
    2. ضع المريض وثبته تحت التخدير العام ، مستلقيا على طاولة العمليات.
    3. حرر التصاقات النسيج الضام باستخدام وصول Hardinge إلى مفصل الورك وقم بإزالة غرسة الحق السائبة.
    4. قم بإجراء العملية بنفس طريقة إجراءات المراجعة الأخرى لمفصل الورك ، ولكن استخدم وصولا أوسع.
    5. قم بإزالة جميع الأنسجة الرخوة من سطح الحق بحيث يكون الشكل هو نفسه تماما كما في النموذج المقدم. يجب أن يلتزم نموذج الزرع تماما بسطح عظم الحق.
    6. قم بإصلاح الغرسة الجديدة غير المدعمة باستخدام مسامير مصممة خصيصا لتثبيت الغرسة.
    7. إجراء كتلة العصب الفخذي بعد الجراحة.
  2. التصور المجسم أثناء العملية للصور المعالجة
    1. قم بتحميل تصور فحص DICOM CT المعد في التخطيط المسبق للإجراءات إلى تطبيق الواقع المختلط.
    2. قم بتوصيل سماعة الواقع المختلط بتطبيق الواقع المختلط لرؤية التصور المعد في الفضاء المجسم 3D.
    3. استخدم التصور المجسم أثناء العملية للصور المعالجة لتحقيق تحضير مناسب ودقيق لسطح عظم الحوض وكذلك لإزالة فائض النسيج الضام الذي تطور كرد فعل على تخفيف المكون الحقي.
    4. تأكد من أن المشغل ينظر إلى التصور المجسم كصورة مرجعية.
    5. استخدم مشرطا ، وسكين جراحة كهربائية مع مخثر ، وأداة luer ، وقواطع للعملية. يجب أن يقلل تصور نموذج الحوض 3D من خطر إتلاف الهياكل الوعائية العصبية والأخطاء في وضع الزرع.
    6. تأكد من توصيل الشاشة المثبتة على الرأس بمحطة العمل من خلال شبكة WiFi. تتم معالجة الصور والعرض على محطة العمل ويتم عرض النتائج على سماعة الرأس كصور ثلاثية الأبعاد. استخدم الإيماءات والأوامر الصوتية. إذا لزم الأمر ، احصل على مساعدة من مهندس مع معاينة POV.

5. رعاية ما بعد الجراحة

  1. جعل المريض يخضع لبروتوكول إعادة التأهيل والتعافي القياسي ، بما في ذلك إعادة التأهيل والتعبئة في اليوم الأول بعد الجراحة30،31،32.
    ملاحظة: تم تنفيذ إعادة التأهيل من قبل فريق متخصص من ذوي الخبرة في تقويم مفاصل الورك والركبة.
  2. تنفيذ الوقاية من الجلطات الدوائية. بدأت الوقاية من الجلطات الدموية في اليوم السابق للجراحة باستخدام الهيبارين منخفض الوزن الجزيئي (LMWH). استمرت الجرعة اليومية الواحدة من 40 ملغ إينوكسابارين لمدة 30 يوما بعد العملية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

المعالجة المسبقة للصور
تم تقسيم الأقنعة الثنائية لعظم الحوض وعظم الفخذ والأطراف الاصطناعية بشكل شبه تلقائي من صور CT DICOM بواسطة تقنيي الأشعة ذوي الخبرة باستخدام خوارزميات العتبة ونمو المنطقة مع البرامج المتاحة33. كما تم تصحيح خرائط الملصقات المعدة يدويا بواسطة أخصائي الأشعة. تم استخدام خرائط الملصقات لتحسين التصور عن طريق إضافتها إلى التصوير المقطعي المحوسب في الخطوة التالية. جعل هذا النهج من الممكن دمج العرض الحجمي ، والذي يسمح برؤية بنية العظام والأنسجة المحيطة بها في الأشعة المقطعية ، مع الأجزاء المجزأة التي تشير إلى الأنسجة المهمة. تم الانتهاء من نتائج التجزئة في المكدس الأصلي ، والذي تجنب إنشاء نموذج رسومي 3D فقط للهياكل ولكنه جعل من الممكن الحفاظ على معلومات حول جميع قيم وحدات Hounsfield (HU). نتج عن ذلك تصور تفاعلي سمح للمرء بعرض الأنسجة والزرع وإجراء أجزاء العظام في وقت واحد أو واحد في كل مرة ، اعتمادا على الحالة الجراحية (الشكل 1 والشكل 4) تصورات الغرسة الثابتة. تم تصور مجموعة بيانات التصوير المقطعي المحوسب المعالجة كصور ثلاثية الأبعاد باستخدام برنامج مخصص.

