이 연구는 관절 보존 맞춤형 3차원 프린팅 임플란트의 수정체 외 이식을 위한 새로운 수술 기법을 설명합니다. 이 새로운 치료법은 고관절 이형성증을 앓고 있는 젊은 성견의 고관절 안정성을 회복하는 것을 목표로 하며, 고관절 비구 가장자리의 해부학적 모양을 독특하게 재현하는 것을 목표로 합니다.
고관절 이형성증은 개에게 큰 장애를 일으킵니다. 치료 옵션은 완화 치료(예: 통증 완화, 신체 운동, 생활 습관 변화, 체중 조절) 또는 골반 절골술 및 고관절 전치환술과 같은 침습적 수술로 제한됩니다. 따라서 인간의 가장 친한 친구의 삶의 질을 향상시키는 효과적이고 개 친화적 인 솔루션에 대한 강력한 충족되지 않은 요구가 존재합니다. 우리는 고관절 안정성을 회복하는 최소 외상 및 관절 외, 개 특화, 3차원 프린팅 고관절 임플란트(3DHIP)를 제공하여 이러한 치료 격차를 메웁니다. 3DHIP 임플란트를 사용한 수술 치료는 절골술보다 덜 침습적이며 한 번의 수술 세션으로 양측으로 수행할 수 있습니다. 3DHIP 임플란트는 이형성 고관절의 등쪽 비구 가장자리를 확장하여 대퇴골두의 적용 범위를 늘리고 빠른 회복으로 관절 아탈구를 억제합니다. 장골체의 등쪽 비구 테두리와 복부 경계에 대한 충분한 접근과 임플란트의 최적 피팅 및 고정은 성공적인 3DHIP 이식을 위한 핵심 단계이며 특정 접근 방식의 필요성을 의미합니다. 본 기사는 고관절 이형성증의 영향을 받는 개에게 3DHIP 임플란트를 이식하기 위한 수술 매뉴얼로서 팁과 요령이 포함된 이 혁신적인 수술 기술을 소개하는 것을 목표로 합니다.
개의 고관절 이형성증(HD)은 고관절(비구)과 대퇴골두 사이의 잘못된 착용으로 인해 고관절의 아탈구가 발생하여 나타납니다. 주로 어린 중형견에서 대형견에게 영향을 미쳐 관절 연골이 저하되고 궁극적으로 만성 통증과 삶의 질 저하로 이어지는 중증 골관절염(OA)이 발생합니다 1,2. 개의 고관절 이형성증의 전체 유병률은 15.56%이며, 이는 품종 및 분류 체계에 따라 크게 다르다 3,4.
생활습관의 변화와는 별개로, 고관절 이형성견 환자는 통증을 조절하고 이동성을 유지하기 위해 항염증제와 진통제로 치료한다4. 젊은 성견의 고관절 이완증이 있는 경우, 유일한 수술 방법은 대퇴골두의 적용 범위를 확장하기 위해 골반 뼈를 두세 번 완전히 절개하는 절차인 이중골절골술(DPO) 또는 삼중 골절술(TPO)입니다. 그러나 절골술 후 합병증이 흔하며 골관절염의 진행은 여전히 관찰되고있다 5,6,7,8,9. 중증 골관절염과 만성 통증이 발생하면 고관절 전치환술(THR) 또는 대퇴골 두경부 절제술(FHO)과 같은 충격이 큰 복합 수술만 남습니다. 그러나 FHO는 대형견에서 덜 유리한 결과를 나타내며 사지 기능 회복을 위해 장기간의 물리 치료가 필요하다11. 더욱이, THR은 기술적으로 까다로우며 본질적으로 심각한 합병증과 관련이 있다 12,13,14. 따라서 이 말기에 도달하기 전에 충격이 적은 수술만 필요하고 합병증 위험이 낮은 효과적인 고관절 이형성증 치료가 필요합니다.
