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 ортопедических хирургических процедур. [2] [3] Несмотря на то, что 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 инженерия , информатика и робототехника .
Компьютерная ортопедическая хирургия | |
---|---|
Другие названия | CAOS |
Специальность | ортопедический |
Цели и намеченные результаты
Основная идея CAOS заключается в том, что оперативные результаты будут улучшены за счет использования компьютерных технологий. На примере замены сустава задача хирурга состоит в том, чтобы интегрировать новые компоненты сустава в существующую анатомию пациента; Технологии CAOS позволяют хирургу: [2] [4]
- Заранее спланируйте размещение компонентов, включая определение подходящих 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], которое представляет собой трехмерную печатную модель интересующей скелетной структуры, которая помогает хирургу на этапе предоперационного планирования. В зависимости от системы и предпочтений навигации существует множество процедур CAOS. Caos первоначально разделены на две категории : [2] активную систему , в которой вся процедура может быть выполнена с помощью робота с небольшим количеством или без помощи необходимого от хирурга; и пассивная система , в которой робот или компьютеризированная программа помогает хирургу завершить процедуру. Независимо от пассивной или активной системы CAOS требуется режим навигации для точного выполнения процедур. При проведении операции используются три метода навигации . [2] [4]
- На основе компьютерной томографии: 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 протезных имплантатов . [2] [4]
- На основе рентгеноскопии: 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 того, что в нем используются неподвижные изображения, сделанные во время процедуры, но оно значительно снижает радиационное воздействие на пациента. пациент. [2] [4]
- Без изображения : компьютер создает оцифрованную анатомическую модель интересующей области, ссылаясь на результаты ортопедических тестов пациента, такие как углы поворота суставов, углы сгибания / разгибания и т. Д. Хотя цифровое изображение создается компьютером, есть отсутствуют процессы получения изображений 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 лучи и детекторы ворот. [4]
С помощью CAOS хирург может более точно определить анатомические ориентиры, которые может быть трудно увидеть в небольшом разрезе. Выбранная система навигации затем направляет хирурга через различные разрезы кости и, наконец, к имплантации .
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 - повышенные медицинские расходы пациента. [5] [3] Независимо от предпочтений навигации, включение компьютерных технологий приводит к увеличению расходов больницы, которые затем оплачиваются пациентом. Поскольку CAOS все еще является областью активных исследований, страховые планы также вряд ли покроют стоимость процедур. [3] Некоторые исследования показывают, что CAOS может быть рентабельным для больницы в том случае, если на гериатрических пациентах проводится большой объем процедур . [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 из-за того, что 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
Существует доказательство того, что имплантат и процедуры , проводимые с помощью компьютера ортопедической хирургии , имеют значительно более высокий уровень точности и точность [6] [7] [8] [9] Тем не менее, это не является убедительным , что технологии CAOS приводят к значительной долгосрочной перспективе улучшение результатов операции, исследования показывают, что CAOS может снизить частоту повторных операций. [10] Кроме того, из-за функциональной приспособляемости кости ошибки в размещении компонентов могут стать несущественными в долгосрочной перспективе. [3] [11] Из-за относительно короткого периода времени, в течение которого развивалась CAOS, долгосрочные последующие исследования еще не были возможны. [11] Хотя хирург (или даже студенты-медики, участвующие в лабораторных исследованиях [12] [13] ) могут достичь лучших результатов с точки зрения запланированного и достигнутого размещения компонентов, неясно, был ли план составлен оптимальным образом.
В настоящее время компьютерная ортопедическая хирургия в основном используется в хирургии имплантатов коленного сустава из-за точности, которую хирург получает при разрезах бедренной и большеберцовой кости. [3] [4] Он также используется для навигации по размещению компонентов вертлужной впадины, когда правильный наклон чашки имеет решающее значение. [2] [3] [4] Несмотря на то, что многие хирурги-ортопеды по-прежнему не принимают CAOS, он оказался невероятно полезным инструментом в обучении хирургов-новичков благодаря созданию изображений, помогающих визуализировать анатомические ориентиры для процедур. . [12] [13] В настоящее время ведутся новые разработки, направленные на снижение как затрат, так и радиационного облучения, при этом обеспечивая хирургу точные указания с помощью ультразвуковой визуализации. [14] Этот метод навигации все еще проходит испытания и пока недоступен для клинического использования. [3]
Рекомендации
- ^ Nolte Lutz П., Бойтлера Томас (2004). «Основные принципы CAOS». Травма . 35 : 6–16. DOI : 10.1016 / j.injury.2004.05.005 . PMID 15183698 .
