3차원 인쇄 가이드 템플릿 보조 경피적 척추 성형술 (PVP)

요약

본 명세서에서, 우리는 경피성 척추성형술에 대한 3차원 프린팅 가이드 템플릿을 제시한다. T11 척추 압박 골절을 가진 환자는 사례 연구로 선택되었습니다.

초록

경피적 척추 성형술 (PVP)은 골다공증 척추 압박 골절로 인한 허리 통증에 대한 효과적인 치료법으로 간주됩니다. PVP의 정확도는 주로 전통적인 절차 도중 군의관의 경험 및 다중 형광경에 달려 있습니다. 펑크 관련 합병증은 전 세계적으로 보고되었다. 수술 절차를 보다 정밀하게 만들고 펑크 관련 합병증의 속도를 줄이기 위해 우리 팀은 PVP에 3차원 인쇄 가이드 템플릿을 적용하여 전통적인 절차를 수정했습니다. 이 프로토콜은 대상 척추 DICOM 이미징 데이터를 소프트웨어의 3차원으로 모델링하는 방법, 이 3차원 모델에서 작동을 시뮬레이션하는 방법 및 모든 수술 데이터를 사용하여 응용을 위해 환자 특정 템플릿을 재구성하는 방법을 소개합니다. 이 템플릿을 사용하여 외과 의사는 수술의 정확성을 향상시키기 위해 적절한 펑크 지점을 정확하게 식별 할 수 있습니다. 전체 프로토콜은 다음을 포함한다: 1) 골다공증 척추 압박 골절의 진단; 2) 표적 척추의 CT 이미징획득; 3) 소프트웨어에서의 작동 시뮬레이션; 4) 3D 프린팅 가이드 템플릿의 설계 및 제작; 및 5) 작업 절차에 템플릿을 적용합니다.

서문

골다공증 골절의 모든 종류 중 가장 일반적인 유형 골절로, 골다공증 척추 압축 골절 (OVCF)은 요즘 임상 문제에 관한 매우 우려하고있다. 현재 지침에서 권장하는 바와 같이, 경피적 척추 성형술은 골다공증 척추 압박 골절을 임상적으로 치료하는 가장 효과적인 최소 침습 적 방법 중 하나입니다^1.

전통적으로 외과 의사는 C 팔 형광경에 의해 유도 된 경피 적 척추 성형술을 수행하여 척추 압박 골절을 치료하여 압축 된 척추 신체를 복원하고 초기 단계 통증을^완화시2. 숙련 된 외과 의사조차도 개인적인 경험에 의존하여 적절한 구멍점을 확인하는 실수를합니다. 이 수술은 일부 펑크 관련 합병증 (예를 들어, 주변 조직으로시멘트 누출, 신경 근 손상, 척추 내 혈종 등^3,4,5); 또한, 환자의 거의 50 %는 주변 조직으로 시멘트 누출 또는 파라 척추 정맥의 색전술에서 오는 합병증의 95 %와 기존의 PVP에서 국소 합병증이^6. 정밀 수술의 출현과 함께, 3D 인쇄 가이드 템플릿은 절차 적 정확성을 향상시킬 수 있기 때문에 많은 척추 수술 작업에 사용되어왔다^7, 어려움을 감소시키고 운영 위험을 최소화. 여기서는 3D 프린팅 가이드 템플릿을 PVP에 적용하여 수술 절차를 보다 정확하게 하고 펑크 관련 합병증의 속도를 줄입니다. 전통적인 방법과 비교하여, 3D 프린팅 가이드 템플릿에 의해 보조되는 수술은 1) 수술 용 천자 정확도를 증가시키고, 2) 수술 중 방사선 노출을 최소화하고, 3) 수술 시간 단축, 4) 감소 펑크 관련 합병증의 확률.

프로토콜

본 연구는 베이징 우정 병원 자본 의과 대학의 윤리위원회에 의해 승인되었다.

