Preoperatieve planning van schouderarthroplastie gebaseerd op patiënt-specifieke computermodellen

Schouderarthroplastie is de op twee na meest voorkomende gewrichtsvervanging en is aangewezen voor patiënten met ernstige glenohumerale arthrose of rotator cuff arthropathie. Anatomische schouderarthroplastie (TSA) en omgekeerde schouderarthroplastie (RSA) hebben een complicatierisico van respectievelijk 10 en 16\%. In TSA wordt de natuurlijke gewrichtsanatomie hersteld, wat een uitdaging is vanwege de onbekende vorm van het originele niet-aangetaste glenoïd. Bij RSA wordt de gewrichtsanatomie omgedraaid, zonder duidelijke richtlijnen voor implantaatselectie en -positionering. Voor beide arthroplastietypen hebben het ontwerp en de positie van de implantaatscomponenten voor glenoïd en humerus een aanzienlijke invloed op het postoperatieve resultaat. Om complicaties te vermijden en de functionele capaciteit van patiënten te maximaliseren, is het belangrijk om een geschikt preoperatief plan op te stellen voor elke patiënt. Het doel van dit proefschrift is het ontwikkelen van patiënt-specifieke modellen om chirurgen te ondersteunen bij het kiezen van een geschikt implantaatsontwerp en een geschikte implantaatspositie voor elke patiënt. Meer specifiek richt dit onderzoek zich op twee aspecten: analyse van het glenoïd en evaluatie van het preoperatieve plan.

Analyse van het glenoïd omvat het bestuderen van de vorm en de ernst van het glenoïddefect van de patiënt om de voorkeursbehandelingsoptie te selecteren. Aangezien een nauwkeurige analyse moeilijk is vanwege de onbekende vorm van het originele niet-aangetaste glenoïd, worden statistische vormmodellen gecreëerd en geëvalueerd voor het virtueel reconstrueren van het originele glenoïd en voor het kwantificeren van het glenoïddefect door het huidige en originele glenoïd te vergelijken. Het kwantificeren van glenoïddefecten helpt chirurgen bij het selecteren van een geschikt glenoïdimplantaat en maakt het mogelijk om patiënten met gelijkaardige defecten te selecteren en te vergelijken. Daarnaast helpt een virtuele glenoïdreconstructie chirurgen om de natuurlijke gewrichtsanatomie te herstellen tijdens TSA-planning. Vergeleken met alternatieve methoden waarbij het gezonde contralaterale bot als sjabloon wordt gebruikt, tonen de ontwikkelde methoden op basis van statistische vormmodellen nauwkeurige resultaten voor het reconstrueren van het originele glenoïdoppervlak, het voorspellen van relevante anatomische parameters en het kwantificeren van het glenoïddefect, zonder dat een gezond contralateraal bot nodig is. Bovendien is de methode volledig geautomatiseerd om integratie in de klinische praktijk te vergemakkelijken.

Evaluatie van het preoperatieve plan kan resulteren in minder complicaties en een betere functionele capaciteit van de patiënt. Dit is specifiek het geval voor RSA, waar nog veel onzekerheden bestaan over het geschikte ontwerp en de geschikte positie van het implantaat. Daarom worden patiënt-specifieke evaluatiemethoden ontwikkeld en geëvalueerd voor gebruik in de klinische praktijk. Eerst wordt een methode ontworpen voor het evalueren van het impingement-vrije bewegingsbereik (ROM) van een patiënt, met als doel om het risico op impingement en notching, veelvoorkomende complicaties bij RSA-patiënten, te verminderen. Vervolgens wordt een methode ontwikkeld en geëvalueerd voor het meten van spierverlengingen. Deze methode helpt chirurgen bij het inschatten van spierspanningen en gewrichtsstabiliteit. Sensitiviteitsanalyses tonen aan dat de effecten van implantaatspositionering op impingement-vrije ROM en op spierverlengingen in lijn zijn met andere klinische resultaten beschreven in literatuur. Als gevolg kunnen de patiënt-specifieke evaluatiemethoden chirurgen ondersteunen bij het vergelijken van verschillende implantaatsontwerpen en -posities tijdens preoperatieve planning van schouderartroplastie.

De belangrijkste bijdrage van dit werk is het toepassen van bestaande modelleringstechnieken in de klinische praktijk. Met de ontwikkelde patiënt-specifieke modellen kunnen chirurgen een meer doordachte en objectieve beslissing nemen over het ontwerp en de positie van het implantaat. Als gevolg zien wij dit werk als een belangrijke stap richting het realiseren van een optimaal preoperatief plan voor elke patiënt, waarbij complicaties beperkt blijven en de postoperatieve functionele capaciteit van de patiënt maximaal is.