Resumen
Fondo
El objetivo de este estudio fue caracterizar tres regiones de interés (ROI) alrededor de la rodilla con un escáner 3D portátil (escáner 3D EVA). La evaluación de topografía de tejidos blandos con un método optimizado, preciso y reproducible puede ayudar a los cirujanos a manejar la hinchazón de los tejidos blandos en el entorno post traumático.
Métodos
En este estudio se incluyeron 12 voluntarios sanos (24 patas, 7 mujeres, 5 hombres). La cohorte del paciente mostró una edad media de 27,1 años (DE ± 3), un peso medio de 70 kg (DE ± 13) y una altura media de 171 cm (DE ± 8.8). Todos los escaneos fueron registrados por el mismo examinador en la misma habitación y con el mismo escáner (Artec, 3 D Scanner EVA). Se definieron tres regiones de volumen de interés (ROI): el fémur distal (circunferencia medido entre la extensión superior de la rótula a 10 cm proximal), la articulación de la rodilla (medida de la parte superior de la rótula y la tuberosidad tibial) y la tibia proximal (tuberosidad tibial a 10 cm distal).
Resultados
El volumen medio de la pierna derecha fue de 3.901 L (I. Fémur distal: 1.63 L, articulación de la rodilla: 1.33 L, tibia proximal: 1.10 L) y el volumen medio de la pierna izquierda fue 3.910 L (I. Fémur distal: 1.66 L, articulación de la rodilla: 1.34 L, tibia proximal: 1.12 L). La diferencia de volumen entre la pierna derecha e izquierda fue de 0.094 L (SD ± 0.083 L) la La prueba de Wilcoxon-Mann-Whitney no mostró diferencias significativas de los volúmenes entre la pierna derecha e izquierda.
Conclusiones
Este estudio demuestra que el escaneo 3D portátil podría ser una herramienta precisa y confiable para los cirujanos de ortopedia y trauma. Según el ROI de este estudio piloto, se necesitan más estudios para probar la importancia de las aplicaciones clínicas para pacientes con una rodilla lesionada.
Introducción
La hinchazón y el edema de los tejidos blandos se encuentran con frecuencia al manejar la patología ortopédica (1). La rodilla es propensa a la hinchazón secundaria a la tendinitis, la artritis, así como cualquier tipo de trauma, como fracturas o lesiones de ligamentos. La hinchazón severa secundaria a las fracturas femorales tibiales o distales proximales impide que la intervención operativa inmediata con reducción abierta y fijación interna y el momento incorrecto de la cirugía estén altamente correlacionados con complicaciones sustanciales de los tejidos blandos ((2). Por lo tanto, un algoritmo de manejo de tejidos blandos por etapas que comienza con una reducción cerrada y una fijación externa seguida de una reducción abierta y fijación interna es obligatorio (2). Los métodos de desplazamiento de cinta y agua representan herramientas válidas en la evaluación de la hinchazón de los tejidos blandos y, sin embargo, son difíciles de estandarizar y están sujetos a la variabilidad del operador (3). No existe un estándar de oro para la caracterización de hinchazón perioperatoria, que introduce un componente subjetivo sustancial con respecto al momento del manejo para las lesiones de alta energía (2). Se ha desarrollado un escáner tridimensional portátil (3D) que mide el volumen de una región de interés (ROI) (3, 4). Estudios anteriores han demostrado que el escaneo 3D puede lograr eficientemente mediciones objetivas y reproducibles que se correlacionen bien con los métodos de medición de cinta previamente establecidas y desplazamiento del agua (4). No se han evaluado las capacidades en relación con el manejo perioperatorio de tejidos blandos traumáticos. El objetivo de este estudio fue emplear un escáner 3D portátil (Artec 3D Scanner EVA) para determinar tres regiones de interés comúnmente encontradas (ROI) alrededor de la rodilla.
Material y métodos
Población
En este estudio se incluyeron 12 voluntarios sanos (24 patas, 7 mujeres, 5 hombres). La cohorte del paciente mostró una edad media de 27,1 años (DE ± 3), un peso medio de 70 kg (DE ± 13) y una altura media de 171 cm (DE ± 8.8). Los participantes que documentaron lesiones o cualquier otro trastorno funcional con respecto a la rodilla o el tobillo fueron excluidos del estudio. Cada sujeto completó un cuestionario estandarizado (edad, altura, peso, género, soporte frente a la pierna libre) y se obtuvo un consentimiento informado antes del procedimiento. El estudio se realizó de acuerdo con las pautas proporcionadas por la Declaración de Helsinki y fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad (número de estudio 2019-475).