التخطيط المسبق للإجراءات والاستشفاء
على أساس بيانات التصوير المقطعي بالكمبيوتر والتصورات ، تم إعداد خطة تشغيل. تضمنت الخطة قيما مهمة: مركز دوران الورك ، وميل الحق ، والانقلاب ، واتجاه وطريقة ومناطق تركيب الغرسة. تم تحديد موضع الغرسة من خلال العظام والنقاط التشريحية ، في حين تم تأكيد التكوين المناسب بالإضافة إلى ذلك بعد تحديد رأس التجربة للطرف الاصطناعي والفحص السريري لاستقرار الغرسة أثناء العملية. تم إجراء التصوير المقطعي المحوسب بعد الجراحة من أجل تأكيد الموضع الصحيح للزرع. تم تخطيط موضع البراغي على أساس التصوير المقطعي المحوسب من قبل المهندس والجراح ، مما سمح بتجنب ملامسة البراغي مع هياكل الأعصاب الوعائية وتلفها (الشكل 5). تم تصنيف العيب الحقي على أنه تصنيف 3B Paprosky34. النوع 3B هو أشد تدمير لجميع الهياكل الحقية ، بما في ذلك الجدران والأعمدة34. كانت درجة HHS السريرية قبل الجراحة 44 (الجدول 1).

وشملت أنشطة إعداد المريض لهذا الإجراء استشارة الطب الباطني والاختبارات المعملية القياسية. كانت الفحوصات الأساسية ضرورية أيضا: تخطيط القلب والأشعة السينية: الأشعة السينية للصدر ، الأشعة السينية للحوض. تم التقاط صورة التحكم أيضا بعد الجراحة. تلقى المريض الوقاية من الجلطات الدموية القياسية (Clexane 40 mg ، 1 x 1 s.c) والوقاية بالمضادات الحيوية (Tarsime 3 x 1.5 g i.v.) أثناء العلاج في المستشفى. تم تضمين علاج الألم الفردي. تم تناول جميع الأدوية الأخرى وفقا لتوصيات المريض القياسية.

في يناير 2019 ، تم إجراء مراجعة تقويم المفاصل للورك الأيسر ، والتي تضمنت استبدال مكون حقي فضفاض بغرسة مصنوعة خصيصا: مكون حقي ثلاثي الجوانب ، وإدراج بولي إيثيلين ، مقيد ، مسامير تثبيت -10 قطع ، رأس معياري مقيد Co-Cr-Mo (36 مم) ، وعنق 9 مم.

