Name: augmented reality navigation-guided core decompression for osteonecrosis of femoral head
Uploaded: 2022-04-12T14:00:00
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Ce travail a été soutenu par la Beijing Natural Science Foundation (7202183), la National Natural Science Foundation of China (81972107) et la Beijing Municipal Science and Technology Commission (D171100003217001).

Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique de l’Hôpital de l’amitié Chine-Japon (numéro d’approbation : 2021-12-K04). Toutes les étapes suivantes ont été effectuées selon des procédures normalisées pour éviter les blessures aux patients et aux chirurgiens. Le consentement éclairé du patient a été obtenu pour cette étude. Le chirurgien doit être compétent dans les procédures conventionnelles de décompression du noyau pour s’assurer que la chirurgie peut être effectuée de mani?...

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Bien que la THA se soit développée rapidement ces dernières années et soit devenue une méthode ultime efficace pour l’ONFH, la thérapie de préservation de la hanche joue toujours un rôle important dans le traitement de l’ONFH18,19 à un stade précoce. La MC est une chirurgie de préservation de la hanche de base et efficace, qui peut libérer la douleur à la hanche et retarder le développement de l’effondrement de la tête fémorale<sup class="xr...

L’ostéonécrose de la tête fémorale (ONFH) est une maladie invalidante courante chez les jeunes adultes1. Sur le plan clinique, il est nécessaire de déterminer la stadification de l’ONFH en fonction de la radiographie, de la tomodensitométrie et de l’IRM pour décider de la stratégie de traitement (Figure 1). Pour l’ONFH à un stade précoce, la thérapie de préservation de la hanche est généralement adoptée2. La chirurgie de décompression centrale (MC) est l’une des méthodes de préservation de la hanche les plus fréquemment utilisées pour l’ONFH. Certains effets curatifs de la décompression du noyau avec ou sans greffe osseuse dans le traitement de l’ONFH à un stade précoce ont été rapportés, ce qui peut éviter ou retarder l’arthroplastie totale de la hanche (THA) ultérieure pendant une longue période 3,4,5. Cependant, le taux de réussite de la MC avec ou sans greffe osseuse a été rapporté différemment parmi les études précédentes, de 64% à 95%6,7,8,9. La technique chirurgicale, en particulier la précision de la position de perçage, est importante pour le succès de la préservation de la hanche10. En raison de la cécité de la procédure de ponction et de positionnement, les techniques traditionnelles de LA MC présentent plusieurs problèmes, tels qu’un temps de fluoroscopie plus long, une ponction répétée à l’aide d’un fil Kirschner et une lésion du tissu osseux normal11,12.
Ces dernières années, la méthode assistée par réalité augmentée (RA) a été introduite en chirurgie orthopédique13. La technique AR peut montrer visuellement l’anatomie du champ chirurgical, guider les chirurgiens dans la planification de la procédure opératoire et, par conséquent, réduire la difficulté de l’opération. Les applications de la technique AR dans l’implantation de vis pédiculaires et la chirurgie d’arthroplastie articulaire ont été rapportées plus tôt 14,15,16,17. Dans cette étude, nous visons à appliquer la technique AR à la procédure CD et à vérifier son innocuité, son exactitude et sa faisabilité dans la pratique clinique.
Composants matériels du système Les principaux composants du système chirurgical de navigation basé sur la RA sont les suivants: (1) Une caméra de profondeur (Figure 2A) installée directement au-dessus de la zone chirurgicale; la vidéo est tournée à partir de cela et renvoyée au poste de travail pour enregistrement et coopération avec les données d’imagerie. (2) Un dispositif de perforation (figure 2B) et un cadre de marquage de surface du corps non invasif (figure 2C), tous deux équipés de réflecteurs infrarouges passifs. Un revêtement réfléchissant spécial des billes de marquage (Figure 3) peut être capturé par un équipement infrarouge pour obtenir un suivi précis de l’équipement chirurgical dans la zone chirurgicale. (3) Un dispositif de positionnement infrarouge (Figure 2D) est responsable du suivi des marqueurs dans la zone chirurgicale, correspondant au cadre de marquage de la surface du corps et au dispositif de ponction avec une grande précision (Figure 4). (4) Le système hôte (Figure 2E) est un poste de travail 64 bits, installé avec le système de chirurgie orthopédique assistée par RA développé indépendamment. L’affichage en réalité augmentée de l’opération de ponction de l’articulation de la hanche et de la tête fémorale peut être complété avec son assistance.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AR-assisted Orthopedic Surgery System</td>
			<td>Self development</td>
			<td>None</td>
			<td>An operating software that implements AR for orthopedic surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depth camera</td>
			<td>Stereolabs</td>
			<td>ZED depth camera(ZED mini)</td>
			<td>shoot video and sent back to the workstation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image processing software</td>
			<td>Adobe Systems Incorporated</td>
			<td>Adobe Photoshop CS6</td>
			<td>Image processing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared positioning device</td>
			<td>Northern Digital Inc.</td>
			<td>NDI Polaris Spectra optical tracking device</td>
			<td>Tracking markers in the surgical area.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puncture device</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>Stryker System 7 Cordless driver and Sabo</td>
			<td>Insert kirschner wire into the necrotic area.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

