Interlandmark measurements from lodox statscan images with application to femoral neck anteversion assessment

Includes abstract.Includes bibliographical references.Clinicians often take measurements between anatomical landmarks on X-ray radiographs for diagnosis and treatment planning, for example in orthopaedics and orthodontics. X-ray images, however, overlap three-dimensional internal structures onto a two-dimensional plane during image formation. Depth information is therefore lost and measurements do not truly reflect spatial relationships. The main aim of this study was to develop an inter-landmark measurement tool for the Lodox Statscan digital radiography system. X-ray stereophotogrammetry was applied to Statscan images to enable three-dimensional point localization for inter-landmark measurement using two-dimensional radiographs. This technique requires images of the anatomical region of interest to be acquired from different perspectives as well as a suitable calibration tool to map image coordinates to real world coordinates. The Statscan is suited to the technique because it is capable of axial rotations for multiview imaging. Three-dimensional coordinate reconstruction and inter-landmark measurements were taken using a planar object and a dry pelvis specimen in order to assess the intra-observer measurement accuracy, reliability and precision. The system yielded average (X, Y, Z) coordinate reconstruction accuracy of (0.08 0.12 0.34) mm and resultant coordinate reconstruction accuracy within 0.4mm (range 0.3mm – 0.6mm). Inter-landmark measurements within 2mm for lengths and 1.80 for angles were obtained, with average accuracies of 0.4mm (range 0.0mm – 2.0 mm) and 0.30 (range 0.0 – 1.8)0 respectively. The results also showed excellent overall precision of (0.5mm, 0.10) and were highly reliable when all landmarks were completely visible in both images. Femoral neck anteversion measurement on Statscan images was also explored using 30 dry right adult femurs. This was done in order to assess the feasibility of the algorithm for a clinical application. For this investigation, four methods were tested to determine the optimal landmarks for measurement and the measurement process involved calculation of virtual landmarks. The method that yielded the best results produced all measurements within 10 of reference values and the measurements were highly reliable with very good precision within 0.10. The average accuracy was within 0.40 (range 0.10 –0.80).In conclusion, X-ray stereophotogrammetry enables accurate, reliable and precise inter-landmark measurements for the Lodox Statscan X-ray imaging system. The machine may therefore be used as an inter-landmark measurement tool for routine clinical applications

Reconstruction of acetabular defects greater than Paprosky type 3B: the importance of functional imaging

BACKGROUND: 3D Surgical planning has become a key tool in complex hip revision surgery. The restoration of centre of rotation (CoR) of the hips and leg length (LL) are key factors in achieving good clinical outcome. Pelvic imaging is the gold standard for planning and assessment of LL. We aimed to better understand if 3D planning is effective at equalising LL when large acetabular defects are present. MATERIALS AND METHODS: This was a prospective case study of 25 patients. We report the analysis of pre-operative LL status and planned LL restoration measured on CT, in relation to the achieved LL measured post-operatively in functional, weight bearing position. Our primary objective was the assessment of restoration of CoR as well as the anatomical and functional LL using biplanar full-length standing low-dose radiographs; our secondary objective was to evaluate the clinical outcome. RESULTS: Pre-operative intra-pelvic discrepancy between right and left leg was a mean of 28 mm (SD 17.99, min = 3, max = 60 mm). Post-operatively, the difference between right and left vertical femoral offset (VFO), or CoR discrepancy, was of 7.4 mm on average, significantly different from the functional LL discrepancy (median = 15 mm), p = 0.0024. Anatomical LLD was a median of 15 mm. In one case there was transient foot drop, one dislocation occurred 6 months post-operatively and was treated by closed reduction, none of the patients had had revision surgery at the time of writing. Mean oxford hip score at latest follow up was 32.1/48. DISCUSSION: This is the first study to investigate limb length discrepancy in functional position after reconstruction of large acetabular defects. We observed that VFO is not an optimal surrogate for LL when there is significant bone loss leading to length inequality, fixed flexion of the knee and abduction deformity. CONCLUSIONS: Although challenging, LLD and gait abnormalities can be greatly improved with the aid of an accurate surgical planning. Surgeons and engineers should consider the integration of EOS imaging in surgical planning of reconstruction of large acetabular defects