3차원(3D) 프린팅 맞춤형 고관절 임플란트(3DHIP)는 고관절 안정성을 회복하는 최소한의 외상성 개 전용 임플란트를 제공하기 위해 개발된 개 고관절 이형성증에 대한 최초의 치료법입니다. 이 기술은 주로 젊은 성인(6개월에서 2세) 개 환자를 치료하기 위해 포함되며, Fédération Cynologique Internationale(FCI)에 따르면 고관절 이완 등급 B(경계선)에서 D(중등도)를 보입니다15. 이형성 관절의 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 촬영 후 임플란트는 고관절의 특정 해부학적 구조에 따라 개인화된 방식으로 설계되어 등쪽 비구 가장자리를 확장함으로써 고관절 아탈구를 방지하고 고관절 안정성을 회복합니다.
이전의 개 사체 연구에 따르면 임플란트는 대퇴골 머리 범위를 향상시키고 1,330 ± 320 뉴턴16의 충격력에서 실패를 입증했습니다. 그 후, 실험견을 대상으로 한 파일럿 연구에서 포스 플레이트 분석을 통해 대퇴골 머리 커버리지가 향상되고, 엉덩이 이완이 감소하고, 체중 부하가 증가한다는 사실이 입증되었습니다. 또한, 이식 후 6개월에 삽입된 고관절을 검사한 결과, 대퇴골두와 비구 연골의 정상적인 볼륨과 매끄러운 표면이 나타났으며, 총체적 및 조직학적 평가에 근거한 관절낭 비대가 동반되었다17. 임플란트의 효능과 안전성 및 치료 개념이 확인된 후, 고관절 이형성증을 앓고 있는 고객 소유의 반려견을 대상으로 임상 조사를 실시했습니다. 단기간의 연구에 따르면 3D 프린팅 비구 테두리 확장 임플란트의 이점은 임플란트가 비구에 맞춤형으로 잘 맞아 고관절 안정성을 회복하고 통증 관련 활동을 줄이며 충격이 적은 수술 절차라는 것입니다18. 임플란트를 적용하려면 장골체의 복부 측면과 고관절의 두개골 측면에 접근해야 합니다. 이 논문에서는 고관절 이형성증의 영향을 받는 개에게 3DHIP를 이식하기 위한 매뉴얼로 고관절에 대한 수정된 두개골 접근법을 사용한 수술 계획 및 수술 절차를 설명합니다.
3DHIP 임플란트를 사용한 비구 테두리 확장은 개 고관절 이형성증에 대한 기존 수술 요법에 비해 이점을 제공하며, 단기 추적 관찰에서 이형성 고관절의 적용 범위를 늘리고 고관절 이완을 역전시키는 유망한 결과를 보여주었습니다17,18. 이 간행물은 고관절 이형성증의 영향을 받는 개에게 3DHIP 임플란트를 이식하기 위한 수술 매뉴얼로서 팁과 요령이 포함된 수술 기술을 선보이는 것을 목표로 했습니다.
3DHIP 임플란트 배치를 위한 후보 선택 – Ortolani 아탈구 검사에서 양성 반응을 보인 고관절 이완증(FCI 등급 B-D)이 있는 임상적 고관절 이형성증이 있는 6개월에서 24개월 사이의 어린 개가 적합한 후보입니다. 삼방사형 비구 성장판은 닫혀 있어야 하며, 가급적이면 CT 영상에서 골관절염이 나타나지 않지만 최대 2mm의 경미한 골사상식물은 허용됩니다. 대퇴골두가 거의 완전히 탈구된 탈구형 엉덩이를 가진 개는 골관절염의 급속한 진행, 대퇴골두가 비구로 이동할 수 없음, 전체 고관절 치환술로의 조기 전환이 예상되기 때문에 3DHIP 임플란트 식립에 허용되지 않습니다.
수술 기법에는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다.
임플란트 디자인
3DHIP 임플란트의 개별화된 디자인을 감안할 때 CT 스캔을 사용한 이형성 고관절의 수술 전 평가는 절대적으로 필수적입니다. 복부 장골 플랜지의 올바른 임플란트 크기와 위치를 결정하는 것 외에도, 특히 대퇴골두를 충분히 커버하기 위해 필요한 비구 테두리 확장의 양을 결정할 수 있습니다.