Procesamiento de imágenes y análisis 3D
Artec Eva (Arctec Group, Luxemburgo) utiliza una metodología de triangulación de luz estructurada para caracterizar de manera no invasiva la topografía de la piel. Durante el proceso de escaneo, los objetos se iluminan y luego se escanea para reconocer y registrar la región de interés (ROI) con dos cámaras separadas. Una tercera cámara recibe información de textura. Para procesar escaneos 3D, se deben marcar ciertos patrones que subdividen el ROI. Arctec EVA procesa hasta 16 imágenes 3D por segundo, que se procesan en tiempo real utilizando software personalizado (Artec Studio, Arctec Group, Luxemburgo). Una vista previa del objeto escaneado está disponible de inmediato. Después de que se completa el proceso de escaneo, el software fusiona y fusiona la información de la imagen y la textura para crear un escaneo 3D texturizado en color. El escaneo se recibe en un archivo STL y se exporta a una computadora como un formato de intercambio de archivo de grupo de expertos fotográficos conjuntos (.jpg) junto con información de mapeo de textura dentro de un archivo de biblioteca de plantilla de material (.mtl).
Protocolo de estudio y procedimiento de escaneo
Todos los escaneos fueron grabados por el mismo examinador y tuvieron lugar en la misma habitación y con el mismo escáner (Artec, Modell Eva). Antes de escanear, las circunferencias se indicaron con un marcador. Por la presente, la tuberosidad tibial se estableció como un punto de partida y las circunferencias se marcaron 20 cm proximales y 10 cm distales, subdivididas en segmentos de 2,5 cm (12 volúmenes-V, Fig. 1).
El escaneo 3D de la rodilla que indica los volúmenes medidos de 20 cm proximales y 10 cm distales de la tuberosidad tibial (punto de partida). Los volúmenes se subdividieron en segmentos de 2.5 cm.
Los voluntarios estaban sentados y sus patas extendidas completas se colocaron sobre una mesa de descanso. Se pidió a los voluntarios que mantuvieran una posición de pie natural (ángulo de 90 grados). Después de eso, se inició el procedimiento de escaneo y el examinador movió el escáner alrededor del voluntario (Fig. 2) Hasta que la rodilla y el ROI circundante se registraran por completo. Todos los voluntarios recibieron instrucciones de no moverse durante los escaneos. La distancia ideal para realizar la mejor exploración se determinó mediante el indicador de ajuste de distancia dentro del software Artec Studio 13 (versión 13, Artec Group, Luxemburgo).
Cada escaneo tomó alrededor de 5.8 (SD ± 2) minutos. Tres regiones de interés de volumen (ROI, Fig 3) fueron definidos. Para evaluar la fiabilidad interobservador, todos los ROI fueron determinados por cuatro cirujanos ortopédicos diferentes y en comparación entre sí.
Determinación de las tres regiones de volumen de interés (ROI). Fémur distal: desde la parte superior de la rótula hasta 10 cm proximal desde ese (volumen 1–4), articulación de la rodilla: desde la parte superior de la rótula hasta las tuberitas tibiae (volumen 5–8), tibia proximal: desde las tuberoitas tibias hasta 10 cm distales de eso (volumen 9–12).
El fémur distal se definió desde la circunferencia de la parte superior de la rótula hasta 10 cm proximal (volumen 1- volumen 4). La articulación de la rodilla se definió desde la parte superior de la rótula hasta Tuberoitas tibiae (volumen 5 – volumen 8). La tibia proximal comienza desde las tuberitas tibiae y termina 10 cm distal (volumen 9 – volumen 12). La distancia media desde las tuberositas tibiae hasta la parte superior de la rótula en patas extendidas completas en 12 casos fue de 11,4 cm (SD ± 1.8). La bursa suprapatelar se encuentra proximal a la articulación de la rodilla, entre las almohadillas de grasa prefemorales y suprapatelares. En la mayoría de las personas (~ 85%), la bursa suprapatelar se comunica con la articulación de la rodilla. La bursa suprapatelar no se comunica con la articulación de la rodilla en ~ 15% de las personas, permaneciendo separadas por un tabique embrionario (5, 6). Sin embargo, incluimos la bursa suprapatelar en el fémur distal.