augmented reality navigation-guided core decompression for osteonecrosis of femoral head

L’ostéonécrose de la tête fémorale (ONFH) est une maladie articulaire courante chez les patients jeunes et d’âge moyen, qui pèse sérieusement sur leur vie et leur travail. Pour l’ONFH à un stade précoce, la chirurgie de décompression de base est une thérapie classique et efficace de préservation de la hanche. Dans les procédures traditionnelles de décompression du noyau avec du fil Kirschner, il existe encore de nombreux problèmes tels que l’exposition aux rayons X, la vérification répétée de la ponction et les dommages au tissu osseux normal. La cécité du processus de ponction et l’incapacité de fournir une visualisation en temps réel sont des raisons cruciales de ces problèmes.
Pour optimiser cette procédure, notre équipe a développé un système de navigation peropératoire sur la base de la technologie de réalité augmentée (RA). Ce système chirurgical peut afficher intuitivement l’anatomie des zones chirurgicales et rendre des images préopératoires et des aiguilles virtuelles en vidéo peropératoire en temps réel. Avec le guide du système de navigation, les chirurgiens peuvent insérer avec précision des fils Kirschner dans la zone de la lésion ciblée et minimiser les dommages collatéraux. Nous avons effectué 10 cas de chirurgie de décompression centrale avec ce système. L’efficacité du positionnement et de la fluoroscopie est grandement améliorée par rapport aux procédures traditionnelles, et la précision de la ponction est également garantie.

Caractéristiques de fonctionnement Le système de navigation chirurgicale a été appliqué dans 10 hanches continues de neuf patients. Le temps de positionnement total moyen de la chirurgie était de 10,1 minutes (médiane de 9,5 minutes, plage de 8,0 à 14,0 minutes). Les fluoroscopies C-ARM moyennes étaient de 5,5 fois (médiane 5,5 fois, plage 4-8 fois). L’erreur moyenne de précision de perforation était de 1,61 mm (médiane de 1,2 mm, plage -5,76-19,73 mm; Tableau 1). Les r...

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Augmented Reality Navigation-Guided Core Decompression for Osteonecrosis of Femoral Head

La technologie de réalité augmentée a été appliquée à la décompression du noyau pour l’ostéonécrose de la tête fémorale afin de réaliser une visualisation en temps réel de cette intervention chirurgicale. Cette méthode peut améliorer efficacement la sécurité et la précision de la décompression du noyau.

Décompression du noyau guidée par navigation en réalité augmentée pour l’ostéonécrose de la tête fémorale

Osteonecrosis of the femoral head (ONFH) is a common joint disease in young and middle-aged patients, which seriously burdens their lives and work. For ...

