Navigace v traumatologii

NAGIVATION IN TRAUMATOLOGY

INTRODUCTION:
Navigation in traumatology presents a new technique, which enables to carry out a wide range of osteosyntheses with a reduced use of the X-ray apparatus in the course of the operation. Its principle is based upon a transfer of input X-ray images into the navigating computer, which consequently monitors the movement of bone fragments during repositioning, as well as some instruments in the course of osteosynthesis.

METHODS:
Navigation is mainly used with certain osteosyntheses in the area of pelvis, femur and tibia. First, a set of special sensors is inserted into the bone; basic X-ray projections of the fracture follow, eventually including also the proximal and distal ends of the bone. These images are consequently downloaded in the navigating computer. The use of navigation enables repositioning of the fracture and insertion of osteosynthetic material.

CLINICAL EXPERIENCE:
In our centre, we have been using the navigation in traumatology since 2006. Having accomplished a set of initial osteosynthesis using a borrowed system, we decided to purchase the navigation system in 2007; since then we have been carrying some osteosyntheses of the pelvis, femur and tibia under the navigation system. Fractures in the area of SI spine, diaphysis, tibia and femur prove to be the most suitable. With the increasing amount of experience, the time required for the initial insertion of sensors and downloading the fracture images is shortening, the radiation time during the operation is also reduced.

CONCLUSION:
Navigation enables a more precise osteosynthesis of some types of fractures, especially with the monitoring of a rotation deviation and the length in fractures of long bones. It siguces the impact of ionizing radiation upon the patient and the staff at operating theatre. A good management of the operation technique and preparation stage results in shortening of the operation time, mainly due to the reduction of repeated X-ray projections during the repositioning of the fracture and securing of the nailing.

KEY WORDS:
computer navigation, osteosynthesis.

Autoři: Roman Madeja; Leopold Pleva; Petra Vávrová ^*
Působiště autorů: Traumatologické centrum FN Ostrava ; Radiodiagnostic Institute University Hospital Ostrava ^*; Radiodiagnostický ústav FN Ostrava Traumatology Centre University Hospital Ostrava ^*
Vyšlo v časopise: Úraz chir. 17., 2009, č.3

Souhrn

Úvod:
Navigace v traumatologii je nová metoda, pomocí které je možné provádět řadu osteosyntéz s omezením použití rentgenového zesilovače během operace. Její princip je založen na přenesení vstupních RTG snímků do počítače navigace, tato pak kontroluje pohyb úlomků během repozice a také některých operačních nástrojů během osteosyntézy.

Metodika:
Navigované osteosyntézy se používají u indikovaných zlomenin v oblasti pánve, femuru a bérce, kdy po zavedení speciálních čidel do kosti se provedou základní RTG projekce zlomeniny proximálního a distálního konce kosti a převedou se do počítače navigace. Počítačová navigace pak umožní repozici zlomeniny a zavedení osteosyntetického materiálu bez nutnosti peroperační RTG kontroly.

Klinický soubor:
Na traumacentru FN Ostrava používáme navigované osteosyntézy od roku 2006, a to u diafyzárních zlomenin femuru, bérce a nestabilních zlomenin pánve s oblasti SI skloubení. S počtem operací se postupně zkracuje doba zavedení čidel a načtení zlomeniny do navigace a zkracuje se radiační čas během operace.

Závěr:
Navigace umožňuje přesnější osteosyntézu diafyzárních zlomenin zejména kontrolou rotační úchylky a délky končetiny. Významně omezí radiační zátěž pacienta a personálu na operačním sále. Po zvládnutí operační techniky a přípravné fáze dochází ke zkrácení operačních časů zejména pro omezení opakovaných RTG projekcí při repozici zlomeniny a jištění hřebů.

Klíčová slova:
počítačová navigace, osteosyntéza.

Úvod

S rozvojem radiologické techniky a jejím propojení s počítačovými systémy vznikla možnost přenést RTG obraz do počítačového systému a pak pomocí infračervené kamery a čidel umístěných v tkáních pracovat s RTG obrazem v reálném čase již bez nutnosti peroperační skiaskopie.

Navigace je známá již řadu let zejména v ortopedii a neurochirurgii, následně byl vypracován počítačový program pro traumatologii [3]. Postupně byly prováděny osteosyntézy pánve pomocí počítačové navigace [1] a také osteosyntézy diafýz femuru a tibie [2].

Metoda

Principem navigace je zobrazit v reálném čase a ve více projekcích současně pohyb nástrojů a kostních úlomků jako při kontinuální RTG skiaskopii.

Navigace v traumatologii umožňuje dva zásadní úkony. První úkon je repozice zlomenin dlouhých kostí, zejména femuru a bérce. Druhý úkon je kontrola směru a délky vrtání, která se používá při osteosyntéze jednotlivými šrouby, zejména pánve a páteře, ale také při cílení jistících šroubů intramedulární osteosyntézy. Vyvíjí se i další možnosti uplatnění, jako je osteosyntéza patní kosti, extrakce cizích těles či osteosyntetického materiálu z kosti a jiné.

Nutné vybavení k provádění navigované osteosyntézy: navigační přístroj, kompatibilní RTG zesilovač, speciální instrumentárium pro navigaci - kostní fixátory a čidla, kalibrační matrice, vodiče vrtáků, čidla pro vrtačku, hřeb a další (obr. 1, 2, 3).

Po přípravě operačního pole se z miniincizí zavedou do kosti kostní fixátory a na ně se upevní čidla pro navigaci. Následně se provedou základní RTG projekce zlomeniny proximálního a distálního konce kosti RTG zesilovačem propojeným s navigací a tyto projekce se načtou do počítače navigace (obr. 4, 5, 6, 7).

