Décompression du noyau guidée par navigation en réalité augmentée pour l’ostéonécrose de la tête fémorale
Summary
La technologie de réalité augmentée a été appliquée à la décompression du noyau pour l’ostéonécrose de la tête fémorale afin de réaliser une visualisation en temps réel de cette intervention chirurgicale. Cette méthode peut améliorer efficacement la sécurité et la précision de la décompression du noyau.
Abstract
L’ostéonécrose de la tête fémorale (ONFH) est une maladie articulaire courante chez les patients jeunes et d’âge moyen, qui pèse sérieusement sur leur vie et leur travail. Pour l’ONFH à un stade précoce, la chirurgie de décompression de base est une thérapie classique et efficace de préservation de la hanche. Dans les procédures traditionnelles de décompression du noyau avec du fil Kirschner, il existe encore de nombreux problèmes tels que l’exposition aux rayons X, la vérification répétée de la ponction et les dommages au tissu osseux normal. La cécité du processus de ponction et l’incapacité de fournir une visualisation en temps réel sont des raisons cruciales de ces problèmes.
Pour optimiser cette procédure, notre équipe a développé un système de navigation peropératoire sur la base de la technologie de réalité augmentée (RA). Ce système chirurgical peut afficher intuitivement l’anatomie des zones chirurgicales et rendre des images préopératoires et des aiguilles virtuelles en vidéo peropératoire en temps réel. Avec le guide du système de navigation, les chirurgiens peuvent insérer avec précision des fils Kirschner dans la zone de la lésion ciblée et minimiser les dommages collatéraux. Nous avons effectué 10 cas de chirurgie de décompression centrale avec ce système. L’efficacité du positionnement et de la fluoroscopie est grandement améliorée par rapport aux procédures traditionnelles, et la précision de la ponction est également garantie.
Introduction
L’ostéonécrose de la tête fémorale (ONFH) est une maladie invalidante courante chez les jeunes adultes1. Sur le plan clinique, il est nécessaire de déterminer la stadification de l’ONFH en fonction de la radiographie, de la tomodensitométrie et de l’IRM pour décider de la stratégie de traitement (Figure 1). Pour l’ONFH à un stade précoce, la thérapie de préservation de la hanche est généralement adoptée2. La chirurgie de décompression centrale (MC) est l’une des méthodes de préservation de la hanche les plus fréquemment utilisées pour l’ONFH. Certains effets curatifs de la décompression du noyau avec ou sans greffe osseuse dans le traitement de l’ONFH à un stade précoce ont été rapportés, ce qui peut éviter ou retarder l’arthroplastie totale de la hanche (THA) ultérieure pendant une longue période 3,4,5. Cependant, le taux de réussite de la MC avec ou sans greffe osseuse a été rapporté différemment parmi les études précédentes, de 64% à 95%6,7,8,9. La technique chirurgicale, en particulier la précision de la position de perçage, est importante pour le succès de la préservation de la hanche10. En raison de la cécité de la procédure de ponction et de positionnement, les techniques traditionnelles de LA MC présentent plusieurs problèmes, tels qu’un temps de fluoroscopie plus long, une ponction répétée à l’aide d’un fil Kirschner et une lésion du tissu osseux normal11,12.
Ces dernières années, la méthode assistée par réalité augmentée (RA) a été introduite en chirurgie orthopédique13. La technique AR peut montrer visuellement l’anatomie du champ chirurgical, guider les chirurgiens dans la planification de la procédure opératoire et, par conséquent, réduire la difficulté de l’opération. Les applications de la technique AR dans l’implantation de vis pédiculaires et la chirurgie d’arthroplastie articulaire ont été rapportées plus tôt 14,15,16,17. Dans cette étude, nous visons à appliquer la technique AR à la procédure CD et à vérifier son innocuité, son exactitude et sa faisabilité dans la pratique clinique.
Composants matériels du système
Les principaux composants du système chirurgical de navigation basé sur la RA sont les suivants: (1) Une caméra de profondeur (Figure 2A) installée directement au-dessus de la zone chirurgicale; la vidéo est tournée à partir de cela et renvoyée au poste de travail pour enregistrement et coopération avec les données d’imagerie. (2) Un dispositif de perforation (figure 2B) et un cadre de marquage de surface du corps non invasif (figure 2C), tous deux équipés de réflecteurs infrarouges passifs. Un revêtement réfléchissant spécial des billes de marquage (Figure 3) peut être capturé par un équipement infrarouge pour obtenir un suivi précis de l’équipement chirurgical dans la zone chirurgicale. (3) Un dispositif de positionnement infrarouge (Figure 2D) est responsable du suivi des marqueurs dans la zone chirurgicale, correspondant au cadre de marquage de la surface du corps et au dispositif de ponction avec une grande précision (Figure 4). (4) Le système hôte (Figure 2E) est un poste de travail 64 bits, installé avec le système de chirurgie orthopédique assistée par RA développé indépendamment. L’affichage en réalité augmentée de l’opération de ponction de l’articulation de la hanche et de la tête fémorale peut être complété avec son assistance.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bien que la THA se soit développée rapidement ces dernières années et soit devenue une méthode ultime efficace pour l’ONFH, la thérapie de préservation de la hanche joue toujours un rôle important dans le traitement de l’ONFH18,19 à un stade précoce. La MC est une chirurgie de préservation de la hanche de base et efficace, qui peut libérer la douleur à la hanche et retarder le développement de l’effondrement de la tête fémorale<sup class="xr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par la Beijing Natural Science Foundation (7202183), la National Natural Science Foundation of China (81972107) et la Beijing Municipal Science and Technology Commission (D171100003217001).
Materials
| AR-assisted Orthopedic Surgery System | Self development | None | An operating software that implements AR for orthopedic surgery |
| Depth camera | Stereolabs | ZED depth camera(ZED mini) | shoot video and sent back to the workstation. |
| Image processing software | Adobe Systems Incorporated | Adobe Photoshop CS6 | Image processing software |
| Infrared positioning device | Northern Digital Inc. | NDI Polaris Spectra optical tracking device | Tracking markers in the surgical area. |
| Puncture device | Stryker | Stryker System 7 Cordless driver and Sabo | Insert kirschner wire into the necrotic area. |
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