1. X선 형광투광, 자기공명영상(MRI), 골신낭술 및 증상에 의한 골다공증 척추압박골절(OVCF) 진단

1. 요통, 가시성 과정의 부드러움, 등뒤의 척추 근육 등을 가진 노인 환자에 의해 OVCF가있는 환자를 식별합니다.
2. 후경 엑스레이 형광투시경을 사용하여 환자가 척추 압박 골절이 있는지 확인하십시오.
3. MRI를 사용하여 환자가 새로 발병한 척추 압박 골절이 있는지 여부를 진단하고 표적 압축 척추를 결정합니다. MRI를 받을 수 없는 환자의 경우 뼈 신티그래피를 사용하십시오.
4. 급성 척추 압박 골절을 가진 환자에 대한 PVP 치료를 주문하고 시각 아날로그 척도 (VAS) 점수 및 Oawestry 장애 지수 (ODI)^8을기록합니다.
   참고 : 포함을위한 몇 가지 기준이 있습니다 : 1) 척추 골절 환자는 저에너지 외상의 병력이 있는지 여부; 2) 대사성 뼈 질환 또는 암의 병력 또는 증거가 없음; 3) VAS 점수 ≥ 7; 4) X 선, MRI 또는 뼈 신티 그래피에 의한 척추 골절로 진단.

2. 대상 척추의 수술 전 지역화

1. 수술 전에 압축 된 척추 수준에서 환자의 등 피부의 중간 선에 배치 된 3 개의 방사선 검사 마커를 가진 환자에게 경향이있는 컴퓨터 단층 촬영을 수행하십시오. 가장 고통스러운 부분을 누르는 동안 X 선 형광 투시 검사와 환자의 등에 대한 신체 검사를 통해 대상 부위를 확인하십시오.
2. 경향이 컴퓨터 단층 촬영 스캔하기 전에, 고정 마커에 단지 열등 환자의 뒷면에 그라디엔터를 넣어. 환자의 신체 위치를 기록한 다음 제거합니다. 수술 중 환자가 같은 위치에 머무르게 하십시오.
3. CT 이미지(1mm 스캐닝 레이어 두께, 1mm 레이어 간격 및 90개의 슬라이스(기존 스캐닝) 또는 400개의 슬라이스(얇은 슬라이스 스캐닝)를 DICOM 형식으로 저장합니다. 수술 때까지 마커가 남아 있는지 확인하기 위해 환자의 등에 면 패드를 놓습니다.

3. 컴퓨터 소프트웨어의 경피적 척추 성형술 절차 시뮬레이션

1. DICOM 형식으로 CT 이미지를 의료 영상 처리 소프트웨어(예: MIMICS)로 내보내고 대상 조각을 선택하여 압축된 척추를 재구성합니다.
2. 임계값 세분화를 선택하여 대상 척추의 임계값 범위를 125-3071H에서 조정하고 마스크를 만듭니다. 중복 마스크를 눌러 마스크 A와 마스크 B의 두 개의 마스크를 만듭니다.
3. 마스크 편집을 클릭하여 마스크 A에서 대상 척추를 지웁습니다. 그런 다음 부울 연산을 클릭하여 마스크 B를 사용하여 마스크 A. 마스크에서 3D를 계산하여 대상 척추를 재구성하여 새 마스크 C를 형성합니다.
4. 소프트웨어의 양측 간편 한 transpedicular 접근 방식을 통해 PVP를 시뮬레이션합니다. 먼저 소프트웨어의 Medcad 실린더를 펑크 바늘 모델로 정의합니다. 실린더를 펑크 바늘과 동일한 길이 및 반지름으로 정의합니다(길이 125mm, 반지름 1.25mm).
5. 대상 척추의 3D 뷰를 사용하여 실제 PVP에 대한 진입점, 진입각(헤드 경사각 및 납치 각도 방향) 및 펑크 바늘 깊이를 시뮬레이션합니다.
6. 이동 및 회전 기능을 사용하여 펑크 바늘을 이상적인 위치로 조정합니다. 이러한 원칙과 일치 바늘 궤적을 유지 : 1) 천자 바늘은 페디클을 통해 추정 할 수 있습니다, 바람직하게는 우수한 절반; 2) 팁의 이상적인 위치는 측면 보기에 척추 몸의 3 분의 1 의 전방 내 지점에 있습니다.

