CT-alapú számítógépes mûtéti tervezés az elôláb sebészetében

Átírás

1 SZÁMÍTÓGÉPES TERVEZÉS Metodikai közlemény CT-alapú számítógépes mûtéti tervezés az elôláb sebészetében Huszanyik István, Hegedûs Franciska, Róde László BEVEZETÉS A hagyományos oszteográfiás felvételekkel szemben a CT-felvételek pontosabb és méretarányos mérésekre adnak lehetôséget. A háromdimenziós rekonstrukciók jó segítséget nyújtanak a térbeli struktúrák megítéléséhez, azonban utólag már nem szerkeszthetôk. A szerzôk kidolgoztak egy CT-alapokon nyugvó rendszert, amellyel személyi számítógépen ortopéd sebészeti mûtéti tervek készíthetôk, nagy pontossággal. ANYAG ÉS MÓDSZER Módszerüket egy elôlábra alkalmazott mûtéti modellen mutatják be. Három, az I-es metatarsuson végrehajtott subcapitalis osteotomián végeztek méréseket. Mérték az I-es metatarsus hosszát, az I II. metatarsusindexet, I II. intermetatarsalis szöget, továbbá az I-es és II-es metatarsusfej dorsoplantaris elmozdulását. EREDMÉNYEK Megállapították, hogy méréseikkel pontosan meghatározható a különbözô mûtéti eljárások során létrejött korrekció nagysága, valamint a fiziológiástól eltérô csontelmozdulások is. KÖVETKEZTETÉS Módszerüket alkalmasnak tartják egyéb új mûtéti technikák kidolgozására is, valamint ezek helyességének igazolására a klinikai gyakorlat bevezetése elôtt. Computer tomography based planning by personal computer in surgery of forefoot BACKGROUND In contradiction to traditional osteographic registrations CT pictures give the possibility of precise and size proportional measurements. Three-dimensional reconstructions can help in imaging of stereoscopic structures, however later reediting is not possible. Authors elaborated a CT based system for planning surgical interventions with personal computer. MATERIALS AND METHODS The new method is described using a forefoot surgery model. The measurements were based on three subcapital osteotomy of 1st metatarsus. The length of 1st metatarsus, the 1 st 2 nd metatarsus index, the 1 st 2 nd intermetatarsal angle, and dorsoplantar movement of 1 st 2 nd metatarsal head were determined. RESULTS The postoperative result of correction and pathologic bone movement can also precisely determined by this method. CONCLUSION This method seems to be practical for elaboration of other new operating techniques, predicting and verifying their results before clinical use. hallux valgus, metatarsalgia, háromdimenziós komputertomográfia, számítógépes tervezés hallux valgus, metatarsalgia, three-dimensional computer tomography, computer aided design DR. HUSZANYIK ISTVÁN, DR. RÓDE LÁSZLÓ: Borsod-Abaúj-Zemplén Megyei Kórház és Egyetemi Oktató Kórház, Ortopéd Sebészet/Borsod-Abaúj-Zemplén County Hospital and University Teaching Hospital, Department of Orthopedic Surgery; H-3526 Miskolc, Szentpéteri kapu drhil@tvn.hu DR. HEGEDÛS FRANCISKA: Városi Kórház, Ortopéd Szakrendelô, Kazincbarcika/City Hospital, Centre of Orthopedics; Kazincbarcika 288 Érkezett: július 15. Elfogadva: május 7.