Poté se označí na monitoru počítače jednotlivé lomné linie zlomeniny a osa kosti. Po tomto úkonu je již kamera navigace schopna snímat pohyb kostních čidel a tímto zobrazit pohyb jednotlivých úlomků zlomeniny na monitoru navigace. Tím je možné provádět repozici zlomeniny v reálném čase jako při kontinuální skiaskopii, a to ve více projekcích současně. Navigace kontroluje úhlovou i rotační úchylku a délku kosti (obr. 8, 9).

**Obr. 8. Označení úlomků na monitoru navigace**

Následuje zavedení čidel na vrtačku a načtení jednotlivých vrtáků či hřebů pomocí matrice do počítače navigace čímž můžeme kontrolovat směr a délku vrtání nebo zavádění intramedulárního hřebu (obr. 3). Další možností je přesné virtuální naplánování typu šroubu před vlastním zavedením, což umožňuje změřit jeho přesnou délku a určit ideální polohu (obr. 10, 11, 12, 13, 14).

**Obr. 11. Kontrola zavádění hřebu na monitoru navigace**

**Obr. 13. Kontrola vrtání na monitoru navigace**

**Tab. 1. Osteosyntéza UFN pod skiaskopickou kontrolou**

KLINICKÝ SOUBOR

Na traumacentru FN Ostrava máme zkušenosti s navigací v traumatologii od roku 2006. Po provedení zkušebních osteosyntéz na zapůjčeném přístroji jsme zakoupili navigaci v roce 2007 a od této doby provádíme některé osteosyntézy navigovaně. Prováděli jsme zejména osteosyntézy zlomeniny v oblasti SI skloubení pánve, diafýz tibie a femuru.

Srovnali jsme skupinu 8 pacientů s osteosyntézou zlomeniny diafýzy femuru UFN hřebem prováděnou pomocí skiaskopie se skupinou 8 pacientů s osteosyntézou zlomeniny diafýzy femuru UFN hřebem prováděnou pomocí navigace. Měřili jsme operační časy i dávku RTG záření peroperačně ve spolupráci s radiologickým laborantem (tab. 1, 2). Zjistili jsme, že s počtem operací se zkracuje operační čas u navigovaných osteosyntéz a také se významně snižuje dávka peroperačního RTG záření (graf 1, 2).

**Graf 1. Operační časy osteosyntéz UFN**

**Graf 2. RTG záření při osteosyntézách UFN**

**Tab. 2. Osteosyntéza UFN pomocí navigace**

Diskuze

Navigace v traumatologii je poměrně nová metoda, která se postupně bude vyvíjet, zdokonalovat a nacházet nová uplatnění. Během používání navigace při osteosyntézách jsme postupně získávali zkušenosti s vhodným umístěním sond do kostěných úlomků a také umístěním jednotlivých přístrojů na operačním sále, což se projevilo významným zkrácením předoperační přípravy, ale i operačního času.

Vytvořili jsme kostní model pro osteosyntézu femuru, na kterém lze opakovaně simulovat navigovanou osteosyntézu diafýzy femuru pomocí UFN hřebu, což umožnilo nácvik peroperačního plánování i vlastní navigace (obr. 14).

Během nabývání zkušeností jsme na kostním modelu bérce aplikovali program pro osteosyntézu femuru, při kterém lze měřit spolehlivě rotační úchylku a délku kosti. Po opakovaných simultálních osteosyntézách na modelu bérce jsme zjistili přesná vstupní data pro určení osy bérce a provedli osteosyntézu s kontrolou délky a rotační úchylky bérce, což původní program pro osteosyntézu bérce neumožňuje (obr. 15).

**Obr. 15. Kontrola délky kosti a rotační úchylky na kostním modelu**

**Obr. 16. Osteosyntéza bérce s využitím upraveného programu pro osteosyntézu femuru**

Metodu jsme pak úspěšně aplikovali u pacienta během osteosyntézy bérce UTN hřebem (obr. 17).

Dále jsme pomocí této metody provedli přesné měření délky bérce u pacienta s prolongací kosti pomocí modifikovaného kompresně-distrakčního aparátu před prolongací a v průběhu prolongace (obr. 17, 18).

**Obr. 17. Měření délky prolongace v počítači**

**Obr. 18. Umístění čidel na zevní fixát**

Závěr

Navigace v traumatologii je směr, který umožní přesnější osteosyntézu některých zlomenin, zejména s kontrolou rotační úchylky a délky končetiny u zlomenin dlouhých kostí. Významně omezí radiační zátěž pacienta a personálu na operačním sále.

Po zvládnutí operační techniky a přípravné fáze dojde ke zkrácení operačních časů zejména pro omezení opakovaných RTG projekcí při repozici zlomeniny a jištění hřebů. Dle našich zkušeností, navigace poskytuje další možnosti uplatnění, jako je například přesné měření délky kosti během prolongace a v budoucnu jistě umožní provádění dalších typů osteosyntéz.

MUDr. Roman Madeja

Traumatologické centrum FN Ostrava

madeja@seznam.cz

Zdroje

1. Gras, F., Marintschev. I., Mendler. F. et al. 2D-fluoroscopic navigated screw osteosynthesis of acetabular fractures: A preliminary report. Orthop Unffal. 2008, 146, 231–239.

2. Grützner, P.A., Zheng, G., Keil, L. P. et al. Computer-Assisted Osteosynthesis of Long Bone Fractures. Berlin: Springer Berlin Heidelberg. 2007. 517 s.

3. Langlotz, F., Davies, B.L., Grützner, P.A. Computer Assisted Orthopaedic. Surgery. Berlin: Pro BUSSINES. 2007, 421–423.