Что такое компьютеризированная ортопедическая хирургия (CAOS)?

Что такое компьютеризированная ортопедическая хирургия (CAOS)?

Компьютерная ортопедическая хирургия (CAOS) представляет собой значительный прогресс в области ортопедии, объединяющий сложные компьютерные технологии для повышения точности и результатов хирургических процедур. Эта междисциплинарная область сочетает в себе ортопедическую практику с принципами инженерии, информатики и робототехники с целью улучшения различных аспектов хирургического вмешательства, включая предоперационное планирование, интраоперационное руководство и послеоперационную оценку [2] [3]. Хотя его реализация началась в 1990-х годах, CAOS остается динамичной областью исследований и разработок, постоянно развивающейся для решения сложных проблем скелетно-мышечных заболеваний и травм [4].

Цели и ожидаемые результаты CAOS

Основной целью CAOS является оптимизация оперативных результатов за счет стратегического применения компьютерных технологий. В таких процедурах, как замена сустава, где точная интеграция новых компонентов в анатомию пациента имеет первостепенное значение, технологии CAOS позволяют хирургам достичь нескольких важнейших целей [2] [4]:

<ул>

**Предоперационное планирование:** облегчает точное планирование размещения компонентов, включая определение подходящих размеров имплантатов с учетом анатомии отдельного пациента.

**Интраоперационное руководство:** обеспечение обратной связи в режиме реального времени во время операции, обеспечение строгого соблюдения заранее определенного хирургического плана и повышение точности позиционирования компонентов.

**Послеоперационная оценка:** позволяет всесторонне оценить исход хирургического вмешательства и объективно оценить достигнутые результаты.

Предлагая улучшенную визуализацию и контроль, CAOS стремится уменьшить количество человеческих ошибок, увеличить срок службы имплантатов и в конечном итоге привести к улучшению функциональных результатов для пациентов.

Процедурные подходы в CAOS

Методологии CAOS предназначены для дополнения, а не замены традиционных хирургических методов. Пациенты обычно проходят стандартный предоперационный осмотр, но CAOS вводит дополнительные инструменты, такие как приспособления для конкретного пациента — 3D-печатные модели скелетной структуры — для помощи в тщательном предоперационном планировании [4]. Системы CAOS в целом делятся на два типа [2]:

<ул>

**Активные системы**. К ним относятся роботизированные системы, способные выполнять целые хирургические процедуры с минимальным прямым вмешательством хирурга.

**Пассивные системы**.** В этих системах компьютерная программа или роботизированное устройство помогает хирургу выполнять процедуру, выступая в качестве руководства, а не автономного оператора.

Независимо от типа системы, точная навигация имеет решающее значение. В CAOS используются три основных метода навигации [2] [4]:

<ул>

**Навигация на основе компьютерной томографии.** Этот метод использует компьютерную томографию (КТ) для создания подробной трехмерной модели анатомии пациента. Эта модель направляет хирурга во время процедуры либо с помощью пошаговых инструкций, либо с помощью обратной связи в режиме реального времени, значительно улучшая визуализацию анатомических ориентиров и точность установки протезного имплантата [2] [4].

**Навигация на основе рентгеноскопии.** Хирурги используют несколько рентгеноскопических изображений, сделанных под разными углами, для определения ориентиров для позиционирования инструментов и протезов. Несмотря на то, что этот метод обеспечивает статические 2D- или 3D-изображения и снижает радиационное воздействие по сравнению с непрерывным получением изображений, этот метод не обеспечивает видеообратную связь в реальном времени [2] [4].

**Навигация без изображений.** Этот подход создает оцифрованную анатомическую модель без предоперационной визуализации. Вместо этого он ссылается на данные ортопедических тестов, такие как вращение суставов и углы сгибания/разгибания. Это исключает радиационное воздействие и может сократить время операции, хотя его точность во многом зависит от умения хирурга вводить точные значения [2] [4].

Преимущества компьютерной ортопедической хирургии

Основное преимущество CAOS заключается в его способности значительно повышать **точность и точность** ортопедических процедур [6] [7] [8] [9]. Повышенная точность может дать несколько преимуществ:

<ул>

**Оптимальное размещение имплантата.** Более точное позиционирование протезных имплантатов может способствовать улучшению биомеханики и потенциально продлить срок службы имплантата.

