WikiDer > Компьютерная ортопедическая хирургия

Computer-assisted orthopedic surgery
Компьютерная ортопедическая хирургия
Страница навигации Smart Correction Radigraphic - 1.jpg
Радиографическая визуализация сочетается с компьютерными технологиями, чтобы уменьшить перелом дистального отдела бедренной кости путем совмещения красных и зеленых линий.
Другие именаCAOS
Специальностьортопедический

Компьютерная ортопедическая хирургия или компьютерная ортопедическая хирургия (иногда сокращенно CAOS[1]) - это дисциплина, в которой компьютерные технологии применяются до, во время и / или после операции для улучшения результатов ортопедический хирургические процедуры.[2][3] Хотя записи показывают, что это было реализовано с 1990-х годов,[4] CAOS по-прежнему является активной исследовательской дисциплиной, объединяющей практикующих ортопедов с традиционно техническими дисциплинами, такими как инженерное дело, Информатика и робототехника.

Цели и намеченные результаты

Основная идея CAOS заключается в том, что оперативные результаты будут улучшены за счет использования компьютерных технологий. Взяв пример эндопротезирование, задача хирурга - интегрировать новые компоненты сустава в существующую анатомию пациента; Технологии CAOS позволяют хирургу:[2][4]

  • Заранее спланируйте размещение компонентов, включая определение соответствующих размеров компонентов;
  • Измеряйте внутриоперационное размещение компонентов в режиме реального времени, следя за соблюдением плана;
  • Измерьте послеоперационный результат

Процедурные подходы

CAOS существенно не отклоняется от традиционных хирургических процедур, поскольку намеченная цель - улучшить общий операционный результат операции. При процедурах на основе изображений пациент по-прежнему проходит аналогичные предоперационные обследования (консультации, сканирование и т. Д.).[2] Однако CAOS позволяет хирургу также создавать «приспособление для пациента»,[4] которая представляет собой трехмерную распечатанную модель интересующей скелетной структуры, которая помогает хирургу на этапе дооперационного планирования. В зависимости от системы и предпочтений навигации существует множество процедур CAOS. CAOS изначально делится на две категории:[2] ан активная система, в котором вся процедура может быть выполнена роботом с минимальной помощью или без помощи хирурга; и пассивная система, в котором робот или компьютеризированная программа помогает хирургу завершить процедуру. Независимо от пассивной или активной системы, CAOS требуется режим навигации для точного выполнения процедур. Есть три метода навигации используется для проведения операции.[2][4]

  • CT-На основании: использует компьютерную томографию для построения трехмерной * модели анатомии пациента, чтобы направлять хирурга либо: через пошаговое прохождение процедуры; или предоставление хирургу обратной связи об операции в режиме реального времени. Оба метода позволяют хирургу легче визуализировать анатомические ориентиры, тем самым повышая точность и точность протезные имплантаты.[2][4]
  • Рентгеноскопия-На основании: позволяет хирургу сделать несколько рентгеноскопических изображений (под разными углами) операционного поля, что дает ориентиры для установки инструмента и протеза. Флюороскопическое изображение может быть двухмерным или трехмерным * и является статическим - оно не дает хирургу обратной связи в виде видеоизображения из-за его характера использования неподвижных изображений, сделанных во время процедуры, но оно значительно снижает радиационное воздействие на пациента. терпеливый.[2][4]
  • Без изображения: включает компьютерное построение оцифрованной анатомической модели интересующей области путем ссылки на результаты ортопедических тестов пациента, такие как углы поворота суставов, сгибание/расширение углы и т. д. Несмотря на то, что цифровое изображение создается компьютером, процессы получения изображений отсутствуют как на предоперационной, так и во время операции, что устраняет радиационное воздействие и сокращает время операции.[2][4]

* Трехмерные изображения создаются, когда компьютер взаимодействует с частями тела через инфракрасные огни и детекторы ворот.[4]

Благодаря CAOS врач хирург может более точно определить анатомический ориентиры это может быть трудно увидеть в небольшом разрезе. Избранный навигация Затем система проводит хирурга через различные разрезы кости и, наконец, имплантация.