استمرت العملية لمدة 4 ساعات وتم تنفيذها دون مضاعفات. حدث العمودي بمساعدة مشاية في اليوم الثاني بعد العملية. خرج المريض في اليوم 14 في حالة عامة جيدة (فترة إعادة تأهيل طويلة بسبب شلل القدم بعد الشلل الدماغي). تمت زيارات المراقبة بعد المواعيد المحددة. تم إجراء التحكم الإشعاعي - CTs والأشعة السينية قبل الجراحة (الشكل 3 ، الشكل 6 ، والشكل 7) ، بعد الجراحة (الشكل 2 والشكل 8) وبعد عامين (الشكل 9). تم إجراء وضع الزرع وفقا لافتراضات المشروع. تمت استعادة الإزاحة ونطاق الحركة وطول الأطراف. كانت الوظيفة ونوعية حياة المريض جيدة نسبيا في الزيارة اللاحقة وتحسنت بشكل ملحوظ منذ التشخيص الأولي. قبل العملية ، انتقل المريض إلى كرسي متحرك بسبب الألم - كان التقييم الشخصي للمريض على مقياس شدة الألم التناظري البصري المكون من 10 نقاط هو 8 (VAS 8). بعد الجراحة ، أثناء إعادة التأهيل ، توقفت عن استخدام عكازين لتقويم العظام. يمشي المريض حاليا بعكاز واحد بسبب شلل العصب الشظوي بعد جراحة سابقة في مستشفى آخر. ووفقا لعلم صاحبي البلاغ، كان هذا أول إجراء من نوعه في بولندا وواحدا من أوائل الإجراءات في العالم. كان فريق بحث طلاب الطب هو الذي اقترح فكرة استخدام التكنولوجيا الحديثة في قسم جراحة العظام والكسور في الجهاز العضلي الهيكلي.

يجب أن تكون الهياكل التشريحية التي تتطلب التدخل الجراحي مرئية لتثبيت الزرع بشكل مناسب كما هو مخطط له. في حالة المرضى غير القياسيين الذين يعانون من عيوب كبيرة في العظام وتشوه ، فإن التصور المناسب وتعديل الطرف الاصطناعي المصنوع حسب الطلب لهما أهمية أساسية لعملية العلاج. يقلل التثبيت المناسب للزرع من خطر حدوث مضاعفات ما بعد الجراحة مثل الارتخاء أو عدم الاستقرار. تسمح تقنية الواقع المختلط دون مخاطر وبطريقة غير جراحية بتصور الحوض والعظام والأنسجة الرخوة بدقة ، مما يزيد من فرص وضع الزرع الجيد وربما حتى تقصير وقت الجراحة في المستقبل. تسمح القدرة على معالجة الصورة ، على سبيل المثال ، تكبير الأجزاء المحددة من الهياكل التشريحية المعقدة ، باستبعاد عيوب عين الجراح (الشكل 10 والشكل 11). باختصار ، تم إجراء عملية تقويم مفاصل مراجعة معقدة دقيقة وشخصية بالكامل. يرى المؤلفون فرصا لمزيد من التطوير للواقع المختلط في جراحة العظام ، ليس فقط في تقويم المفاصل والكسور ، ولكن أيضا في أورام العظام ، حيث غالبا ما يكون من الضروري إجراء عمليات استئصال واسعة النطاق بمستوى عال من الدقة. يمكن للتصور المناسب للمناطق التشريحية التي يصعب الوصول إليها مع الهياكل الوعائية العصبية المحيطة أن يجعل الجراحة أسهل للجراح وأكثر أمانا للمريض.

Figure 1
الشكل 1: تصور الغرسة الثابتة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 2
الشكل 2: الأشعة السينية بعد يوم واحد من الجراحة. يمثل الحرف "L" الجانب الأيسر من الجسم في الأشعة السينية. في هذه الحالة ، صورة للورك الأيسر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 3
الشكل 3: الأشعة السينية قبل الجراحة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 4
الشكل 4: تصور الغرسة الثابتة. يتم إعداد التصور في عملية التخطيط قبل الجراحة. يظهر التثبيت المحتمل للزرع. اللون الأزرق في التصور هو حدود الغرسة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 5
الشكل 5: مشروع 3D لإدخال مسامير تثبيت الغرسة. يتم استخدام الألوان من قبل المهندسين للحصول على تصور أفضل وأكثر دقة. هذا يجعل من السهل التمييز بين البراغي ذات طول المعلمات المختلفة والمقطع العرضي. يمكن أيضا أخذ تسلسل التركيب في الاعتبار. الألوان توضيحية وتستخدم في عملية التخطيط قبل الجراحة. في عملية التخطيط لتركيب الزرع ، من المهم استبعاد الأضرار أثناء العملية للأوعية الدموية والأعصاب. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 6
الشكل 6: إعادة بناء CT-3D قبل الجراحة تظهر مفاصل الورك وجزء من عظم الفخذ. تنكس مرئي وتدمير هياكل العظام ، وعدم تناسق الحوض. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 7
الشكل 7: إعادة بناء CT-3D قبل الجراحة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 8
الشكل 8: الأشعة السينية بعد 6 أسابيع من الجراحة. تم تركيب الغرسة بشكل صحيح ، ولم تنفصل. مفصل مفصل الورك الأيسر المرئي مع عناصر التثبيت. الأشعة السينية في تركيبة مع الفحص السريري للمريض يؤكد نجاح العملية. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 9
الشكل 9: الأشعة السينية 2 سنوات بعد الجراحة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 10
الشكل 10: وجهة نظر مستخدم الواقع المختلط - الحوض من الأمام. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 11
الشكل 11: وجهة نظر مستخدم الواقع المختلط - الحوض من الجانب. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 12
الشكل 12: وجهة نظر مستخدم الواقع المختلط - الصورة التي تم التقاطها أثناء الجراحة - يظهر الهولوغرام جزءا من الحوض. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 13
الشكل 13: الصورة التي تم التقاطها أثناء الجراحة - المشغل الرئيسي ، البروفيسور Łęgosz يستخدم تقنية الواقع المختلط. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