외과적 접근법
수술 중 중요한 단계는 임플란트 식립을 위해 꼬리 장골체의 등쪽 비구 가장자리와 복부 경계에 충분한 노출을 하는 것입니다. 3DHIP 이식에서 고관절의 장골체 및 두개골 측면에 대한 외과적 접근법은 기존 접근법과 다르다22. 제시된 기술에서는 trochanteric osteotomy를 생략하고 표재성 및 중간 둔근을 보존하면서 심부 둔근 절개술을 수행했습니다. 이로써, 지연성 또는 불유합과 같은 trochanteric osteotomies 23,24,25와 관련된 합병증의 위험을 피할 수 있었고 회복 과정이 신속하게 진행되었다. 또한, 이 수정된 두개골 접근법은 필요한 수정 없이 다양한 연령, 품종 및 크기의 개에 걸쳐 사용할 수 있습니다. 주목할 만한 점은, 제시된 수술적 접근법과 관련된 합병증은 보고되지 않았다는 점이다.
올바른 임플란트 배치
맞춤형 3D 프린팅 고관절 임플란트는 각 개의 고유한 비구 해부학적 구조에 완벽하게 맞도록 설계되었지만, 계획 목표 위치에 대한 4-5mm의 두개골 편차를 가진 불완전한 임플란트 배치는 여전히 관찰되었으며, 이는 기술18을 사용한 학습 곡선과 관련이 있을 수 있는 개의 첫 번째 코호트에서 관찰되었습니다. 3DHIP 임플란트의 뼈 부착 부분의 복부 장골 플랜지는 특히 등쪽 방향으로 보다 정확한 위치를 지정할 수 있습니다. 그러나 임플란트의 수정체 외 위치로 인해 완벽한 임플란트 위치 지정을 달성하는 것은 여전히 어렵습니다. 비구의 안쪽 가장자리는 활막에 의해 가려져 있습니다. 또한, 임플란트 생산 리드 타임 동안 골사상식물 형성은 적절한 임플란트 포지셔닝에 영향을 미칠 수 있습니다. 수술 전 계획에 따라 정확한 임플란트 위치를 보장하기 위해 현재 수술 중 형광 투시법을 사용한 검증이 필요합니다. 또한 경험이 증가함에 따라 임플란트 위치 결정의 정밀도가 1-2mm 미만의 정확한 배치 이하로 더욱 감소할 것으로 예상됩니다. 미래에는 3D 프린팅 수술 드릴 가이드를 사용한 안내 수술이 형광 투시법의 필요성을 없앨 수 있습니다.
이 기술에는 몇 가지 제한 사항도 있습니다. 이전의 단기 결과는 3DHIP 임플란트를 사용하여 치료할 수 있는 다양한 고관절 해부학적 구조의 광범위한 대역폭을 시사합니다. 장기적인 연구 결과는 아직 나오지 않았지만 골관절염(OA)의 징후를 보이지 않거나 고관절에 경미한 정도의 골관절염만 있는 개에게 3DHIP 이식을 고려하는 것이 좋습니다. 3DHIP 임플란트 식립은 고관절 악화의 진행을 효과적으로 늦추는 것을 목표로 합니다. 수술 전 평가에서 결정된 바와 같이 탈루소이드 고관절과 중등도에서 중증의 고관절 퇴행이 있는 개는 제외해야 합니다.
3DHIP 이식과 비교했을 때, DPO/TPO와 같은 개 고관절 이형성증을 치료하기 위한 기존 수술은 특히 2개 또는 3개의 골반 절골술을 포함하는 침습적 특성으로 인해 단일 단계 양측 시술 및/또는 대형견에서 더 많은 어려움을 야기합니다 5,6,7,26. 따라서 양측 헌팅턴병을 앓고 있는 개는 3DHIP 임플란트를 사용하여 비구 테두리 확장의 이점을 누릴 수 있습니다. 효과적이고 낮은 침습적 단일 단계 양자 절차를 제공합니다. 또한 3DHIP 이식은 귀중한 시간을 절약하는 데 도움이 되며 2단계 양측 절차에서 발생할 수 있는 골관절염의 추가 발병을 예방할 수 있습니다.
