Dreidimensionale Druckanleitung Vorlage Assistierte Perkutane Vertebropplastik (PVP)

Zusammenfassung

Hierbei stellen wir eine dreidimensionale Druckanleitung für die perkutane Wirbelplastik vor. Ein Patient mit einer T11-Wirbelkompressionsfraktur wurde als Fallstudie ausgewählt.

Zusammenfassung

Perkutane Vertebropplastik (PVP) gilt als wirksame Behandlung der Rückenschmerzen, die durch osteoporotische Wirbelkompressionsfraktur verursacht werden. Die Genauigkeit von PVP hängt hauptsächlich von der Erfahrung der Chirurgen und mehreren Fluoroskopen während eines traditionellen Eingriffs ab. Punktionsbedingte Komplikationen wurden auf der ganzen Welt berichtet. Um den chirurgischen Eingriff präziser zu gestalten und die Rate punktionsbedingter Komplikationen zu verringern, hat unser Team eine dreidimensionale Druckanleitung auf PVP angewendet, um das traditionelle Verfahren zu modifizieren. In diesem Protokoll wird vorgestellt, wie Zielwirbel-DICOM-Bilddaten in drei Dimensionen in der Software modelliert werden, wie die Operation in diesem 3D-Modell simuliert wird und wie alle chirurgischen Daten verwendet werden, um eine patientenspezifische Vorlage für die Anwendung zu rekonstruieren. Mit dieser Vorlage können Chirurgen geeignete Punktionspunkte genau identifizieren, um die Genauigkeit der Operation zu verbessern. Das gesamte Protokoll beinhaltet: 1) Diagnose der osteoporotischen Wirbelkompressionsfraktur; 2) Erfassung der CT-Bildgebung des Zielwirbels; 3) Simulation des Betriebs in der Software; 4) Gestaltung und Herstellung der 3D-Druckanleitungsvorlage; und 5) Anwendung der Vorlage in ein Vorgangsverfahren.

Einleitung

Als häufigste Art Fraktur unter allen Arten von osteoporotischen Frakturen, osteoporotische Wirbelkompression Fraktur (OVCF) ist ein sehr beunruhigendes klinisches Problem heute. Wie die aktuellen Richtlinien empfehlen, ist die perkutane Vertebropplastik eine der wirksamsten minimalinvasiven Methoden zur klinischen Behandlung osteoporotischer Wirbelkompressionsfrakturen¹.

Traditionell führen Chirurgen perkutane Verteroplastik durch, die von einem C-Arm-Fluoroskop geführt wird, um eine Wirbelkompressionsfraktur zu behandeln, um den komprimierten Wirbelkörper wiederherzustellen und Schmerzen im Frühstadium zu lindern². Selbst erfahrene Chirurgen machen Fehler bei der Bestätigung geeigneter Punktpunkte, indem sie sich einfach auf ihre persönliche Erfahrung verlassen. Diese Operation kann einige punktionsbedingte Komplikationen verursachen (z. B. Zementlecks in umliegende Gewebe, Nervenwurzelverletzungen, intraspinales Hämatom, etc.^3,4,5); Darüber hinaus haben fast 50% der Patienten lokale Komplikationen aus traditionellen PVP mit 95% der Komplikationen, die aus Zementlecks in das umgebende Gewebe oder Embolisierung paravertebrale Venen^{kommen 6}. Mit dem Aufkommen der Präzisionschirurgie wurde eine 3-D-Druckführungsvorlage in vielen Operationen der Wirbelsäulenchirurgie⁷ verwendet, da sie die Verfahrensgenauigkeit verbessern, die Schwierigkeiten verringern und die operationellen Risiken minimieren kann. Hier wenden wir eine 3D-Druckanleitung in den PVP an, um den chirurgischen Eingriff präziser zu gestalten und die Rate punktionsbedingter Komplikationen zu verringern. Im Vergleich zur herkömmlichen Methode haben Operationen, die von der 3D-Druckführungsvorlage unterstützt werden, 1) erhöhte chirurgische Punktionsgenauigkeit, 2) minimierte die Strahlenexposition während der Operation, 3) verkürzte die chirurgische Eingriffszeit und 4) verringerte die Wahrscheinlichkeit punktionsbedingter Komplikationen.

Protokoll

Die vorliegende Studie wurde von der Ethikkommission des Beijing Friendship Hospital Capital Medical University genehmigt.

