三维数字手术规划和快速原型在伯尔尼兹Periacetabular截骨术手术指导

文摘

伯尔尼兹periacetabular截骨术(PAO)由Ganz目前只是成熟的有症状的患者的首选治疗髋关节发育不良继发骨性关节炎(DDH)没有。然而,陡峭的学习曲线和相当数量的严重的并发症导致外科医生寻求替代促进这个过程的再现性和安全性。这是一个报告DDH例手术治疗的帮助下一个数字三维(3 d)规划和快速原型无菌ABS塑料截骨术指南,在巴西发展。我们目前的细节关于规划、指导生产,手术技术,这种治疗方法的早期结果报告在一个病人。数字3 d计划和快速原型手术指南适用和有助于PAO手术如本例中所示。我们注意到没有安全问题,精度好,这种方法和较低的生产成本。

1。介绍

伯尔尼兹periacetabular截骨术(PAO)所描述的甘兹(1]目前只是成熟的有症状的患者的首选治疗髋关节发育不良继发骨性骨关节炎(DDH)没有(2]。在患者年龄超过30岁,球形股正面,没有先进的髋关节骨关节炎,和联合一致,好的最优结果报道在60.5%在最初的20年的随访3]。在选定的情况下,骨关节炎是避免疾病进展,具有良好的临床结果高达30年的随访(2]。

尽管如此,这是一个复杂和技术要求苛刻的手术,有一个陡峭的学习曲线4,5]。在报道PAO手术并发症,关节内骨折,后柱骨折和损伤血管结构和神经是更严重的例子,是直接关系到手术技术(6,7]。

快速原型(RP), 3 d打印手术指南,和数字三维手术计划,正越来越多地被引用文献中有用的工具来帮助复杂手术(8]。事实上,一些作者称经济潜在优势如手术时间,提高手术的准确性和精度,和较低的并发症发生率(9]。在2016年,一个尸体的研究报告好RP-generated指南在模拟的准确性和效用PAO [10]。2019年,第一个系列20患者手术RP-generated塑料指南报道这种方法的可行性以及良好的准确性和再现性(11]。

本研究的目的是报告的一个典型案例DDH PAO手术治疗,借助数字3 d手术规划和无菌RP-generated ABS塑料指南。我们提供详细的规划过程,创造一个低成本的手术指导策略,早期病人的临床和影像学结果。

2。案例展示

28岁,巴西,白女,抱怨右腹股沟疼痛,提交给办公室,先前报道DDH诊断。她在青春期有转子的疼痛,但她的症状恶化和迁移到腹股沟区域,和去年大幅增加,阻止她练习运动或长距离步行。她寻求与至少五个髋关节前咨询医生,谁建立了诊断和显示手术,但没有人能够继续治疗的报道,他们没有感到舒适与外科手术。

没有并发症,过敏,或药物的使用,除了止痛剂。

体检,有轻度跛行,右边没有畸形,一些温柔的转子。值得注意的是,有一个内部的旋转运动范围增加臀部和剧烈的疼痛在挑衅前撞击测试(在屈曲、内收和内部旋转)。

射线照片描述对DDH的迹象,Tonnis 20°角,中心8°角,一个前中心边缘角0°,珊顿折线,球形股骨头(图的存在1)。

计算机断层扫描(CT)扫描提供了三维畸形的细节,包括股骨头颈直径结的存在弥补损失,导致随之而来的凸轮畸形诊断。磁共振成像(MRI)诊断的一个典型hyperplasic唇状结构(图2)。

在确认诊断和明确的手术的迹象,我们建议继续治疗。此外,我们解释说,我们在学习曲线的过程中,虽然我们知道RP技术的适用性的帮助在这种情况下,开发一种方法自2016年以来。病人,谁是一个牙医,报告自己的经验与大改进这项技术允许在口腔植入并接受接受手术使用一个定制的截骨术指南由RP生成的。经过广泛讨论潜在的风险和利益的过程中,病人提供了一个签署了同意的过程。这个报告已经出版的伦理委员会批准,和病人还提供了一个签署了同意出版。

2.1。手术计划

患者的骨盆CT扫描图像导入到InVesalius 3.0软件作为医学数字成像和通信(DICOM)和转换成表面镶嵌语言(STL) [12]。3 d图像被外科医生在CAD / CAM软件(Meshmixer, Autodesk),骨盆和股骨被分为单独的3 d对象。