Недостатки

Хотя CAOS имеет преимущества как в точности, так и в точности выполняемой процедуры, она все еще не получила широкого распространения в ортопедическом сообществе по разным причинам. Одна из таких причин - увеличение медицинские расходы пациенту.[5][3] Независимо от предпочтения навигации, включение компьютерных технологий приводит к увеличению расходов больницы, которые затем выставляются пациенту. Поскольку CAOS по-прежнему является областью активных исследований, страхование планы также вряд ли покроют стоимость процедур.[3] Некоторые исследования показывают, что CAOS может быть рентабельной для больницы в том случае, если проводится большой объем процедур. гериатрический пациенты.[5] Помимо затрат, каждый из методов навигации имеет недостаток: навигационные системы на основе компьютерной томографии увеличивают лучевую нагрузку на пациента;[2] Навигация на основе рентгеноскопии увеличивает продолжительность процедуры, поскольку хирург делает паузу, чтобы сделать снимки для соответствующего шаблона;[2] а навигация без изображений в значительной степени зависит от навыков хирурга по вводу точных значений, полученных из ортопедических тестов.[2]

Текущее состояние разработки

Есть свидетельства того, что имплантаты и процедуры, выполняемые с помощью компьютерной ортопедической хирургии, имеют значительно более высокий уровень точности и точности.[6][7][8][9] Тем не менее, не является окончательным, что технологии CAOS приводят к значительному долгосрочному улучшению операционных результатов, исследования показывают, что CAOS может снизить частоту повторных вмешательств.[10] Кроме того, из-за функциональная адаптивность кости, ошибки в размещении компонентов в долгосрочной перспективе могут стать несущественными.[3][11] Из-за относительно короткого периода времени, в течение которого развивалась CAOS, долгосрочные последующие исследования еще не были возможны.[11] Пока хирург (или даже студенты-медики в лабораторных исследованиях[12][13]) может достичь лучших результатов с точки зрения запланированного и достигнутого размещения компонентов, неясно, был ли план построен оптимально.

В настоящее время с помощью компьютера ортопедическая хирургия в основном используется в хирургии имплантата коленного сустава из-за точности, которую получает хирург бедренный и большеберцовый костные отрезы.[3][4] Он также используется для навигации вертлужная впадина размещение компонентов там, где правильная чашка склонность является решающим.[2][3][4] Хотя многие хирурги-ортопеды по-прежнему не принимают CAOS, он оказался невероятно полезным инструментом в обучении хирургов-новичков благодаря созданию изображений, которые помогают визуализировать анатомические ориентиры для процедур.[12][13] В настоящее время ведутся новые разработки, направленные на снижение как затрат, так и радиационного облучения, обеспечивая при этом точное руководство для хирурга через УЗИ визуализация.[14] Этот метод навигации все еще проходит испытания и пока недоступен для клинического использования.[3]

