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Evaluierung der diagnostischen Genauigkeit von 3D-gedruckten und Virtual-Reality-Modellen zur Erkennung komplexer Ellenbogenfrakturen: Eine Studie zur Prüfung der Reliabilität und Validität therapeutischer Entscheidungen
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Autoren
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Tobias Dust
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Hamburg, Germany
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Julian-Elias Henneberg
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Hamburg, Germany
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Tobias Malte Ballhause
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Hamburg, Germany
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Johannes Keller
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Hamburg, Germany
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Karl-Heinz Frosch
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Hamburg, Germany
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Konrad Mader
- Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Sektion Hand-, Unterarm- und Ellenbogentraumatologie, Hamburg, Germany
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Christopher Cramer
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Hamburg, Germany
| Veröffentlicht: | 21. Oktober 2024 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Für die optimale Versorgung komplexer Frakturen des Ellenbogens sind eine zuverlässige präoperative Diagnostik und eine individuelle Operationsstrategie unabdingbar. Die Computertomographie mit 3D-Rekonstruktion (3DCT) stellt dabei den Goldstandard im perioperativen Management dieser Frakturen dar. Neuartige Visualisierungssysteme wie der 3D-Druck (3DP) oder die Mixed Reality (VR) konnten bereits erste Hinweise auf einen Nutzen bei der Versorgung von Frakturen der großen Gelenke zeigen. Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss des 3D-Drucks und einer VR-Umgebung auf die Diagnostik von Frakturmustern und die operative Strategie bei komplexen Frakturen des Ellenbogengelenks im Vergleich von CT und 3DCT zu untersuchen und den Mehrwert der Technologie für Chirurgen mit unterschiedlicher operativer Erfahrung zu analysieren.
Methodik: Im Rahmen der Datenerhebung wurden 10 Rater mit unterschiedlichen Erfahrungsstufen gebeten 20 komplexe ellenbogengelenksnahe Frakturen anhand eines CT, 3DCT, eines 3D-Drucks sowie anhand einer VR-Umgebung (Meta Quest 2) eine Frakturdiagnostik im Hinblick auf die Frakturmuster (varus posteromedial rotational injury, terrible triad Verletzung, anteriore sowie posteriore (trans-) olecranon Fraktur, Fraktur des Radiuskopfes mit posterolateraler Dislokation) durchzuführen und ein OP-Konzept (Zugangswahl, Plattenauswahl und -anlage) zu entwerfen. Die subjektive Sicherheit dieser Entscheidungen wurde über eine sechsstufige Likert-Skala erhoben.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Genauigkeit der Diagnostik der Frakturmuster zeigte sowohl mit dem 3D-Druck als auch die VR Umgebung in allen Mustererkennungen eine höhere diagnostische Realiabilität im Vergleich zum CT und 3DCT. (MR 0,46; 3DP 0,42; 3DCT 0,32; CT 0,32).
Bei allen Frakturmustern stieg die subjektive empfundene Sicherheit im Vergleich zum 3DCT & CT signifikant (VR: 55%, 3DP: 51%, 3DCT: 41%, CT: 38%).
Bei der Zugangswahl zeigte die VR mit kappa=0,41 die höchste Reliabilität aller Rater (3DP 0,39; 3DCT 0,31; CT 0,25).
Bei der Auswahl der Osteosyntheseplatten im Vergleich zum intraoperativ verwendeten Material zeigte der 3DP eine signifikant höhere Übereinstimmung im Vergleich zur MR Umgebung (3DP 54%, MR 48%).
Die Erweiterung der Diagnostik sowie der präoperativen Planung von komplexen Frakturen des Ellenbogengelenks um den 3DP und der VR zeigt einen deutlichen Benefit hinsichtlich der Genauigkeit der Frakturdiagnostik sowie der OP-Strategie. Die perioperative Darstellung der Fraktur mittels 3D-Druck und MR hilft dem Chirurgen bei der Erstellung des OP-Konzepts.
