JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Ismarlama Revizyon Kalça Artroplastisinde Karma Gerçeklik Kullanımı: İlk Olgu Sunumu

Published: August 04, 2022
doi:
10.3791/63654
, , , , , ,
1Department of Orthopaedics and Traumatology of the Musculoskeletal System, Infant Jesus Teaching Hospital,Medical University of Warsaw, 2Department of Human Anatomy,Medical University of Silesia, 3Department of Measurement and Electronics,AGH University of Science and Technology, 4MedApp S.A.

Summary

Özel yapım implant ve karma gerçeklik teknolojisi kullanılarak karmaşık bir revizyon kalça artroplastisi yapıldı. Yazarların bilgisine göre, bu literatürde açıklanan bu tür bir prosedürün ilk raporudur.

Abstract

3D baskı ve anatomik yapıların görselleştirilmesi teknolojisi, tıbbın çeşitli alanlarında hızla büyümektedir. Ocak 2019’da karmaşık revizyon kalça artroplastisi gerçekleştirmek için özel yapım bir implant ve karma gerçeklik kullanılmıştır. Karma gerçekliğin kullanılması, yapıların çok iyi bir şekilde görselleştirilmesine izin verdi ve hassas implant fiksasyonu ile sonuçlandı. Yazarların bilgisine göre, bu, bu iki yeniliğin birleşik kullanımının ilk açıklanan vaka raporudur. İşlemin kalifikasyonundan önceki tanı, sol kalçanın asetabuler bileşeninin gevşemesiydi. Ameliyat sırasında mühendisler tarafından hazırlanan karma gerçeklik başlığı ve hologramlar kullanıldı. Operasyon başarılı geçti ve bunu erken dikeyleştirme ve hasta rehabilitasyonu izledi. Ekip, eklem artroplastisi, travma ve ortopedik onkolojide teknoloji geliştirme fırsatları görüyor.

Introduction

Üç boyutlu (3D) baskı ve karmaşık yapıların görselleştirilmesi teknolojisi, tıbbın çeşitli alanlarında hızla artmaktadır. Bunlar arasında kardiyovasküler cerrahi, kulak burun boğaz, maksillofasiyal cerrahi ve hepsinden önemlisi ortopedik cerrahi 1,2,3,4,5 sayılabilir. Şu anda, bu teknoloji ortopedik cerrahide sadece 3D baskılı elemanların doğrudan uygulanmasında değil, aynı zamanda cerrahi eğitimde, ameliyat öncesi planlamada veya intraoperatif navigasyonda da kullanılmaktadır 6,7,8.

Total kalça artroplastisi (THA) ve total diz artroplastisi (TKA) tüm dünyada en sık uygulanan ortopedik cerrahi girişimlerden biridir. Hastanın yaşam kalitesindeki önemli iyileşme nedeniyle, THA önceki bir yayında “yüzyılın ameliyatı” olarak tanımlanmıştı9. Polonya’da 2019 yılında 49.937 THA ve 30.615 TKAgerçekleştirilmiştir 10. Yaşam beklentisi arttıkça, öngörülen kalça ve diz artroplastisi ameliyatlarının sayısında artış eğilimi vardır. İmplant tasarımını, cerrahi tekniği ve postoperatif bakımı geliştirmek için büyük çaba sarf edilmiştir. Bu ilerlemeler, hasta fonksiyonlarını geri kazanma ve komplikasyon riskini azaltma şansının artmasına yol açmıştır11,12,13,14.

Bununla birlikte, şu anda dünya çapında ortopedik cerrahların karşılaştığı en büyük zorluk, kalça eklemindeki anatomik kusurları hazır bir implant15’i uygulamayı çok zorlaştıran veya hatta imkansız kılan standart dışı hastalarla çalışmaktır. Kemik kaybı önemli travma, asetabuler çıkıntı ile ilerleyici dejeneratif osteoartrit, gelişimsel kalça displazisi, primer kemik kanseri veya metastaz16,17,18,19,20 nedeniyle olabilir. İmplant seçimi sorunu özellikle çoklu revizyon riski altında olan ve bazen de konvansiyonel olmayan tedavi gerektiren hastalarla ilgilidir. Bu gibi durumlarda, çok umut verici bir çözüm, belirli bir hasta ve kemik defekti için yaratılan ve çok hassas bir anatomik uyum sağlayan katkı maddesi yapılmış bir 3D baskılı implanttır20.