درجة HSS
قبل الجراحة بعد 6 أسابيع من الجراحة 6 أشهر بعد الجراحة 12 شهر بعد الجراحة
44 74,5 80 82

الجدول 1: جدول نقاط HHS - عرض نتائج المريض وفقا لدرجة Harris Hip قبل الإجراء ، بعد 6 أسابيع من الإجراء ، بعد 6 أشهر من الإجراء ، بعد 12 شهرا من الإجراء.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

قد يتطلب رأب مفاصل الورك الأولي والمراجعة التخصيص لضمان فعالية العلاج. ومع ذلك ، فإن استخدام الغرسات المخصصة يتطلب إعدادا أطول للجراحة مقارنة بالإجراءات القياسية. الغرسات المطبوعة 3D حسب الطلب هي الحل الذي يعطي فرصة لاستعادة الوظيفة في المرضى غير النموذجيين الذين تسبب مرضهم في تدمير كبيرللعظام 29. الأطراف الاصطناعية القياسية غير كافية بسبب الأمراض التنكسية المتقدمة التي تتطور بسرعة ، وعيوب العظام الناجمة عن أورام العظام الأولية أو النقائل ، فضلا عن الإصابات المعقدة أو إجراءات المراجعة المتعددة16. يتم إعداد الغرسات حسب الطلب لمريض معين مع تفرد كامل مع مراعاة الحالات الشاذة التشريحية والحالة السريرية الحالية. تتطلب عملية إنشاء الغرسة تعاون جراحي العظام مع المهندسين وتستند إلى التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). إعداد نموذج الزرع الافتراضي معقد. يتم تنفيذه من قبل المهندسين الذين يحددون بدقة القوى المؤثرة بين العظم والزرع. يتم استشارة نموذج 3D الظاهري الأولي مع الجراح ، وبعد الموافقة عليه ، يبدأ إنتاج الغرسة المخصصة. يتم تسليم الغرسة الصحيحة جنبا إلى جنب مع تعليمات ملف PDF لفريق التشغيل. يرافقه نموذج بلاستيكي دقيق لعظام الحوض وزرعه لأغراض التدريب والتركيب أثناء العملية.

التخطيط قبل الجراحة له أهمية كبيرة ، لا سيما في سياق مراجعة تقويم المفاصل. عند تأهيل المريض لهذا الإجراء ، من الضروري مراعاة حالته السريرية العامة ، وعبء الأمراض المصاحبة ، والتاريخ الحالي للمرض15. بعد أن يتخذ قائد الفريق القرار ، يتم إرسال نتائج التصوير المقطعي بالكمبيوتر إلى الشركة المصنعة للزرع ، ثم يبدأ الإجراء الذي يستمر لمدة 6 أسابيع ، والذي يتضمن إنتاج نموذج 3D والنسخة النهائية من الزرع.

