文摘
骨盆骨肿瘤切除挑战是由于复杂的几何形状,有限的能见度,并限制工作区。准确切除包括安全保证金要求减少局部复发的风险。这个临床研究报告11例骨盆骨肿瘤切除使用特定的工具。磁共振成像是用来描绘肿瘤和3 d电脑断层摄影术来定位。肿瘤切除期望减少飞机的计划包括包括一个安全保证金。乐器是为了适应在骨结构和独特的立场表示所需的切除的飞机。术中器械被外科医生和骨切割定位徒手进行振动了。切除标本的组织病理学分析显示患肿瘤骨切除边缘案例。可用术后ct注册术前ct测量定位精度(最小距离,期望减少飞机)和错误安全保证金(最小距离达到降低飞机和肿瘤边界)。位置精度平均2.5毫米。 Errors in safe margin averaged −0.8 mm. Instruments described in this study may improve bone tumor surgery within the pelvis by providing good cutting accuracy and clinically acceptable margins.
1。介绍
保肢手术是目前首选手术最骨肿瘤患者的骨盆和下肢。然而,切除骨盆内的骨肿瘤仍然是非常具有挑战性的,因为复杂的三维(3 d)骨盆骨几何和邻近的重要器官和神经与血管的结构。这个复杂的和受限制的工作空间可以解释高并发症率通常观察到骨盆腔肿瘤手术,特别是局部复发率从28到35%1]。准确切除术与广泛的利润率是必需的,因为它是高度相关的局部复发率较低(2- - - - - -7]。
一项研究调查的能力,有经验的外科医生执行广泛的利润率在骨盆的模拟肿瘤切(8]。体外研究,在最优条件下执行,清楚地表明,徒手切骨肿瘤骨盆的不够准确,确保广泛的利润率:错误所需的安全保证金平均5.3毫米标准偏差从2.7到5.3毫米的有经验的外科医生,和两个切除术(十二)intralesional。
骨肿瘤手术的术中导航系统已经开发,特别在骨盆(9- - - - - -12]。一些作者报告他们的经验在使用导航技术切除骨肿瘤(13- - - - - -21]。他们的结果是非常令人鼓舞的显著改进手术以来利润可以观察到。显示了显著减少局部复发率杰米et al。18),但应与长期随访证实临床系列(13个月)。导航技术的附加值最近调查的实验研究显示出显著提高切削精度在模拟骨肿瘤手术的骨盆9]。
针对病人的仪器(PSI)已经开发替代导航系统。全膝关节置换术ψ是最初为(22,23)和一些残余争议的实现截骨的准确性(24,25]。最近,等PSI-assisted应用椎弓根螺钉插入(26- - - - - -28人工髋关节置换术),(29日,30.),和纠正截骨术(31日- - - - - -33]在文献中均有描述。PSI技术也已经被改编为骨肿瘤手术(34- - - - - -36]:特定的切割指南配有特异性表面对病人融入独特的地位和平坦的表面来实现所需的切除的飞机。最近的一个实验定量研究评估一个等价的增值PSI和导航技术的实现手术期间利润模拟骨肿瘤切除术的骨盆37]。
本研究的目的是报告的一系列11 PSI-assisted骨肿瘤手术的临床病例在骨盆内,特定目标的准确评估术前切除策略可以被复制参考。
2。材料和方法
2.1。病人系列
未来的系列是由11个患者获得治疗骨盆的外科切除的原发性骨肿瘤(表1)。八个患者髂涉及髋臼骨的骨肉瘤,两个骶骨肿瘤病人,一个病人有一个软骨肉瘤的近端股骨关节内的扩展。同期,两个更多的病人同样的外科医生进行手术没有PSI,第一因为收购之间的短暂停留的CT和MRI图像和不允许执行术前手术规划和PSI制造业和第二因为肿瘤是引起全髋假体周围软骨肉瘤,呈现的MRI图像无用的规划过程。
2.2。肿瘤切除术的术前计划
