Aplikacja do projektowania indywidualnego narzędzia prowadzącego do kapoplastyki stawu biodrowego

Alloplastyka stawu biodrowego jest jedną z poważniejszych operacji ortopedycznych wykonywanych przy zmianach zwyrodnieniowych stawu biodrowego. Jedną z jej wersji jest kapoplastyka, która polega na wymianie części głowy kości udowej oraz panewki stawu biodrowego. Od prawidłowego przeprowadzenia operacji zależy czas dochodzenia pacjenta do zdrowia jak i komfort późniejszego życia. Postęp w tomografii komputerowej, komputerowych metodach obróbki obrazu oraz metodach szybkiego prototypowania umożliwił wytwarzanie indywidualnych (dopasowanych do konkretnego pacjenta) narzędzi wspomagających chirurga podczas operacji. W artykule omówiona zostanie procedura wytwarzania indywidualnego narzędzia prowadzącego do operacji kapoplastyki.

Hip replacement is one of the major orthopedic surgery, performed with osteoarthritis of the hip. One of the versions is hip resurfacing, which involves replacing a part of femoral head and the acetabulum. The time of patient recovery and comfortable later life depends on a proper conduct of the surgery. Progress in the computed tomography, computerized methods of image processing and rapid prototyping, enabled the production of the individual (tailored to individual patient) tools to assist a surgeon during the operation. This paper presents an application for design of an individual guid-ing tool for hip resurfacing. The first volumetric model based on a series of TC is created. It is made with using the thresholding method combined with simple morphological operations (erosion, dilatation). The key issue is to separate the femur model from the pelvis one. It is carried out with the software user assistance. The final step of bone model creation is conversion of the volumetric model to the polygonal mesh model. It is performed with the marching cubes algorithm. To avoid the quantization artifacts related to finite resolutions of the volumetric model and to reproduce the bone shape as accurately as possible, smoothing with a Gaussian filter is applied to the volumetric model before application of the marching cubes algorithm. A software module directly related to the Guider design allows the user to manually adjust the position of the key Guider elements. Positioning of the auxiliary elements of the Guider is automatically made. The output of the presented module is a set of polygonal mesh models corresponding to the Guider components. The final stage of the Guider creation process is assembling the Guider solid by using Boolean operations.