- ^ Б с д е е г ч я J K L 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. DOI : 10.3928 / 01477447-20130724-10 . ISSN 0147-7447 . PMID 23937743 . S2CID 15590221 .
- ^ Б с д е е г Йоскович, Лев; Хазан, Эрик Дж. (2016). «Компьютерная ортопедическая хирургия: постепенный сдвиг или смена парадигмы?». Анализ медицинских изображений . 33 : 84–90. DOI : 10.1016 / j.media.2016.06.036 . PMID 27407004 .
- ^ Б с д е е г ч я J Чжэн, Гоянь; Нольте, Лутц П. (2015). «Компьютерная ортопедическая хирургия: современное состояние и перспективы» . Границы хирургии . 2 : 66. DOI : 10,3389 / fsurg.2015.00066 . ISSN 2296-875X . PMC 4688391 . PMID 26779486 .
- ^ а б Гётесен, Ойстейн; Словер, Джеймс; Хавелин, Лейф; Аскильдсен, Ян Эрик; Малхау, Хенрик; Фурнес, Уве (06.07.2013). «Экономическая модель для оценки экономической эффективности компьютерной хирургии замены коленного сустава в Норвегии» . BMC Musculoskeletal Disorders . 14 (1): 202. DOI : 10,1186 / 1471-2474-14-202 . ISSN 1471-2474 . PMC 3722089 . PMID 23829478 .
- ^ Сидон, Илий; Стейнберг, Эли Л. (2012). «Исследование точности нового программного обеспечения для компьютерной ортопедической хирургии». Европейский журнал радиологии . 81 (12): 4029–4034. DOI : 10.1016 / j.ejrad.2012.07.016 . PMID 22883531 .
- ^ Ду, Хайлонг; Ху, Лэй; 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. DOI : 10.1002 / rcs.1614 . ISSN 1478-596X . PMID 25242630 .
- ^ Stiehl, Джеймс Б.; Черт возьми, Дэвид А. (01.01.2015). «Насколько точна компьютерная оценка пробелов в TKA?» . Клиническая ортопедия и сопутствующие исследования . 473 (1): 115–118. DOI : 10.1007 / s11999-014-3785-5 . ISSN 0009-921X . PMC 4390933 . PMID 25034979 .
- ^ 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 трупном исследовании». Травма . 47 (12): 2694–2699. DOI : 10.1016 / j.injury.2016.10.009 . PMID 27810152 .
- ^ Lüring, C .; Каупер, М .; Bäthis, H .; Perlick, L .; Beckmann, J .; Grifka, J .; Тингарт, М .; Рат, Б. (2012-03-01). «Последующее наблюдение в течение пяти-семи лет, сравнивающее TKR с использованием компьютера и TKR от руки в отношении клинических параметров» . Международная ортопедия . 36 (3): 553–558. DOI : 10.1007 / s00264-011-1297-4 . ISSN 0341-2695 . PMC 3291781 . PMID 21674288 .
- ^ а б Burnett, R. Stephen J .; Барак, Роберт Л. (01.01.2013). «Компьютерная артропластика коленного сустава в настоящее время не имеет доказанной клинической пользы: систематический обзор» . Клиническая ортопедия и сопутствующие исследования . 471 (1): 264–276. DOI : 10.1007 / s11999-012-2528-8 . ISSN 0009-921X . PMC 3528921 . PMID 22948522 .
- ^ a b Cobb, JP et al. : Навигация сокращает кривую обучения при шлифовке тотального артропластика тазобедренного сустава , стр. 90, Клиническая ортопедия и родственные исследования (463)
- ^ 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. DOI : 10.1016 / j.mporth.2014.08.006 .
- ^ Биллингс, Сет; Кан, Хён Джэ; Ченг, Алексис; Боктор, Эмад; Казанзидес, Петр; Тейлор, Рассел (01.06.2015). «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. DOI : 10.1007 / s11548-015-1188-Z . ISSN 1861-6410 . PMID 25895079 .
Внешние ссылки
- Международное общество компьютерной ортопедической хирургии