الواقع المختلط هو مزيج من الواقع الحقيقي والافتراضي الذي تتعايش فيه الأشياء المادية مع الصور المجسمة الرقمية ، والتفاعل بينهما ممكن في الوقت الفعلي21. يستخدم الآن على نطاق واسع في مختلف المجالات ، بما في ذلك الطب 35،36،37 ، وغالبا ما يستخدم لتصور البيانات الطبية مثل الأشعة المقطعية ثلاثية الأبعاد أو التصوير بالرنين المغناطيسي38،39،40. تتيح هذه التقنية تخطيط العلاجات بشكل أكثر دقة ، أو الوصول بسرعة إلى بيانات المريض في التشخيص ، أو تصور المجال الجراحي بشكل أفضل أثناء الجراحة41. وجد الواقع المختلط أيضا تطبيقه في التعليم في العلوم الأساسية والسريرية في كل مرحلة من مراحل التدريب ، بما في ذلك الطلاب والأطباء المقيمين والاستشاريين.

كما هو الحال في إعداد الغرسات حسب الطلب ، فإن المرحلة الأولى من التعاون بين الأطباء والمهندسين هي بيانات التصوير الطبي المخزنة في معيار DICOM. كما تسمح التقنيات الأكثر تقدما المستخدمة في الأشعة وتطوير الحلول التكنولوجية في نفس الوقت بدمج بيانات التصوير الديناميكي وسهولة استخدامها ، على سبيل المثال ، الموجات فوق الصوتية في الوقت الفعلي. المرحلة التالية هي تقديم ومعالجة البيانات التي تم الحصول عليها لجعل الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد المرسلة إلى الجهاز. يمكن للمستخدم رؤية التصور كجزء من محيطه ويمكنه التفاعل معه بسهولة. تم تجهيز سماعة الرأس الموضوعة على رأس المشغل أو أعضاء الفريق التشغيلي بأجهزة استشعار (كاميرات ، مقياس تسارع ، مقياس مغناطيسي ، جيروسكوب) ، مما يسمح برؤية البيانات الثلاثية الأبعاد كجزء من المناطق المحيطة (الشكل 12). يمكن للمشغل التحكم في الصور المجسمة من خلال إيماءات اليد والأوامر الصوتية ، والتي تضبط التصور وفقا لاحتياجاته الخاصة. من الممكن تغيير الحجم والهيكل والموضع مع الحفاظ على ظروف معقمة . لا تؤثر HoloLens سلبا على راحة العمل ولا تحد من مجال الرؤية أثناء الإجراء عندما لا يتم عرض الصور المجسمة. تم إعداد الفريق الطبي مسبقا للعملية من خلال إمكانية التعرف على نماذج الطباعة الدقيقة والمفصلة 3D المشتركة والنماذج الاصطناعية التي يتم تسليمها مع الزرع ، وكذلك من خلال التدريب مع فريق من المهندسين. يعد استخدام نظارات الواقع المختلط أمرا بديهيا للغاية ، كما أن الاستخدام الفعال للصور المجسمة التي تم تحميلها سهل التعلم. كان الواقع المختلط حلا فعالا ، سواء من حيث التحضير للعملية أو من حيث إجراء الإجراء.