1. Diagnose der osteoporotischen Wirbelkompressionsfraktur (OVCF) durch Röntgenfluoroskopie, Magnetresonanzbild (MRT), Knochenszintigraphie und Symptome

1. Identifizieren Sie Patienten, die OVCF von älteren Patienten mit Rückenschmerzen, Zärtlichkeit im Spinnprozess, paraspinalen Muskeln im Rücken usw. haben.
2. Verwenden Sie die posterioanterior Röntgenfluoroskopie, um zu überprüfen, ob der Patient eine Wirbelkompressionsfraktur hat.
3. Verwenden Sie ein MRT, um zu diaguntieren, ob ein Patient eine neu einsetzende Wirbelkompressionsfraktur hat, und bestimmen Sie die Ziel-komprimierten Wirbel. Für Patienten, die sich der MRT nicht unterziehen können, verwenden Sie Knochenszintigraphie.
4. Bestellen Sie eine PVP-Behandlung für den Patienten, der eine akute Wirbelkompressionsfraktur hat, und zeichnen Sie den Visual Analogue Scale (VAS) Score und den Oawestry Disability Index (ODI)⁸auf.
   HINWEIS: Es gibt ein paar Kriterien für die Aufnahme: 1) Wirbel frakturiert er, unabhängig davon, ob er in der Vorgeschichte eines Niedrigenergietraumas ist oder nicht; 2) keine Geschichte oder Beweise für metabolische Knochenerkrankungen oder Krebs; 3) VAS-Score 7; 4) Diagnose als Wirbelfraktur durch Röntgen, MRT oder Knochenszintigraphie.

2. Präoperative Lokalisierung des Zielwirbels

1. Führen Sie vor der Operation eine anfällige Computertomographie am Patienten durch, wobei drei radiopaque Marker in der Mittellinie der Rückenhaut des Patienten auf komprimierter Wirbelebene platziert werden. Bestätigen Sie beim Drücken des schmerzhaftesten Teils den Zielbereich durch Röntgenfluoroskopie und eine körperliche Untersuchung auf dem Rücken des Patienten.
2. Vor dem anfälligen Computertomographie-Scan, legen Sie einen Gradienten auf den Rücken des Patienten nur unter den festen Markern. Zeichnen Sie die Körperposition des Patienten auf und entfernen Sie sie. Lassen Sie den Patienten während der Operation in der gleichen Position bleiben.
3. Speichern Sie die CT-Bilder (1 mm Scanschichtdicke, 1 mm Schichtabstand und entweder 90 Slices (konventionelles Scannen) oder 400 Slices (Dünnes Scheibenscannen) im DICOM-Format. Legen Sie ein Wattepad auf den Rücken des Patienten, um sicherzustellen, dass die Markierungen bis zur Operation erhalten bleiben.

3. Simulieren des perkutanen Schwindelverfahrens in der Computersoftware

1. Exportieren Sie die CT-Bilder im DICOM-Format in medizinische Bildverarbeitungssoftware (z. B. MIMICS) und wählen Sie die Zielscheiben aus, um den komprimierten Wirbel zu rekonstruieren.
2. Wählen Sie Schwellenwertsegmentierung aus, um den Schwellenwertbereich für den Zielwirbel von 125-3071H anzupassen und eine Maske zu erstellen. Drücken Sie die doppelte Maske, um zwei Masken zu erstellen: Maske A und Maske B.
3. Klicken Sie auf Maskenbearbeitung, um den Zielwirbel in Maske A zu löschen. Klicken Sie dann auf Boolean Operations, um eine neue Maske C zu bilden, indem Sie Maske B bis Minusmaske A verwenden. Drücken Sie 3D aus Maske berechnen, um den Zielwirbel zu rekonstruieren.
4. Simulieren Sie PVP über einen bilateralen transpedikulären Ansatz in der Software. Definieren Sie zunächst den Medcad-Zylinder in der Software als Punktionsnadelmodell. Definieren Sie die Zylinder als die gleiche Länge und den gleichen Radius wie die Punktionsnadel (eine Länge von 125 mm und einen Radius von 1,25 mm).
5. Simulieren Sie den Einstiegspunkt, den Einstiegswinkel (Kopfneigungswinkel und Entführungswinkelausrichtung) und die Punktionsnadeltiefe für einen echten PVP mit den 3D-Ansichten des Zielwirbels.
6. Stellen Sie die Punktionsnadeln mit der Funktion Verschieben und Drehen an ihre ideale Position ein. Halten Sie Nadelbahnen im Einklang mit diesen Prinzipien: 1) die Punktionsnadeln können durch den Pedikulieren extrapolieren, vorzugsweise in seiner oberen Hälfte; 2) Die ideale Lage der Spitzen ist an der Stelle innerhalb des vorderen ein Drittel des Wirbelkörpers auf der seitlichen Ansicht.

4. Dreidimensionale Druckanleitung

1. Speichern Sie alle 3D-Vorlagendaten, und senden Sie sie im MCS-Format an eine dreidimensionale Druckerei.
2. Konvertieren Sie MCS-Formatdaten in ein STL-Format und entwerfen Sie die Vorlage mithilfe von Software. Rekonstruieren Sie die Basis, die sich an die Rückenhaut des Patienten klammern muss, rekonstruieren Sie den Verlaufskanal nach allen Parametern, einschließlich Hauteintrittspunkten, Eintrittswinkeln und der Tiefe der Flugbahn der beiden Nadeln, drucken Sie zwei gleiche Vorlagen für die Operation .
   HINWEIS: Die Führungsvorlage besteht aus Polymilchsäure, die sterilisiert werden kann, und durch Niedertemperatur-Dampfdesinfektion.

5. Anwenden der dreidimensionalen DruckanleitungVorlage zur Unterstützung des realen PVP-Betriebs

1. Lassen Sie den Patienten anfällig auf dem Operationstisch liegen, wie beim CT-Scannen gemäß dem Gradientendatensatz. Messen Sie den Abstand der drei Radiopaque-Marker, und zeichnen Sie den Umriss der drei Marker, um die Vorlage mit der Zielposition zu entsprechen.
2. Passen Sie eine Skinvorlage zusammen mit dem Hautumriss an. Legen Sie zwei Tupfer durch die Bahnen der Nadel auf die Vorlage und drücken Sie sie, um die Einfügepunkte auf der Haut zu markieren. Entfernen Sie dann die Vorlage und zeichnen Sie die Punkte als Punkt A und B.
3. Entfernen Sie die Vorlage und desinfizieren Sie die Haut. Den Bereich vorschleifen und die Spitzen von zwei Punktionsnadeln an die Einfügestellen legen (Punkt A und B). Verwenden Sie dann die anteroposterior Ansicht der C-Arm-Fluoroskopie, um zu bestätigen, ob die durch Vorlage ermittelten Punktionspunkte machbar sind.
4. Geben Sie dem Patienten eine Lokalanästhesie, indem Sie an jedem Punktpunkt eine 5 ml Mischung aus 1% Lidocain und 1% Ropavicain injizieren. Befestigen Sie eine weitere sterilisierte Schablone auf dem Rücken des Patienten durch sterilisierte Folie.
5. Tippen Sie die beiden Nadeln leicht über Einfügungen durch die Führungszylinder der Schablone in den Zielwirbel. Überprüfen Sie mit dem C-Arm-Fluoroskop, ob die Bahnen zum Einführen geeignet sind. Stellen Sie sicher, dass sich die Interpunktion innerhalb der Pedikel befindet, und tippen Sie dann auf die Nadeln, um bis zum Ende der Flugbahn weiter vorzurücken.
6. Wenn die ganzen Nadeln vollständig in die Führungszylinder eingeführt werden, überprüfen Sie mit dem C-Arm-Fluoroskop, ob die Nadelspitzen ihren idealen Standort erreicht haben.
7. Injizieren Sie Knochenzement durch die Nadeln in den Wirbelkörper. Injizieren Sie 2 ml Knochenzement über jede Flugbahn für insgesamt 4 ml Knochenzement in den Wirbel.
8. Schließlich verwenden Sie fluoroskopie, um die Verteilung des Knochenzements innerhalb des Wirbelkörpers durch Anteroposterior und seitliche Ansichten zu überprüfen. Heften Sie die Einfügungen.

Ergebnisse

Die Erfassung von CT-Bildern und die digitale Modellierung wurden im Krankenhaus durchgeführt, während der 3-D-Druck in einer 3-D-Druckerei durchgeführt wurde. Dreißig Minuten waren nötig, um das 3D-Modell aus den CT-Bildern für den 3-D-Druck zu rekonstruieren, und die 3-D-Druckerei benötigte etwa 6 Stunden, um 2 Führungsvorlagen zu drucken und ins Krankenhaus zu schicken.

Die Voroperationsbilder des Zielwirbels des Pati...

Diskussion

Perkutane Vertebropplastik (PVP) gilt als eine der besten Methoden zur Behandlung der osteoporotischen Wirbelkompressionsfraktur⁹ aufgrund einiger deutlicher Vorteile: Sie ist minimal invasiv; es gibt weniger Blutungen, und die Erholung ist schnell. TraditionellePVP wird in erster Linie von einem C-Arm-Fluoroskop geleitet, das eine wiederholte Fluoroskopie erfordert, um sichere und ideale Punktionspunkte, Punktionswinkel und Ausrichtungen zu bestimmen, was die intraoperative Strahlungsdosis und di...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
X-ray machine	Company Philips		machine
Magnetic resonance image machine	Company GE		machine
computer tomography	Company GE		machine
HORI 3D printing machine	Company of Beijing Huitianwei Technology co. ltd.		machine
Geomagic Design X	3D Systems Company		software
Materialise Interactive Medical Image Control System	Materialise Company		software
VertePort needle	Stryker Company		operation appliance
Spineplex	Stryker Company		operation appliance
Percutaneous Cement Delivery System	Stryker Company		operation appliance
Spirit Level Plus	IOS App store		gradientor