4. 3 차원 인쇄 가이드 템플릿

1. 모든 3D 템플릿 데이터를 저장하고 MCS 형식으로 3차원 인쇄 회사에 보냅니다.
2. MCS 형식 데이터를 STL 형식으로 변환하고 소프트웨어를 사용하여 템플릿을 디자인합니다. 환자의 등 피부에 달라 붙어야하는 베이스를 재구성하고 피부 진입점, 진입각 및 두 바늘궤적궤의 깊이를 포함한 모든 매개 변수에 따라 궤적 운하를 재구성하고 작업을 위해 두 개의 동일한 템플릿을 인쇄합니다. .
   참고 : 가이드 템플릿은 살균 및 저온 증기 소독에 의해 살균 될 수있는 폴리 락티산으로 만들어집니다.

5. 실제 PVP 작업을 지원하기 위해 3 차원 인쇄 가이드 템플릿적용

1. 환자가 수술 테이블에 거짓말을 하기 위해 그라디엔터 기록에 따라 CT 스캐닝을 한다. 3개의 방사성 파사성 마커의 거리를 측정하고 세 마커의 윤곽선을 그려 서식파일을 대상 위치와 일치시다.
2. 스킨 윤곽선과 함께 스킨 템플릿을 일치시다. 템플릿에 바늘궤를 통해 두 면봉을 삽입하고 눌러 피부에 삽입점을 표시합니다. 그런 다음 템플릿을 제거하고 점 A와 B로 점을 그립니다.
3. 템플릿을 제거하고 피부를 소독합니다. 영역을 드레이프하고 삽입 점 (포인트 A와 B)에 두 개의 펑크 바늘의 끝을 넣습니다. 그런 다음 C-arm 형광 투시경의 전방 보기를 사용하여 템플릿에 의해 결정된 펑크 점이 가능한지 확인합니다.
4. 각 펑크 지점에서 1 % 리도카인과 1 % 로파비카인의 5 mL 혼합물을 주입하여 환자에게 국소 마취를 제공합니다. 살균 필름으로 환자의 등에 또 다른 멸균 된 템플릿을 수정하십시오.
5. 템플릿의 가이딩 실린더를 통해 삽입을 통해 대상 척추에 두 개의 바늘을 약간 누릅니다. C-arm 형광경으로 궤적이 삽입에 적합한지 확인합니다. 문장 부호가 페디클 내에 있는지 확인한 다음 바늘을 탭하여 궤적이 끝날 때까지 더 진행합니다.
6. 전체 바늘이 가이딩 실린더에 완전히 삽입되면 C-arm 형광경으로 바늘 팁이 이상적인 위치에 도달했는지 확인하십시오.
7. 바늘을 통해 척추 몸에 뼈 시멘트를 주입. 척추에 총 4 mL의 뼈 시멘트에 대한 각 궤적을 통해 뼈 시멘트의 2 mL를 주입합니다.
8. 마지막으로, 형광 투시경을 사용하여 척추 체 내의 뼈 시멘트 분포를 전후 및 측면 보기에 의해 확인하십시오. 삽입을 스티치합니다.

결과

CT 이미지 획득과 디지털 모델링은 병원에서 수행되었으며 3D 프린팅 회사에서는 3D 프린팅을 수행했습니다. 3D 프린팅을 위해 CT 이미지에서 3D 모델을 재구성하는 데 30분이 필요했고, 3D 프린팅 회사는 가이드 템플릿 2개 인쇄를 위해 약 6시간이 필요했습니다.

환자의 표적 척추의 사전 수술 이미지는 도 1 ?...

토론

경피적 척추 성형술 (PVP)은 몇 가지 뚜렷한 장점으로 인해 골다공증 척추 압박 골절^9를 치료하는 가장 좋은 방법 중 하나로 간주됩니다 : 최소 침습적입니다. 출혈이 적고 회복이 빠를 수 있습니다. 전통적인 PVP는 주로 안전하고 이상적인 펑크 점, 펑크 각도 및 방향을 결정하기 위해 반복형 투시경을 필요로하는 C 팔 형광경에 의해 유도되며, 이는 수술 중 방사선 투여량과 작동 ?...

자료

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