الواقع المعزز الملاحة الموجهة لتخفيف الضغط الأساسي لتنحي العظام من رأس الفخذ
Summary
تم تطبيق تقنية الواقع المعزز لإزالة الضغط الأساسي من أجل تنخر العظم في رأس الفخذ لتحقيق تصور في الوقت الفعلي لهذا الإجراء الجراحي. يمكن لهذه الطريقة تحسين سلامة ودقة تخفيف الضغط الأساسي بشكل فعال.
Abstract
تنخر عظم عظم الفخذ (ONFH) هو مرض مشترك شائع في المرضى الصغار ومتوسطي العمر ، مما يثقل كاهل حياتهم وعملهم بشكل خطير. بالنسبة ل ONFH في مرحلة مبكرة ، تعد جراحة تخفيف الضغط الأساسية علاجا كلاسيكيا وفعالا للحفاظ على الورك. في الإجراءات التقليدية لإزالة الضغط الأساسي باستخدام سلك كيرشنر ، لا تزال هناك العديد من المشاكل مثل التعرض للأشعة السينية ، والتحقق المتكرر من الثقب ، وتلف أنسجة العظام الطبيعية. إن عمى عملية الثقب وعدم القدرة على توفير التصور في الوقت الفعلي هي أسباب حاسمة لهذه المشاكل.
لتحسين هذا الإجراء ، طور فريقنا نظام ملاحة أثناء الجراحة على أساس تقنية الواقع المعزز (AR). يمكن لهذا النظام الجراحي عرض تشريح المناطق الجراحية بشكل حدسي وتقديم صور ما قبل الجراحة والإبر الافتراضية إلى فيديو أثناء الجراحة في الوقت الفعلي. باستخدام دليل نظام الملاحة ، يمكن للجراحين إدخال أسلاك Kirschner بدقة في منطقة الآفة المستهدفة وتقليل الأضرار الجانبية. أجرينا 10 حالات من جراحة تخفيف الضغط الأساسية باستخدام هذا النظام. تم تحسين كفاءة تحديد المواقع والتنظير الفلوري بشكل كبير مقارنة بالإجراءات التقليدية ، كما أن دقة الثقب مضمونة.
Introduction
تنخر عظمي في رأس الفخذ (ONFH) هو مرض معوق شائع يحدث في الشباب1. سريريا ، من الضروري تحديد مرحلة ONFH بناء على الأشعة السينية والتصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي لتحديد استراتيجية العلاج (الشكل 1). بالنسبة ل ONFH في المراحل المبكرة ، عادة ما يتم اعتماد علاج الحفاظ على الورك2. جراحة تخفيف الضغط الأساسي (CD) هي واحدة من أكثر طرق الحفاظ على الورك استخداما ل ONFH. تم الإبلاغ عن بعض الآثار العلاجية لإزالة الضغط الأساسي مع أو بدون تطعيم العظام في علاج ONFH في المراحل المبكرة ، والتي يمكن أن تتجنب أو تؤخر رأب مفصل الورك الكلي اللاحق (THA) لفترة طويلة 3,4,5. ومع ذلك ، تم الإبلاغ عن معدل نجاح CD مع أو بدون تطعيم العظام بشكل مختلف بين الدراسات السابقة ، من 64٪ إلى 95٪ 6,7,8,9. التقنية الجراحية ، وخاصة دقة موضع الحفر ، مهمة لنجاح الحفاظ على الورك10. بسبب عمى إجراء الثقب وتحديد المواقع ، فإن التقنيات التقليدية للقرص المضغوط لديها العديد من المشاكل ، مثل المزيد من وقت التنظير الفلوري ، والثقب المتكرر باستخدام سلك كيرشنر ، وإصابة أنسجة العظام الطبيعية11,12.
في السنوات الأخيرة ، تم إدخال طريقة الواقع المعزز (AR) بمساعدة في جراحة العظام13. يمكن لتقنية AR أن تظهر بصريا تشريح المجال الجراحي ، وتوجيه الجراحين في التخطيط لإجراء العملية ، وبالتالي تقليل صعوبة العملية. تم الإبلاغ عن تطبيقات تقنية AR في زرع المسمار عنيق وجراحة رأب المفاصل في وقت سابق14،15،16،17. في هذه الدراسة ، نهدف إلى تطبيق تقنية AR على إجراء CD والتحقق من سلامتها ودقتها وجدواها في الممارسة السريرية.