Artroplasti alanında, hassas implant ve sürdürülebilir fiksasyonu çok önemlidir. Preoperatif ve intraoperatif 3D görselleştirmedeki ilerleme, artırılmış ve karma gerçeklik21,22,23,24 gibi mükemmel çözümlerle sonuçlanmıştır. Kemik ve implant bilgisayarlı tomografi (BT) hologramlarının intraoperatif kullanımı, konvansiyonel radyografi görüntülerinden daha iyi protez yerleştirilmesine izin verebilir. Gelişen bu teknoloji, tedavi etkinliği şansını artırabilir ve nörovasküler komplikasyon riskini azaltabilir21,25.

Bu olgu sunumu, aseptik gevşeme nedeniyle kalça revizyon ameliyatına tabi tutulan bir hasta ile ilgilidir. Birden fazla implant başarısızlığının neden olduğu önemli kemik kaybını gidermek için, özel yapım 3D baskılı asetabuler implant kullanıldı. İşlem sırasında, risk altındaki nörovasküler yapılara zarar vermemek için implant pozisyonunu görselleştirmek için karma gerçeklik kullandık. Karma gerçeklik başlığına uygulanan uygulama, sesli ve jest komutlarının verilmesine olanak tanıyarak cerrahi işlem sırasında steril koşullarda kullanılmasını mümkün kılar.

57 yaşında bir kadın hasta ön tanı ile bölüme kabul edildi: sol kalçanın asetabuler bileşeninin gevşemesi. Hastanın hastalık öyküsü genişti. Hayatı boyunca, kalça ekleminin çok sayıda cerrahi prosedürüne tabi tutuldu. İlk tedavi kalça displazisinin neden olduğu osteoartrit nedeniyle kalça yenileme (1977-15 yaş), ikincisi implant gevşemesine bağlı total kalça artroplastisi (1983-21 yaş) ve diğer iki revizyon ameliyatı (1998, 2000-37 ve 39 yaş) idi. Ayrıca çocukluk çağı serebral palsisinin neden olduğu spastik sol taraflı hemipleji hastasıydı ve sol ayaklı deformitesi nedeniyle defalarca ameliyat edildi. Ayrıca torakolomber omurganın osteoartriti, karpal tünel sendromu ve iyi kontrol edilen arteriyel hipertansiyon ile yüklüydü. Bir sonraki prosedür için yeterlilikten önceki son tanı, sol kalçanın asetabuler bileşeninin gevşemesinden kaynaklanan ağrı ve artan fonksiyon sınırlamasıydı. Hasta yüksek motivasyonlu, fiziksel olarak aktif ve engellilikle başa çıkabiliyordu.

Protocol

Protokol, Varşova Tıp Üniversitesi İnsan Araştırmaları Etik Komitesi’nin yönergelerini takip etmektedir. Hasta prosedüre bilgilendirilmiş onam verdi ve kaydedileceğini kabul etti. Hasta işlemden önce bunu kabul etti. NOT: Hastanın cerrahi projeye dahil edilmesinin temel kriteri, standart bir implantın kullanılmasını imkansız kılan anatomik işlev bozukluğu nedeniyle müdahale zorunluluğuydu. Karma gerçeklik, protezin daha iyi yerleştirilmesini ve başarılı ameliyat ş…

Representative Results

Görüntü ön işlemePelvik kemik, femur ve endoprotezin ikili maskeleri, mevcut yazılım33 ile eşik ve bölge büyütme algoritmaları kullanılarak deneyimli radyolojik teknoloji uzmanları tarafından BT DICOM görüntülerinden yarı otomatik olarak segmentlere ayrıldı. Hazırlanan etiket haritaları da bir radyolog tarafından manuel olarak düzeltildi. Bir sonraki adımda BT taramasına eklenerek görselleştirmeyi geliştirmek için etiket haritaları kullanılmı?…

Discussion

Primer ve revizyon kalça artroplastisi, tedavinin etkinliğini sağlamak için kişiselleştirme gerektirebilir. Bununla birlikte, özel implantların kullanımı, standart prosedürlere kıyasla ameliyat için daha uzun hazırlık gerektirir. Özel yapım 3D baskılı implantlar, hastalığı önemli kemik yıkımına neden olan tipik olmayan hastalarda işlevi geri kazanma şansı veren çözümdür29. Hızla gelişen ilerlemiş dejeneratif hastalıklar, primer kemik tümörleri veya metastazla…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Uygulanamaz.