Notre système peut améliorer le taux de réussite et l’efficacité de la chirurgie de décompression du tronc pour la nécrose de la tête fémorale. Il réduit également considérablement le temps de positionnement peropératoire et la source du fluoroscope. Avec la technologie VR, nous pouvons utiliser le processus de ponction, réduire la difficulté de l’opération et causer moins de dommages supplémentaires au patient que les résultats chirurgicaux traditionnels.Le système peut être étendu à d’autres chirurgies orthopédiques impliquant des procédures de ponction. Il a été utilisé pour obtenir une procédure de discectomie transforaminale endoscopique percutanée. Ce système est spécialement conçu pour l’ostéonécrose précoce de la tête fémorale, car la chirurgie traditionnelle n’est pas assez précise et peut apporter plus de dommages secondaires au patient, tels que des lésions tissulaires normales ou un rayonnement excessif.Le protocole doit être et l’opération soigneusement observés pour comprendre les principes et les étapes du système, afin de minimiser l’indication de risque. Et les points techniques de décompression du noyau de la tête fémorale s’avéreront utiles pour une excursion réussie. Commencez par diviser la zone frontale chirurgicale prévue en niveaux supérieur et inférieur.Ces informations spatiales seront automatiquement saisies dans le système logiciel. Attribuez chaque niveau avec 10 points correspondants et divisez-le en trois parties égales avec deux parties ayant trois points chacune, et la partie restante ayant quatre points. Demandez à l’assistant de placer le cadre de marquage de surface corporelle non invasif en fonction des points.Une fois cela fait, cliquez sur match. L’image spéciale du système pour l’enregistrement sera automatiquement superposée sur le cadre de marquage. Déplacez le dispositif de ponction au hasard dans la zone chirurgicale pour détecter le degré correspondant de l’aiguille virtuelle et le délai de suivi.Dans la salle d’opération, demandez au patient de s’allonger en décubitus dorsal et de fixer le membre inférieur du côté affecté. Préparer le site chirurgical avec de l’iode et 75% d’alcool. Déplacez le fluoroscope de l’arceau sur le côté de la table d’opération et positionnez la source au-dessus de l’articulation de la hanche.Alignez la source avec la caméra de profondeur et enregistrez la position de la table chirurgicale en tant que position un. Dans le système de chirurgie orthopédique assistée par RA, cliquez sur l’image radiographique frontale du fichier et sélectionnez l’image une. Le système identifiera automatiquement le cadre de marquage et superposera cette image à l’articulation de la hanche dans la vidéo chirurgicale.À l’aide de l’affichage AR de l’image radiographique et sur la base de la vidéo en temps réel, planifiez le chemin de ponction. Tenez-vous du côté affecté pour effectuer la procédure, tenez le dispositif de ponction et déterminez le meilleur angle d’insertion. Marquez le point d’insertion sur la surface de la peau, guidé par le fil Kirschner virtuel et l’image radiographique de l’articulation de la hanche dans la vidéo chirurgicale.À l’aide d’un fil Kirschner, percez le point d’insertion. Observez la profondeur et l’angle d’insertion dans la vidéo et ajustez-la en temps opportun. Lorsque l’aiguille virtuelle a atteint la zone cible de nécrose, arrêtez le processus de ponction et conservez la capture d’écran comme image deux pour une évaluation ultérieure de la précision de la perforation.Après la ponction, retirez la perceuse, en laissant temporairement les fils Kirschner dans l’os. Déplacez la table d’opération pour en positionner une pour la deuxième fluoroscopie afin de vérifier l’état réel de ponction du fil Kirschner. Enregistrez le fichier image.La ponction est réussie lorsque l’emplacement du fil Kirschner répond à toutes les exigences du chirurgien. Ensuite, utilisez le Lancet pour couper la peau autour de l’aiguille et séparer chaque niveau de tissu mou jusqu’à ce que l’os du sous-tripleur soit exposé à une profondeur d’environ trois centimètres. Forez dans la zone nécrotique le long du fil de Kirschner avec une tréphine de cinq millimètres pour terminer les opérations suivantes.Après avoir terminé toutes les procédures, fermez la peau avec trois fils de soie et couvrez-la d’un pansement stérile. Le système de navigation chirurgicale a été appliqué dans dix hanches continues de neuf patients. Avec un temps de positionnement total moyen de 10,1 minutes pendant la chirurgie, les fluoroscopies moyennes de l’arceau étaient de 5,5 fois.L’erreur moyenne de précision de perforation était de 1,61 millimètre. Selon les hanches évaluées, deux hanches étaient au stade ARCO I, quatre hanches au stade ARCO IIA et quatre au stade ARCO IIB. Le score VAS préopératoire moyen était de six, et le score postopératoire moyen était de 3,75.Le score moyen préopératoire de Harris était de 77,5 et le score postopératoire moyen était de 85,5. Aucune complication postopératoire telle qu’une infection, un hématome ou des lésions nerveuses n’a été trouvée. Il est également possible de combiner la procédure avec la technologie de reconstruction tridimensionnelle CT afin que la ponction puisse être réalisée dans une perspective tridimensionnelle, ce qui est notre travail futur.Nous fournissons une idée innovante de combiner la technologie de l’IA et la chirurgie orthopédique. Cette idée peut également être utilisée pour améliorer la précision d’autres opérations orthopédiques à l’avenir.

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Virtual Reality Tools for Assessing Unilateral Spatial Neglect: A Novel Opportunity for Data Collection

Outils de réalité virtuelle pour évaluer la négligence spatiale unilatérale : une nouvelle occasion de collecte de données

Unilateral spatial neglect (USN) is a syndrome characterized by inattention to or inaction in one side of space and affects between 23-46% of acute stroke ...