وفقا لمعارف المؤلفين ، هذا هو التقرير الأول عن استخدام تقنية الواقع المختلط في جراحة مراجعة الورك باستخدام غرسة الحقي المطبوعة 3D. كان هذا أول استخدام أثناء العملية للجهاز في المركز السريري للمؤلفين (الشكل 13). تشمل المنشورات السابقة رأب مفاصل الورك الأولي باستخدام تقنية الواقع المختلط. تم تقديمه من قبل Lei Peng-fei et al. في مريض يبلغ من العمر 59 عاما يعاني من كسر بين المدور42. تعد الغرسات المصنوعة حسب الطلب والواقع المختلط حلا شائعا بشكل متزايد يستخدم في مجالات مختلفة من الجراحة. الجمع بين الاثنين هو ابتكار مع نتائج واعدة. حاليا ، هذه الأنواع من العلاجات تجريبية بسبب ارتفاع التكاليف والحاجة إلى التحضير المناسب ، لا توجد كمية كافية لإنشاء دراسات أصلية موضوعية. ومع ذلك ، في المستقبل القريب ، سيكون ذلك ممكنا بسبب المنح البحثية والاهتمام المتزايد للأطباء. في سياق الحلول الحالية وشائعة الاستخدام أثناء العمليات الجراحية ، فإن إسقاطات الأشعة السينية أو التصوير المقطعي المحوسب المعروضة على شاشة 2D القياسية لها قيود لأنها لا تسمح بعرض الهياكل التشريحية من منظور مختلف. لا يمكن تكبير وتغيير موضع الهيكل في الفضاء. في رأي المؤلفين ، فإن الغرسات المصنوعة حسب الطلب وتكنولوجيا الواقع المختلط واعدة لتقويم المفاصل الشاق ، وكذلك الرضوح وأورام العظام. وفقا للمؤلفين ، فإن الواقع المختلط ينطبق أيضا على المرضى المؤهلين للأطراف الاصطناعية القياسية ، بما في ذلك الأطراف الاصطناعية الأولية التي لا تتطلب غرسات مخصصة. يسمح التنقل أثناء العملية المعزز بالواقع المختلط بوضع الغرسات بشكل أفضل وأكثر دقة. ويجري حاليا إجراء دراسات تجريبية بنتائج واعدة43.

كل مرحلة من مراحل التخطيط للإجراء وإعداد المريض مهمة للغاية ولا يمكن الاستهانة بأي منها. تعد جودة التصوير الطبي والتعاون المناسب مع المهندسين ، سواء في تصميم الزرع أو في إعداد الهولوغرام ، مهمة لنجاح الجراحة. اللحظة الحرجة أثناء الإجراء هي إزالة مكونات الزرع القديمة وتثبيت المكونات الجديدة والشخصية في مكان معد مسبقا. في هذه المرحلة ، تعتبر الصور المجسمة مهمة لتنفيذ الإجراء بدقة شديدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ماسيج ستانوش وأدريانا زلاهودا هوزيور وأندريه سكالسكي هم موظفون في MedApp S.A. MedApp S.A. هي الشركة التي تصنع حل CarnaLifeHolo.

Acknowledgments

لا ينطبق.

وقد أجريت الدراسة كجزء من تعاون غير تجاري.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CarnaLifeHolo v. 1.5.2 MedApp S.A.
Custom-Made implant type Triflanged Acetabular Component BIOMET REF PM0001779
Head Constrained Modular Head + 9mm Neck for cone 12/14, Co-Cr-Mo, size 36mm BIOMET REF 14-107021
Polyethylene insert Freedom Ringloc-X Costrained Linear Ringloc-X 58mm for head 36mm / 10 * BIOMET REF 11-263658