序列,模拟PAO手术的外科医生,在软件中添加四个平行四边形对象创建测量20厘米长,3.3毫米厚,为了表示手术截骨术(固体不同的宽度从15到25毫米,取决于表面将被使用)。这些对象,名叫骨刀,被安置在骨盆骨生成削减根据原始技术(3]。削减的定位是验证了三维旋转骨盆和削减通过创建平面的三种不同的飞机。我们保存和命名这个文件作为削减计划。

之后,使用Meshmixer选择工具,外科医生强调内在的面积骨盆入口点的骨刀在腹股沟可访问的方法。选择区域优化处理,光滑边界的工具。一个提取工具被用来创建一个消极的模板内部的骨盆1毫米抵消。这个选择是分开来创建一个新的对象,被挤压成一个常数方向产生10毫米厚的对象,名为向导(图3)。

此外,三槽创建向导的布尔减骨刀。我们救了这是一个STL文件命名为最后的指导。这个习俗立体定位手术指南能够适应内部骨盆表面和引导手术凿子在实际手术后打印出来。

向导创建后,人们就注意创建一个单独的髋臼的片段,如手术。为此,我们使用了削减计划文件,并执行布尔减法操作,删除所有的骨刀以及其他骨头碎片,髋臼的片段。这也被保存为一个单独的对象(图4)。

分开骨盆和股骨的原始文件被使用,和髋臼的片段是进口的。我们使用转换和旋转工具将股骨移动到所需的位置,为了恢复珊顿线和旋转的中心本地网站(我们使用侧健康的臀部作为参考)。然后,我们旋转的髋臼的片段股骨头中心为了恢复正常的射线参数(图5)。

为了获得可视化类似于射线照片中被选中的对象和可见性的话,产生透明效果(ray铸造)。最后,我们把截图的图片和测量常用的影像学参数以确定适当的修正和提供外科医生在手术过程中与视觉反馈(图6)。

外科医生花了32分钟准备的文件中使用CAD / CAM软件,计划削减21分钟,18分钟来创建最终的指南。他又一次1 h和10分钟创建单独的髋臼的片段,旋转和位置,根据计划,并生成一个文件包含所有的图片和测量手术计划。总的来说,这个过程花了2 h和21分钟。

2.2。快速原型

文件包含3 d图像的最终手术指导出口STL文件格式的3 d打印机软件(Repetier-Host)和导游在商用融合沉积材料打印机打印(GtMax核心A1、GtMax、巴西)使用一个纯净、无色1.75毫米丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料(GtMax、巴西)(图7)。目视检查缺陷后,实际手术凿子通过插槽兼容性测试。没有观察到的问题,是精确的。印刷时间是4小时48分钟,19.06分钟用于丝(丝使用的成本是2.85美元胸罩)。

医院使用环氧乙烷消毒手术指南根据其常规塑料材料。

2.3。手术技术

手术在全身麻醉下随着neuroaxis封锁硬膜外导管。定位病人仰卧的下面放一个小支持正确的臀部。bikini-type切口中心2厘米远,髂前上棘(网络)是皮肤线平行发展。腹外斜肌筋膜是分离从髂嵴和海绵之间插入髂腰肌肌和髂翼。筋膜张量之间的空间和缝匠肌发达小心保护股外侧皮神经。股直肌肌腱被标记和分裂的远端融合的直接反映。网络维护的截骨术外斜插入,腹股沟韧带和缝匠肌允许其内侧收缩。髂腰肌和髋关节囊之间的空间是直言不讳地开发使用柯布电梯内侧和远端方向坐骨infracotyloid槽,这证实了使用长梅奥剪刀触诊。钝牵开器的帮助下,一个直角Ganz骨刀在空间和插入骨刀赶到坐骨荧光镜的援助下,为了产生一个不完整的截骨术,保留后列。

在序列中,外科医生暴露髂支内侧髂耻隆起以及所有的骨盆的髂翼拱形线。在这一点上,臀部弯曲90°放松前结构,和定制的RP ABS塑料指南就放在骨盆表面。根据计划(图完美的配合了8)。