결론적으로, 제시된 3DHIP 임플란트를 활용하여 등쪽 비구 가장자리를 확장하는 것은 개의 고관절 이형성증에 대한 대체 수술 치료법으로서 상당한 가능성을 보여줍니다. 특히, 양측 고관절 이형성증 및 이완이 있는 개에게 효과적이고 침습성이 낮은 단일 단계 양측 시술을 제공할 수 있는 옵션은 현재 대체 치료법에 엄청난 이점입니다. 중장기 후속 조치에서 이 새로운 기술에 대한 추가 모니터링은 필수입니다.
The authors have nothing to disclose.
본 연구는 주로 위트레흐트 대학교 Vrienden Diergeneeskunde 재단의 재정 지원을 받았습니다. MT는 네덜란드 관절염 협회(LLP22)로부터 장기 자금을 지원받았습니다. FV와 JM은 Eurostars Project E115515 – 3DHIP에서 자금을 지원합니다. IK는 태국 Kasetsart University의 수의학부에서 장학금을 받았습니다.
The laborotory for implant design | |||
3D Lab | University Medical Center Utrecht 3D, Utrecht, Netherlands | The laboratory responsible for designing the 3DHIP implant. [https://www.umcutrecht.nl/nl/3d-lab/] | |
Software | |||
3-Matic software version 17 | Materialise, Leuven, Belgium | CT DICOM data processing | |
Materialise Mimics software version 25.1 | Materialise, Leuven, Belgium | Software to design the 3DHIP implant on the 3D model of the pelvis | |
Implant manufacturer | |||
Amnovis | Amnovis, Aarschot, Belgium | Printing and postprocessing of the 3DHIP implant. [https://www.amnovis.com/] | |
Instrument and machine | |||
2.4 LeiLOX locking screw titanium | Rita Leibinger, BW, Germany | 242-224 | Titanium self tapping locking screw 2.4 mm. |
2.7 LeiLOX locking screw titanium | Rita Leibinger, BW, Germany | 242-227 | Titanium self tapping locking screw 2.7 mm. |
3.5 LeiLOX locking screw titanium | Rita Leibinger, BW, Germany | 242-235 | Titanium self tapping locking screw 3.5 mm. |
BLUE SEAL 100 x 360 mm | Interster, Wormerveer, Netherlands | 3FKFB210819 | The transparent sterilization laminate size 100 x 360 mm |
ETHILON 3-0 with FS-1 needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | 669H | Polyamide 6 3-0 (non-absorbable suture material) with 24 mm 3/8c reverse cutting needle using for skin closure |
Fluoroscopy model NZS 229 | Philips, Eindhoven, Netherlands | Fluoroscopy | |
Foley Catheter 10 fr x 90 cm (36") with 3 cc Balloon | MILA international inc., Kentucky, USA | MLIUC1036 | Foley urine catheter size 10 fr |
Foley Catheter 6 fr x 60 cm (24") with 3 cc Balloon | MILA international inc., Kentucky, USA | MLIUC624 | Foley urine catheter size 6 fr |
Foley Catheter 8 fr x 90 cm (36") with 3 cc Balloon | MILA international inc., Kentucky, USA | MLIUC836 | Foley urine catheter size 8 fr |
Ioban 2 | 3M, MN, USA | 6640EU | Iodine-impregnated surgical drape |
Miele professional G 7826 | Miele Nederland B.V., Vianen, Netherlands | The hygienic washing machine | |
MMM sterilizer OB10643 | MMM Group, Planegg, Germany | Steam autoclave | |
MONOCRYL 2-0 with SH Plus needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | MCP3170H | Poliglecaprone 25 plus antibacterial 2-0 (absorbable suture material) with 26 mm 1/2c taperpoint needle using for subcutaneous tissue closure |
MONOCRYL 3-0 with SH Plus needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | MCP3160H | Poliglecaprone 25 plus antibacterial 3-0 (absorbable suture material) with 26 mm 1/2c taperpoint needle using for subcutaneous tissue closure |