**Уменьшение осложнений.** Минимизируя ошибки при разрезе костей и выравнивании компонентов, CAOS может снизить риск послеоперационных осложнений.

**Расширенное обучение**. CAOS служит бесценным инструментом для обучения новых хирургов, предоставляя визуальное руководство и обратную связь в режиме реального времени, что помогает понять сложные анатомические ориентиры и этапы процедуры [12] [13].

Ограничения и проблемы

Несмотря на свои преимущества, CAOS сталкивается с рядом ограничений, которые препятствуют его широкому внедрению в ортопедическом сообществе [5] [3]:

<ул>

**Увеличение затрат.** Интеграция компьютерных технологий и специализированного оборудования приводит к увеличению больничных расходов, которые часто перекладываются на плечи пациента. Кроме того, страховое покрытие процедур CAOS может быть непостоянным из-за продолжающегося статуса исследований [3].

**Радиационное воздействие.** Навигационные системы на основе компьютерной томографии по своей сути влекут за собой повышенное радиационное воздействие на пациента [2]. Хотя системы на основе рентгеноскопии уменьшают это явление, они могут продлить продолжительность процедуры, поскольку хирурги делают паузу для получения изображений [2].

**Кривая обучения.** Хирургам требуется специальная подготовка для эффективного использования систем CAOS, что может стать препятствием для внедрения.

**Данные о долгосрочных результатах:** Хотя исследования указывают на более высокую точность и точность, убедительные доказательства значительного долгосрочного улучшения операционных результатов или последовательного снижения частоты повторных операций все еще появляются из-за относительно недавнего развития этих технологий [10] [11].

Текущее состояние разработки и перспективы на будущее

CAOS преимущественно применяется в хирургии коленного имплантата, где решающее значение имеют точные разрезы бедренной и большеберцовой костей, а также при размещении вертлужного компонента в хирургии тазобедренного сустава, где решающее значение имеет правильный наклон чашки [3] [4]. Текущие исследования направлены на снижение затрат и радиационного воздействия, а также многообещающие разработки в области ультразвуковой визуализации для хирургического руководства [14]. Хотя CAOS еще не получил всеобщего признания, он признан за свой потенциал совершить революцию в ортопедической подготовке и улучшить хирургические стандарты.

Заключение

Компьютерная ортопедическая хирургия представляет собой мощное сочетание медицинского опыта и технологических инноваций. Предлагая повышенную точность, улучшенные возможности планирования и руководство в режиме реального времени, CAOS открывает огромные перспективы для развития ортопедической помощи. Решение текущих проблем, связанных с данными о стоимости, радиации и долгосрочных результатах, будет иметь решающее значение для более широкой интеграции в клиническую практику. Поскольку технологии продолжают развиваться, CAOS будет играть все более важную роль в формировании будущего ортопедической хирургии, в конечном итоге принося пользу пациентам за счет более точного и эффективного лечения.

