Planificación virtual preoperatoria tridimensional en osteotomía femoral proximal desrotacional
Summary
Este trabajo presenta un protocolo detallado de planificación quirúrgica utilizando tecnología 3D con software gratuito de código abierto. Este protocolo se puede utilizar para cuantificar correctamente la anteversión femoral y simular la osteotomía femoral proximal desrotacional para el tratamiento del dolor anterior de rodilla.
Abstract
El dolor anterior de rodilla (AKP) es una patología común entre adolescentes y adultos. El aumento de la anteversión femoral (FAV) tiene muchas manifestaciones clínicas, incluida la AKP. Existe una creciente evidencia de que el aumento de FAV juega un papel importante en la génesis del AKP. Además, esta misma evidencia sugiere que la osteotomía femoral desrotacional es beneficiosa para estos pacientes, ya que se han reportado buenos resultados clínicos. Sin embargo, este tipo de cirugía no es ampliamente utilizada entre los cirujanos ortopédicos.
El primer paso para atraer a los cirujanos ortopédicos al campo de la osteotomía rotacional es darles una metodología que simplifique la planificación quirúrgica preoperatoria y permita la previsualización de los resultados de las intervenciones quirúrgicas en computadoras. Para ello, nuestro grupo de trabajo utiliza tecnología 3D. El conjunto de datos de imágenes utilizado para la planificación quirúrgica se basa en una tomografía computarizada del paciente. Este método 3D es de acceso abierto (OA), lo que significa que es accesible para cualquier cirujano ortopédico sin costo económico. Además, no sólo permite cuantificar la torsión femoral, sino también realizar una planificación quirúrgica virtual. Curiosamente, esta tecnología 3D muestra que la magnitud de la osteotomía femoral rotacional intertrocantérea no presenta una relación 1:1 con la corrección de la deformidad. Además, esta tecnología permite el ajuste de la osteotomía para que la relación entre la magnitud de la osteotomía y la corrección de la deformidad sea 1:1. Este documento describe este protocolo 3D.
Introduction
El dolor anterior de rodilla (AKP) es un problema clínico común entre adolescentes y adultos jóvenes. Existe un creciente cuerpo de evidencia de que el aumento de la anteversión femoral (FAV) juega un papel importante en la génesis de AKP 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Además, esta misma evidencia sugiere que una osteotomía femoral desrotacional es beneficiosa para estos pacientes, ya que se han reportado buenos resultados clínicos 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Sin embargo, este tipo de cirugía no es ampliamente utilizada en la práctica clínica diaria entre los cirujanos ortopédicos, especialmente en los casos de adolescentes y pacientes jóvenes activos con dolor anterior de rodilla27, porque los muchos aspectos controvertidos generan incertidumbre. Por ejemplo, se ha observado que a veces la corrección obtenida tras la osteotomía no es la prevista previamente. Es decir, no siempre existe una relación 1:1 entre la cantidad de rotación prevista al realizar la osteotomía y la cantidad de FAV corregida. Este hallazgo no ha sido estudiado hasta la fecha. Por lo tanto, es el tema del presente documento. Para explicar la discrepancia entre la magnitud de la rotación realizada con la osteotomía y la magnitud de la corrección de FAV, se planteó la hipótesis de que el eje de rotación de la osteotomía y el eje de rotación del fémur pueden no coincidir.
Uno de los principales problemas a abordar es localizar con precisión el eje femoral de rotación y el eje de rotación de la osteotomía. El primer eje femoral es el eje femoral medido en la tomografía computarizada en el momento del diagnóstico del paciente, mientras que el segundo eje femoral es el eje femoral medido después de realizar la osteotomía. En la última década, la tecnología 3D se ha vuelto cada vez más importante en la planificación preoperatoria, especialmente en cirugía ortopédica y traumatología, para simplificar y optimizar las técnicas quirúrgicas15,16. El desarrollo de la tecnología 3D ha apoyado la creación de biomodelos anatómicos basados en pruebas de imagen 3D como la TC, en la que se pueden adaptar implantes protésicos personalizados17,18,19 y se pueden moldear placas de osteosíntesis en el caso de fracturas20,21,22. Además, la planificación 3D ya se ha utilizado en estudios previos para analizar el origen de la deformidad en alteraciones torsionales unilaterales del fémur14. Actualmente, existen varios programas de software que son completamente gratuitos y adaptables a la mayoría de ordenadores e impresoras 3D del mercado, haciendo que esta tecnología sea fácilmente accesible para la mayoría de cirujanos del mundo. Esta planificación 3D permite el cálculo preciso del eje inicial de rotación del fémur y el eje de rotación del fémur después de que se haya realizado la osteotomía intertrocantérea. El objetivo principal de este estudio es demostrar que el eje de rotación de la osteotomía intertrocantérea femoral y el eje de rotación del fémur no coinciden. Esta tecnología 3D permite visualizar esta discrepancia entre los ejes y corregirla mediante un ajuste de la osteotomía. El objetivo final es estimular un mayor interés de los cirujanos ortopédicos en este tipo de cirugía.
Este protocolo con una metodología 3D se lleva a cabo en cuatro pasos fundamentales. Primero, se descargan imágenes de TC y se crea el biomodelo 3D a partir de los archivos DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) de la tomografía computarizada. Las tomografías computarizadas de mayor calidad permiten mejores biomodelos, pero significan que el paciente recibe más radiación ionizante. Para la planificación quirúrgica con biomodelos, la calidad de la TC convencional es suficiente. La imagen DICOM de una tomografía computarizada consiste en una carpeta con muchos archivos diferentes, con un archivo para cada corte de tomografía computarizada realizado. Cada uno de estos archivos contiene no solo la información gráfica del corte CT, sino también los metadatos (datos asociados con la imagen). Para abrir la imagen, es imprescindible tener una carpeta con todos los archivos de la serie (el CT). El biomodelo se extrae de la totalidad de los archivos.
En segundo lugar, para obtener el biomodelo 3D, es necesario descargar el programa informático 3D Slicer, un programa de código abierto con muchas utilidades. Además, este es el software informático más utilizado en los laboratorios internacionales de 3D y tiene la ventaja de ser completamente gratuito y descargable desde su página principal. Como este software es un visor de imágenes de rayos X, la imagen DICOM debe importarse al programa.
En tercer lugar, el primer biomodelo obtenido con 3D Slicer no coincidirá con el definitivo, porque habrá regiones como la mesa de TC o huesos y partes blandas cercanas que no son de interés. El biomodelo se “limpia” casi automáticamente con el software de diseño 3D, MeshMixer, que también se puede descargar directamente desde su sitio web oficial de forma gratuita. Finalmente, se calcula la anteversión femoral y se simula la osteotomía utilizando otro software gratuito de la Tienda Windows, 3D Builder.
Protocol
Representative Results
Discussion
El hallazgo más importante de este estudio es que la tecnología 3D permite la planificación de la osteotomía femoral derotacional externa proximal. Esta tecnología puede simular la cirugía que se va a realizar en un paciente específico en la computadora. Es una técnica simple, reproducible y libre que utiliza software adaptable a la mayoría de las computadoras. El único problema técnico puede ser que el software de construcción 3D solo funciona con el sistema operativo Windows. La principal limitación es la …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores no tienen reconocimientos.
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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