PDS 0 with CP needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | PDP485H | Polydioxanone plus antibacterial 0 (absorbable suture material) with 40 mm 1/2c reverse cutting needle using for muscle fascia and tendon closure |
PDS 2-0 with CP-1 needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | PDP466H | Polydioxanone plus antibacterial 2-0 (absorbable suture material) with 36 mm 1/2c reverse cutting needle using for muscle fascia and tendon closure |
ProX DMP320 | 3D systems, South Carolina, USA | Direct metal printing machine using selective laser melting technology | |
Medications | |||
Betadine oplossing | Mylan B.V., Amstelveen, Netherlands | RVG 01331 | Povidone-iodine solution 100 mg/mL (500 mL) |
Betadine shampoo | Mylan B.V., Amstelveen, Netherlands | RVG 08943 | Povidone-iodine 75 mg/mL (120 mL) |
Carporal 20 mg | AST Farma B.V. Oudewater, Netherlands | REG NL 101766 | Carprofen 20 mg/tablet |
Carporal 40 mg | AST Farma B.V. Oudewater, Netherlands | REG NL 115715 | Carprofen 40 mg/tablet |
Carporal 50 mg | AST Farma B.V. Oudewater, Netherlands | REG NL 101767 | Carprofen 50 mg/tablet |
Cefazolin Mylan 1 g | Mylan B.V., Amstelveen, Netherlands | RVG 16532 | Cefazolin powder 1 g for injection |
Chlorhexidine 0.5% in alcohol 70% spray | Orphi Farma BV, Lage Zwaluwe, Netherlands | 8711407672906 | Chlorhexidine 0.5% in alcohol 70% spray (250 mL) |
Dexdomitor 0.5 mg/mL | Orion Corporation, Espoo, Finland | EU/2/02/033/001-002 | Dexmedetomidine hydrochloride 0.5 mg/mL for injection (20 mL) |
Gabapentin Sandoz 300 mg | Sandoz B.V., Almere, Netherlands | RVG 33681 | Gabapentin 300 mg/capsule |
GABAPENTINE TEVA 100 mg | Teva B.V., Haarlem, Netherlands | RVG 31980 | Gabapentin 100 mg/capsule |
HiBiScrub | Mölnlycke Health Care AB., Utrecht, Netherlands | RVG 10156 | Chlorhexidine digluconate 40 mg/mL (500 mL) |
Insistor 10 mg/mL | Richter pharma AG, Oostenrijk, Netherlands | REG NL 121166 | Methadone hydrochloride 10 mg/mL for injection (10 mL) |
Isoflutek 1000 mg/g | Laboratorios Karizoo S.A., Barcelona, Spain | REG NL 118938 | Isoflurane 1000 mg/g (250 mL) |
Levobupivacaine Fresenius Kabi 2.5 mg/mL | Fresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, Netherlands | AWA 0611 | Levobupivacaine 2.5 mg/mL solution for injection (10 mL) |
Morfine HCI CF 10 mg/mL | Centrafarm B.V., Breda, Netherlands | RVG 50836 | Morphine hydrochloride 10 mg/mL (1 mL) |
Narketan 10 | Vetoquinol B.V., Breda, Netherlands | vm08007/4090 | Ketamine 10 mg/mL (10 mL) |
Propofol 10 mg/mL | Fresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, Netherlands | RVG 110627 | Propofol 10 mg/mL emulsion for injection or infusion (50 mL) |
Rimadyl | Zoetis B.V., Capelle a/d Ijssel, Netherlands | REG NL 10101 | Carprofen 50 mL/mL for injection (20 mL) |
Sufentanil-hameln 50 mcg/mL | Hameln pharma gmbh, Hameln, Germany | 4260016653249 | Sufentanil citrate 50 mcg/mL for injection |
Trazadone EG 100 mg | EG (Eurogenerics) NV Heizel, Brussel, Belgium | BE439607 | Trazadone hydrochloride 100 mg/tablet |