회전 제거 근위 대퇴 절골술의 3차원 수술 전 가상 계획
Summary
이 작업은 무료 오픈 소스 소프트웨어와 함께 3D 기술을 사용하여 상세한 수술 계획 프로토콜을 제시합니다. 이 프로토콜은 대퇴골 전향을 정확하게 정량화하고 전방 무릎 통증 치료를 위한 회전 제거 근위 대퇴 절골술을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
전방 무릎 통증 (AKP)은 청소년과 성인에게 흔한 병리학입니다. 증가된 대퇴골 전향(FAV)은 AKP를 포함한 많은 임상 증상을 나타냅니다. 증가된 FAV가 AKP의 기원에 중요한 역할을 한다는 증거가 늘어나고 있습니다. 또한, 이 동일한 증거는 좋은 임상 결과가 보고되었기 때문에 회전 탈회전 대퇴 절골술이 이러한 환자에게 유익하다는 것을 시사합니다. 그러나 이러한 유형의 수술은 정형외과 의사들 사이에서 널리 사용되지 않습니다.
정형외과 의사를 회전 절골술 분야로 끌어들이는 첫 번째 단계는 수술 전 수술 계획을 단순화하고 컴퓨터에서 수술 개입 결과를 미리 시각화할 수 있는 방법론을 제공하는 것입니다. 이를 위해 우리 실무 그룹은 3D 기술을 사용합니다. 수술 계획에 사용되는 영상 데이터 세트는 환자의 CT 스캔을 기반으로 합니다. 이 3D 방법은 오픈 액세스(OA)이므로 모든 정형외과 의사가 경제적 비용 없이 액세스할 수 있습니다. 또한 대퇴골 비틀림의 정량화뿐만 아니라 가상 수술 계획을 수행할 수 있습니다. 흥미롭게도 이 3D 기술은 전자간 회전 대퇴 절골술의 크기가 기형 교정과 1:1 관계를 나타내지 않는다는 것을 보여줍니다. 또한 이 기술은 절골술의 크기와 기형 교정 사이의 관계가 1:1이 되도록 절골술을 조정할 수 있습니다. 이 백서에서는 이 3D 프로토콜에 대해 간략하게 설명합니다.
Introduction
전방 무릎 통증(AKP)은 청소년과 젊은 성인에게 흔한 임상 문제입니다. 증가된 대퇴골 전향(FAV)이 AKP 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11의 기원에 중요한 역할을 한다는 증거가 늘어나고 있습니다 . 또한, 이 동일한 증거는 좋은 임상 결과가 보고되었기 때문에 회전 탈회전 대퇴 절골술이 이러한 환자에게 유익하다는 것을 시사합니다 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . 그러나, 이러한 유형의 수술은 정형외과 의사들 사이에서 일상적인 임상 실습에서 널리 사용되지 않으며, 특히 전방 무릎 통증을 앓고 있는 청소년 및 젊은 활동적인 환자의 경우27, 많은 논란의 여지가 있는 측면이 불확실성을 야기하기 때문이다. 예를 들어, 절골술 후 얻은 교정이 이전에 계획된 것과 다른 경우가 있습니다. 즉, 절골술을 시행할 때 계획된 회전량과 교정된 FAV의 양 사이에 항상 1:1 비율이 있는 것은 아닙니다. 이 발견은 현재까지 연구되지 않았습니다. 따라서 본 논문의 주제입니다. 절골술로 시행한 회전의 크기와 FAV의 교정 크기 사이의 불일치를 설명하기 위해 절골술의 회전축과 대퇴골의 회전축이 일치하지 않을 수 있다는 가설을 세웠다.