2 A hagyományos oszteográfiás felvételeken a térbeli struktúrák gyakran nehezen értékelhetôk. A vetülési problémák miatt a hosszés szögértékek jelentôsen torzulhatnak, ezért a helyes mûtéti terv felállítása nehézségbe ütközhet. A CT-felvételeken a térbeli elrendezôdések precízebben elemezhetôk, azonban utólag ezeket a képeket sem lehet szerkeszteni. Hatványozottan igaz ez az elôláb betegségeinek mûtéti megítélésére. A hallux valgus a láb gyakran elôforduló statikai rendellenessége. Kialakulásában szerepet játszik a harántboltozat süllyedése, az elôláb kiszélesedése 1. ábra. Elôláb A-P röntgenfelvétele és az ezzel járó I-es metatarsus varus kialakulása, illetve az I-II-es intermetatarsalis szög kóros megnövekedése. A hallux valgus mûtéti megoldásainak lényege a lágyrész-eltérések korrigálása mellett az I-es metatarsus varus csökkentése. A hallux valgus mûtéti kezelésére számtalan mûtéti megoldást írtak le 1. Értékelésével is többen foglalkoznak. A megfelelô mûtét kiválasztása sok problémát vet fel. Az I-es metatarsus a II-es metatarsushoz viszonyítva a legtöbb embernél rövidebb (1. ábra), vagyis a metatarsusindex (2. ábra). Index + -ról beszélünk, ha az I-es sugár a hosszabb, index ± -ról, ha az I-es és a II-es metatarsus egyenlô hosszúak az A-P röntgenfelvételen 2. A legtöbb distalis subcapitalis osteotomia megrövidíti az I-es metatarsust. Az I-es sugár rövidítése metatarsalgiát okozhat. A metatarsalgiák kialakulásáért nemcsak a metatarsus lépésszimulációval bizonyítható megrövidülése felelôs (3. ábra), hanem a II-es metatarsusfej süllyedése is, ami a mûtétek során az I-es metatarsus dorsal felé elmozdulása miatt alakul ki. A hallux valgus, metatarsus primus varus mûtéti megoldására gyakran alkalmazzák a Wilsonmûtétet 3 9. Az eredeti leírás szerinti osteotomia az I-es metatarsus jelentôs rövidülésével jár a metatarsus tengelyében. Ez elérheti a 7 l0 mm-t is. Célunk a modellkísérlettel az volt, hogy a Wilsonmûtétben (A típus) az osteotomia síkját úgy változtassuk meg, hogy az I-es sugár megrövidülése minimális legyen, vagy esetleg meghosszabbodást érjünk el, valamint ezzel egyidejûleg a boltozatot is emelni tudjuk. Ezzel a közleményünkkel magát a módszert szeretnénk bemutatni, az eredmények részletes értékelése nélkül. 2. ábra. Elôláb A-P nézet. A: I-II-es metatarsusindex, B: index +, C: index ± 3. ábra. Lépésszimuláció M AGYAR R ADIOLÓGIA 2006;80(7 8):

3 6. ábra. Wilson szerinti osteotomia (A típus) 4. ábra. CT-sorozatfelvételek a metatarsusok középsô harmadáról (részlet) 7. ábra. A láb hossztengelyére merôleges irányban végzett osteotomia (B típus) 5. ábra. Számítógépes tervezôrendszerbe digitalizált csontkontúrok A NYAG ÉS MÓDSZER Elsô lépésben a lábról frontális síkban CT-sorozatfelvételeket készítettünk (4. ábra). Az egyes síkok csontkontúrjait egyenként digitalizáltuk (5. ábra). Az új mûtéti eljárás bizonyítására egy számítógépes modellt hoztunk létre, amellyel a tér három dimenziójában a mûtét modellszerûen szabadon elvégezhetô, módosítható a kívánt cél eléréséhez ábra. Az I-es metatarsus tengelyére merôlegesen végzett osteotomia (C típus) 290 Huszanyik István: CT-alapú számítógépes mûtéti tervezés az elôláb sebészetében

4 9. ábra. A típusú osteotomia döntési síkja és iránya a dorsoplantaris síkban, 5 fokos lépésekben 11. ábra. C típusú osteotomia döntési síkja és iránya a mediolateralis síkban 5 fokos lépésekben 10. ábra. B és C típusú osteotomia döntési síkja és iránya a dorsoplantaris síkban 5 fokos lépésekben A metatarsusok tengelyét meghatározva egy méretazonos, egyszerûsített modellel dolgoztunk a szerkesztések megkönnyítése érdekében. Az adatok feldolgozásához CAD (computer aided design) programot használtunk, amellyel a mérések, szerkesztések a tér három kiterjedésében öttizedes pontossággal végezhetôk el (CADKEY). A kísérleti mûtétsorozatokat és méréseket az I-es metatarsus subcapitalis osteotomiájának három, különféle irányú és síkú modelljével végeztük el. I. méréssorozat: Wilson szerinti osteotomia (A típus) (6. ábra). II. méréssorozat: a láb hossztengelyére merôleges síkban végzett osteotomia (B típus) (7. ábra). III. méréssorozat: az I-es metatarsus tengelyére merôlegesen végzett osteotomia (C típus) (8. ábra). A fûrészelések síkját mindhárom mûtéti típus esetében a dorsalis-plantaris síkban ábra. Mérések. A: I-es metatarsus hossza, B: I-II. intermetatarsalis szög, C: I-II. metatarsusindex fokos (9., 10. ábra) lépésekben változtattuk ( fok). A III. mûtéti típus esetében mediolateralis síkban is 5 fokos (11. ábra) lépésekben változtattuk az osteotomia síkját ( fok). Mértük az I-es metatarsus abszolút hosszát, az I-II- M AGYAR R ADIOLÓGIA 2006;80(7 8):

5 E REDMÉNYEK 13. ábra. Mérések. A: I-es metatarsusfej, B: II-es metatarsusfej es metatarsusindexet, az I-II-es intermetatarsalis szöget (12. ábra), valamint az I-es és a II-es metatarsusfej elmozdulását a plantodorsalis síkban (13. ábra). A mérések eredményeit az 1 3. táblázatokban foglaltuk össze. Ezek alapján az I. méréssorozat (Wilsonmûtét A típus) esetében látható az I-es metatarsus jelentôs rövidülése, amely tovább fokozódik az osteotomia plantaris döntésével, miközben az I-IIes intermetatarsalis szög korrekciójának mértéke is csökkent (1. táblázat). A II. méréssorozatban, B típusú osteotomiával az I-es metatarsus osteotomiája síkjának változtatásával a metatarsus kisfokú meghosszabbodását értük el. Ebben az esetben jött létre a legjobb korrekció az I-II-es intermetatarsalis szögben, amely állandó maradt a dorsoplantaris sík megváltoztatása mellett is (2. táblázat). A III. méréssorozat szerint C típusú osteotomia esetében lehetett a metatarsus legnagyobb hossznövekedését elérni, és ez még tovább nôtt az osteotomia síkjának változtatásával. Az I-II-es intermetatarsalis szög korrekciója lényegében megegyezik a B típusnál mért értékkel, viszont az osteotomia síkjának változtatásával korrekcióveszteség jött létre (3. táblázat). 1. táblázat. I. méréssorozat (A típusú osteotomia) I. metatarsus I-II. metatarsus- I-II. intermeta- I. metatarsusfej II. metatarsusfej hossza (mm) index (mm) tarsalis szög elmozdulása (mm) elmozdulása (mm) Preoperatív 89,12 6,33 11,77º 0,00 0,00 0º 85,67 10,33 9,47º 2,65 1,45 5º 85,43 10,57 9,63º 2,45 1,39 10º 85,19 10,79 9,80º 2,23 1,28 15º 84,96 10,99 9,97º 1,99 1,10 2. táblázat. II. méréssorozat (B típusú osteotomia) I. metatarsus I-II. metatarsus- I-II. intermeta- I. metatarsusfej II. metatarsusfej hossza (mm) index (mm) tarsalis szög elmozdulása (mm) elmozdulása (mm) Preoperatív 89,12 6,33 11,77º 0,00 0,00 0º 90,47 5,30 8,30º 3,86 2,40 5º 90,13 5,64 8,30º 3,93 2,45 10º 89,83 5,98 8,30º 3,98 2,48 15º 89,53 5,63 8,30º 4,00 2, Huszanyik István: CT-alapú számítógépes mûtéti tervezés az elôláb sebészetében