Çalışma, ticari olmayan bir işbirliğinin parçası olarak gerçekleştirilmiştir.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Smoczok, M., Starszak, K., Starszak, W. 3D printing as a significant achievement for application in posttraumatic surgeries: A literature review. Current Medical Imaging. 17 (7), 814-819 (2021).
  2. Farooqi, K. M., et al. 3D printing and heart failure: The present and the future. JACC: Heart Failure. 7 (2), 132-142 (2019).
  3. Canzi, P., et al. New frontiers and emerging applications of 3D printing in ENT surgery: A systematic review of the literature. Acta Otorhinolaryngologica Italica. 38 (4), 286-303 (2019).
  4. Lin, A. Y., Yarholar, L. M. Plastic surgery innovation with 3D printing for craniomaxillofacial operations. Missouri State Medical Association Journal. 117 (2), 136-142 (2020).
  5. Murphy, S. V., De Coppi, P., Atala, A. Opportunities and challenges of translational 3D bioprinting. Nature Biomedical Engineering. 4 (4), 370-380 (2020).
  6. Pugliese, L., et al. The clinical use of 3D printing in surgery. Updates in Surgery. 70 (3), 381-388 (2018).
  7. Yan, L., Wang, P., Zhou, H. 3D printing navigation template used in total hip arthroplasty for developmental dysplasia of the hip. Indian Journal of Orthopaedics. 54 (6), 856-862 (2020).
  8. Kuroda, S., Kobayashi, T., Ohdan, H. 3D printing model of the intrahepatic vessels for navigation during anatomical resection of hepatocellular carcinoma. International Journal of Surgery Case Reports. 41, 219-222 (2017).
  9. Learmonth, I. D., Young, C., Rorabeck, C. The operation of the century: total hip replacement. Lancet. 370 (9597), 1508-1519 (2007).
  10. . Narodowy Fundusz Zdrowia (NFZ) – finansujemy zdrowie Polaków Available from: https://www.nfz.gov.pl/o-nfz/publikacje/ (2022)
  11. Ackerman, I. N., et al. The projected burden of primary total knee and hip replacement for osteoarthritis in Australia to the year 2030. Musculoskeletal Disorders. 20 (1), 90 (2019).
  12. Nemes, S., Gordon, M., Rogmark, C., Rolfson, O. Projections of total hip replacement in Sweden from 2013 to 2030. Acta Orthopaedica. 85 (3), 238-243 (2014).
  13. Sloan, M., Premkumar, A., Sheth, N. P. Projected volume of primary total joint arthroplasty in the U.S., 2014 to 2030. The Journal of Bone and Joint Surgery. 100 (17), 1455-1460 (2018).
  14. Schwartz, A. M., Farley, K. X., Guild, G. N., Bradbury, T. L. Projections and epidemiology of revision hip and knee arthroplasty in the United States to 2030. Journal of Arthroplasty. 35 (6), 79-85 (2020).
  15. von Lewinski, G. Individuell angepasster Beckenteilersatz in der Hüftgelenksrevision. Der Orhopäde. 49, 417-423 (2020).
  16. Angelini, A., et al. Three-dimension-printed custom-made prosthetic reconstructions: from revision surgery to oncologic reconstructions. International Orthopaedics. 43 (1), 123-132 (2019).
  17. Wang, J., et al. Three-dimensional-printed custom-made hemipelvic endoprosthesis for the revision of the aseptic loosening and fracture of modular hemipelvic endoprosthesis: a pilot study. BMC Surgery. 21 (1), 262 (2021).
  18. Pal, C. P., et al. Metastatic adenocarcinoma of proximal femur treated by custom made hip prosthesis. Journal of Orthopaedic Case Reports. 2 (1), 3-6 (2012).
  19. Kostakos, T. A., et al. Acetabular reconstruction in oncological surgery: A systematic review and meta-analysis of implant survivorship and patient outcomes. Surgical Oncology. 38, 101635 (2021).
  20. Jacquet, C., et al. Long-term results of custom-made femoral stems. Der Orhopäde. 49 (5), 408-416 (2020).
  21. Verhey, J. T., Haglin, J. M., Verhey, E. M., Hartigan, D. E. Virtual, augmented, and mixed reality ap- plications in orthopedic surgery. The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 16 (2), 2067 (2020).
  22. Ayoub, A., Pulijala, Y. The application of virtual reality and augmented reality in oral & maxillofacial surgery. BMC Oral Health. 19 (1), 238 (2019).
  23. Chytas, D., Nikolaou, V. S. Mixed reality for visualization of orthopedic surgical anatomy. World Journal of Orthopedics. 12 (10), 727-731 (2021).
  24. Gao, Y., et al. Application of mixed reality technology in visualization of medical operations. Chinese Medical Sciences Journal. 34 (2), 103-109 (2019).