The importance of biomechanical restoration for total hip arthroplasty

Total hip arthroplasty (THA) has become a safe and very successful surgical intervention. A vast majority of patients get their expectations met. Improvement of materials, implant designs, and surgical techniques, have extended prosthetic survival. However, inferior placement and sizing of a hip prosthesis are known to increase the risk of mechanical failure, wear, and early loosening as well as patient dissatisfaction. The main objective of this thesis was to evaluate the importance of improved biomechanical restoration for the function and survival of THA, as well as finding ways of achieving this improvement. We used radiostereometry (RSA), low dose computer tomography (CT) for 3D measurements, 3D templating, prosthetic modularity, and 3D gait analysis, together with patient-reported outcomes. We found a strong correlation between initial postoperative femoral neck anteversion (FNA) and subsequent posterior rotation and loosening of cemented stems. Our 3D measurement techniques showed near-perfect inter- and intraobserver agreements regarding our femoral offset (FO), acetabular offset (AO), and global offset (GO) measurements. We did not see any differences in RSA migration between uncemented modular and standard stem types, both stabilised well with good migration pattern. Postoperative FNA and FO/AO quota had no impact on uncemented stem migration, maybe due to the study being underpowered. The standard stem tended to result in insufficient GO, whereas the modular stem did not. 3D templating was superior in the correct prediction of the final stem size and neck, but 2D templating overestimated stem-size and underestimated neck-length. There was no statistically significant difference regarding cup size predictions. We found an unexpected progressive varus deformation, with concomitant corrosion-related cobalt ion release, from the modular stem-neck junction. However, the ion-concentrations did not correlate with adverse local tissue reaction (ALTR) as measured with MRI up to 8 years. Biomechanical restoration during THA does positively impact the quality of postoperative overall gait pattern, with faster walking speed and with less trunk lean over the affected side. Increased FNA was associated with increased internal hip rotation during walking. An increase in external hip adduction moments was, on the other hand, not associated with a change in FO/AO quota but with a more upright walking position and increased walking speed.Biomechanical restoration is important for THA and our studies confirm the need for precise measuring- and evaluation-tools for this kind of research

1st EFORT European Consensus: Medical & Scientific Research Requirements for the Clinical Introduction of Artificial Joint Arthroplasty Devices

Innovations in Orthopaedics and Traumatology have contributed to the achievement of a high-quality level of care in musculoskeletal disorders and injuries over the past decades. The applications of new implants as well as diagnostic and therapeutic techniques in addition to implementation of clinical research, have significantly improved patient outcomes, reduced complication rates and length of hospital stay in many areas. However, the regulatory framework is extensive, and there is a lack of understanding and clarity in daily practice what the meaning of clinical & pre‐clinical evidence as required by the MDR is. Thus, understanding and clarity are of utmost importance for introduction of new implants and implant-related instrumentation in combination with surgical technique to ensure a safe use of implants and treatment of patients. Therefore EFORT launched IPSI, The Implant and Patient Safety Initiative, which starting from an inaugural workshop in 2021 issued a set of recommendations, notably through a subsequent Delphi Process involving the National Member Societies of EFORT, European Specialty Societies as well as International Experts. These recommendations provide surgeons, researchers, implant manufacturers as well as patients and health authorities with a consensus of the development, implementation, and dissemination of innovation in the field of arthroplasty. The intended key outcomes of this 1st EFORT European Consensus on “Medical & Scientific Research Requirements for the Clinical Introduction of Artificial Joint Arthroplasty Devices”are consented, practical pathways to maintain innovation and optimisation of orthopaedic products and workflows within the boundaries of MDR 2017/745. Open Access practical guidelines based on adequate, state of the art pre-clinical and clinical evaluation methodologies for the introduction of joint replacements and implant-related instrumentation shall provide hands-on orientation for orthopaedic surgeons, research institutes and laboratories, orthopaedic device manufacturers, Notified Bodies but also for National Institutes and authorities, patient representatives and further stakeholders. We would like to acknowledge and thank the Scientific Committee members, all International Expert Delegates, the Delegates from European National & Specialty Societies and the Editorial Team for their outstanding contributions and support during this EFORT European Consensus

