Planejamento Virtual Tridimensional Pré-Operatório na Osteotomia Femoral Proximal Derotacional
Summary
Este trabalho apresenta um protocolo detalhado de planejamento cirúrgico utilizando tecnologia 3D com software livre de código aberto. Este protocolo pode ser utilizado para quantificar corretamente a anteversão femoral e simular a osteotomia femoral proximal derotacional para o tratamento da dor anterior do joelho.
Abstract
A dor anterior no joelho (KA) é uma patologia comum entre adolescentes e adultos. O aumento da anteversão femoral (FAV) tem muitas manifestações clínicas, incluindo AKP. Há evidências crescentes de que o aumento da FAV desempenha um papel importante na gênese do AKP. Além disso, essas mesmas evidências sugerem que a osteotomia femoral derotacional é benéfica para esses pacientes, uma vez que bons resultados clínicos têm sido relatados. Entretanto, esse tipo de cirurgia não é muito utilizado entre os cirurgiões ortopédicos.
O primeiro passo para atrair cirurgiões ortopédicos para o campo da osteotomia rotacional é dar-lhes uma metodologia que simplifique o planejamento cirúrgico pré-operatório e permita a pré-visualização dos resultados das intervenções cirúrgicas em computadores. Para isso, nosso grupo de trabalho utiliza a tecnologia 3D. O conjunto de dados de imagem usado para o planejamento cirúrgico é baseado em uma tomografia computadorizada do paciente. Este método 3D é de acesso aberto (OA), ou seja, é acessível a qualquer cirurgião ortopédico sem custo econômico. Além disso, permite não só a quantificação da torção femoral, mas também a realização de planejamento cirúrgico virtual. Curiosamente, esta tecnologia 3D mostra que a magnitude da osteotomia femoral rotacional intertrocantérica não apresenta uma relação de 1:1 com a correção da deformidade. Além disso, essa tecnologia permite o ajuste da osteotomia para que a relação entre a magnitude da osteotomia e a correção da deformidade seja de 1:1. Este artigo descreve este protocolo 3D.
Introduction
A dor anterior no joelho (AKP) é um problema clínico comum entre adolescentes e adultos jovens. Há um crescente corpo de evidências de que o aumento da anteversão femoral (FAV) desempenha um papel importante na gênese do AKP 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Além disso, essas mesmas evidências sugerem que a osteotomia femoral derotacional é benéfica para esses pacientes, uma vez que bons resultados clínicos têm sido relatados1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Entretanto, esse tipo de cirurgia não é amplamente utilizado na prática clínica diária entre os cirurgiões ortopédicos, principalmente nos casos de adolescentes e pacientes jovens ativos com dor anterior nojoelho27, pois os muitos aspectos controversos geram incertezas. Por exemplo, observou-se que, algumas vezes, a correção obtida após a osteotomia não é a planejada anteriormente. Ou seja, nem sempre há uma relação de 1:1 entre a quantidade de rotação planejada na realização da osteotomia e a quantidade de FAV corrigida. Esse achado não foi estudado até o momento. Portanto, é o tema do presente artigo. Para explicar a discrepância entre a magnitude da rotação realizada com a osteotomia e a magnitude da correção da FAV, hipotetizou-se que o eixo de rotação da osteotomia e o eixo de rotação do fêmur podem não coincidir.