  25. Zhang, J., et al. Trends in the use of augmented reality, virtual reality, and mixed reality in surgical research: A global bibliometric and visualized analysis. Indian Journal of Surgery. , 1-18 (2022).
  26. Elsayed, H., et al. Direct ink writing of porous titanium (Ti6Al4V) lattice structures. Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications. 103, 109794 (2019).
  27. Tamayo, J. A., et al. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy via electron beam melting for the development of implants for the biomedical industry. Heliyon. 7 (5), 06892 (2021).
  28. Izakovicova, P., Borens, O., Trampuz, A. Periprosthetic joint infection: current concepts and outlook. EFORT Open Reviews. 4 (7), 482-494 (2019).
  29. Chiarlone, F., et al. Acetabular custom-made implants for severe acetabular bone defect in revision total hip arthroplasty: a systematic review of the literature. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 140 (3), 415-424 (2020).
  30. Šťastný, E., Trč, T., Philippou, T. Rehabilitation after total knee and hip arthroplasty. The Journal of Czech Physicians. 155 (8), 427-432 (2016).
  31. Chua, M. J., et al. Early mobilisation after total hip or knee arthroplasty: A multicentre prospective observational study. Public Library of Science One. 12 (6), 0179820 (2017).
  32. Wu, J., Mao, L., Wu, J. Efficacy of exercise for improving functional outcomes for patients undergoing total hip arthroplasty: A meta-analysis. Medicine (Baltimore). 98 (10), 14591 (2019).
  33. Telleria, J. J., Gee, A. O. Classifications in brief: Paprosky classification of acetabular bone loss. Orthopaedics and Related Research. 471 (11), 3725-3730 (2013).
  34. Tepper, O. M., et al. Mixed reality with HoloLens: Where virtual reality meets augmented reality in the operating room. Plastic and Reconstructive Surgery. 140 (5), 1066-1070 (2017).
  35. Joda, T., Gallucci, G. O., Wismeijer, D., Zitzmann, N. U. Augmented and virtual reality in dental medicine: A systematic review. Computers in Biology and Medicine. 108, 93-100 (2019).
  36. Goo, H. W., Park, S. J., Yoo, S. J. Advanced medical use of three-dimensional imaging in Congenital heart disease: Augmented reality, mixed reality, virtual reality, and three-dimensional printing. Korean Journal of Radiology. 21 (2), 133-145 (2020).
  37. Kasprzak, J. D., Pawlowski, J., Peruga, J. Z., Kaminski, J., Lipiec, P. First-in-man experience with real- time holographic mixed reality display of three-dimensional echocardiography during structural intervention: balloon mitral commissurotomy. European Heart Journal. 41 (6), 801 (2020).
  38. Li, G., et al. The clinical application value of mixed- reality-assisted surgical navigation for laparoscopic nephrectomy. Cancer Medicine. 9 (15), 5480-5489 (2020).
  39. Kang, S. L., et al. Mixed-reality view of cardiac specimens: a new approach to understanding complex intracardiac congenital lesions. Pediatric Radiology. 50 (11), 1610-1616 (2020).
  40. Wierzbicki, R., et al. 3D mixed-reality visualization of medical imaging data as a supporting tool for innovative, minimally invasive surgery for gastrointestinal tumors and systemic treatment as a new path in personalized treatment of advanced cancer diseases. Journal of Cancer Research and Clinical Oncology. 148 (1), 237-243 (2022).
  41. Lei, P. F., et al. Mixed reality combined with three – dimensional printing technology in total hip arthroplasty: An updated review with a preliminary case presentation. Orthopaedic Surgery. 11 (5), 914-920 (2019).
  42. Iacono, V., et al. The use of augmented reality for limb and component alignment in total knee arthroplasty: systematic review of the literature and clinical pilot study. Journal of Experimental Orthopedics. 8, 52 (2021).

Tags

Keywords: Mixed RealityCustom-made ImplantEndotipsitisPrecisionVisualizationMusculoskeletal SystemOrthopedic SurgeryDICOMCT ScanSegmentationTransfer FunctionVisualization AdjustmentVoice CommandsHand Gestures
check_url/63654?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Łęgosz, P., Starszak, K., Stanuch, M., Otworowski, M., Pulik, Ł., Złahoda-Huzior, A., Skalski, A. The Use of Mixed Reality in Custom-Made Revision Hip Arthroplasty: A First Case Report. J. Vis. Exp. (186), e63654, doi:10.3791/63654 (2022).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image