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Smoczok, M., Starszak, K., Starszak, W. 3D printing as a significant achievement for application in posttraumatic surgeries: A literature review. Current Medical Imaging. 17 (7), 814-819 (2021).
  2. Farooqi, K. M., et al. 3D printing and heart failure: The present and the future. JACC: Heart Failure. 7 (2), 132-142 (2019).
  3. Canzi, P., et al. New frontiers and emerging applications of 3D printing in ENT surgery: A systematic review of the literature. Acta Otorhinolaryngologica Italica. 38 (4), 286-303 (2019).
  4. Lin, A. Y., Yarholar, L. M. Plastic surgery innovation with 3D printing for craniomaxillofacial operations. Missouri State Medical Association Journal. 117 (2), 136-142 (2020).
  5. Murphy, S. V., De Coppi, P., Atala, A. Opportunities and challenges of translational 3D bioprinting. Nature Biomedical Engineering. 4 (4), 370-380 (2020).
  6. Pugliese, L., et al. The clinical use of 3D printing in surgery. Updates in Surgery. 70 (3), 381-388 (2018).
  7. Yan, L., Wang, P., Zhou, H. 3D printing navigation template used in total hip arthroplasty for developmental dysplasia of the hip. Indian Journal of Orthopaedics. 54 (6), 856-862 (2020).
  8. Kuroda, S., Kobayashi, T., Ohdan, H. 3D printing model of the intrahepatic vessels for navigation during anatomical resection of hepatocellular carcinoma. International Journal of Surgery Case Reports. 41, 219-222 (2017).
  9. Learmonth, I. D., Young, C., Rorabeck, C. The operation of the century: total hip replacement. Lancet. 370 (9597), 1508-1519 (2007).
  10. Narodowy Fundusz Zdrowia (NFZ) – finansujemy zdrowie Polaków. , Available from: https://www.nfz.gov.pl/o-nfz/publikacje/ (2022).
  11. Ackerman, I. N., et al. The projected burden of primary total knee and hip replacement for osteoarthritis in Australia to the year 2030. Musculoskeletal Disorders. 20 (1), 90 (2019).
  12. Nemes, S., Gordon, M., Rogmark, C., Rolfson, O. Projections of total hip replacement in Sweden from 2013 to 2030. Acta Orthopaedica. 85 (3), 238-243 (2014).
  13. Sloan, M., Premkumar, A., Sheth, N. P. Projected volume of primary total joint arthroplasty in the U.S., 2014 to 2030. The Journal of Bone and Joint Surgery. 100 (17), 1455-1460 (2018).
  14. Schwartz, A. M., Farley, K. X., Guild, G. N., Bradbury, T. L. Jr Projections and epidemiology of revision hip and knee arthroplasty in the United States to 2030. Journal of Arthroplasty. 35 (6), 79-85 (2020).
  15. von Lewinski, G. Individuell angepasster Beckenteilersatz in der Hüftgelenksrevision. Der Orhopäde. 49, 417-423 (2020).
  16. Angelini, A., et al. Three-dimension-printed custom-made prosthetic reconstructions: from revision surgery to oncologic reconstructions. International Orthopaedics. 43 (1), 123-132 (2019).
  17. Wang, J., et al. Three-dimensional-printed custom-made hemipelvic endoprosthesis for the revision of the aseptic loosening and fracture of modular hemipelvic endoprosthesis: a pilot study. BMC Surgery. 21 (1), 262 (2021).
  18. Pal, C. P., et al. Metastatic adenocarcinoma of proximal femur treated by custom made hip prosthesis. Journal of Orthopaedic Case Reports. 2 (1), 3-6 (2012).
  19. Kostakos, T. A., et al. Acetabular reconstruction in oncological surgery: A systematic review and meta-analysis of implant survivorship and patient outcomes. Surgical Oncology. 38, 101635 (2021).
  20. Jacquet, C., et al. Long-term results of custom-made femoral stems. Der Orhopäde. 49 (5), 408-416 (2020).
  21. Verhey, J. T., Haglin, J. M., Verhey, E. M., Hartigan, D. E. Virtual, augmented, and mixed reality ap- plications in orthopedic surgery. The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 16 (2), 2067 (2020).
  22. Ayoub, A., Pulijala, Y. The application of virtual reality and augmented reality in oral & maxillofacial surgery. BMC Oral Health. 19 (1), 238 (2019).
  23. Chytas, D., Nikolaou, V. S. Mixed reality for visualization of orthopedic surgical anatomy. World Journal of Orthopedics. 12 (10), 727-731 (2021).
  24. Gao, Y., et al. Application of mixed reality technology in visualization of medical operations. Chinese Medical Sciences Journal. 34 (2), 103-109 (2019).