Análisis estadístico
El análisis estadístico se realizó utilizando GraphPad Prism (versión 8.1.2, San Diego, California, EE. UU.). Los datos se probaron primero para la normalidad utilizando la prueba de normalidad D’Agostino-Pearson. Los datos que no mostraron una distribución normal se probaron más mediante la prueba de rango firmado de Wilcoxon-Mann-Whitney para comparar las diferencias de volumen entre la pierna izquierda y derecha. Los valores p ≤ 0.05 se consideraron significativos. Se realizó un análisis de potencia a priori (G*Power versión 3.0.10, Franz Faul, Universidad de Kiel, Alemania). Esto dio como resultado un tamaño de muestra de 10 para una potencia del 80% con un valor AP de 0.05 determinando la importancia.
Resultados
El colectivo consistió en 7 mujeres y 5 hombres (edad media de 27,1 años, rango de 23 a 34 años). Los volúmenes de piernas (volumen 1 – volumen 12) variaron de 2.77 litros a 6.11 litros. Cada medición 3D requirió alrededor de 5.8 ± 2 minutos. Los resultados de la reproducibilidad de estos tres ROI por cuatro evaluadores fueron altamente confiables (coeficiente de correlación intraclase (ICC) = 0.90, intervalo de confianza del 95%: 0.87-0.93)
Comparación izquierda vs pierna derecha
El volumen general de la pierna y los volúmenes del ROI (I. Distal Fémur, II. La articulación de la rodilla, III. Tibia proximal) se compararon entre la pierna derecha e izquierda (Fig. 4).
El escaneo 3D de la rodilla que indica los volúmenes medidos de 20 cm proximales y 10 cm distales de la tuberosidad tibial (punto de partida). Los volúmenes se subdividieron en segmentos de 2.5 cm.
The mean volume of the left leg was 3.90 ± 0.83 l (mean ± SD) (I. distal femur: 1.63 ± 0.38 l, knee joint: 1.13 ± 0.22 l, proximal tibia: 1.12 ± 0.23 l) and mean volume of the right leg was 3.91 ± 0.85 l (I. distal femur: 1.66 ± 0.42 l, knee joint: 1.13 ± 0.21 L, tibia proximal: 1.10 ± 0.21 L). La diferencia de volumen entre la pierna derecha e izquierda fue 0.094 L (SD ± 0.083 L) (I. Fémur distal: 0.069 L (SD ± 0.051 L), II. Articulación de la rodilla: 0.022 L (SD ± 0.019 L), III. Tibia proximal: 0.040 L (SD ± 0.033 L)).
La prueba de Wilcoxon-Mann-Whitney no mostró diferencias significativas de los volúmenes entre la pierna derecha e izquierda (volumen general de la pierna: p = 0.79, I. fémur distal: p = 0.34, ii. Articulación de la rodilla: p = 0.62, iii. Tibia proximal: p = 0.38, Fig 3).
No se encontraron diferencias de volumen significativas entre el soporte y la pierna libre (P> 0.05).
Discusión
La evaluación objetiva de los tejidos blandos y las hinchazón es un desafío sustancial para los cirujanos ortopédicos y de trauma. La caracterización incorrecta puede afectar el momento de la cirugía y se correlaciona con complicaciones de tejidos blandos. No existe un método de medición objetivo confiable para determinar la hinchazón peri operatoria de las extremidades. Aunque se han descrito ciertos métodos, incluida la impedancia bioeléctrica, la medición de la cinta y los métodos de desplazamiento del agua (3, 7–11), todos son difíciles de realizar en un paciente de trauma. En particular, el desplazamiento del agua y la medición de la cinta, aunque confiable (4, 12, 13) no se puede usar con heridas abiertas y es tanto tiempo como engorroso. Además, el método de desplazamiento de agua proporciona cero información sobre la forma de la extremidad lesionada (4, 7, 14). Por todas las razones, la evaluación perioperatoria de la inflamación de los tejidos blandos todavía se realiza de manera subjetiva y varía entre los cirujanos. Un método ideal para la evaluación de volumen de las extremidades de los pacientes lesionados debe ser válido, objetivo, confiable, no invasivo, rápido y preferiblemente sin el uso de la radiación. Especialmente en la cirugía de trauma, la comparación del volumen preoperatorio con la extremidad sana contralateral es crucial. Se cree que un escáner 3D novedoso puede ofrecer …