切除的规划策略,如[13),是基于MRI和CT图像。如果这些模式尚未获得诊断期间,应该规定一个特定的考试。获得的任何扫描序列磁共振成像可用于执行计划。CT对PSI准确性是至关重要的,其空间分辨率必须1毫米或更低方向。肿瘤描述是由外科医生和放射科医生的帮助二维核磁共振片使用分割软件(ITK-Snap、2.0.0版本、费城)38]。MRI图像的集合在3 d重建,带进CT图像的坐标系统使用自制的多峰性注册算法。然后,肿瘤体积的3 d模型是注册的3 d骨结构从CT图像中提取。
骨结构的3 d模型注册肿瘤体积被加载到一个可视化和计算软件(版本3.14.1 Paraview,纽约)。这个软件使外科医生职位目标飞机接近肿瘤的边界(从1到6的飞机;图1)。对于每个患者,切除的策略包括在几个目标飞机定义所需的截骨在安全保证金由外科医生(即10到15毫米)。安全的利润率已经下降到3毫米根据保存的可能性解剖结构和辅助治疗的有效性。例如,对于病人9号,一个不寻常的3毫米安全保证金被定义为了保护骶髂关节。
此外,有时候,没有安全保证金可以很容易地定义的。例如,对于病人6号,肿瘤位于近端股骨关节内的扩展,和切除计划由3-plane髋臼周围截骨,自由的肿瘤,达到髋关节的关节外切除。因此,没有专门定义所需的安全保证金。以来没有发生术后分析病人因工件不包括由金属植入物。
2.3。特定的工具
针对病人的仪器(PSI)被设计使用计算机辅助设计(CAD)软件(搅拌机版本2.65)根据所需的切除策略。PSI设计特异性接触表面适合病人的骨结构独特的地位。这些接触表面是由外科医生和工程师占手术方法和骨接触(在下面描述)。ψ是配备了平面表示的目标平面和圆柱指南2毫米直径柯式电线固定在骨结构(图2 (b))。此外,PSI提供校准标志,提供了一个控制切削深度,防止软组织撕裂的。标志代表在相关方向线的距离测量外缘之间的PSI和最深的骨骼结构。目的意义见图2 (e)。PSI和骨骼模型由加法制造尺寸公差的使用可以使聚酰胺材料的生物相容性iso评定资格的(0.2毫米39]。PSI和骨骼模型使用标准的高压蒸汽灭菌是聚酰胺推荐的供应商。
(一)
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(d)
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2.4。PSI-Assisted肿瘤切除术
标准的手术方法已被用于每个病人。软组织切割后,外科医生的常规技术。骨被暴露在岩屑在实际执行之前切除。精确的解剖区域被确定通过骨骼模型。PSI需要额外的骨头暴露有限(小于10毫米)作为他们的厚度不超过20毫米特别是当定位等关键领域下臀中肌髂翼剖面。
PSI定位徒手的外科医生和固定在骨表面使用K-wires(图3)。PSI的定位已经被外科医生使用额定处理4层:优秀(正确的位置在第一次试验中,在几秒钟,毫无疑问),好(但不是轻松地定位在第一个试验),困难与peroperative(几个试验检查骨模型达到一个稳定的定位),或模糊(不可能找到独特的定位)。所需的平面物化切除飞机担任机械支持切割工具,比如一个振荡看到启动削减骨头,然后完成骨骨凿削减。切除时,K-wires和PSI起飞,肿瘤是动员,intrapelvic组织解剖了决赛全体提取的肿瘤。
(一)
(b)
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2.5。切除标本的组织病理学分析
切除肿瘤标本的组织病理学分析进行评估的安全实现手术边缘使用标准化的分类由国际癌症控制联盟(UICC)。UICC分类区分R0在左切除(SM > 1毫米),R1尽可能微观残差(SM在0和1之间毫米),和R2宏观残余疾病(40]。
2.6。术后随访及临床结果
每4到6个月患者临床检查。病人接受术后MRI和CT评估局部控制和肺部x光来控制一个潜在的遥远的疾病的传播。
2.7。定量评价截骨的准确性
两个参数被用来评估截骨的准确性。首先,实现手术保证金(SM)是用来评估的准确性骨切相对于骨肿瘤。SM被定义为最小距离(毫米)之间取得了切平面和肿瘤的边界。因此,错误所需的安全保证金(ESM)之间的区别(mm)被定义为SM和所需的安全保证金。因此,负的ESM发现切割下所需的安全保证金和积极的价值观被发现切割所需的安全保证金。
第二,定位精度(L)使用依照ISO1101标准(41,42)来评估实现了切平面的几何精度对所需的切除平面(目标平面)。L被定义为最大距离(毫米)之间的切平面与目标平面。评估参数SM和L已经验证用于骨肿瘤手术前一个实验研究[37]。
ct扫描的病人术后获得。对于每个图,提取骨表面使用ITK-Snap分割软件。然后,每个病人的术后3 d模型加载在Paraview可视化软件和手动注册相应的术前3 d模型和规划(图4)。准确登记前和术后的3 d模型之间是通过目视检查验证的数据。
一个操作员测量参数SM和L使用Paraview可视化软件。操作员测量SM通过定义每个削减的最近点飞机从肿瘤的边界。然后操作员测量L通过定义最遥远的每个点切平面从相应的目标平面和测量数值目标的距离沿着正常的飞机。患者2号,参数L必须纠正了锯片的厚度占骨材料的损失(切口)在截骨(43),因为ψ是定位在肿瘤方面。
结果提出了均值和95%可信区间(CI)。
3所示。结果
3.1。组织病理学结果和临床结果
PSI骨表面的定位明确的情况下。定位被评为优秀的七个病人,在三个病人有益,艰难的在一个病人。最后,ψ是每一次定位在5分钟内。
实现手术的利润都是机密R0,除了两个病人。5号病人患有肿瘤密切联系与外部髂血管。虽然骨边缘分类R0,切除分类R1是因为软组织保证金被认为是在0和1毫米之间。病人8号处理从不良心血管病症的折磨与严重出血需要紧急提取肿瘤已因此morselized。手术边缘R2被分类。
术后平均随访14个月的范围从0到28个月。随访时,病人复发5号有一个在18个月左右髂血管。再次手术进行与软组织切除包括与同种异体移植物动脉血管重建。
3.2。截骨的准确性
26日减少飞机执行的外科医生在这项研究中,九个减少飞机都有资格评价的截骨(表准确性2)。削减的12架飞机(所有病人的切平面数字3,6和8和两个减少飞机的病人数量11)被排除在评估过程,因为没有可用的图中显示术后或分辨率不足。一个切平面(1号病人)被排除在外,因为自体骨的存在(重建髋关节换位)术后CT图像评价也呈现不准确的。最后,四个减少飞机(一个切平面的病人数字4、5、7和10)被排除在外,因为金属假体的存在使术后CT图像不适合这些骨头的评价。
错误的安全保证金(区别和期望切除利润率)平均−0.8毫米(95%置信区间CI: 1.8−0.1毫米)。最大的正误差(减少所需的手术部位边缘肿瘤细胞切除)是0.3毫米(病人7号),而最大负误差(切下所需的手术部位边缘肿瘤细胞切除)−3.4毫米(病人5号)。
的定位精度达到降低飞机与飞机所需的目标平均2.5毫米(95%置信区间CI: 1.8 - 3.2毫米)。最大的错误被发现患者5号4.4毫米之间的不同期望,取得了降低飞机。
4所示。讨论
本研究报道一系列临床11 PSI-assisted在骨盆骨肿瘤切除术。观察结果表明,PSI-assisted截骨可以安全地执行的准确性在骨盆骨肿瘤手术的临床相关。
切除肿瘤标本的组织病理学结果并没有透露任何边际或intralesional切除。然而,对于病人数字8,切除肿瘤标本必须突然提取因为严重的术中出血,但不可能被移除全体由于其复杂的三维形状,外科医生必须迫切morselize标本能够尽快提取肿瘤,不可避免地导致R2骨手术部位边缘肿瘤细胞切除。足够的所需的定位切除飞机应该优化术前规划过程中保证术中快速全体提取的肿瘤。此外,患者5号,骨切除边缘分类R0但病人有软组织局部复发髂外血管已经分类R1。在这种情况下,实现充分的软组织利润率是非常具有挑战性,特别是在ψ是一种技术,协助截骨与软组织上没有预期的行动。
通过系统实现明确的骨边缘,PSI技术将有可能显著减少局部复发的风险。然而,目前的短期随访研究是不够的国家任何肿瘤方面的改善结果。至少3年随访应该使画的更严格的结论存在与否的骨肿瘤切除术后局部复发的44]。此外,局部复发可能出现即使安全利润实现,因为它是最近展示了在一些情况下一系列navigation-assisted骨肿瘤手术(18,44,45]。
结果错误的安全保证金ESM或定位精度L演示了如何PSI使外科医生处理复制切除策略有很好的切割精度。这些发现符合截骨的水平精度已经发表在《文学PSI的临床使用和导航技术骨肿瘤手术。黄等。35]报道一个毫米的精度在PSI-assisted股骨的骨肿瘤切除。Ritacco et al。20.]报道一系列28 navigation-assisted骨肿瘤切除术,平均减少2.5毫米误差之间的计划,取得了切除的飞机。最后,汗et al。36]研究截骨依照ISO1101精度标准和报告2毫米定位精度在尸体股骨PSI-assisted选择切除。
改善精度观测到这里以前的研究结果是一致的,合成骨盆骨模型(37]。观测的精度水平表明一个5毫米安全保证金应足以获得清晰的利润率在使用PSI的外科手术以来观察到的最大误差在安全利润率为3.4毫米。所需的安全水平的降低利润允许执行切除术接近肿瘤边界,提供的可能性保持骶髂或髋关节,部分骨头,肌肉插入,或神经根。例如,在病人11号,启用了5毫米的边缘保留三个骶神经,保持病人的器官功能。
PSI有几个潜在的优势,更难以评估客观。首先,ψ是具有成本效益的技术使用率和不需要任何术中协助。第二,除了改善截骨的准确性,切削深度的直接视觉控制提供的PSI通过校准统治者允许一个简单的切除肿瘤标本的动员,可能增加的安全等关键骨削减削减后transsacral骨。
PSI技术有一些局限性。它需要一个多学科小组,特别是技术人员执行术前规划和设计工具。PSI需要骨暴露于找到一个稳定的骨表面和准确定位。这可以限制以来的技术但温和的骨头暴露也需要在切割之前骨头与传统技术。骨接触有限的视觉支持3 d骨模型提供的PSI。最后,不合ψ可以发生在bone-cuttings导致不准确。
PSI必须尊重一些技术要求满足相关手术表演。首先,PSI必须优化适合骨表面没有干扰软组织(韧带、肌肉插入等)。然后,PSI的稳定性应足以确保一个安全、快速定位在骨表面。一个有趣的方法来确定稳定(ψ最近提出的46]。这些作者开发了一种定量稳定得分的客观评价提供了一个稳定根据PSI和骨骼之间的接触表面。这个分数可以计算在制造业,以确保足够的稳定性。最后,术前工作流需要发送图像,定义的手术策略,规划切除,最后设计和制造PSI。规划和制造PSI的时间是大约4周,这符合临床情况在对病人进行neochemotherapy和/或放射治疗。当软骨肉瘤不需要化疗和放射治疗,整个过程可以大大缩短,要求高响应性的外科医生和工程师。无论如何,一个强大的外科医生和工程师之间的合作以及有效的沟通工具是必需的。
这项研究有一些局限性。首先,本研究没有随机化或对照组。骨肿瘤的罕见不允许我们执行这样的随机研究。第二,本研究随访期间短,没有严格的结论是为了生存而生存,局部复发率可能是合理的。第三,在这项研究中提出的精度评估过程容易一些类型的方法论的错误不可控。例如,术后CT图像可以不适合评估目的,因为金属植入物的存在(用于重建)呈现减少飞机的识别也不准确的。同时,术后CT图像的三维模型重建必须注册的术前CT图像和可能导致登记错误。最后,骨形成之间可能发生的手术和术后CT采集的时间,从而改变的识别达到降低飞机和可能高估了减少错误。
5。结论
目前的临床研究表明,使用期间PSI骨肿瘤切除骨盆内提供良好的切割精度。术中使用PSI似乎是快速和容易处理,使获得的骨骼清晰的边缘。后续应该继续观察局部复发率,得出更强的结论对PSI的使用技术在骨肿瘤切除骨盆及其对临床结果的影响。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。Visyos作者是创始人之一,创造了一个公司,生产和销售PSI肿瘤手术。没有效益或基金已经或将会收到Visyos支持本研究。