减少手术夹举行指导到位,而外科医生在指导骨盆使用3.5毫米皮质螺钉,根据AO牵引螺钉技术。指导和骨头之间的最优一致可以观察到。因此,直骨凿(测量 )被引入耻骨导槽,荧光镜的确认位置后,被打击到骨创建髂骨切(图9)。

在序列,另一个直骨凿( )推动通过指南的髂槽产生的截骨术,骨槽后列。这骨刀随后删除。使用2.5毫米钻头通过后列槽创建多个主洞的厚骨后列,然后取代直骨凿( )创建后列。最后剪了透视控制验证其深度。骨刀被插入到完整坐骨降低(图10)。

值得注意的是,外科医生报告了更大的信心和控制方向的削减,有更少的需要透视。这允许一个更快速的执行这些步骤的过程。导游了,外部的一部分列切割完成后使用一个角度的甘兹通过连续切割产生的骨凿骨凿。

5.0毫米Schanz销插入在髂前下棘,和减少夹贪婪的髋臼的片段允许的操作根据三维手术计划绑架,弯曲,和子宫前倾(图11)。

与透视的位置了,片段与k-wires暂时安全。术中获得了骨盆x光照片,修正确认。片段最后固定在骨盆使用三4.5毫米皮质螺钉。多余的前骨髋臼的片段与振荡看见修剪掉。网络是使用4.0毫米插入螺钉。这些步骤2 h和30分钟。

之后,髋关节囊是T的方式打开,肥厚性上唇撕裂修复使用两种可吸收3.0毫米锚,股骨头颈直径结是重塑使用毛刺。臀部在多个方向移动,没有注意到120°,撞击30°、45°弯曲,内部旋转,分别和外部旋转。伤口被封闭层,皮肤被关闭时表皮下的缝合。这些额外步骤需要花费50分钟,总手术时间是3 h和20分钟。

2.4。术后(PO)

硬膜外导管保持24小时。压缩布袋和抗血栓形成的预防与rivaroxaban被介绍。病人抱怨最少的痛苦,没有神经或血管的赤字,立即阿宝血红蛋白水平为10.6 g / dL。第一天,病人可以坐在床上没有困难。射线照片拍摄和表明,修正计划中心边缘( )和Tonnis角度( )(图12)。

第二天,阿宝病人报告最小的痛苦,没有其他投诉。她能够轻松使用两个拐杖走路,与接地负重。她然后排放方向,rivaroxaban 30天,止痛剂。

阿宝21天,她回到办公室报告的使用仅10规定剂量的阿片类药物,没有抱怨。缝合线被移除,没有并发症观察的迹象。拐杖是维持4个月,环行运动处方。没有允许6周髋关节伸展过度。在4个月,有截骨术巩固,病人能够依靠拐杖走路。

3所示。讨论

伯尔尼兹periacetabular截骨术是一种有效的手术治疗成人髋关节发育不良症状(2]。在巴西,然而,它的可用性是有限的病人由于缺乏外科医生经常执行它。Novais et al。13)建议最低培训执行PAO应该40例。尽管巴西外科训练数据不足,事实是,我们的病人的困境,曾访问巴西最大的私人保险,说明了在巴西接受这种手术的难度。虽然课程、培训中心和导师制PAO都可用于外科医生感兴趣(14),陡峭的学习曲线和相关的手术并发症阻止许多专家执行这个过程。

快速成型技术在医学文献越来越多的引用。特别是在整形手术,系统回顾报道RP 2014年之前的38个不同的应用程序(9]。引用增加随着时间的推移,特别是2005年之后。在这个研究中,没有报告RP应用髋关节保存手术。在RP手术指南的潜在好处,可以减少手术时间,更高的精密度和准确度,和较低的并发症发生率9]。

我们能够找到三个不同的研究报告使用RP periacetabular:截骨术一个试验在尸体和其他两个病人。首先,大月et al。15]在2013年开发了RP钛指南球旋转periacetabular截。七个病人进行了手术的帮助下这些指南,作者称,未观察到严重的并发症相关技术。

