שיטת חלוקת שטח תשע רשתות: אזור ניקוב עצם אידיאלי חדש לניתוח חוליות מלעוריות בעמוד השדרה המותני

Summary

כאן אנו מציגים "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" לניתוח חוליות מלעוריות. מטופל עם שבר דחיסה חולייתי L1 נבחר כמקרה בוחן.

Abstract

ניתוח חוליות מלעורי (PVP) מוכר באופן נרחב כהתערבות יעילה להקלה על כאבי גב תחתון הנובעים משברי דחיסה אוסטיאופורוטיים בחוליות. נקודת ניקוב העצם האידיאלית ממוקמת באופן קונבנציונלי בהקרנה "10 נקודות שמאל, 2 נקודות ימניות" של הפדיקל בעמוד השדרה המותני. קביעת נקודת ניקוב העצם האופטימלית מהווה אתגר קריטי ומורכב. הדיוק של ניתוח חוליות מלעוריות (PVP) מושפע בעיקר ממיומנותם של המנתחים ומהשימוש בפלואורוסקופים מרובים במהלך ההליך הקונבנציונלי. מקרים של סיבוכים הקשורים לניקוב תועדו ברחבי העולם. במאמץ לשפר את הדיוק של הטכניקה הכירורגית ולהפחית את התרחשותם של סיבוכים הקשורים לניקוב, הצוות שלנו יישם את "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" עבור PVP בעמוד השדרה המותני כדי לשנות את ההליך המסורתי. קיים פוטנציאל לירידה במספר זמני הניקוב, במינון החשיפה לקרינה ובמשך ההליכים הכירורגיים.

פרוטוקול זה מציג את ההגדרה של "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" ומתאר את התהליך של מידול נתוני הדמיה DICOM של חוליות מטרה בתוך תוכנת עיבוד הדמיה רפואית, הדמיית פעולות בתוך מודל תלת-ממדי, זיקוק המודל התלת-ממדי באמצעות תוכנת ייצור הנדסה לאחור, שחזור מודל הנדסת החוליות בתוך תוכנת תכנון מידול תלת-ממדית, ושימוש בנתונים כירורגיים כדי לקבוע אזורי כניסה בטוחים להקרנת פדיקלר. על ידי שימוש במתודולוגיה זו, מנתחים יכולים לזהות ביעילות נקודות ניקוב מתאימות בדיוק ובקלות, ובכך להפחית את המורכבויות הקשורות לניקוב ולשפר את הדיוק הכולל של הליכים כירורגיים.

Introduction

שבר דחיסת חוליות אוסטיאופורוטי (OVCF) הוא סוג השבר השכיח ביותר בקרב שברים אוסטיאופורוטיים ומהווה דאגה קלינית משמעותית בתחום הבריאות העכשווי¹. על פי ההנחיות הנוכחיות, ניתוח חוליות מלעורית מוכר כאחת משיטות הטיפול הזעיר פולשניות היעילות ביותר עבור OVCF². השיטה השלטת לביצוע ניתוח חוליות מלעורית (PVP) כוללת את גישת ניקוב הפדיקול, הכוללת שלושה פרמטרים מרכזיים: זיהוי נקודת הכניסה לניקוב העצם, זווית הניקוב ועומק הניקוב. מבין פרמטרים אלה, בחירת נקודת הכניסה לניקוב העצם נחשבת לקריטית ביותר.

