非回転近位大腿骨骨切り術における3次元術前仮想計画
Summary
この作品は、無料のオープンソースソフトウェアで3Dテクノロジーを使用した詳細な手術計画プロトコルを提示します。このプロトコルは、大腿骨前倒法を正しく定量化し、前膝痛の治療のための非回転近位大腿骨骨切り術をシミュレートするために使用できます。
Abstract
前膝痛(AKP)は、青年および成人の間で一般的な病状です。大腿骨前倒症の増加(FAV)には、AKPを含む多くの臨床症状があります。FAVの増加がAKPの起源に大きな役割を果たすという証拠が増えています。さらに、この同じ証拠は、良好な臨床結果が報告されているため、非回転大腿骨骨切り術がこれらの患者にとって有益であることを示唆しています。しかし、このタイプの手術は整形外科医の間で広く使用されていません。
整形外科医を回転式骨切り術の分野に引き付けるための最初のステップは、術前の手術計画を簡素化し、コンピューター上で外科的介入の結果を事前に視覚化できる方法論を提供することです。そのために、私たちのワーキンググループは3D技術を使用しています。手術計画に使用される画像データセットは、患者のCTスキャンに基づいています。この3D手法はオープンアクセス(OA)であり、どの整形外科医でも経済的コストなしでアクセスできます。さらに、大腿骨捻転の定量化だけでなく、仮想手術計画の実行も可能です。興味深いことに、この3D技術は、転子間回転大腿骨骨切り術の大きさが変形の矯正と1:1の関係を示さないことを示しています。さらに、この技術により、骨切り術の大きさと変形の矯正の関係が1:1になるように骨切り術を調整することができます。このホワイトペーパーでは、この3Dプロトコルの概要を説明します。
Introduction
膝前部痛(AKP)は、青年および若年成人の間で一般的な臨床問題です。大腿骨前転症(FAV)の増加がAKP1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11の起源に重要な役割を果たすという証拠が増えています。.さらに、この同じ証拠は、良好な臨床結果が報告されているため、回転不全の大腿骨骨切り術がこれらの患者にとって有益であることを示唆しています1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 .しかし、このタイプの手術は、整形外科医の間で日常の臨床診療では広く使用されていません、特に青年期および若い活動的な患者の場合 前膝痛27、多くの物議を醸す側面が不確実性を生み出すからです。例えば、骨切り術後に得られた矯正が以前に計画されたものではないことが時々観察されている。つまり、骨切り術を行う際に計画される回転量と矯正されるFAVの量の間には、必ずしも1:1の比率があるとは限りません。この発見は今日まで研究されていません。したがって、それは本論文の主題である。骨切り術で行われた回転の大きさとFAVの矯正の大きさとの間の不一致を説明するために、骨切り術の回転軸と大腿骨の回転軸が一致しない可能性があるという仮説を立てた。
対処すべき主な問題の1つは、大腿骨の回転軸と骨切り術の回転軸を正確に特定することです。第1大腿骨軸は患者の診断時にCTスキャンで測定された大腿骨軸であり、第2大腿骨軸は骨切り術を行った後に測定された大腿骨軸である。過去10年間で、3Dテクノロジーは、手術技術を簡素化および最適化するために、術前計画、特に整形外科および外傷学においてますます重要になっています15,16。3D技術の開発は、CTなどの3Dイメージングテストに基づく解剖学的バイオモデルの作成をサポートしており、カスタマイズされた補綴インプラントを適合させることができ17,18,19、骨折の場合に骨接合プレートを成形することができます20,21,22.さらに、3D計画は、大腿骨14の片側ねじれ変化における変形の起源を分析するために、以前の研究ですでに使用されています。現在、市場に出回っているほとんどのコンピューターや3Dプリンターに完全に無料で適応できるソフトウェアプログラムがいくつかあり、世界中のほとんどの外科医がこのテクノロジーに簡単にアクセスできます。この3D計画により、転子間骨切り術が行われた後の大腿骨の初期回転軸と大腿骨の回転軸を正確に計算できます。この研究の主な目的は、大腿骨転子間骨切り術の回転軸と大腿骨の回転軸が一致しないことを実証することです。この3D技術により、軸間のこの不一致を視覚化し、骨切り術の調整によって修正することができます。最終的な目標は、このタイプの手術に対する整形外科医の関心を高めることです。
3D方法論を使用したこのプロトコルは、4つの基本的なステップで実行されます。まず、CT画像をダウンロードし、CTスキャンのDICOM(医学におけるデジタルイメージングとコミュニケーション)ファイルから3Dバイオモデルを作成します。より高品質のCTスキャンは、より良いバイオモデルを可能にしますが、患者はより多くの電離放射線を受けることを意味します。バイオモデルを用いた手術計画には、従来のCTの品質で十分です。CTスキャンのDICOM画像は、多くの異なるファイルを含むフォルダーで構成され、CTカットごとに1つのファイルがあります。これらの各ファイルには、CTカットのグラフィック情報だけでなく、 メタデータ (画像に関連付けられたデータ)も含まれています。画像を開くには、シリーズのすべてのファイル(CT)を含むフォルダーが必要です。バイオモデルは、ファイルの全体から抽出されます。
第二に、3Dバイオモデルを取得するには、多くのユーティリティを備えたオープンソースプログラムである3D Slicerコンピュータープログラムをダウンロードする必要があります。さらに、これは国際的な3Dラボで最も広く使用されているコンピュータソフトウェアであり、完全に無料でメインページからダウンロードできるという利点があります。このソフトウェアはX線画像ビューアであるため、DICOM画像をプログラムにインポートする必要があります。
第三に、3Dスライサーで得られた最初のバイオモデルは、CTテーブルや骨や柔らかい部分など、興味のない領域が近くにあるため、決定的なバイオモデルと一致しません。バイオモデルは、公式ウェブサイトから直接無料でダウンロードできる3D設計ソフトウェアMeshMixerを使用して、ほぼ自動的に「クリーニング」されます。最後に、大腿骨の前転が計算され、骨切り術はWindowsストアの別のフリーソフトウェアである3D Builderを使用してシミュレートされます。
Protocol
Representative Results
Discussion
この研究の最も重要な発見は、3D技術が近位外回転性大腿骨骨切り術の計画を可能にすることです。このテクノロジーは、コンピューター上で特定の患者に対して実行される手術をシミュレートできます。これは、ほとんどのコンピューターに適応できるソフトウェアを使用する、シンプルで再現可能で無料の手法です。唯一の技術的な問題は、3DビルダーソフトウェアがWindowsオペレーティ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者には謝辞がありません。
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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