해결해야 할 주요 문제 중 하나는 대퇴골 회전축과 절골술의 회전축을 정확하게 찾는 것입니다. 첫 번째 대퇴축은 환자의 진단 당시 CT 스캔에서 측정한 대퇴축이고, 두 번째 대퇴축은 절골술을 시행한 후 측정한 대퇴축입니다. 지난 10년 동안 3D 기술은 수술 전 계획, 특히 정형외과 수술 및 외상학에서 수술 기법을 단순화하고 최적화하기 위해 점점 더 중요해지고 있습니다15,16. 3D 기술의 발전은 CT와 같은 3D 영상 검사에 기초한 해부학적 바이오모델의 생성을 지원해 왔으며, 이 시험에서는 맞춤형 보철 임플란트를 적용할 수 있고17,18,19 골절의 경우 골합성 플레이트 를 성형할 수 있다(20,21,22). 또한, 3D 계획은 대퇴골14의 일방적인 비틀림 변형에서 기형의 기원을 분석하기 위해 이전 연구에서 이미 사용되었습니다. 현재 시중에 나와 있는 대부분의 컴퓨터와 3D 프린터에 완전히 무료이며 적용할 수 있는 여러 소프트웨어 프로그램이 있으므로 전 세계 대부분의 외과의가 이 기술에 쉽게 액세스할 수 있습니다. 이 3D 계획을 통해 전자간 절골술을 시행한 후 대퇴골의 초기 회전축과 대퇴골의 회전축을 정확하게 계산할 수 있습니다. 이 연구의 주요 목적은 대퇴골 전자간 절골술의 회전축과 대퇴골의 회전축이 일치하지 않음을 입증하는 것입니다. 이 3D 기술을 사용하면 축 간의 이러한 불일치를 시각화하고 절골술 조정을 통해 수정할 수 있습니다. 궁극적인 목표는 이러한 유형의 수술에 대한 정형외과 의사의 더 큰 관심을 자극하는 것입니다.
3D 방법론을 사용하는 이 프로토콜은 네 가지 기본 단계로 수행됩니다. 먼저 CT 영상을 다운로드하고 CT 스캔의 DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine) 파일에서 3D 바이오 모델을 만듭니다. 고품질 CT 스캔은 더 나은 바이오모델을 허용하지만 환자가 더 많은 전리 방사선을 받는다는 것을 의미합니다. 바이오 모델을 사용한 수술 계획의 경우 기존 CT의 품질로 충분합니다. CT 스캔의 DICOM 영상은 CT 컷마다 하나의 파일이 있는 다양한 파일이 있는 폴더로 구성됩니다. 이러한 각 파일에는 CT 컷의 그래픽 정보뿐만 아니라 메타데이터 (이미지와 관련된 데이터)도 포함되어 있습니다. 이미지를 열려면 시리즈의 모든 파일(CT)이 있는 폴더가 있어야 합니다. 바이오모델은 파일 전체로부터 추출된다.
둘째, 3D 바이오 모델을 얻으려면 많은 유틸리티가 포함된 오픈 소스 프로그램인 3D Slicer 컴퓨터 프로그램을 다운로드해야 합니다. 또한 이것은 국제 3D 실험실에서 가장 널리 사용되는 컴퓨터 소프트웨어이며 비용이 전혀 들지 않고 메인 페이지에서 다운로드할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 소프트웨어는 X-ray 이미지 뷰어이므로 DICOM 이미지를 프로그램으로 가져와야 합니다.
셋째, 3D 슬라이서로 얻은 첫 번째 바이오 모델은 CT 테이블이나 뼈 및 부드러운 부분과 같이 관심 없는 영역이 근처에 있기 때문에 최종 바이오 모델과 일치하지 않습니다. 바이오 모델은 3D 디자인 소프트웨어인 MeshMixer를 사용하여 거의 자동으로 “청소”되며, 공식 웹사이트에서 직접 무료로 다운로드할 수도 있습니다. 마지막으로 대퇴골 전향이 계산되고 Windows Store의 다른 무료 소프트웨어인 3D Builder를 사용하여 절골술을 시뮬레이션합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구의 가장 중요한 발견은 3D 기술을 통해 근위 외부 회전 제거 대퇴 절골술을 계획할 수 있다는 것입니다. 이 기술은 컴퓨터에서 특정 환자에게 수행될 수술을 시뮬레이션할 수 있습니다. 대부분의 컴퓨터에 적용할 수 있는 소프트웨어를 사용하는 간단하고 재현 가능하며 자유로운 기술입니다. 유일한 기술적 문제는 3D 빌더 소프트웨어가 Windows 운영 체제에서만 작동한다는 것입니다. 주요 한…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 인정하지 않습니다.
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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