נכון לעכשיו, מכונות רנטגן C-arm נמצאים בשימוש נרחב בפועל המקומי והבינלאומי של ניתוח PVP מסורתי כדי להקל על התאמת הנתיב הכירורגי של מחט לנקב. ההיבט המכריע טמון בזיהוי "נקודת ניקוב העצם האידיאלית", אשר ממוקמת באופן מסורתי בהיטל "10 נקודות שמאליות, 2 נקודות ימניות" של הפדיקל בעמוד השדרה המותני (איור 1A)³. למרות ניסיונם, גם מנתחים מנוסים עלולים לטעות בקביעת נקודות ניקוב מתאימות על סמך ניסיון אישי בלבד. זה יכול להוביל לסיבוכים הקשורים לנקב כגון דליפת מלט לרקמות הסובבות, פגיעה בשורש העצבים והמטומה תוך שדרתית ^4,5,6. בנוסף, כמעט מחצית מהמטופלים חווים סיבוכים מקומיים מ- PVP מסורתי, כאשר 95% מהסיבוכים הללו מיוחסים לדליפת מלט לרקמות שמסביב או אמבוליזציה של ורידים פרא-חולייתיים⁷. המחקר הראשוני שלנו מצא כי נקודות ניקוב עצם PVP בפועל בעמוד השדרה המותני אינן ממוקמות תמיד בהקרנה האידיאלית של פדיקל "10 נקודות שמאל וימין 2 נקודות"⁸. חלק מנקודות הניקוב בפועל יכולות גם להשיג תוצאות ניקוב משביעות רצון ליד "נקודת ניקוב העצם האידיאלית", דבר שאינו משפיע על הבטיחות והדיוק של הניתוח.

בהתבסס על ההנחות לעיל, אנו מציעים, לראשונה, את הרעיון של "אזור ניקוב העצם האידיאלי" עבור PVP בעמוד השדרה המותני ומחלקים את ההקרנה של הפדיקל ל"אזור תשע רשתות". הרעיון של אזור ניקוב העצם האידיאלי מתייחס לאזורים אנטומיים ספציפיים שבהם נקודת הכניסה לנקב יכולה להגיע בהצלחה ובבטחה לנקודת הקצה האידיאלית של הנקב דרך הפדיקור. המונח "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" מתייחס לטכניקה בתמונה הקדמית של קרני רנטגן שבה הקטרים הארוכים והקצרים ביותר של היטל הפדיקל מחולקים לשלושה חלקים שווים, וכתוצאה מכך האזור מחולק לתשעה אזורים (איור 1B). אזורים אלה ממוספרים ברצף מ-1 עד 9, מתקדמים מהחיצוני ביותר לפנימי ביותר ומלמעלה למטה. באמצעות הקרנת רנטגן של הפדיקל המותני כסמן אנטומי, אנו קובעים את "אזור ניקוב העצם האידיאלי" עבור PVP באמצעות "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" במקום להיות מוגבלים לנקודה אחת. אנו משתמשים בסימולציה ממוחשבת כדי לחקור נתיב ניקוב בטוח במהלך תהליך הניקוב.

לפיכך, אנו מציעים ליישם את "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" כשיטה פוטנציאלית לשיפור הנוחות, היעילות והבטיחות של טכניקות ניקוב עזר בניתוחי PVP, במטרה לשפר את הדיוק הפרוצדורלי ולמזער סיבוכים הקשורים לניקוב. חשוב לציין כי מחקר זה מציג גישה תיאורטית הדורשת תיקוף באמצעות מחקר מקיף כדי לוודא את יעילותה ובטיחותה.

Protocol

המחקר הנוכחי אושר על ידי ועדת האתיקה של בית החולים לידידות בייג'ינג קפיטל מדיקל יוניברסיטי. שיטה זו תוצג באמצעות מקרה בוחן רטרוספקטיבי, תוך שימוש רק בנתוני ההדמיה של טומוגרפיה ממוחשבת (CT) לפני הניתוח של המטופל. "שיטת חלוקת שטח תשע רשתות" בניתוח חוליות מלעוריות בסיוע (PVP) מציעה גישה פשוטה ויעילה יותר בהשוואה לשיטות מסורתיות, וכתוצאה מכך זמני הניתוח והחשיפה לקרינה. טכניקה זו עשויה להועיל לתושבים צעירים בכך שתקל על זיהוי נקודות ניקוב ועשויה לקצר את עקומת הלמידה עבור הליכי PVP, דבר המצדיק חקירה נוספת. הפרט המתואר כאן הוא נקבה בת 68.