مكونات أجهزة النظام
وتشمل المكونات الرئيسية للنظام الجراحي للملاحة القائم على الواقع المعزز ما يلي: (1) كاميرا عمق (الشكل 2A) مثبتة مباشرة فوق المنطقة الجراحية؛ (2) وكاميرا للعمق (الشكل 2A) مثبتة مباشرة فوق المنطقة الجراحية؛ (2) وكاميرا عمق (الشكل 2A) مثبتة مباشرة فوق المنطقة الجراحية؛ (2) وكاميرا عمق (الشكل 2A) مثبتة مباشرة فوق المنطقة الجراحية؛ (2) وكاميرا عمق (الشكل 2 يتم تصوير الفيديو من هذا وإرساله مرة أخرى إلى محطة العمل للتسجيل والتعاون مع بيانات التصوير. (2) جهاز ثقب (الشكل 2B) وإطار وسم سطح الجسم غير الغازي (الشكل 2C) ، وكلاهما مع عاكسات الأشعة تحت الحمراء السلبية. يمكن التقاط طلاء عاكس خاص لكرات الوسم (الشكل 3) بواسطة معدات الأشعة تحت الحمراء لتحقيق تتبع دقيق للمعدات الجراحية في المنطقة الجراحية. (3) جهاز تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء (الشكل 2D) مسؤول عن تتبع العلامات في المنطقة الجراحية ، ومطابقة إطار وضع العلامات على سطح الجسم وجهاز الثقب بدقة عالية (الشكل 4). (4) النظام المضيف (الشكل 2E) عبارة عن محطة عمل 64 بت ، مثبتة بنظام جراحة العظام بمساعدة AR المطور بشكل مستقل. يمكن إكمال عرض الواقع المعزز لعملية ثقب مفصل الورك ورأس الفخذ بمساعدتها.
Protocol
Representative Results
Discussion
على الرغم من أن THA قد تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة وأصبحت طريقة نهائية فعالة ل ONFH ، إلا أن علاج الحفاظ على الورك لا يزال يلعب دورا مهما في علاج ONFH18,19 في المراحل المبكرة. CD هي جراحة أساسية وفعالة للحفاظ على الورك ، والتي يمكن أن تطلق آلام الورك وتؤخر تطور انهي…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعمت هذا العمل مؤسسة بيجين للعلوم الطبيعية (7202183)، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81972107)، ولجنة بلدية بكين للعلوم والتكنولوجيا (D171100003217001).
Materials
| AR-assisted Orthopedic Surgery System | Self development | None | An operating software that implements AR for orthopedic surgery |
| Depth camera | Stereolabs | ZED depth camera(ZED mini) | shoot video and sent back to the workstation. |
| Image processing software | Adobe Systems Incorporated | Adobe Photoshop CS6 | Image processing software |
| Infrared positioning device | Northern Digital Inc. | NDI Polaris Spectra optical tracking device | Tracking markers in the surgical area. |
| Puncture device | Stryker | Stryker System 7 Cordless driver and Sabo | Insert kirschner wire into the necrotic area. |
Referenzen
- Cohen-Rosenblum, A., Cui, Q. Osteonecrosis of the femoral head. Orthopedic Clinics of North America. 50 (2), 139-149 (2019).
- Migliorini, F., et al. Prognostic factors in the management of osteonecrosis of the femoral head: A systematic review. The Surgeon: journal of the Royal Colleges of surgeons of Edinburgh and Ireland. (21), 00199 (2022).
- Mont, M. A., Jones, L. C., Hungerford, D. S. Nontraumatic osteonecrosis of the femoral head: ten years later. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 88 (5), 1117-1132 (2006).
- Wang, L., Tian, X., Li, K., Liu, C. Combination use of core decompression for osteonecrosis of the femoral head: A systematic review and meta-analysis using Forest and Funnel Plots. Computational and Mathematical Methods in Medicine. , 1284149 (2021).
- Hua, K. C., et al. The efficacy and safety of core decompression for the treatment of femoral head necrosis: a systematic review and meta-analysis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 306 (2019).
