Dit werk presenteert een gedetailleerd chirurgisch planningsprotocol met behulp van 3D-technologie met gratis open-source software. Dit protocol kan worden gebruikt om femorale anteversie correct te kwantificeren en derotationele proximale femorale osteotomie te simuleren voor de behandeling van anterieure kniepijn.
Anterieure kniepijn (AKP) is een veel voorkomende pathologie bij adolescenten en volwassenen. Verhoogde femorale anteversie (FAV) heeft veel klinische manifestaties, waaronder AKP. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat verhoogde FAV een belangrijke rol speelt in het ontstaan van AKP. Bovendien suggereert ditzelfde bewijs dat derotationele femorale osteotomie gunstig is voor deze patiënten, omdat er goede klinische resultaten zijn gemeld. Dit type operatie wordt echter niet veel gebruikt bij orthopedisch chirurgen.
De eerste stap in het aantrekken van orthopedische chirurgen op het gebied van rotatie-osteotomie is om hen een methodologie te geven die preoperatieve chirurgische planning vereenvoudigt en de previsualisatie van de resultaten van chirurgische ingrepen op computers mogelijk maakt. Daarvoor maakt onze werkgroep gebruik van 3D-technologie. De beeldvormende dataset die wordt gebruikt voor chirurgische planning is gebaseerd op een CT-scan van de patiënt. Deze 3D-methode is open access (OA), wat betekent dat het toegankelijk is voor elke orthopedisch chirurg zonder economische kosten. Bovendien maakt het niet alleen de kwantificering van femorale torsie mogelijk, maar ook voor het uitvoeren van virtuele chirurgische planning. Interessant is dat deze 3D-technologie aantoont dat de grootte van de intertrochantere rotatie femorale osteotomie geen 1:1 relatie vertoont met de correctie van de misvorming. Bovendien maakt deze technologie het mogelijk om de osteotomie aan te passen, zodat de relatie tussen de grootte van de osteotomie en de correctie van de misvorming 1:1 is. Dit artikel schetst dit 3D-protocol.
Anterieure kniepijn (AKP) is een veel voorkomend klinisch probleem bij adolescenten en jongvolwassenen. Er is een groeiend aantal aanwijzingen dat verhoogde femorale anteversie (FAV) een belangrijke rol speelt bij het ontstaan van AKP 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Bovendien suggereert ditzelfde bewijs dat een derotationele femorale osteotomie gunstig is voor deze patiënten, aangezien goede klinische resultaten zijn gemeld 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Dit type operatie wordt echter niet veel gebruikt in de dagelijkse klinische praktijk onder orthopedisch chirurgen, vooral in het geval van adolescenten en jonge actieve patiënten met voorste kniepijn27, omdat de vele controversiële aspecten onzekerheid veroorzaken. Er is bijvoorbeeld waargenomen dat de correctie verkregen na de osteotomie soms niet is wat eerder was gepland. Dat wil zeggen, er is niet altijd een verhouding van 1: 1 tussen de hoeveelheid rotatie die is gepland bij het uitvoeren van de osteotomie en de hoeveelheid FAV gecorrigeerd. Deze bevinding is tot op heden niet onderzocht. Daarom is het het onderwerp van dit document. Om de discrepantie tussen de grootte van de rotatie uitgevoerd met de osteotomie en de grootte van de correctie van FAV te verklaren, werd verondersteld dat de rotatieas van de osteotomie en de rotatieas van het dijbeen mogelijk niet samenvallen.
