Modelação de imagens 2D para impressão de guias tridimensionais em casos de osteotomia de nivelamento do plateau tibial

Abstract

A rotura de ligamento cruzado cranial (RLCCr) é uma das causas mais comuns de claudicação no Cão. A osteotomia de nivelamento do plateau tibial (TPLO), é uma das técnicas mais realizadas para eliminar a instabilidade articular gerada. Para tal, é essencial realizar um planeamento detalhado e assegurar a sua transposição para o campo cirúrgico. Este trabalho teve como objetivo criar pela primeira vez uma guia cirúrgica tridimensional (3D), obtida a partir de imagens radiográficas mediolaterais (2D) padronizadas para o planeamento da TPLO, com o propósito de aumentar a precisão cirúrgica e facilitar a osteotomia, esperando-se também obter uma diminuição do tempo cirúrgico. Consistiu num estudo prospetivo de 14 cães com RLCCr divididos num grupo de controlo (n=6), nos quais se realizou uma TPLO convencional e um grupo de estudo (n=8) nos quais foi utilizada a guia. Foi realizada a avaliação radiográfica pré e pós-cirúrgica da TPLO, com medição do ângulo do plateau tibial, os ângulos mecânicos mediais proximal e distal da tíbia, D1, D2 e D3 e rotação de forma a calcular as suas diferenças pré e póscirúrgicas. O esboço do perfil da guia foi desenhado a partir do perfil da tíbia e a linha de osteotomia no programa de visualização médica (HorosTM), o qual foi posteriormente exportado para um software 3D CAD (SolidWorks), no qual foi calibrado e transformado numa imagem 3D. Após algumas modificações procedeu-se à impressão do modelo em 3D utilizando nylon e uma tecnologia FDM. As distâncias dos perfis da guia no HorosTM, SolidWorks e impressão 3D foram comparadas. Foi também determinado se a utilização da guia levaria a uma osteotomia mais ortogonal, ao determinar o desvio da linha de osteotomia no plano frontal. Foram ainda registados os tempos de posicionamento de osteotomia (TPO) e final de cirurgia (TFC) para realizar as comparações entre grupos. A diferença de D1 pré e pós-cirúrgico foi superior no grupo de controlo com uma mediana de 0,24 cm, em relação ao grupo de estudo, cuja mediana foi de 0,08 cm (p = 0,018). Não se verificaram diferenças significativas entre grupos em relação às restantes medidas. A média do TFC no grupo de controlo (82,00 min) foi superior à do grupo de estudo (63,00 min) (p = 0,017). A mediana do TPO foi superior no grupo de controlo (5,50 min) relativamente à do grupo de estudo (3,00 min) (p = 0,038). Os resultados obtidos revelam que é possível criar uma guia cirúrgica 3D a partir de imagens 2D para realização de TPLO. A utilização da guia diminui o tempo cirúrgico e não diminui a precisão cirúrgica, sendo até mais precisa em D1.

ABSTRACT - 2D IMAGES MODULATION FOR PRINTING TRIDIMENSIONAL GUIDES IN CASES OF TIBIAL PLATEAU LEVELLING OSTEOTOMY - Cranial cruciate ligament rupture (CrCLR) is one of the most common causes of lameness in dogs. Tibial plateau levelling osteotomy (TPLO) is one of the most commonly used techniques to abolish the developed joint instability. To achieve that, it is crucial to perform a thorough surgical planning and to assure its translation to the intraoperative field. It was an objective of this paper, to create for the first time a three-dimensional (3D) surgical guide, built from mediolateral radiographic images (2D) standardized for TPLO planning. This guide aims to increase surgical precision and to facilitate the osteotomy, and therefore reduce surgical time. This was a prospective study of 14 dogs with CrCLR parted in a control group (n=6) which were submitted to TPLO without the use of the guide, and a study group, (n=8) in which the surgical guide was used. A radiographic study of pre and post-surgical images was preformed, which included measurement of tibial plateau angle, medial mechanical proximal and distal tibial angles and D1, D2, D3 and rotation to determine the differences between pre and post-surgical measures and angles. The guide’s graft was designed based on the tibial profile and the osteotomy line in the medical images visualization software (HorosTM), which was exported to a 3D CAD software (SolidWorks) and transformed into a 3D image. After making some modifications, the model was printed in nylon using a FDM technology. The distances in HorosTM, SolidWorks and 3D print were compared. By measuring the osteotomy line deviation in the frontal plane, it was evaluated if the surgery with the guide attained a more orthogonal osteotomy. The osteotomy positioning time (TPO) and the surgery final time (TFC) were registered for the comparison between groups. The differences in pre and post-surgical D1 were superior in the control group, with a median of 0,24 cm, in comparison with the study group with a median of 0,08 cm (p = 0,018). There were no significant differences between groups within other measurements. Mean TFC in the control group (82,00 min) was superior to the mean of the study group (63,00 min) (p =0,017). Median TPO was also superior in the control group (5,50 min) in comparison with the median of the study group (3,00 min) (p =0,038). The results obtained revealed that it is possible to create a 3D surgical guide from 2D images for TPLO. The use of the guide decreases the surgical time and doesn’t influence the surgical precision, besides increases the precision in D1.