Article
Umsetzung der 3D-Planung bei medialer Open-Wedge-Tibiaosteotomie (HTO) mittels 3D-gedruckter Sägeschablone und Spacer
Search Medline for
Authors
Published: | October 26, 2021 |
---|
Outline
Text
Fragestellung: Standardmäßig werden Korrekturosteotomien im klinischen Alltag anhand von zweidimensionalen Röntgenbildern geplant. Dreidimensionale (3D) Veränderungen der Anatomie sind damit nicht darstell- oder planbar. Die 3D-Planung einer medialen Open-Wedge-Tibiaosteotomie (HTO) kann aber gerade bei komplexen Fällen hilfreich sein, um relevante Winkel bei Pathologien gezielt zu modifizieren. Zur Umsetzung der 3D-Planung wurden in dieser Studie 3D-gedruckte, patientenspezifische Sägeschablonen und Spacer designt, gefertigt und verwendet, um eine HTO durchzuführen. Anschließend wurde die Genauigkeit der Korrektur im Vergleich zur Planung analysiert.
Methodik: Nach der Segmentierung von CT-Daten von zwölf humanen Leichentibiae mittels ImFusion Suite (ImFusion GmbH, Deutschland) wurde mittels 3D-Software (Geomagic Design 2014 (3D Systems, Rock Hill, SC, USA) eine HTO mit medialer Aufklappung von 8 mm am jeweiligen digitalen Tibiamodel geplant. Basierend auf diesen Planungen konnten Sägeschablonen und Spacer mittels Inventor Professional 2020 (Autodesk Inc., San Rafael, CA, USA) designt und mittels Lasersintern additiv gefertigt werden, um die Osteotomieebene und -höhe optimal umzusetzen. Nach physischer Umstellung der Tibiapräparate mit den spezifischen Instrumentarien, wurden die Tibiae erneut im CT gescannt, segmentiert und der mediale proximale Tibiawinkel (MPTA), der mediale und laterale tibiale Slope (TPS) sowie die tibiale Torsion in Geomagic durch definierte Landmarken und ein bereits publiziertes Verfahren mittels Skript ermittelt. Die Ergebnisse wurden mit der ursprünglichen 3D-Planung verglichen. Zusätzlich wurden Abweichungen zwischen Planung und Ergebnis mittels Falschfarbenanalyse in GOM Inspect (GOM Gmbh, Deutschland) dargestellt und quantifiziert (Abbildung 1 [Abb. 1]).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Verglichen mit den geplanten HTOs zeigte sich bei den real durchgeführten Osteotomien die geringste Abweichung beim MPTA mit 1,1°. Der mediale und laterale Slope wichen im Mittel mit 1,57° und 1,66° von den Planungen der Untersucher ab, während sich die tibiale Torsion mit durchschnittlich 5,67° unterschied. In der Falschfarbendarstellung zeigte sich bei neun postoperativen Tibiae eine gute Deckung mit der jeweiligen Planung.
Mit 3D-Sägeschablonen und Spacern lassen sich 3D-Planungen einer HTO in die Realität umsetzen. Bei 9 von 12 Umstellungen waren geringe Abweichungen zu verzeichnen. Die Abweichungen in der 3D-Winkelmessung liegen unter anderem in der Messmethode begründet und eine Falschfarbenanalyse kann Abweichungen gegenüber der Planung optimal sichtbar machen. Auf Basis der Ergebnisse werden alle Schritte auf Fehler untersucht und so das gesamte Verfahren zur Durchführung von patientenspezifischen HTOs optimiert.