  25. Zhang, J., et al. Trends in the use of augmented reality, virtual reality, and mixed reality in surgical research: A global bibliometric and visualized analysis. Indian Journal of Surgery. , 1-18 (2022).
  26. Elsayed, H., et al. Direct ink writing of porous titanium (Ti6Al4V) lattice structures. Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications. 103, 109794 (2019).
  27. Tamayo, J. A., et al. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy via electron beam melting for the development of implants for the biomedical industry. Heliyon. 7 (5), 06892 (2021).
  28. Izakovicova, P., Borens, O., Trampuz, A. Periprosthetic joint infection: current concepts and outlook. EFORT Open Reviews. 4 (7), 482-494 (2019).
  29. Chiarlone, F., et al. Acetabular custom-made implants for severe acetabular bone defect in revision total hip arthroplasty: a systematic review of the literature. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 140 (3), 415-424 (2020).
  30. Šťastný, E., Trč, T., Philippou, T. Rehabilitation after total knee and hip arthroplasty. The Journal of Czech Physicians. 155 (8), 427-432 (2016).
  31. Chua, M. J., et al. Early mobilisation after total hip or knee arthroplasty: A multicentre prospective observational study. Public Library of Science One. 12 (6), 0179820 (2017).
  32. Wu, J., Mao, L., Wu, J. Efficacy of exercise for improving functional outcomes for patients undergoing total hip arthroplasty: A meta-analysis. Medicine (Baltimore). 98 (10), 14591 (2019).
  33. 3D Slicer image computing platform. , Available from: www.slicer.org (2022).
  34. Telleria, J. J., Gee, A. O. Classifications in brief: Paprosky classification of acetabular bone loss. Orthopaedics and Related Research. 471 (11), 3725-3730 (2013).
  35. Tepper, O. M., et al. Mixed reality with HoloLens: Where virtual reality meets augmented reality in the operating room. Plastic and Reconstructive Surgery. 140 (5), 1066-1070 (2017).
  36. Joda, T., Gallucci, G. O., Wismeijer, D., Zitzmann, N. U. Augmented and virtual reality in dental medicine: A systematic review. Computers in Biology and Medicine. 108, 93-100 (2019).
  37. Goo, H. W., Park, S. J., Yoo, S. J. Advanced medical use of three-dimensional imaging in Congenital heart disease: Augmented reality, mixed reality, virtual reality, and three-dimensional printing. Korean Journal of Radiology. 21 (2), 133-145 (2020).
  38. Kasprzak, J. D., Pawlowski, J., Peruga, J. Z., Kaminski, J., Lipiec, P. First-in-man experience with real- time holographic mixed reality display of three-dimensional echocardiography during structural intervention: balloon mitral commissurotomy. European Heart Journal. 41 (6), 801 (2020).
  39. Li, G., et al. The clinical application value of mixed- reality-assisted surgical navigation for laparoscopic nephrectomy. Cancer Medicine. 9 (15), 5480-5489 (2020).
  40. Kang, S. L., et al. Mixed-reality view of cardiac specimens: a new approach to understanding complex intracardiac congenital lesions. Pediatric Radiology. 50 (11), 1610-1616 (2020).
  41. Wierzbicki, R., et al. 3D mixed-reality visualization of medical imaging data as a supporting tool for innovative, minimally invasive surgery for gastrointestinal tumors and systemic treatment as a new path in personalized treatment of advanced cancer diseases. Journal of Cancer Research and Clinical Oncology. 148 (1), 237-243 (2022).
  42. Lei, P. F., et al. Mixed reality combined with three - dimensional printing technology in total hip arthroplasty: An updated review with a preliminary case presentation. Orthopaedic Surgery. 11 (5), 914-920 (2019).
  43. Iacono, V., et al. The use of augmented reality for limb and component alignment in total knee arthroplasty: systematic review of the literature and clinical pilot study. Journal of Experimental Orthopedics. 8, 52 (2021).

Tags

الطب ، العدد 186 ،
استخدام الواقع المختلط في مراجعة تقويم مفاصل الورك حسب الطلب: تقرير الحالة الأولى
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Łęgosz, P., Starszak, K.,… More

Łęgosz, P., Starszak, K., Stanuch, M., Otworowski, M., Pulik, Ł., Złahoda-Huzior, A., Skalski, A. The Use of Mixed Reality in Custom-Made Revision Hip Arthroplasty: A First Case Report. J. Vis. Exp. (186), e63654, doi:10.3791/63654 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter