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Vorläuferstudie zur automatischen Auswertung des distalen Schaft-volare Fläche Winkel (VCA) des distalen Radius an 40 HRpQCT 3D Datensätzen
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Autoren
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Sebastian Baumbach
- Klinikum der Universität München, Klinik für Unfallchirurgie, Campus Innenstadt, München, Germany
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Alexander Synek
- Technische Universität Wien, Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik, Wien, Austria
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Jakob Binder
- Klinikum der Universität München, Klinik für Unfallchirurgie, Campus Innenstadt, München, Germany
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Wolf Mutschler
- Klinikum der Universität München, Klinik für Unfallchirurgie, Campus Innenstadt, München, Germany
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Wolfgang Böcker
- Klinikum der Universität München, Klinik für Unfallchirurgie, Campus Innenstadt, München, Germany
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Georg Langs
- Mediziniche Universität Wien, Department of Biomedical Imaging and Image-guided Therapy, Computational Imaging Research Lab, Wien, Austria
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Lukas Fischer
- Mediziniche Universität Wien, Department of Biomedical Imaging and Image-guided Therapy, Computational Imaging Research Lab, Wien, Austria
| Veröffentlicht: | 23. Oktober 2017 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Der derzeitige Gold-standard zur operativen Behandlung der instabilen distalen Radiusfraktur ist die volare Plattenosteosynthese mittels anatomisch prä-konfektionierten Platten. Dabei variiert der Schaft-volare Fläche Winkel (VCA) dieser Platten zwischen 15 und 25°. Aktuell fehlen Daten, die die volare Inklination des distalen Radius im Detail untersucht haben. Das Ziel dieser Vorläuferstudie war eine Methodik zur automatischen Auswertung des VCA zu entwickeln und testen. Insbesondere sollte (A) der Verlauf der VCA über die Breite des Schaftes sowie (B) die Abhängigkeit des VCA von der Rotation der Schaftebene analysiert werden.
Methodik: Basierend auf den 3D Oberflächenmodellen von 40 HRpQCT Datensätzen von distalen Radii (14cm) wurde ein statistisches Shape-Modell erstellt. Manuell vordefinierte Templates der volaren Fläche und der Schaft-Ebene wurden mittels affiner Registrierung (Coherent Point Drift) auf alle Radii propagiert. Ausgehend von der Schaftachse wurden 22 Schnittebenen im Abstand von je 1mm normal zur Schaft-Ebene definiert (-10 bis 10). Eine Regressionsgerade wurde für die Schnittpunkte dieser Ebenen mit der volaren Oberfläche berechnet (Abb. 1). (A) Der VCA wurde als Winkel zur Schaftebene zu der sich aus dem Regressionsfitting ergebenden Winkelebene der volaren Fläche in der entsprechenden Schnittebene berechnet (Abb. 1A). (B) Um den Einfluss der Lage der Schaftebene auf den definierten Winkel zu untersuchen wurde die Schaftebene von -10 bis 10 Grad um die Schaftachse rotiert (Abb. 1B). Alle Berechnungen wurden in Matlab (R2015a) sowie SPSS (22.0) durchgeführt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es konnten von allen 40 Radii Oberflächenmodelle und ein statistisches Shape-Modell erstellt werden. (A) Der Durchschnittliche VCA betrug 24° ± 5°, die Ergebnisse der einzelnen Schnittebenen sind in Abbildung 1C dargestellt. Die hierarchische Cluster Analyse (Wards method) ergab drei VCA Cluster: Schnittebene -10 bis -2, -1 bis 7 und 8-10, welche sich signifikant unterschieden (Abb. 1C). (B) Die Rotation der Schaftebene hatten einen signifikanten Einfluss auf die konsekutiven VCA (ANOVA: p<0.001; Abb. 1D).
Die hier vorgestellte Methodik erlaubt, ein detailliertes Profil des distalen VCA zu erstellen. Es konnte gezeigt werden, dass die Rotation der Schaftebene einen signifikanten Einfluss auf die VCA hat. Weitere Studien sollten diese Methodik auf ein breites Kollektiv von distalen Radii anwenden. Dies erlaubt die Entwicklung von präziseren anatomischen Plattensystemen.