Een van de belangrijkste problemen die moeten worden aangepakt, is het nauwkeurig lokaliseren van de femorale rotatieas en de rotatieas van de osteotomie. De eerste femorale as is de femorale as gemeten op de CT-scan op het moment van de diagnose van de patiënt, terwijl de tweede femorale as de femorale as is die wordt gemeten na het uitvoeren van de osteotomie. In het afgelopen decennium is 3D-technologie steeds belangrijker geworden in preoperatieve planning, vooral in orthopedische chirurgie en traumatologie, voor het vereenvoudigen en optimaliseren van chirurgische technieken15,16. De ontwikkeling van 3D-technologie heeft de creatie van anatomische biomodellen ondersteund op basis van 3D-beeldvormingstests zoals CT, waarbij op maat gemaakte prothetische implantaten kunnen worden aangepast17,18,19 en osteosyntheseplaten kunnen worden gegoten in het geval van fracturen20,21,22. Bovendien is 3D-planning al gebruikt in eerdere studies om de oorsprong van de misvorming in unilaterale torsieveranderingen van het dijbeente analyseren 14. Momenteel zijn er verschillende softwareprogramma’s die volledig gratis en aanpasbaar zijn aan de meeste computers en 3D-printers op de markt, waardoor deze technologie gemakkelijk toegankelijk is voor de meeste chirurgen ter wereld. Deze 3D-planning maakt de nauwkeurige berekening mogelijk van de initiële rotatieas van het dijbeen en de rotatieas van het dijbeen nadat de intertrochantere osteotomie is uitgevoerd. Het belangrijkste doel van deze studie is om aan te tonen dat de rotatieas van de femorale intertrochanterische osteotomie en de rotatieas van het dijbeen niet samenvallen. Deze 3D-technologie maakt het mogelijk om deze discrepantie tussen de assen te visualiseren en te corrigeren door een aanpassing van de osteotomie. Het uiteindelijke doel is om een grotere interesse van orthopedisch chirurgen voor dit soort operaties te stimuleren.
Dit protocol met een 3D-methodologie wordt uitgevoerd in vier fundamentele stappen. Eerst worden CT-beelden gedownload en wordt het 3D-biomodel gemaakt van de DICOM-bestanden (Digital Imaging and Communication in Medicine) van de CT-scan. CT-scans van hogere kwaliteit maken betere biomodellen mogelijk, maar betekenen dat de patiënt meer ioniserende straling ontvangt. Voor chirurgische planning met biomodellen is de kwaliteit van conventionele CT voldoende. Het DICOM-beeld van een CT-scan bestaat uit een map met veel verschillende bestanden, met één bestand voor elke gemaakte CT-snede. Elk van deze bestanden bevat niet alleen de grafische informatie van de CT-cut, maar ook de metadata (gegevens die aan de afbeelding zijn gekoppeld). Om de afbeelding te openen, is het essentieel om een map te hebben met alle bestanden van de serie (de CT). Het biomodel wordt geëxtraheerd uit de totaliteit van de bestanden.
Ten tweede, om het 3D-biomodel te verkrijgen, is het noodzakelijk om het 3D Slicer-computerprogramma te downloaden, een open-source programma met veel hulpprogramma’s. Bovendien is dit de meest gebruikte computersoftware in internationale 3D-laboratoria en heeft het het voordeel dat het volledig gratis is en kan worden gedownload vanaf de hoofdpagina. Omdat deze software een X-ray image viewer is, moet de DICOM-afbeelding in het programma worden geïmporteerd.
Ten derde zal het eerste biomodel verkregen met 3D Slicer niet overeenkomen met het definitieve, omdat er regio’s zoals de CT-tafel of botten en zachte delen in de buurt zullen zijn die niet van belang zijn. Het biomodel wordt bijna automatisch “schoongemaakt” met de 3D-ontwerpsoftware, MeshMixer, die ook rechtstreeks van de officiële website gratis kan worden gedownload. Ten slotte wordt femorale anteversie berekend en wordt de osteotomie gesimuleerd met behulp van een andere gratis software uit de Windows Store, 3D Builder.
De belangrijkste bevinding van deze studie is dat 3D-technologie de planning van proximale externe derotationele femorale osteotomie mogelijk maakt. Deze technologie kan de operatie simuleren die moet worden uitgevoerd bij een specifieke patiënt op de computer. Het is een eenvoudige, reproduceerbare en gratis techniek die software gebruikt die kan worden aangepast aan de meeste computers. Het enige technische probleem kan zijn dat de 3D-buildersoftware alleen werkt met het Windows-besturingssysteem. De belangrijkste bep…
The authors have nothing to disclose.
De auteurs hebben geen erkenningen.
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 |