Development of 3D software for post-surgical shoulder arthroplasty implant position analysis

Tese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Engenharia Clínica e Instrumentação Médica) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020O ombro garante a articulação entre a cabeça do úmero e a parte glenoide da escapula, sendo responsável por diversas tarefas essenciais no nosso dia a dia. Esta articulação tem uma grande amplitude de movimento devido às ações dos músculos e às configurações articulares, permitindo movimentos como abdução, adução, rotação, elevação para a frente e para trás do tronco e mover-se em 360 ° no plano sagital. No entanto, esta grande amplitude de movimento torna o ombro mais instável e suscetível a lesões, o que poderá ter um impacto direto na qualidade de vida de uma pessoa, podendo condicionar significativamente a mobilidade desta articulação. Algumas das patologias do ombro incluem desgaste excessivo, inflamação, rutura do músculo da coifa dos rotadores, instabilidade e impacto que podem estar relacionados a doenças degenerativas, como a osteoartrite, fraturas ou uso excessivo da articulação (devido a movimentos repetitivos em desportos, no trabalho, etc.). Infelizmente, a degeneração da articulação do ombro é um problema particularmente frequente no envelhecimento da nossa população, afetando uma em cada cinco pessoas acima de 65 anos. Existem 2 tipos principais de degeneração do ombro: 1. osteoartrite, que é a degeneração primária da cartilagem articular relacionada com a idade, com um músculo da coifa dos rotadores intacto; 2. Artropatia por rutura da coifa dos rotadores, e, como o nome indica, caracterizada por uma grande rutura do músculo da coifa dos rotadores, levando a alterações na carga articular e danos articulares progressivos. Ambos os tipos de degeneração são caracterizados pela destruição da cartilagem articular que leva à dor, restrição de movimento e incapacidade funcional. Uma degeneração adicional pode levar à destruição óssea da glenoide, um fenómeno conhecido como erosão da glenoide. Existem diferentes tipos de erosões, dependendo do tipo de degeneração do ombro. Curiosamente, a osteoartrite é caracterizada principalmente por erosão óssea posterior e a artropatia por rutura da coifa dos rotadores por erosão óssea superior. A evolução da medicina permitiu a correção destas patologias ou consequências das mesmas, sendo agora uma cirurgia bastante comum na área da ortopedia, especialmente em idosos. Para tal, é necessário estudar cada caso e fazer um planeamento cirúrgico adequado através de imagens raio-X ou tomografias computadorizadas. O tratamento cirúrgico passa pela artroplastia do ombro (anatómica ou invertida) que ganhou popularidade devido à sua eficácia no alívio da dor e na restauração da função do ombro degenerado. Durante a cirurgia, o cirurgião precisa de estudar a inclinação, versão e correção do desvio e suporte ósseo mais adequados para a colocação do implante. A técnica mais utilizada é o alargamento assimétrico, onde a erosão da glenoide é corrigida com a remoção do lado mais alto do osso. Isso leva a uma perda óssea da medialização da glenoide e da linha articular, o que pode influenciar a função do implante do ombro e a duração de vida do mesmo a longo prazo. As causas mais importantes para falha da artroplastia do ombro são complicações do componente glenoide, como alargamento e desgaste, especialmente em glenoides com erosão pré-operatória. Esta erosão pode originar ângulos de inclinação e versão e desvio alterados. A principal causa de falha do componente glenoide em pacientes com erosão é carga anormal descentralizada quando a erosão não é adequadamente corrigida. Portanto, a glenoide erodida deve ser corrigida para uma inclinação, versão e desvio mais normais antes da implantação do componente glenoide. O posicionamento adequado do implante, juntamente com o equilíbrio dos tecidos moles, são questões-chave na artroplastia do ombro, tanto para a função pós-operatória quanto para a duração a longo prazo do implante. O mau posicionamento do componente glenoide pode levar a uma má função, instabilidade e enfraquecimento precoce do componente na artroplastia total e reversa do ombro. Devido às dificuldades com a colocação correta e às possíveis complicações que advém da inadequada da colocação do componente da glenoide, começou-se a investigar o planeamento computacional para a colocação do implante. O uso de ferramentas de planeamento (software) através de tomografia computadorizadas 3D e instrumentação específica do paciente é, neste momento, a prática mais comum. Para além da avaliação pré-cirúrgica de cada caso e do seu planeamento, o seguimento médico e avaliação pós-cirúrgica também é de extrema importância para averiguar se a colocação do implante foi adequada e se está de acordo com o plano pré-operatório. Para isso, são usados, de igual forma do planeamento, raios-X ou tomografias computadorizadas que são avaliadas pelos médicos. A maioria dos estudos em geral demonstra que as técnicas de tomografia computadorizada são mais precisas na determinação da posição pós-cirúrgica do componente glenoide do que as radiografias axiais padrão. Mais do que isso, o uso de destas acoplado a softwares 3D para análise da posição do implante demonstrou ser mais preciso, pois os modelos 3D refletem com maior precisão a verdadeira anatomia da morfologia da escápula. Assim, numa perspetiva de tentar encontrar uma solução idêntica à de software de planeamento, mas adaptado para análise pós cirúrgica do implante, foi proposto um projeto para desenvolvimento de um novo software capaz de realizar a análise da posição pós-cirúrgica do implante em termos de versão, inclinação e desvio do implante. Portanto, o objetivo deste sistema de software é determinar a confiabilidade e a precisão da colocação do implante. O software foi desenvolvido na plataforma MeVisLab e fornece uma descrição da posição do componente glenoide em termos de versão, inclinação e desvio do implante (componente glenóide) entre as posições reais e ideais e a rotação do implante. O MeVisLab é uma plataforma diversificada para processamento de imagens médicas e visualização científica. Inclui algoritmos avançados para registo, segmentação e análise quantitativa de imagens morfológicas e funcionais. A sua estrutura é baseada em módulos e com estes, redes podem ser criadas e diferentes aplicações podem ser construídas. A criação deste software nesta plataforma é considerada uma inovação, pois não há nenhuma referência a algo semelhante, com o mesmo objetivo e funcionalidades, na pesquisa bibliográfica feita. O modelo do implante utilizado ao longo do desenvolvimento do software e na sua análise foi ligeiramente modificado, fechando o lado aberto da glenoesfera (componente glenoide). Assim sendo, o desenvolvimento deste projeto incluiu etapas diferentes: a primeira foi a definição das medidas requisitadas pelos médicos, ângulos e pontos anatómicos de referência necessários, sendo que, neste caso, os pontos anatómicos de referência devem ser selecionados pelo utilizador e os outros dois serão calculados automaticamente; O próximo passo foi o desenvolvimento do software no MeVisLab com uma rede baseada em módulos que incluía módulos de visualização de imagens (2D e 3D), módulos que auxiliam na definição de planos e pontos de referência para os cálculos e módulos scripts em Python que contêm o código para todos os itens necessários para os cálculos; Em seguida, o desenvolvimento da interface para o utilizador foi feito de forma a que o mesmo tivesse uma experiência intuitiva e de fácil uso, e que conseguisse seguir todas as instruções necessárias, para a seleção de todos os pontos de referência e, posteriormente, o cálculo dos ângulos e medidas requisitadas; Finalmente, o último passo foi garantir que o software criado fosse confiável e consistente em todos os seus resultados no domínio intraobservador e interobservador e quando comparado com os resultados encontrados na literatura. Até ao momento, o software desenvolvido fornece os ângulos e medidas desejados com sucesso, no entanto, mostrou-se não ser tão confiável e consistente quanto era desejado. Assim, muito pode ainda ser feito para melhorar a precisão do software desenvolvido e atingir totalmente o objetivo final. Os resultados obtidos através do software podem ainda, mais tarde, ser usados para comparar se o implante colocado tem a mesma orientação que a planeada para um paciente específico antes da cirurgia. Além disso, a posição do implante pode ser correlacionada com a função pós-operatória do paciente.The shoulder has a high range of motion because of its muscles actions and joint configuration, allowing it to abduct, adduct, rotate, be raised in front of and behind the torso and move through a full 360° in the sagittal plane. This large range of motion makes the shoulder more unstable and susceptible to injuries. The most common shoulder pathologies include cuff tear arthropathy and osteoarthritis which are related to permanent loss of the rotator cuff tendons and a gradual wearing of the articular cartilage, respectively, that leads to pain, stiffness and, consequently, to loss of the shoulder function. Reverse shoulder arthroplasty (RSA) has been proven to be a successful treatment for cuff tear arthropathy and osteoarthritis in the elderly patients. RSA consist in a shoulder replacement with a prosthesis that aims to restore the best possible function to the joint by removing scar tissue balancing muscles and replacing the destroyed joint surface of the humerus. The glenosphere positioning during the procedure has a significant impact on outcomes in RSA because it determines the center of rotation and biomechanical traits of the new joint. Misalignment and/or displacement of the glenoid component with respect to the bone can be a cause of, or contribute to, failure of the implant. Reasons for displacementof the glenoid component include inaccurate assessment of the pathologic anatomy of the glenoid, incorrect choice of implant and/or position of the implant to correct the pathologic condition, and inaccurate surgical execution of the preoperative plan. The goal of this project was to create a software for post-surgical shoulder arthroplasty analysis that gives version, inclination and implant shift values of the glenoid component aiming to evaluate the precision and reliability of its placement. The development of this project included different steps: the first one was the definition of the desired measurements, angles and the needed landmarks being that landmarks must be selected by the user and then the other two will be calculated automatically; The next step was the development of the novel software in MeVisLab with a module based network that included image visualizing modules (2D and 3D), modules that assist the definition of planes and landmarks for the calculations and python script modules that contain the code for all needed calculations; Then, the development of the user interface took place with the necessary means for the user to have all instructions needed, for the selection of all landmarks and returning the angles and measurements calculated; Finally, the last step was to ensure that the created software was reliable and consistent in its results in both intraobserver and interobserver domain and when compared with literature findings. So far, the developed software provides the required version and inclination angles and implant shift measure successfully however has shown to not be as reliable and consistent as desired. Thus, a lot can still be done to improve the accuracy of the developed software and to achieve fully the final goal

A method to assess primary stability of acetabular components in association with bone defects

The objectives of this study were to develop a simplified acetabular bone defect model based on a representative clinical case, derive four bone defect increments from the simplified defect to establish a step‐wise testing procedure, and analyze the impact of bone defect and bone defect filling on primary stability of a press‐fit cup in the smallest defined bone defect increment. The original bone defect was approximated with nine reaming procedures and by exclusion of specific procedures, four defect increments were derived. The smallest increment was used in an artificial acetabular test model to test primary stability of a press‐fit cup in combination with bone graft substitute (BGS). A primary acetabular test model and a defect model without filling were used as reference. Load was applied in direction of level walking in sinusoidal waveform with an incrementally increasing maximum load (300 N/1000 cycles from 600 to 3000 N). Relative motions (inducible displacement, migration, and total motion) between cup and test model were assessed with an optical measurement system. Original and simplified bone defect volume showed a conformity of 99%. Maximum total motion in the primary setup at 600 N (45.7 ± 5.6 µm) was in a range comparable to tests in human donor specimens (36.0 ± 16.8 µm). Primary stability was reduced by the bone defect, but could mostly be reestablished by BGS‐filling. The presented method could be used as platform to test and compare different treatment strategies for increasing bone defect severity in a standardized way

In vitro assessment of the primary stability of the acetabular component in hip arthroplasty

In Europa, più di 700'000 interventi di artroplastica d’anca vengono effettuati annualmente. Il tasso di fallimento della chirurgia è del 2-8 % (a 10 anni). Di questo, più del 50% è dovuto alla mobilizzazione asettica della componente acetabolare (più che ad un fallimento legato alla componente femorale). Lo scopo centrale di questo progetto di tesi è quello di creare un pilot-test per la valutazione in vitro della stabilità primaria di una componente acetabolare commerciale, impiantata in una emipelvi sintetica (senza cemento, attraverso la procedura chirurgica press-fit). La valutazione dei micromovimenti prevede un approccio multiplo, costituito dall’utilizzo della Digital Image Correlation (DIC) e di sensori lineari di spostamento. Per adeguare e migliorare le prestazioni dei due strumenti di misura, lo studio prevede: (1.a) l’ottimizzazione delle misure ottenute dalla correlazione di immagini, (1.b) creare ed effettuare la procedura di calibrazione interna dei sensori di spostamento e l’ottimizzazione delle misure ottenute dai sensori stessi come monitor dell’intero pilot-test. La seconda parte del lavoro si prone di implementare una metodologia affidabile per il calcolo delle roto-traslazioni relative tra coppa e osso. La creazione di un algoritmo dedicato, prevede, quindi, di valutare: (2.a) la migrazione permanente e (2.b) i micromovimenti inducibili dai picchi di carico.L’utilizzo della correlazione di immagini è risultato un gran punto di forza dello studio. Grazie al potere della DIC nell’elaborare spostamenti e deformazioni a tutto campo, senza contatto e in stereofotogrammetria, per la prima volta è stato possibile ottenere informazioni 3D del vettore migrazione della coppa. Inoltre, creando una procedura ottimizzata dell’allineamento del provino sotto la macchina, si sono potute riferire tutte le misure ottenute dal pilot-test, all’Aneterior Pelvic Plane (sistema di riferimento di rilevanza clinica)

Analysis of orbital floor blowout fractures using anonymized computed tomography scans

The orbits are bony structures of the skull that house the globe, extraocular muscles, nerves, blood vessels, lacrimal apparatus, and adipose tissue. Each orbit protects the globe, while the supportive tissues allow the globe to move in three dimensions (horizontal, vertical, and torsional). The orbital floor comprises the maxillary, palatine, and zygomatic bones, and the walls of the orbit function as a physical barrier from blunt trauma to the eye, an anchor for muscles and ligaments to attach, and additionally serve as a window for neurovasculature to travel through. Because of its position and its thin bony walls, it is susceptible to fractures, and in a lot of cases surgery is required as part of the treatment to repair the resulting defect with an implant. In this context, the present work had the purpose to analyze medical computed tomography (CT) and cone beam computed tomography (CBCT) – also called digital volume tomography (DVT) - imaging data from anonymized patients with orbital floor defects for the measurement of the length, the depth, the total area, and the defect area of them using the software called VG STUDIOMAX (Volume Graphics GmbH, Heildelberg, Germany) designed for industrial CT examinations. The analysis of medical imaging data is equally possible, but new for the case of orbital floor defects. The method was successfully done, and some of the results obtained on this work are similar to the values obtained on the literature. The main values obtained for length measurements of total orbital floor were 28,18 ± 2,93 mm and 27,93 ± 2,70 mm for left and right side respectively (p = 0,83). The main values obtained for depth measurements of total orbital floor were 29,80 ± 2,80 mm and 29,40 ± 3,03 mm for left and right side respectively (p = 0,74). The main values obtained for length and depth of orbital floor defects were 13,61 ± 4,98 and 17,38 ± 5,82 respectively (p = 0,14). By conventional criteria, these differences are considered to be not statistically significant showing reproducible results, however, no studies were found to compare it with. The main values obtained for total surface area were 632,89 ± 147,44 mm² and 641,76 ± 150,09 mm² for left and right side respectively (p = 0,88) and the main value obtained for defect surface area 403,28,32 ± 132,15 mm², being similar to other studies. The mean value for defect and total area ratio obtained on this work, 65,00 ± 15,00, a little higher than the ones calculated on the other studies found in literature.As órbitas são estruturas ósseas do crânio que abrigam o globo terrestre, músculos extraoculares, nervos, vasos sanguíneos, aparelho lacrimal e tecido adiposo. Cada órbita protege o globo ocular, enquanto os tecidos de suporte permitem que o globo se mova em três dimensões (horizontal, vertical e de torção). O piso (ou assoalho) orbital compreende os ossos maxilares, palatinos e zigomáticos, e as paredes da órbita funcionam como uma barreira física contra traumas no olho, uma âncora para os músculos e ligamentos se fixarem, e adicionalmente servem como uma janela para a neurovasculatura viajar através. Devido a sua posição e suas finas paredes ósseas, é suscetível a fraturas e, em muitos casos, é necessária cirurgia como parte do tratamento para reparar o defeito resultante com um implante. Neste contexto, o presente trabalho teve a finalidade de analisar imagens de tomografia computadorizada médica (TC) e de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) - também chamada tomografia digital de volume (TDV) – de pacientes anônimos com defeitos no piso orbital para a medição do comprimento, da profundidade, da área total e da área defeituosa dos mesmos, utilizando o software chamado VG STUDIOMAX (Volume Graphics GmbH, Heildelberg, Alemanha) projetado para exames de TC industriais. A análise de dados de imagens médicas é igualmente possível, mas nova para o caso de defeitos orbitais do piso. O método foi realizado com sucesso e alguns dos resultados obtidos neste trabalho são semelhantes aos valores obtidos na literatura. Os valores médios obtidos para as medidas de comprimento do piso orbital total foram 28,18 ± 2,93 mm e 27,93 ± 2,70 mm para os lados esquerdo e direito respectivamente (p = 0,83). Para as medidas de profundidade do piso orbital total obteve-se 29,80 ± 2,80 mm e 29,40 ± 3,03 mm para os lados esquerdo e direito respectivamente (p = 0,74). Para as medidas de comprimento e profundidade dos defeitos do piso orbital obteve-se 13,61 ± 4,98 e 17,38 ± 5,82 respectivamente (p = 0,14). Por critérios convencionais, estas diferenças são consideradas como não estatisticamente significativas mostrando resultados reprodutíveis, entretanto, não foram encontrados estudos para compará-los. Os valores obtidos para a área de superfície total foram 632,89 ± 147,44 mm² e 641,76 ± 150,09 mm² para os lados esquerdo e direito respectivamente (p = 0,88) e o valor obtido para a área de superfície do defeito foi 403,28 ± 132,15 mm², sendo similares a outros estudos. O valor médio para a razão entre o defeito e a área total obtido neste trabalho foi de 65,00 ± 15,00, um pouco maior do que os valores calculados em outros estudos encontrados na literatura

Computer assisted determination of acetabular cup orientation using 2D-3D image registration

Background: 2D-3D image-based registration methods have been developed to measure acetabular cup orientation after total hip arthroplasty (THA). These methods require registration of both the prosthesis and the CT images to 2D radiographs and compute implant position with respect to a reference. The application of these methods is limited in clinical practice due to two limitations: (1) the requirement of a computer-aided design (CAD) model of the prosthesis, which may be unavailable due to the proprietary concerns of the manufacturer, and (2) the requirement of either multiple radiographs or radiograph-specific calibration, usually unavailable for retrospective studies. In this paper, we propose a new method to address these limitations. Methods: A new formulation for determination of post-operative cup orientation, which couples a radiographic measurement with 2D-3D image matching, was developed. In our formulation, the radiographic measurement can be obtained with known methods so that the challenge lies in the 2D-3D image matching. To solve this problem, a hybrid 2D-3D registration scheme combining a landmark-to-ray 2D-3D alignment with a robust intensity-based 2D-3D registration was used. The hybrid 2D-3D registration scheme allows computing both the post-operative cup orientation with respect to an anatomical reference and the pelvic tilt and rotation with respect to the X-ray imaging table/plate. The method was validated using 2D adult cadaver hips. Results: Using the hybrid 2D-3D registration scheme, our method showed a mean accuracy of 1.0 ± 0.7° (range from 0.1°to2.0°) for inclination and 1.7 ± 1.2° (range from 0.0° to 3.9°) for anteversion, taking the measurements from post-operative CT images as ground truths. Conclusions: Our new solution formulation and the hybrid 2D-3D registration scheme facilitate estimation of post-operative cup orientation and measurement of pelvic tilt and rotatio