2016年,周et al。10]10伯尔尼兹有关执行5对尸体使用数字手术计划,hemipelvis RP切割指南和RP修正指南。在实验中,没有违反关节软骨或骨折后列检测。良好的矫正畸形的报道,计划和实际之间没有显著差异修正可以观察到。在类似的研究中(未发表的结果)与10尸体的臀部骨骼,我们使用我们开发的指导获得类似的结果,在这种情况下使用报告。

2019年,王等。11]发表的第一份报告的临床应用RP指南PAO的20名患者。这种新技术的情况下管理没有并发症,作者报道好的精度,减少辐射暴露在手术期间,和减少手术时间。据报道,这个应用程序的RP是可行的和有前途的。在我们的案例中,这样的好处也被观察到外科医生的平均手术时间最后的情况下(4 h和30分钟)大大缩短。除了使用切割指南,王等人也产生了修正指导,允许三维定位的髋臼的片段。在我们的例子中,我们只使用3 d虚拟计划和量化数据来源于计划实现在手术过程中修正。在这项研究中,修正了在五个不同的射线照相的预测是准确的不同从1°平均4°,明显优于传统方法(不同于6°13°, )(11]。在我们的例子中,计划之间的差异和实际中心边缘角0°和Tonnis角2°。

导游之间的差异由王et al。11]和我们包括印刷方法,导槽的存在,事实上,我们的导游不扩展到四边形表面。一个潜在的优势,我们的方法是,槽,骨刀不太可能偏离课程旋转和倾斜智慧,从而增加精度和安全程序。此外,作为导游不延伸到四边形面,少intrapelvic解剖是必要的,会产生更少的出血。事实上,在王等人的研究。11),使用新开发的臀部手术指南流血更多与传统方法相比,平均。然而,这项研究的作者说,出血减少了与经验,我们理解,创建一个坐骨截骨术窗外最初描述的甘兹(1在骨盆的外部方面会更少的问题;因此,我们不包括削减我们的导游。我们观察到在我们的例子中,没有需要输血。

一个进一步的区别是我们方法的低成本和速度。当我们使用自由软件和融合沉积物质(FDM)印刷生产指南在几小时内,王等人报道了一整天,耗资1000人民币(约140美元目前货币)(11]。尽管如此,我们的案例说明了如何准确的导游,和ABS塑料我们使用生物相容性,noncarcinogenic,无毒,在其他情况下使用无不良反应报告(16]。这种材料的潜在优势是其低成本、大抗压紧和化学腐蚀,熔化温度低,使其适合用FDM印刷。此外,这种材料可以通过辐射或环氧乙烷消毒(17]。

尽管正式的培训在髋关节保存手术,5以前的单一的手术,我们的外科医生了,恐惧的感觉持续由于已知风险和技术要求的方法。研究过程开发指南,实际的虚拟手术规划、和立体定位的援助指南最重要的在这种情况下,克服困难,配合文献报告的经验(15][11),。然而,本研究也有一些局限性,给出一份报告的性质单一的情况下,短期随访,和定制性质的指南,这可能会限制其重现性。虽然对我们来说是不可能推荐广泛使用这种技术,我们的初步经验在本研究报告鼓舞和未来的情况下将注册的验证结果。

4所示。结论

三维数字手术规划和定制的立体定位快速原型指导被证明是适用的和有用的在伯尔尼兹PAO巴西病人安全和良好的精度。

伦理批准

本研究遵循赫尔辛基宣言和批准出版的伦理委员会(研究设计院:302572220.5.000.5103)。

同意

从患者获得书面知情同意是出版的病例报告和相应的图像。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突,关于这篇文章的出版。

作者的贡献

布鲁诺Goncalves Schrӧder e Souza的特约作者。他是臀部和骨盆整形外科医生参与协助和评估。弗是工程师负责开发、规划、和3 d打印技术协议。Valdeci Manoel de Oliveira是一个整形外科医生和教授,和阿尔弗雷多Chaoubah工程师和教授的研究项目,并纠正了手稿。

确认

我们要感谢穆博士保罗落羽杉de Almeida医学博士利昂娜博士Aparecido Homem Amaral,医学博士阿萨德,路易斯Guilherme维达尔博士,医学博士,for their assistance during this surgery. We would like to thank Editage (http://www.editage.com)英语编辑。这项工作是由Juiz de论坛的联邦大学(大学联邦de Juiz de论坛(UFJF))。

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版权

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