1. אבחון שבר דחיסה אוסטיאופורוטי בחוליות (OVCF) באמצעות פלואורוסקופיה של קרני רנטגן, תמונת תהודה מגנטית (MRI), סינטיגרפיה של העצם ותסמינים

1. זהה את המטופל שיש לו OVCF בקרב חולים מבוגרים עם תסמינים כגון כאבי גב, רגישות בתהליך עמוד השדרה ושרירים שא-ספינליים בגב. השתמשו בפלואורוסקופיה של קרני רנטגן פוסטרואנטריות כדי להעריך נוכחות של שבר דחיסה חולייתי ברמת L1 (איור 2A). השתמשו בהדמיית MRI כדי לאשר את האבחנה של שבר דחיסה חדש בחוליות המותניות ולזהות את החוליה הספציפית שנפגעה, שנקבעה כ-L1 (איור 2B).

2. רכישה טרום ניתוחית של הדמיית CT של המטופל במצב נוטה

1. הניחו את המטופל במצב נוטה לבצע CT נוטה על המטופל. לאשר את אזור היעד על ידי פלואורוסקופיה רנטגן בדיקה גופנית של הגב של המטופל תוך לחיצה על החלק הכואב ביותר.
2. גרום למטופל לשכב בתנוחה נוטה על שולחן הניתוחים, הנח שיפוע על גבו של המטופל לפני סריקת ה-CT הנוטה, רשום את מיקום הגוף של המטופל ולאחר מכן הסר את השיפוע (איור 3).
3. שמרו את תמונות ה- CT (עובי שכבת סריקה של 1 מ"מ, מרווח שכבות של 1 מ"מ ו- 90 פרוסות (סריקה רגילה) או 400 פרוסות (סריקת פרוסה דקה) בתבנית DICOM.

3. להקים את המודל התלת ממדי ולדמות את הפעולה בתוכנת עיבוד הדמיה רפואית

1. יצא את תמונות ה- CT בפורמט DICOM לתוכנת עיבוד הדמיה רפואית על ידי לחיצה על פרויקט חדש. בחרו בפרוסות הרצויות לבנייה מחדש של החוליה הדחוסה.
2. השתמש בכלי פילוח סף כדי להתאים את טווח הסף לחוליות המטרה, במיוחד בטווח של 125-3071 H ליצירת מסיכה. השתמשו בפונקציה 'שכפל מסיכה' ליצירת שתי מסיכות נפרדות, מסיכה A ומסיכה B.
3. השתמשו בתכונה 'עריכת מסיכה' כדי למחוק את חוליית המטרה ממסיכה א'. לאחר מכן, השתמשו בכלי הפעולות הבוליאניות כדי להחסיר את מסכה א' ממסכה ב', וכתוצאה מכך נוצרה מסיכה חדשה, מסכה ג'. לבסוף, הפעל את הפונקציה Calculate 3-D כדי לשחזר את חוליית המטרה באמצעות מסכה C; תן שם למודל התלת-ממדי הזה L1 (איור 4A).
4. לחץ לחיצה ימנית על חדש בממשק אובייקטים , בחר צייר ולאחר מכן בחר גליל. ודא כי הצילינדר יש את אותם ממדים כמו מחט ניקוב, עם אורך של 12.5 מ"מ ורדיוס של 1.25 מ"מ.
5. התאימו את מיקום הגליל באמצעות הפונקציה Move and Rotate כדי להשיג את המיקום האידיאלי (איור 4B). לאורך כל הסימולציה יש להקפיד לשמור על מסלולי המחטים בהתאם לעקרונות שנקבעו: מחט הניקוב חייבת להיות מסוגלת לחצות את הפדיקור, רצוי בחציו העליון, והמיקום האופטימלי של הקצוות הוא בתוך השליש הקדמי של גוף החוליה במבט רוחבי.
6. לחץ לחיצה ימנית על L1 בממשק אובייקטים , בחר ייצוא STL, ולאחר מכן לייצא את הקובץ בפורמט STL.

