Validation of computer navigation for total hip replacement
Malik Khan, Aamer
Monllau García, Juan Carlos, dir.
Puig Verdie, Lluis, dir.
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Cirurgia

Publicació: [Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2016
Descripció: 1 recurs electrònic (143 p.)
Resum: Introducción: Está demostrado que incluso los cirujanos de cadera con una elevada experiencia, mal-posicionan los implantes durante la artroplastia total de cadera, pudiendo colocar los implantes fuera de la zona segura en casi un 50% de los casos. Las consecuencias de la mal-posición de implantes serían el impingement, la luxación, el aflojamiento aséptico, el desgaste, la osteolisis y dolor, pudiendo producir unas consecuencias dramáticas en la calidad de vida y funcionalidad de los pacientes. Este tesis describe la validación de un sistema de navegación sin imágenes primero con un fantoma y también clínicamente, para la precisa colocación del implante acetabular y femoral durante la artroplastia total de cadera. La información obtenida mediante esta reconstrucción numérica cambio nuestra técnica tradicional de colocar primero el cótilo hacia un número diana, a preparar primero el fémur y después la cadera con una anteversion combinada adecuada a unos números diana, técnica que validamos al final del estudio. Materiales y Métodos: Primero, validamos nuestro sistema de navegación mediante un fantoma que diseñamos. Comparamos los resultados de la posición acetabular real del fantoma con las lecturas del sistema de navegación y de las imágenes de Tomografía Computarizada (TC) procesadas del fantoma. Esta información fue procesada mediante dos sistemas computarizadas de reconstrucción 3D de cadera independientes (HipNav® and Orthosoft®). Una vez la fiabilidad del sistema fue verificado, realizamos estudios clínicos sobre diferentes cohortes de pacientes sometidos a artroplastia total de cadera no-cementada con navegación. Comparamos la precisión del cirujano para colocación de implantes a la del sistema de navegación. Estos resultados fueron validados mediante TC postoperatorio. Resultados: El fantoma confirmó que el Sistema de Navegación sin imágenes Navitrack, tenía una precisión de 1° y un sesgo de 0. 02° para la inclinación y una precisión de 1. 3° con un sesgo de 0° para medidas de anteversion. Clínicamente, la precisión del sistema de navegación del acetábulo fue de 4. 4° con un sesgo de 0. 03° para la inclinación y 4. 1° con un sesgo de 0. 73° para la anteversion. La precisión de los cirujanos con mucha experiencia fue de 11. 5° para la inclinación y 12. 3° para la anteversion, mientras que los cirujanos con menos experiencia tenían una precisión de 13. 1° para la inclinación y 13. 9° para la anteversion del cótilo. Para la versión del implante femoral, al comparar los valores del navegador a los TC postoperatorios, su precisión era de 4. 8° con un sesgo de 0. 2°. Al comparar las estimas del cirujano al navegador, su precisión fue de 16. 8° con un sesgo de 0. 2°. Confirmamos que el navegador tiene una precisión con error de 5° y sesgo de 1° para la colocación de implantes y siempre fue superior a los cirujanos. La anteversion combinada medida mediante TC postoperatorio fue de 37. 6° ± 7° (rango 19°–50°). La anteversion combinada con navegación estaba dentro del rango deseado de 25° a 50° en 96% de caderas. Conclusiones: Demostramos que el cirujano solo mediante su experiencia y intuición no puede colocar los implantes de una prótesis de cadera en la posición deseada. La artroplastia de cadera mediante la navegación es clínicamente precisa para la colocación del implante femoral y acetabular con un error de menos de 5°. La versión final del implante femoral no-cementado es muchísimo más variable de lo que se pensaba. Usando una herramienta precisa, previamente validada, para obtener información numérica intraoperatoria, llevamos a cabo una novedosa técnica de anteversion combinada para la reconstrucción de la artroplastia de cadera. Estudios a largo plazo que validen el coste efectividad y supervivencia de implantes con esta tecnología determinaran el papel de la navegación en nuestras cirugías de cadera de día a día.
Resum: INTRODUCTION Even vastly experienced high-volume hip surgeons have been shown to be inaccurate with implant positioning during total hip replacement. Surgeons position the acetabular implants inclination and version, and femoral implants version out of the safe zone in almost 50% of cases. Consequences of implant mal-position are impingement, dislocation, aseptic loosening, wear, osteolysis and pain. These have dramatic effects on the patients' functional outcome and quality of life. This thesis outlines the validation of an imageless navigation system with a phantom model, and posteriorly clinically, for accurate acetabular and femoral implant positioning during total hip replacement. The information obtained with this numerical reconstruction shifted our traditional surgical technique of placing the acetabulum first towards target numbers, to a femur first combined anteversion technique, which is validated at the end of the study. MATERIALS AND METHODS First, we validated our navigation system with a phantom model which we designed. We compared the readings of the imageless navigation system, and processed Computer Tomography (CT) scanned images of the phantom, with the true values of the phantom models acetabulum. This data was processed using two independent computer based hip reconstruction systems (HipNav® and Orthosoft®). Once robustness of the system was confirmed, clinical studies were undertaken in different cohorts of patients undergoing non-cemented total hip replacement with computer navigation between 2004 and 2009. The surgeon's accuracy for implant positioning was compared to that of the navigation system. These results were validated by postoperative CT-scans (gold standard for postoperative implant position validation). RESULTS The phantom model confirmed that the Navitack Imageless Computer Navigation System had a precision of 1° and a bias of 0. 02° for inclination and a precision of 1. 3° and a bias of 0° for anteversion measurements. Clinically, the accuracy of the navigation system for the acetabulum was a precision of 4. 4° with a bias of 0. 03° for inclination and 4. 1° with a bias of 0. 73° for anteversion. The experienced surgeons' precision was 11. 5° for inclination and 12. 3° for anteversion, whereas the less experienced surgeons' precision was 13. 1° for inclination and 13. 9° for anteversion. For the femur implants version, on comparing the navigation systems values to postoperative CT-scans, its precision was 4. 8° and bias was 0. 2°. On comparing surgeon's estimates to navigation, their precision was 16. 8° with a bias of 0. 2°. The distribution of femoral stem version had a wide variability (far from the assumed 15°) from complete retroversion to high anteversion. We confirmed that computer navigation had a precision of less than 5 degrees and bias of less than 1 degree for hip implant positioning, and was always better than that of surgeons. Combined anteversion by postoperative computed tomography scan was 37. 6° ± 7° (range, 19°–50°). The combined anteversion with computer navigation was within the safe zone of 25° to 50° in 45 of 47 (96%) hips. CONCLUSIONS We demonstrated that the surgeon, through experience and intuition alone, cannot place implants within the desired positions. Hip replacement using computer navigation is clinically accurate to within 5° for acetabular and femoral implant positioning. There is far greater variability in femoral version of non-cemented implants than previously estimated. Using an accurate validated tool for numerical intraoperative information, we undertook a novel hip reconstruction method described as the combined anteversion technique. We believe it will reduce the risk for impingement and its complications. Long-term studies that validate improved implant survival and cost effectiveness with this expensive technology will help determine its future role in our day-to-day hip surgery.
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Cirurgia, 2016
Drets: L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons Creative Commons
Llengua: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis ; publishedVersion
Matèria: Articulació coxofemoral ; Cirurgia
ISBN: 9788449062681

Adreça alternativa: https://hdl.handle.net/10803/384238


144 p, 3.3 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2016-10-25, darrera modificació el 2019-02-02



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