Komputerowe wspomaganie operacji wymiany stawu biodrowego

Abstract

Praca przedstawia propozycję metod określania kątów orientacji panewki (inklinacji, antewersji) oraz Range of Motion, jako parametrów użytecznych przy planowaniu operacyjnego leczenia coxartrozy – alloplastyki. Opisano innowacyjną procedurę wyznaczania fizjologicznego ułożenia panewki na podstawie analizy obszaru sklerotycznego na zdjęciach tomografii komputerowej – CT. Zapropo-nowano również walidację powyższej metody w postaci analizy obrazów uzyskanych przez nawigo-wany system ultrasonograficzny (badanie na modelu miednicy). Zrealizowano także aplikację wyboru trzpienia protezy dla zadanej inklinacji i antewersji panewki. Wskazaniem do wyboru protezy z bazy protez trzpieni o znanych parametrach geometrycznych jest Range of Motion określany dla każdego egzemplarza z tej bazy. Przeprowadzono test tej aplikacji poprzez pomiar Range of Motion dla ruchu kości udowej (z zaimplantowanym trzpieniem protezy modularnej) w zaimplantowanej w modelu miednicy sztucznej panewce.
Autorzy: Wojciech NAJWER1, Ewelina ŚWIĄTEK

1. WPROWADZENIE

Optymalna pozycja sztucznej panewki w miednicy pacjenta jest zasadniczym celem każdej alloplastyki stawu biodrowego. Wpływa ona bezpośrednio na uzyskanie odpowiednio wysokich walorów użytkowania implantu, na bezpieczeństwo i trwałość zaimplantowanej protezy, a co najważniejsze, stanowi kluczowy czynnik w odtworzeniu fizjologicznego zakresu ruchu (Range of Motion – ROM). Pierwszym z wymienionych czynników decydujących o sukcesie alloplastyki jest orientacja panewki. W dzisiejszej alloplastyce można wyróżnić dwie metody orientowania implantu wobec miednicy pacjenta. Jest to orientowanie wobec płaszczyzny stołu operacyjnego i orientowanie wobec płaszczyzny przedniej miednicy.

Pierwsza z metod polega na określeniu przez chirurga kątów ustawienia panewki w odniesieniu do płaszczyzny stołu operacyjnego, nie uwzględniając zoriento-wania miednicy, ani specyficznej dla pacjenta anatomii miednicy, ani ruchów miednicy w trakcie operacji. Lekarz zakłada znane zorientowanie tułowia i miednicy w stosunku do stołu operacyjnego. Metoda druga: orientowanie wobec przedniej płaszczyzny miednicy pelvic anterior plane PAP, wprowadzona przez DiGioia, jest wykorzystywana przez systemy operujące. Powierzchnia PAP wyznaczana jest za pomocą określenia trzech punktów orientujących (landmarks): dwóch anterior superior iliac spines i symphysis pubis. Według koncepcji DiGioi odnosząc kąty orientacji panewki do powierzchni PAP zostaje uwzględniona orientacja miednicy zmieniająca się w czasie zabiegu. Takie podejście nie rozpatruje jednak indywidualnej anatomii pacjenta, szczególnie nietypowej w wyniku przebiegu coxartrozy. Podsumowując: racjonalne wydaje się przeprowadzanie implantacji, uwzględniającej indywidualną geometrię miednicy danego pacjenta oraz pozycję i przemieszczenia jego ciała na stole operacyjnym[1].

Oprócz doboru orientacji sztucznej panewki ważnym czynnikiem decydującym o funkcjonalności endoprotezy dla danego pacjenta jest dobór trzpienia. Przy dzisiejszym stanie techniki dobór protezy polega głównie na zastosowaniu szablonów określonych dla każdego rozmiaru protezy, które po przyłożeniu do obrazu RTG pozwalają ocenić dopasowanie danej protezy do warunków pacjenta. Ta ocena jest mało obiektywna, nie zapewnia chirurgowi możliwości określenia ROM dla sztucznego stawu. Na słabą precyzję tej metody wpływa brak określenia zorientowania wiązki promieniowania wobec płaszczyzny miednicy pacjenta[2]. Z powodu trudności w doborze protezy z bogatej oferty protez różniących się parametrami geometrycznymi celowe wydaje się zrealizowanie systemu wspomagania decyzji o doborze protezy.