カスタムメイドの修正人工股関節形成術における複合現実感の使用:最初の症例報告

Summary

複雑な修正人工股関節形成術は、カスタムメイドのインプラントと複合現実技術を使用して実行されました。著者の知識によると、これは文献に記載されているそのような手順の最初の報告です。

Abstract

解剖学的構造の3D印刷と視覚化の技術は、さまざまな医学分野で急速に成長しています。カスタムメイドのインプラントと複合現実を使用して、2019年1月に複雑な修正人工股関節形成術を実施しました。複合現実を使用することで、構造の非常に優れた視覚化が可能になり、正確なインプラント固定が可能になりました。著者の知識によると、これはこれら2つのイノベーションの併用の最初のケースレポートです。手術の資格に先立つ診断は、左股関節の寛骨臼成分の緩みでした。エンジニアが作成した複合現実ヘッドセットとホログラムが手術中に使用されました。手術は成功し、その後、早期の垂直化と患者のリハビリテーションが続きました。チームは、関節形成術、外傷、整形外科腫瘍学における技術開発の機会を見ています。

Introduction

3次元(3D)印刷と複雑な構造の視覚化の技術は、さまざまな医療分野で急速に成長しています。これらには、心臓血管外科、耳鼻咽喉科、顎顔面外科、そしてとりわけ整形外科手術が含まれます1,2,3,4,5。現在、この技術は整形外科手術において、3Dプリント要素の直接実装だけでなく、外科トレーニング、術前計画、または術中ナビゲーションにおいても使用されている^6,7,8。

人工股関節全置換術(THA)と人工膝関節全置換術(TKA)は、世界中で最も頻繁に行われる整形外科手術の1つです。患者の生活の質が大幅に向上したため、THAは以前の出版物で「世紀の手術」⁹と説明されていました。ポーランドでは、49.937 THAと30.615 TKAが2019¹⁰年に実行されました。平均余命が延びるにつれて、股関節および膝関節形成術の予測数は増加傾向にあります。インプラントの設計、手術技術、および術後ケアを改善するために多大な努力が払われてきました。これらの進歩は、患者の機能を回復し、合併症のリスクを減らす可能性を高めました^11,12,13,14。

しかし、世界中の整形外科医が現在直面している大きな課題は、股関節の解剖学的欠陥により、既製のインプラントを実装することが非常に困難または不可能でさえある非標準的な患者と協力することです¹⁵。骨量減少は、重大な外傷、寛骨臼突起を伴う進行性変性変形性関節症、発達性股関節形成不全、原発性骨癌、または転移が原因である可能性があります¹⁶、^17、18、^19、20。インプラント選択の問題は、特に複数の改訂のリスクがあり、時には型破りな治療を必要とする患者に関係しています。そのような場合、非常に有望な解決策は、特定の患者と骨の欠陥のために作成された付加的な3Dプリントインプラントであり、非常に正確な解剖学的フィットを可能にします²⁰。

関節形成術の分野では、正確なインプラントとその持続可能な固定が重要です。術前および術中の3Dビジュアライゼーションの進歩により、拡張現実および複合現実^{21、22、23、24}などの優れたソリューションが生まれました。骨およびインプラントコンピュータ断層撮影(CT)ホログラムの術中の使用は、従来のX線撮影画像よりも優れたプロテーゼ配置を可能にする可能性がある。この新しい技術は、治療効果の可能性を高め、神経血管合併症のリスクを減らす可能性があります^21,25。

この症例報告は、無菌緩みのために股関節修正手術を受けた患者に関するものです。複数のインプラントの失敗によって引き起こされる重大な骨量減少に対処するために、カスタムメイドの3Dプリント寛骨臼インプラントが使用されました。手順中、リスクのある神経血管構造の損傷を避けるために、複合現実を使用してインプラントの位置を視覚化しました。複合現実ヘッドセットに実装されたアプリケーションは、音声およびジェスチャーコマンドを与えることができ、外科手術中に無菌状態でそれを使用することを可能にする。

症例は57歳の女性で,左股関節寛骨臼の緩みという予備診断で来院した.患者の病歴は広範囲でした。彼女の人生を通して、彼女は股関節の多数の外科的処置を受けました。最初の治療は、股関節形成不全による変形性関節症による股関節リサーフェシング(1977-15歳)、2番目の治療はインプラントの緩みによる人工股関節全置換術(1983-21歳)、および他の2つの再手術(1998、2000-37、39歳)でした。また,小児脳性麻痺による痙性左側片麻痺を患っており,左内反足変形により手術を繰り返す.彼女はまた、胸腰椎の変形性関節症、手根管症候群、および十分に制御された動脈性高血圧症に悩まされていました。次術の資格取得前の最終診断は、左股関節の寛骨臼成分の緩みによる痛みと機能制限の増加でした。患者は意欲的で、身体的に活発で、障害に対処していました。

Protocol

プロトコルは、ワルシャワ医科大学の人間研究倫理委員会のガイドラインに従います。患者は手順にインフォームドコンセントを与え、それが記録されるという事実を認めました。患者は手順の前にそれに同意しました。 注:手術プロジェクトに患者を含めるための基本的な基準は、解剖学的機能障害のために介入する必要性であり、標準的なインプラントを使用するこ?…

Representative Results

画像前処理骨盤骨、大腿骨、および内部人工装具のバイナリマスクは、利用可能なソフトウェア33を備えた閾値化および領域成長アルゴリズムを使用して、経験豊富な放射線技師によってCT DICOM画像から半自動的にセグメント化された。準備されたラベルマップも放射線科医によって手動で修正されました。ラベルマップは、次のステップでCTスキャンに追加?…

Discussion

一次および修正股関節形成術では、治療の有効性を確保するためにパーソナライズが必要になる場合があります。ただし、カスタムインプラントを使用すると、標準的な手順と比較して手術の準備に時間がかかります。カスタムメイドの3Dプリントインプラントは、病気が重大な骨破壊を引き起こした非典型的な患者の機能を回復する機会を与えるソリューションです²⁹。標…

Materials

CarnaLifeHolo v. 1.5.2	MedApp S.A.
Custom-Made implant type Triflanged Acetabular Component	BIOMET	REF PM0001779
Head Constrained Modular Head + 9mm Neck for cone 12/14, Co-Cr-Mo, size 36mm	BIOMET	REF 14-107021
Polyethylene insert Freedom Ringloc-X Costrained Linear Ringloc-X 58mm for head 36mm / 10 *	BIOMET	REF 11-263658