A hybrid CT-free navigation system for total hip arthroplasty

Zheng, Guoyan; Marx, A.; Langlotz, Ulrich; Widmer, Karl-Heinz; Buttaro, Martín; Nolte, Lutz‐Peter

doi:10.1002/igs.10039

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“…In the present study, the accuracy of cup placement was significantly improved by using the image-free navigation system in patients with primary osteoarthritis of the hip, and angulations outside the safe zone were largely avoided. The clinical results of imagefree navigation for cup inclination and anteversion ranges and standard deviations were comparable to anatomical studies of image-free navigation and also with clinical studies of CT-based and fluoroscopy-assisted navigation methods [9,12,16,19,20]. In contrast to the image-assisted CT-based or fluoroscopy-based navigation methods, however, image-free navigation requires neither pre-operative nor intra-operative imaging.…”

Section: Discussionsupporting

confidence: 65%

Greater accuracy in positioning of the acetabular cup by using an image-free navigation system

Kalteis

Händel

Herold

et al. 2005

International Orthopaedics (SICOT)

107

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In a prospective and randomised clinical study, acetabular cups were implanted free-hand (control group n=22) or with computer assistance using an image-free navigation system (study group n=23). The cup position was determined postoperatively on pelvic CT. An average inclination of 42.3°(range: 30°-53°; SD±7.0°) and an average anteversion of 24.0°(range: −3°to 51°; SD±15.0°) were found in the control group, and an average inclination of 45.0°(ranage: 40°-50°; SD±2.8°) and an average anteversion of 14.4°(range: 5°-25°; SS±5.0°) in the computer-assisted study group. The deviations from the desired cup position (45°inclination, 15°anteversion) were significantly lower in the computer-assisted study group (p<0.001 each). While only 11/22 of the cups in the control group were within the Lewinnek safe zone, 21/23 of the cups in the study group were placed in this target region (p=0.003).Résumé Dans un étude clinique prospective et randomisé, les cupules acétabulaires ont été implantées de façon habituelle (n=22; groupe témoin) ou avec assistance d'un ordinateur qui utilise un système de navigation imagelibre (n=23; groupe d'étude). La place de la cupule a été déterminée après l'opération sur un scanner pelvien. Une inclinaison moyenne de 42,3°(30°à 53°; ±7.0°) et une antéversion moyenne de 24,0°(−3°à 51°; ±15.0°) ont été trouvées dans le groupe témoin et une inclinaison moyenne de 45,0°(40°à 50°; ±2.8°) et une antéversion moyenne de 14,4°(5°à 25°; ±5.0°) dans le groupe de l'étude assistée par ordinateur. Les déviations par rapport à la position désirée de la cupule (45°d'inclinaison, 15°d'antéversion) étaient notablement inférieures dans le groupe de l'étude assistée par ordinateur (p<0.001 chacun). Alors que seulement 11 des 22 cupules du groupe témoin étaient dans la zone sûre de Lewinnek, 21 des 23 cupules du groupe d'étude ont été placées dans cette région cible (p=0.003).

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Section: Discussionsupporting

confidence: 65%

Greater accuracy in positioning of the acetabular cup by using an image-free navigation system

Kalteis

Händel

Herold

et al. 2005

International Orthopaedics (SICOT)

107

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“…Die Werte für Inklination und Anteversion der Hüftpfannen, für die Spanne und die Standardabweichungen entsprechen bereits publizierten Studien zu CT-basierten und fluoroskopie-gestützten Verfahren [1,12,19,20]. Mit dem intraoperativen Vergleich der bildfreien zur CT-basierten Software konnte aufgezeigt werden, dass zwischen beiden Systemen lediglich eine mediane Abweichung von -1,5°(Spanne -7 -0°) bei der Inklination und von -0,5°(Spanne -4 -4°) bei der Anteversion vorliegt.…”

Section: Diskussionunclassified

Genauigkeit eines bildfreien Navigationssystemes für die Hüftpfannenimplantation – eine anatomische Studie / Accuracy of an Image-free Cup Navigation System – an Anatomical Study