Ссылки

[1] Нольте Лутц П., Бойтлер Томас (2004). «Основные принципы CAOS». Рана. 35: 6–16. doi:10.1016/j.injury.2004.05.005. PMID 15183698. [2] Маврогенис, Андреас Ф.; Саввидова, Ольга Д.; Мимидис, Джордж; Папанастасиу, Джон; Кулалис, Димитриос; Демерцис, Николаос; Папагелопулос, Панайотис Дж. (1 августа 2013 г.). «Компьютерная навигация в ортопедической хирургии». Ортопедия. 36 (8): 631–642. doi: 10.3928/01477447-20130724-10. ISSN 0147-7447. PMID 23937743. S2CID 15590221. [3] Йоскович, Лео; Хазан, Эрик Дж. (2016). «Компьютерная ортопедическая хирургия: постепенный сдвиг или смена парадигмы?». Анализ медицинских изображений. 33: 84–90. doi:10.1016/j.media.2016.06.036. PMID 27407004. [4] Чжэн, Гоянь; Нолте, Лутц П. (2015). «Компьютерная ортопедическая хирургия: современное состояние и перспективы на будущее». Границы в хирургии. 2: 66. doi:10.3389/fsurg.2015.00066. ISSN 2296-875Х. PMC 4688391. PMID 26779486. [5] Гётесен, Эйстейн; Словер, Джеймс; Хавелин, Лейф; Аскильдсен, Ян Эрик; Мальхау, Хенрик; Фурнес, Уве (6 июля 2013 г.). «Экономическая модель для оценки экономической эффективности компьютерной операции по замене коленного сустава в Норвегии». BMC Заболевания опорно-двигательного аппарата. 14 (1): 202. doi:10.1186/1471-2474-14-202. ISSN 1471-2474. PMC 3722089. PMID 23829478. [6] Сидон, Эли; Стейнберг, Эли Л. (2012). «Исследование точности нового программного обеспечения для компьютерной ортопедической хирургии». Европейский журнал радиологии. 81 (12): 4029–4034. doi:10.1016/j.ejrad.2012.07.016. PMID 22883531. [7] Ду, Хайлун; Ху, Лей; Ли, Чаншэн; Ван, Тяньмяо; Чжао, Лу; Ли, Ян; Мао, Чжи; Лю, Даохун; Чжан, Лайнинг (01 сентября 2015 г.). «Развитие компьютерной ортопедической хирургии с использованием гексапода для репозиции закрытых диафизарных переломов». Международный журнал медицинской робототехники и компьютерной хирургии. 11 (3): 348–359. doi:10.1002/rcs.1614. ISSN 1478-596X. PMID 25242630. S2CID 20076831. [8] Штиль, Джеймс Б.; Черт возьми, Дэвид А. (01 января 2015 г.). «Насколько точна компьютерная оценка пробелов в TKA?». Клиническая ортопедия и связанные с ней исследования. 473 (1): 115–118. doi: 10.1007/s11999-014-3785-5. ISSN 0009-921X. PMC 4390933. PMID 25034979. [9] Дюбуа-Ферьер, Виктор; Гамулин, Аксель; Чоудхари, Ашвин; Фазель, Жан; Стерн, Ричард; Ассаль, Матье (2016). «Уменьшение синдесмоза с помощью компьютерной ортопедической хирургии с навигацией: осуществимость и точность в исследовании трупа». Рана. 47 (12): 2694–2699. doi:10.1016/j.injury.2016.10.009. PMID 27810152. [10] Люринг, К.; Каупер, М.; Батис, Х.; Перлик, Л.; Бекманн, Дж.; Грифка Дж.; Тингарт, М.; Рат, Б. (01 марта 2012 г.). «Пяти-семилетнее наблюдение, сравнивающее компьютерную и свободную TKR с точки зрения клинических параметров». Международная ортопедия. 36 (3): 553–558. doi: 10.1007/s00264-011-1297-4. ISSN 0341-2695. PMC 3291781. PMID 21674288. [11] Бернетт, Р. Стивен Дж.; Барак, Роберт Л. (1 января 2013 г.). «Компьютерная артропластика коленного сустава в настоящее время не имеет доказанной клинической пользы: систематический обзор». Клиническая ортопедия и связанные с ней исследования. 471 (1): 264–276. doi:10.1007/s11999-012-2528-8. ISSN 0009-921X. PMC 3528921. PMID 22948522. [12] Кобб, Дж. П. и др.: Навигация уменьшает кривую обучения при повторном тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава, стр. 90, Клиническая ортопедия и смежные исследования (463) [13] Пикард, Фредерик; Мохолкар, Кирти; Грегори, Альберто; Дип, Камаль; Киннинмонт, Эндрю (2014). «(vii) Роль компьютерной хирургии (CAS) в обучении и результатах». Ортопедия и травматология. 28 (5): 322–326. дои:10.1016/j.mporth.2014.08.006. [14] Биллингс, Сет; Кан, Хён Джэ; Ченг, Алексис; Боктор, Эмад; Казазидес, Питер; Тейлор, Рассел (01 июня 2015 г.). «Минимально инвазивная регистрация для компьютерной ортопедической хирургии: объединение отслеживаемых ультразвуком и точек поверхности кости с помощью алгоритма P-IMLOP». Международный журнал компьютерной радиологии и хирургии. 10 (6): 761–771. doi:10.1007/s11548-015-1188-z. ISSN 1861-6410. PMID 25895079. S2CID 20127344.

**Отказ от ответственности:** Эта запись в блоге предназначена только для информационных и научных целей и не представляет собой медицинскую консультацию. По любым медицинским вопросам или советам обращайтесь к квалифицированному медицинскому работнику.