6 3. táblázat. III. méréssorozat (C típusú osteotomia) I. metatarsus I-II. metatarsus- I-II. intermeta- I. metatarsusfej II. metatarsusfej hossza (mm) index (mm) tarsalis szög elmozdulása (mm) elmozdulása (mm) Preoperatív 89,12 6,33 11,77º 0,00 0,00 0º 90,60 5,18 8,36º 4,00 2,49 5º 91,24 4,53 8,48º 3,98 2,48 10º 91,85 3,91 8,66º 3,93 2,45 15º 92,43 3,35 8,89º 3,86 2,40 M EGBESZÉLÉS Az elôláb számítógépes mûtéti tervezésével foglalkozó közleményt az általunk ismert irodalomban nem találtunk. Az e témával összefüggésbe hozható néhány közlemény az általános elvekkel, illetve a csípôízületi dysplasia háromdimenziós, CT-alapú analízisével foglalkozik, de mûtéti tervezést nem végeztek 11. A háromdimenziós, virtuális mûtéti tervezés segítségével olyan mûtéti módosításokat sikerült létrehozni, amelyek a Wilson-mûtét hibáit érdemben korrigálták, és a hétköznapi mûtéti gyakorlatban is jól hasznosíthatók. Módszerünket alkalmasnak látjuk egyéb új mûtéti technikák kidolgozására is, valamint ezek helyességének igazolására a klinikai gyakorlat bevezetése elôtt. Minden egyes mûtétet megelôzôen azonban a bemutatott számítógépes tervezést nem célszerû elvégezni az eljárás bonyolult és viszonylag költséges volta miatt. Irodalom 1. DuVries. Surgery of the foot. Saint Louis: The C. V. Mosby Company; Krasick D, Wapner K. Hallux valgus deformity: Peoperative radiologic assessment. American Roentgen Ray Society 1990;155: Wilson JN. Oblique displacement osteotomy for hallux valgus. J Bone Joint Surg Br 1963;45: Klareskov B, Dalsgaard S, Gebuhr P. Wilson shaft osteotomy for hallux valgus. Acta Orthop Scand 1988;59(3): Grace D, Hughes J, Klenerman L. A comparison of Wilson and Hohmann osteotomies in the treatment of hallux valgus. J Bone Joint Surg Br 1988;70(2): Klosok JK, Pring DJ, Jessop JH, Maffulli N. Chevron or Wilson metatarsal osteotomy for hallux valgus. A prospective randomised trial. J Bone Joint Surg Br 1993;75(5): Róde L, Benkô A, Papp M, Kocsis Á. Korrekciós lehetôség a subcapitalis metatarsus osteotomiával, a hallux valgus és a metatarsus primus varus kezelésében. Magyar Traumatol Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 1993;36(1): Pouliart N, Haentjens P, Opdecam P. Clinical and radiographic evaluation of Wilson osteotomy for hallux valgus. Foot Ankle Int 1996;17(7): Wu KK. Modified Mitchell s bunionectomy (Wu s bunionectomy). Orthopedics 1997;20(3): Völter S, Kramer K, Niethard, Ewerbeck V. Virtual Reality in der Ortopaedie: Prinzipien, Möglichkeiten und Perspektiven. Z Ortop 1995;133: Roach JW, Hobatho MC, Baker KJ, Ashman RB. Threedimensional computer analysis of complex acetabular insufficiency. J Pediatr Orthop 1997;17(2): M AGYAR R ADIOLÓGIA 2006;80(7 8):