Um dos principais problemas a serem resolvidos é a localização precisa do eixo de rotação femoral e do eixo de rotação da osteotomia. O primeiro eixo femoral é o eixo femoral medido na TC no momento do diagnóstico do paciente, enquanto o segundo eixo femoral é o eixo femoral medido após a realização da osteotomia. Na última década, a tecnologia 3D tornou-se cada vez mais importante no planejamento pré-operatório, especialmente em cirurgia e traumatologia ortopédicas, por simplificar e otimizar as técnicascirúrgicas15,16. O desenvolvimento da tecnologia 3D tem apoiado a criação de biomodelos anatômicos baseados em exames de imagem 3D, como a TC, em que implantes protéticos personalizados podem ser adaptados17,18,19 e placas de osteossíntese podem ser moldadas no caso de fraturas20,21,22. Além disso, o planejamento 3D já foi utilizado em estudos anteriores para analisar a origem da deformidade nas alterações torcionais unilaterais dofêmur14. Atualmente, existem diversos softwares totalmente gratuitos e adaptáveis à maioria dos computadores e impressoras 3D do mercado, tornando essa tecnologia facilmente acessível à maioria dos cirurgiões do mundo. Esse planejamento 3D permite o cálculo preciso do eixo inicial de rotação do fêmur e do eixo de rotação do fêmur após a realização da osteotomia intertrocantérica. O objetivo principal deste estudo é demonstrar que o eixo de rotação da osteotomia intertrocantérica femoral e o eixo de rotação do fêmur não coincidem. Essa tecnologia 3D permite visualizar essa discrepância entre os eixos e corrigi-la através de um ajuste da osteotomia. O objetivo final é estimular um maior interesse dos cirurgiões ortopédicos por esse tipo de cirurgia.
Este protocolo com metodologia 3D é conduzido em quatro etapas fundamentais. Primeiro, as imagens de TC são baixadas, e o biomodelo 3D é criado a partir dos arquivos DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) da tomografia computadorizada. Exames de TC de maior qualidade permitem melhores biomodelos, mas significam que o paciente recebe mais radiação ionizante. Para o planejamento cirúrgico com biomodelos, a qualidade da TC convencional é suficiente. A imagem DICOM de uma tomografia computadorizada consiste em uma pasta com muitos arquivos diferentes, com um arquivo para cada corte de TC feito. Cada um desses arquivos contém não apenas as informações gráficas do corte CT, mas também os metadados (dados associados à imagem). Para abrir a imagem, é essencial ter uma pasta com todos os arquivos da série (o CT). O biomodelo é extraído da totalidade dos arquivos.
Em segundo lugar, para obter o biomodelo 3D, é necessário baixar o programa de computador 3D Slicer, um programa de código aberto com muitas utilidades. Além disso, este é o software de computador mais utilizado em laboratórios 3D internacionais e tem a vantagem de ser totalmente gratuito e descarregável a partir da sua página principal. Como este software é um visualizador de imagens de raios-X, a imagem DICOM deve ser importada para o programa.
Terceiro, o primeiro biomodelo obtido com o 3D Slicer não coincidirá com o definitivo, pois haverá regiões como a mesa de TC ou ossos e partes moles próximos que não são de interesse. O biomodelo é “limpo” quase automaticamente com o software de design 3D, MeshMixer, que também pode ser baixado diretamente de seu site oficial gratuitamente. Finalmente, a anteversão femoral é calculada, e a osteotomia é simulada usando outro software livre da Windows Store, o 3D Builder.
Protocol
Representative Results
Discussion
O achado mais importante deste estudo é que a tecnologia 3D permite o planejamento da osteotomia femoral externa derotacional proximal. Essa tecnologia pode simular a cirurgia que será realizada em um paciente específico no computador. É uma técnica simples, reprodutível e gratuita que utiliza softwares adaptáveis à maioria dos computadores. O único problema técnico pode ser que o software construtor 3D funciona apenas com o sistema operacional Windows. A principal limitação é a curva de aprendizado. Este pr…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores não têm agradecimentos.
Materials
| 3D Builder | Microsoft Corporation, Washington, USA | open-source program; https://apps.microsoft.com/store/detail/3d-builder/9WZDNCRFJ3T6?hl=en-us&gl=us | |
| 3D Slicer | 3D Slicer Harvard Medical School, Massachusetts, USA | open-source program; https://download.slicer.org | |
| MeshMixer | Autodesk Inc | open-source program; https://meshmixer.com/download.html |
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