טכנולוגיית מציאות רבודה יושמה על דקומפרסיה של הליבה עבור אוסטאונקרוזיס של ראש הירך כדי לממש הדמיה בזמן אמת של הליך כירורגי זה. שיטה זו יכולה לשפר ביעילות את הבטיחות והדיוק של דקומפרסיה של הליבה.
Osteonecrosis של ראש הירך (ONFH) היא מחלת מפרקים נפוצה בחולים צעירים בגיל העמידה, אשר מכבידה מאוד על חייהם ועבודתם. עבור ONFH בשלב מוקדם, ניתוח דקומפרסיה ליבה הוא טיפול קלאסי ויעיל לשימור מפרק הירך. בהליכים מסורתיים של דקומפרסיה של הליבה עם חוט קירשנר, עדיין יש בעיות רבות כגון חשיפה לקרני רנטגן, אימות נקב חוזר ונשנה ונזק לרקמת העצם הרגילה. העיוורון של תהליך הניקוב וחוסר היכולת לספק הדמיה בזמן אמת הם סיבות מכריעות לבעיות אלה.
כדי לייעל הליך זה, הצוות שלנו פיתח מערכת ניווט תוך ניתוחית על בסיס טכנולוגיית מציאות רבודה (AR). מערכת כירורגית זו יכולה להציג באופן אינטואיטיבי את האנטומיה של האזורים הכירורגיים ולהפוך תמונות טרום ניתוחיות ומחטים וירטואליות לווידאו תוך ניתוחי בזמן אמת. בעזרת המדריך של מערכת הניווט, המנתחים יכולים להכניס במדויק חוטי קירשנר לאזור הנגע הממוקד ולמזער את הנזק הנלווה. ביצענו 10 מקרים של ניתוח דקומפרסיה של הליבה במערכת זו. היעילות של מיקום ופלואורוסקופיה משופרת מאוד בהשוואה להליכים המסורתיים, וגם הדיוק של הניקוב מובטח.
אוסטאונקרוזיס של ראש הירך (ONFH) היא מחלה משביתה נפוצה המתרחשת אצל צעירים1. מבחינה קלינית, יש צורך לקבוע את ההיערכות של ONFH בהתבסס על צילומי רנטגן, CT ו-MRI כדי להחליט על אסטרטגיית הטיפול (איור 1). עבור ONFH בשלב מוקדם, טיפול בשימור מפרק הירך מאומץ בדרך כלל2. ניתוח לחץ ליבה (CD) הוא אחת משיטות שימור הירך הנפוצות ביותר עבור ONFH. דווח על השפעות מרפאות מסוימות של דקומפרסיה של הליבה עם או בלי השתלת עצם בטיפול ב- ONFH בשלב מוקדם, אשר יכולות למנוע או לעכב את ניתוח הירך הכולל (THA) לאחר מכן במשך זמן רב 3,4,5. עם זאת, שיעור ההצלחה של CD עם או בלי השתלת עצם דווח באופן שונה בקרב מחקרים קודמים, מ-64% ל-95% 6,7,8,9. הטכניקה הניתוחית, במיוחד הדיוק של תנוחת הקידוח, חשובה להצלחת שימור הירך10. בשל העיוורון של הליך הניקוב והמיקום, לטכניקות המסורתיות של CD יש מספר בעיות, כגון זמן פלואורוסקופיה רב יותר, ניקוב חוזר באמצעות חוט קירשנר, ופציעה של רקמת עצם תקינה11,12.
בשנים האחרונות הוכנסה לכירורגיה אורתופדית13 שיטת המציאות הרבודה (AR) בסיוע מציאות רבודה (AR). טכניקת AR יכולה להראות באופן חזותי את האנטומיה של השדה הכירורגי, להנחות את המנתחים בתכנון הליך הניתוח, וכתוצאה מכך להפחית את הקושי של הניתוח. היישומים של טכניקת AR בהשתלת בורג פדיקל וניתוחי ארתרופלסטיקה של המפרק דווחו מוקדם יותר 14,15,16,17. במחקר זה, אנו שואפים ליישם את טכניקת ה-AR על הליך ה-CD ולוודא את בטיחותה, דיוקה והיתכנותה בפרקטיקה הקלינית.
רכיבי חומרת מערכת
המרכיבים העיקריים של מערכת הניווט הכירורגית מבוססת AR כוללים את הדברים הבאים: (1) מצלמת עומק (איור 2A) המותקנת ישירות מעל האזור הכירורגי; הסרטון מצולם מכאן ונשלח בחזרה לתחנת העבודה לרישום ושיתוף פעולה עם נתוני ההדמיה. (2) התקן ניקוב (איור 2B) ומסגרת סימון משטח גוף לא פולשנית (איור 2C), שניהם עם מחזירי אור אינפרא-אדומים פסיביים. ניתן ללכוד ציפוי רפלקטיבי מיוחד של כדורי סימון (איור 3) על ידי ציוד אינפרא אדום כדי להשיג מעקב מדויק אחר ציוד כירורגי באזור הניתוח. (3) התקן מיקום אינפרא אדום (איור 2D) אחראי על מעקב אחר סמנים באזור הניתוח, תוך התאמת מסגרת סימון פני השטח של הגוף והתקן הניקוב בדיוק גבוה (איור 4). (4) המערכת המארחת (איור 2E) היא תחנת עבודה של 64 סיביות, המותקנת עם מערכת הניתוחים האורטופדיים בסיוע AR שפותחה באופן עצמאי. ניתן להשלים את תצוגת המציאות הרבודה של פעולת הניקוב של מפרק הירך וראש הירך בעזרתה.
למרות ש-THA התפתחה במהירות בשנים האחרונות והפכה לשיטה אולטימטיבית יעילה עבור ONFH, טיפול בשימור מפרק הירך עדיין ממלא תפקיד חשוב בטיפול ב-ONFH18,19 בשלב מוקדם. CD הוא ניתוח שימור מפרק ירך בסיסי ויעיל, שיכול לשחרר כאבי ירך ולעכב את התפתחות קריסת ראש הירך20….
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למדעי הטבע של בייג’ינג (7202183), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (81972107), והוועדה העירונית למדע וטכנולוגיה של בייג’ינג (D171100003217001).
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. |