использованная литература

  1. ^ Нольте Лутц П., Бейтлер Томас (2004). «Основные принципы CAOS». Травма, повреждение. 35: 6–16. Дои:10.1016 / Ю. травмы.2004.05.005. PMID 15183698.
  2. ^ а б c d е ж г час я j k л Mavrogenis, Andreas F .; Саввиду, Ольга Д .; Мимидис, Джордж; Папанастасиу, Джон; Кулалис, Димитриос; Демерцис, Николаос; Папагелопулос, Панайотис Дж. (1 августа 2013 г.). «Компьютерная навигация в ортопедической хирургии». Ортопедия. 36 (8): 631–642. Дои:10.3928/01477447-20130724-10. ISSN 0147-7447. PMID 23937743. S2CID 15590221.
  3. ^ а б c d е ж г Йоскович, Лев; Хазан, Эрик Дж. (2016). «Компьютерная ортопедическая хирургия: постепенный сдвиг или смена парадигмы?». Анализ медицинских изображений. 33: 84–90. Дои:10.1016 / j.media.2016.06.036. PMID 27407004.
  4. ^ а б c d е ж г час я j Чжэн, Гоянь; Нольте, Лутц П. (2015). «Компьютерная ортопедическая хирургия: современное состояние и перспективы». Границы хирургии. 2: 66. Дои:10.3389 / fsurg.2015.00066. ISSN 2296-875X. ЧВК 4688391. PMID 26779486.
  5. ^ а б Гётесен, Ойстейн; Словер, Джеймс; Хавелин, Лейф; Аскильдсен, Ян Эрик; Мальчау, Хенрик; Фурнес, Уве (06.07.2013). «Экономическая модель для оценки экономической эффективности компьютерной операции по замене коленного сустава в Норвегии». BMC скелетно-мышечные заболевания. 14 (1): 202. Дои:10.1186/1471-2474-14-202. ISSN 1471-2474. ЧВК 3722089. PMID 23829478.
  6. ^ Сидон, Илий; Стейнберг, Эли Л. (2012). «Исследование точности нового программного обеспечения для компьютерной ортопедической хирургии». Европейский журнал радиологии. 81 (12): 4029–4034. Дои:10.1016 / j.ejrad.2012.07.016. PMID 22883531.
  7. ^ Ду, Хайлонг; Ху, Лей; Ли, Чаншэн; Ван, Тяньмяо; Чжао, Лу; Ли, Ян; Мао, Чжи; Лю, Даохун; Чжан, Подкладка (01.09.2015). «Развитие компьютерной ортопедической хирургии с использованием гексапода для лечения закрытых диафизарных переломов». Международный журнал медицинской робототехники и компьютерной хирургии. 11 (3): 348–359. Дои:10.1002 / rcs.1614. ISSN 1478–596X. PMID 25242630.
  8. ^ Stiehl, Джеймс Б.; Черт возьми, Дэвид А. (2015-01-01). «Насколько точна компьютерная оценка пробелов в TKA?». Клиническая ортопедия и смежные исследования. 473 (1): 115–118. Дои:10.1007 / s11999-014-3785-5. ISSN 0009-921X. ЧВК 4390933. PMID 25034979.
  9. ^ Дюбуа-Феррьер, Виктор; Гамулин, Аксель; Чоудхари, Ашвин; Фазель, Жан; Стерн, Ричард; Ассаль, Матье (2016). «Уменьшение синдесмоза с помощью компьютерной ортопедической хирургии с навигацией: возможность и точность в исследовании трупа». Травма, повреждение. 47 (12): 2694–2699. Дои:10.1016 / j.injury.2016.10.009. PMID 27810152.
  10. ^ Lüring, C .; Каупер, М .; Bäthis, H .; Perlick, L .; Beckmann, J .; Grifka, J .; Тингарт, М .; Рат, Б. (01.03.2012). «Последующее наблюдение в течение пяти-семи лет, сравнивающее TKR при помощи компьютера и TKR от руки в отношении клинических параметров». Международная Ортопедия. 36 (3): 553–558. Дои:10.1007 / s00264-011-1297-4. ISSN 0341-2695. ЧВК 3291781. PMID 21674288.
  11. ^ а б Burnett, R. Stephen J .; Барак, Роберт Л. (01.01.2013). «Тотальное артропластика коленного сустава с помощью компьютера в настоящее время не имеет доказанной клинической пользы: систематический обзор». Клиническая ортопедия и смежные исследования. 471 (1): 264–276. Дои:10.1007 / s11999-012-2528-8. ISSN 0009-921X. ЧВК 3528921. PMID 22948522.
  12. ^ а б Кобб, Дж. и другие.: Навигация уменьшает кривую обучения в восстановлении тотального артропластика тазобедренного сустава, стр. 90, Клиническая ортопедия и родственные исследования (463)
  13. ^ а б Пикард, Фредерик; Мохолкар, Кирти; Грегори, Альберто; Глубоко, Камаль; Киннинмонт, Эндрю (2014). «(vii) Роль компьютерной хирургии (CAS) в обучении и результатах». Ортопедия и травмы. 28 (5): 322–326. Дои:10.1016 / j.mporth.2014.08.006.
  14. ^ Биллингс, Сет; Кан, Хён Джэ; Ченг, Алексис; Боктор, Эмад; Казанзидес, Петр; Тейлор, Рассел (2015-06-01). «Минимально инвазивная регистрация для компьютерной ортопедической хирургии: объединение отслеживаемых ультразвуковых точек и точек поверхности кости с помощью алгоритма P-IMLOP». Международный журнал компьютерной радиологии и хирургии. 10 (6): 761–771. Дои:10.1007 / s11548-015-1188-z. ISSN 1861-6410. PMID 25895079.

внешние ссылки