- Ganz, R., Krushell, R. J., Jakob, R. P., Küffer, J. The antishock pelvic clamp. Clinical Orthopaedics and Related Research. 267, 71-78 (1991).
- Yoshikawa, K., et al. Training with hybrid assistive limb for walking function after total knee arthroplasty. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 13 (1), 163 (2018).
- Wu, C. T., Yen, S. H., Lin, P. C., Wang, J. W. Long-term outcomes of Phemister bone grafting for patients with non-traumatic osteonecrosis of the femoral head. International Orthopaedics. 43 (3), 579-587 (2019).
- Mont, M. A., Marulanda, G. A., Seyler, T. M., Plate, J. F., Delanois, R. E. Core decompression and nonvascularized bone grafting for the treatment of early stage osteonecrosis of the femoral head. Instructional Course Lectures. 56, 213-220 (2007).
- Wang, W., et al. Patient-specific core decompression surgery for early-stage ischemic necrosis of the femoral head. PLoS One. 12 (5), 0175366 (2017).
- Hoffmann, M. F., Khoriaty, J. D., Sietsema, D. L., Jones, C. B. Outcome of intramedullary nailing treatment for intertrochanteric femoral fractures. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 360 (2019).
- Dennler, C., et al. Augmented reality-based navigation increases precision of pedicle screw insertion. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 174 (2020).
- Yonezawa, H., et al. Low-grade myofibroblastic sarcoma of the levator scapulae muscle: a case report and literature review. BMC Musculoskeletal Disorders. 21 (1), 836 (2020).
- Tsukada, S., et al. Augmented reality- vs accelerometer-based portable navigation system to improve the accuracy of acetabular cup placement during total hip arthroplasty in the lateral decubitus position. The Journal of Arthroplasty. 37 (3), 488-494 (2021).
- Raymond, J., et al. Pharmacogenetics of direct oral anticoagulants: a systematic review. Journal of Personalized Medicine. 11 (1), 37 (2021).
- Bhatt, F. R., et al. Augmented reality-assisted spine surgery: an early experience demonstrating safety and accuracy with 218 screws. Global Spine Journal. , (2022).
- Weiss, H. R., Nan, X., Potts, M. A. Is there an indication for surgery in patients with spinal deformities? – A critical appraisal. The South African Journal of Physiotherapy. 77 (2), 1569 (2021).
- Boontanapibul, K., Amanatullah, D. F., Huddleston, J. I., Maloney, W. J., Goodman, S. B. Outcomes of cemented total knee arthroplasty for secondary osteonecrosis of the knee. The Journal of Arthroplasty. 36 (2), 550-559 (2021).
- Bakircioglu, S., Atilla, B. Hip preserving procedures for osteonecrosis of the femoral head after collapse. J Clin Orthop Trauma. 23, 101636 (2021).
- Ma, H. Y., et al. Core decompression with local administration of zoledronate and enriched bone marrow mononuclear cells for treatment of non-traumatic osteonecrosis of femoral head. Orthopaedic Surgery. 13 (6), 1843-1852 (2021).
- Hu, L., et al. Comparison of intramedullary nailing and plate fixation in distal tibial fractures with metaphyseal damage: a meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 14 (1), 30 (2019).
- Pierannunzii, L. Endoscopic and arthroscopic assistance in femoral head core decompression. Arthroscopy Techniques. 1 (2), 225-230 (2012).
- Salas, A. P., et al. Hip arthroscopy and core decompression for avascular necrosis of the femoral head using a specific aiming guide: a step-by-step surgical technique. Arthroscopy Techniques. 10 (12), 2775-2782 (2021).
- Beer, A. J., Dijkgraaf, I. Editorial European journal of nuclear medicine and molecular imaging. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44 (2), 284-285 (2017).
- Negrillo-Cárdenas, J., Jiménez-Pérez, J. R., Feito, F. R. The role of virtual and augmented reality in orthopedic trauma surgery: From diagnosis to rehabilitation. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 191, 105407 (2020).
- Brookes, M. J., et al. Surgical Advances in Osteosarcoma. Cancers. 13 (3), 388 (2021).
- Cho, H. S., et al. Can augmented reality be helpful in pelvic bone cancer surgery? an in vitro study. Clinical Orthopaedics and Related Research. 476 (9), 1719-1725 (2018).