4. ליטוש המודל התלת-ממדי בתוכנת ייצור תלת-ממדית של הנדסה לאחור

1. יבא את הקובץ המוצק של גוף החוליה המיוצא לתוכנת הייצור התלת-ממדית של הנדסה לאחור על-ידי לחיצה על ייבוא. כתוצאה מכך, השתמש בתכונה Mesh Doctor כדי למנוע עיוותים וקוצים מהמודל.
2. מאחר שפונקציית Grid Doctor עשויה לזהות בטעות מבנים אנטומיים נורמליים כעיוותים או קוצים, הקפידו לבחון ביסודיות את המודל המחוספס כדי לזהות חללים פנימיים, ועקבו אחר שלב 4.1 כדי למלא אותם כראוי (איור 5A).
3. השתמשו בפונקציית Precise Surface כדי להפוך את המודל המוצק למשטח רשת משולש, ובחרו בחומר הגיאומטריה האורגנית (איור 5B). המתן להשלמת תהליך בניית פני השטח האוטומטי ולאחר מכן לייצא את הקובץ בפורמט STP.

5. לשחזר את מודל הנדסת החוליות ולאשר את אזורי הכניסה הבטוחים של הקרנת פדיקל בתוכנת תכנון מידול תלת-ממדית

1. ייבא את תבנית STP של מסמך פני השטח המדויק לתוכנת תכנון מידול תלת-ממדית כדי לשחזר את מודל הנדסת החוליות על-ידי לחיצה על פתח. השתמשו בתכונת תצוגת החתך כדי לבחון את המורפולוגיה של הפדיקל בכיוונים אופקיים, קשת ועטרה, ולספק תצפית ראשונית על המורפולוגיה והמבנה של הפדיקל (איור 6A).
2. בחלונית ' תצוגת מקטע ', התאם את זווית המקטע לתצוגה חזותית מיטבית. על-ידי שימוש בגופי חתך שקיפות, התבונן בנקודה הצרה ביותר של הפדיקלים (איור 6B) ורשום את פרמטרי הזווית בחתך 1 בחלונית השמאלית.
3. כדי להתאים את זווית דגם החוליות, לחץ על הפונקציה Insert-Features-Move/Copy ובחר בלחצן תרגם/סובב הממוקם בתחתית החלונית השמאלית. בקרו שוב בחלונית 'תצוגת מקטע ' והתאימו את פרמטר זווית התצוגה במקטע 1 ל- 0.
4. כוונן את פרמטרי התזוזה בחלונית Section 1 כדי לקבל תצוגת מקטע פדיקור משביעת רצון. כיוון מחדש לפרספקטיבה משופרת כדי להתבונן בקטע הפדיקור. תעדו את פרמטרי התזוזה שאושרו בחלונית (איור 7).
5. השתמש בפונקציה Move/Copy שהוזכרה לעיל כדי לתפעל את מיקום מודל החוליות. ציין את פרמטר ההזחה בחלונית השמאלית. השתמש בכלי מלבן פינתי כדי להקיף את כל גוף החוליה.
6. כדי להתחיל, נווט אל האפשרות Features-Reference Geometry-Plane והקצה את תצוגת המקטע כהפניה הראשונה. שנה את פרמטר מרחק ההיסט בהתאם כדי להעביר את המישור החדש שנוצר לשליש הקדמי של גוף החוליה.
7. המשך ליצור סקיצה במישור הנ"ל ולצייר נקודה בנקודת האמצע של גוף החוליה, המסמלת את נקודת הסיום של הנקב.
8. השתמש בפונקציה Extruded Cut כדי לבצע את חיתוך הדגם. הקצו את השרטוט המלבני שנוצר כקווי המתאר שנבחרו.
9. בצעו התאמות הן בכיוון והן בעומק כדי לחלק את מודל גוף החוליה לשני חצאים, כלומר חצי גוף החוליה וחצי הלמינה (איור 8A). שמור את הקבצים ההנדסיים בפורמט SLDPRT, במיוחד כחלק מהתהליך.
10. פתח את הקובץ המכיל את חלק גוף החוליה, ולאחר מכן צור סקיצה המבוססת על מישור המקטע. השתמש בפונקציה Convert Entities כדי להמיר את היטל הפדיקור השמאלי לשרטוט עקומה.
11. חזור על ההליך לעיל עבור היטל פדיקל ימני, וכתוצאה מכך תקבל שרטוט עקומה נוסף. השתמשו בפונקציית Filled Surface כדי להפוך את רישומי העקומה למשטחים, כאשר שרטוטי עקומת ההיטל השמאלית והימנית ישמשו כגבול (איור 8B).
12. הצג את המשטח שנוצר לאחר שהחוליה הוסתרה. בחר בפונקציה Lofted Boss/Base בחלונית Features .
13. המיקום המעולה של משטח הפדיקור השמאלי, עם הגדרת נקודת הקצה של הנקב כפרופילים, יניב מבנה חרוטי התוחם את הנתיבים לניקוב פדיקל. השתמש בצד שמאל כהפניה למטרות המחשה, עם אותו תהליך שיש לשכפל בצד ימין.
14. השתמש בפונקציה Scale כדי להגדיל את המבנה החרוטי הדו-צדדי, כאשר הצנטרויד משמש כנקודת מרכז קנה המידה וגורם קנה מידה של 2. השתמש בפונקציה Move/Copy Body כדי למקם בנפרד את המבנים החרוטיים.
15. בממשק החלונית Mate Setting , בחר את קודקוד המבנה ואת נקודת הקצה של הניקוב, כאשר המצב התואם מוגדר כ - Coincident. סלקו את גוף החוליה לאחר מכן באמצעות הפונקציה Delete/Keep Body (איור 9A).
16. המבנה הדו-קוני הוא אוסף של נתיבי ניקוב דו-צדדיים, שנשמרו בפורמט SLDPRT. השתמש בפונקציה Insert Part כדי להרכיב מחדש את חלק הלמינה ואת חלק גוף החוליה באמצעות ערכת ניקוב הפדיקול. פשוט לחץ על הלחצן OK כדי ליישר באופן אוטומטי את מיקום ההוספה של החלק עם המקור (איור 9B).
17. השתמש בפונקציית Combine Body לביצוע פעולות בוליאניות על רכיבים שונים. באמצעות תהליך של חיסור קבוצת הנקבים ממחצית אחת של הלמינה תוך שמירה על כל מרכיבי הלמינה, הניתוח הבא מצביע על כך שאזור ניקוב העצם האידיאלי כולל אזורים 1, 4 ו-7 בצד שמאל (איור 9C).