Kalteis¹,

Beckmann²,

Herold³

et al. 2004

Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering

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EinleitungLewinnek hat in klinischen und anatomischen Studien die Komplikationsraten der Hüftgelenkendoprothetik mit der Pfannenausrichtung korreliert und die sogenannte "safe zone" der Pfannenimplantation mit einer Inklinationsstellung von 45 ± 10°und einer Anteversion von 15 ± 10°definiert [13]. Eine ungenaue Pfannenimplantation außerhalb dieser "safe zone" schränkt den möglichen Bewegungsumfang (range of motion) des künstlichen Hüft-gelenkes ein, kann durch unphysiologische Belastungen zu einem erhöhten Abrieb der Gleitflächen und zu einer vorzeitigen aseptischen Prothesenlockerung führen sowie eine erhöhte Luxationsgefahr bedingen [2,11,18].Diese "safe zone" der Pfannenposition wird jedoch bei der konventionellen Operationstechnik auch von erfahrenen Operateuren in bis zu 78% der Hüftendoprothe-senimplantationen nicht erreicht [1,5,8] Die Pfannenposition ist entscheidend für die Funktion einer Hüftge-lenktotalendoprothese. Allerdings kann bei konventionellen Operationsverfahren eine korrekte Pfannenposition aufgrund der fehlenden Information über die Beckenstellung häufig nicht erreicht werden. Für CT-basierte und Fluoroskopie-gestützte Navigationsverfahren konnte eine signifikante Verbesserung der Implantationsgenauigkeit nachgewiesen werden. Die Akzeptanz dieser Systeme ist jedoch aufgrund der zusätzlichen Strahlenbelastung, der hohen Kosten sowie des vermehrten Zeitaufwandes gering. In der vorliegenden anatomischen Studie wurde ein alternatives Navigationsverfahren, die bildfreie Navigation, hinsichtlich ihrer Genauigkeit untersucht. Das bildfreie Navigationssystem ist mit wenigen zusätzlichen Arbeitsschritten verbunden, führt zu keiner wesentlichen Verzögerung der Operation und benötigt keine zusätzliche Bildgebung. An 10 Hüften humaner Leichen wurden Press-fit-Pfannen bildfrei navigiert implantiert und die Pfannenposition intraoperativ mit einem CTbasierten Navigationssystem sowie postoperativ im Becken-CT kontrolliert. Mit einer durchschnittlichen Inklination von 44°(Spanne 40-48°, SABW 2,7°) und einer Anteversion von 18°(Spanne 12-24°, SABW 4,1°) lagen alle Pfannen im Bereich der angestrebten safe zone. Die Genauigkeitsanalyse der bildfreien Navigationssoftware ergab im Vergleich zum CT-basierten Navigationssystem sowie zur postoperativen Becken-CT eine nur geringe, für den klinischen Einsatz tolerable Abweichung für die Pfanneninklination und -anteversion. Das getestete bildfreie Navigationssystem erscheint als eine in der klinischen Routine praktikable und zuverlässige Alternative für die computerunterstützte Implantation von Hüftgelenkspfannen.Key words: Computer-assisted surgery -Image-free navigation -Hip arthroplasty -Hip endoprosthesisThe position of the acetabular cup is of decisive importance for the function of a total hip replacement (THR). Using the conventional surgical technique, correct placement of the cup often fails due to a lack of information about pelvic tilt. With CT-based and fluoroscopicallyassisted navigation procedures the accuracy of implantation has been significantly impro...

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“…Numerous reports suggest the ranges of accuracy with which implants can be placed using computer-assisted surgical navigation typically will have standard deviations of 1°to 10°from the control [5,17,19,23,30,31,43,44,48]. We believe the primary objective of computer-assisted surgery (CAS) is to eliminate unacceptable outliers and we discuss limitations of these prior studies.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Six Sigma Analysis of Minimally Invasive Acetabular Arthroplasty: A Preliminary Investigation

Heck¹,

Stiehl

2009

Clinical Orthopaedics &Amp; Related Research

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Minimally invasive techniques in THA may increase the difficulty of acetabular component insertion relative to the optimized position. We sought to determine the ability of eight surgeons to position an acetabular component placed using an anterior-lateral minimally invasive surgical (MIS) approach with conventional instruments or computer navigation using an optical imageless protocol compared with conventional true values determined by computed tomography (CT). We introduce a new approach, the Six Sigma process capability index, to assess outliers. Using the Six Sigma process capability index (Cp [ 1.3) and the criteria of Lewinnek et al. of ± 10°for adequate precision, three-dimensional (3D) CT was capable for inclination and anteversion. Computer navigation and visual cues with conventional instrumentation were precise for anteversion but not for inclination. We conclude image-free computer navigation was not better than conventional instrumentation with the surgeons' visual cues for acetabular cup placement. Six Sigma analysis allows comparison of various methods of referencing with literature controls, and our data suggest CT referencing is the most precise method.

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A hybrid CT-free navigation system for total hip arthroplasty

Abstract: The proposed CT-free hybrid system promises to increase the accuracy and reliability of THA surgery.

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Greater accuracy in positioning of the acetabular cup by using an image-free navigation system

Greater accuracy in positioning of the acetabular cup by using an image-free navigation system

Genauigkeit eines bildfreien Navigationssystemes für die Hüftpfannenimplantation – eine anatomische Studie / Accuracy of an Image-free Cup Navigation System – an Anatomical Study

Six Sigma Analysis of Minimally Invasive Acetabular Arthroplasty: A Preliminary Investigation

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