תוצאות

בבית החולים בוצעו הדמיית CT ומידול דיגיטלי. לקח 30 דקות לבנות את המודל התלת-ממדי מתמונות ה-CT, ~10 דקות ללטש את המודל התלת-ממדי בתוכנת ייצור תלת-ממדית של הנדסה לאחור, ו-15 דקות לשחזר את מודל הנדסת החוליות ולאשר את אזורי הכניסה הבטוחים של הקרנת פדיקל בתוכנת תכנון מידול תלת-ממדית. אזור ניקוב העצ...

Discussion

ניתוח חוליות מלעוריות (PVP) הוכיח יעילות קלינית חיובית בניהול שברי דחיסה אוסטיאופורוטיים כואבים בחוליות (OVCF)⁹. השימוש בטכנולוגיית ניקור פדיקור מלעורית מדויקת על ידי מנתחים ממלא תפקיד מכריע בקביעת נקודת ההחדרה, הכיוון והעומק האופטימליים של מחט הניקוב, ובכך מפחית באופן משמעותי ?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Computer tomography	Company GE		machine
Geomagic Wrap (3-D reverse engineering production software)	Oqton software		software
Magnetic resonance image machine	Company GE		machine
Materialise Interactive Medical Image Control System (medical imaging processing software)	Materialise Company		software
Solidworks (3-D modeling design software)	Dassault Systèmes - SolidWorks Corporation		software
Spirit Level Plus	IOS App store		gradientor
X-ray machine	Company Philips		machine