Virtual Planning and Allograft Preparation Guided by Navigation for Reconstructive Oncologic Surgery: A Technical Report.

INTRODUCTION: Advanced virtual simulators can be used to accurately detect the best allograft according to size and shape. STEP 1 ACQUISITION OF MEDICAL IMAGES: Obtain a multislice CT scan and a magnetic resonance imaging (MRI) scan preoperatively for each patient; however, if the time between the scans and the surgery is >1 month, consider repeating the MRI because the size of the tumor may have changed during that time. STEP 2 SELECT AN ALLOGRAFT USING VIRTUAL IMAGING TO OPTIMIZE SIZE MATCHING: Load DICOM images into a virtual simulation station (Windows 7 Service Pack 1, 64 bit, Intel Core i5/i7 or equivalent) and use mediCAS planning software ( medicas3d.com ) or equivalent (Materialise Mimics or Amira software [FEI]) for image segmentation and virtual simulation with STL (stereolithography) files. STEP 3 PLAN AND OUTLINE THE TUMOR MARGINS ON THE PREOPERATIVE IMAGING: Determine and outline the tumor margin on manually fused CT and MRI studies using the registration tool of the mediCAS planning software or equivalent (Materialise Mimics software.). STEP 4 PLAN AND OUTLINE THE SAME OSTEOTOMIES ON THE ALLOGRAFT: Determine and outline the osteotomies between host and donor using the registration tool of the mediCAS planning software or equivalent (Materialise Mimics software.). STEP 5 ASSESS THE PATIENT AND ALLOGRAFT IN A VIRTUAL SCENARIO: Be sure to consider the disintegration of bone tissue that occurs during the osteotomy and corresponds to the thickness of the blade (approximately 1.5 mm). STEP 6 NAVIGATION SETTINGS: A tool of the mediCAS planning software allows the virtual preoperative planning (STL files) to be transferred to the surgical navigation format, DICOM files. STEP 7 PATIENT AND ALLOGRAFT INTRAOPERATIVE NAVIGATION: The tumor and allograft are resected using the navigated guidelines, which were previously planned with the virtual platform. RESULTS: The 3D virtual preoperative planning and surgical navigation software are tools designed to increase the accuracy of bone tumor resection and allograft reconstruction3.

[Low grade parosteal osteosarcoma. Clinical and oncological outcomes]. / Osteosarcoma parostal de bajo grado. Evolución oncológica y clínica.

The objective of the study was to analyze a group of patients with low grade parosteal osteosarcoma treated with limb salvage surgery and reconstructed with bone allograft. A retrospective review from our oncologic data base between 1980 and 2010 was done and all patients with diagnosis of low grade parosteal osteosarcoma, treated with limb salvage surgery and reconstructed with allograft were included. Twenty-two patients were included for the analysis. The mean age was 32±11 years (10-59) y the mean follow-up 93±69 months (8-237). Ten year overall survival of the series was 91% (95% CI: 79-100). Four patients developed local recurrence, 2 of them histological classified after the resection dedifferentiated parosteal osteosarcoma. Two patients developed distant recurrence, being the lung the only site of metastasis. Ten year limb salvage reconstruction survival was 65% (95% CI: 44-86). Long term survival rate in low grade parosteal osteosarcoma is over 90%. Surgical resection wide margin should be the elective treatment and biological limb salvage reconstruction is a good alternative.

Use of Massive Allografts to Manage Hydatid Bone Disease of the Femur.

Hydatid disease is caused by the parasitic tapeworm Echinococcus granulosus. Osseous involvement accounts for 0.5% to 4% of cases in humans. Patients usually are from endemic zones and are initially asymptomatic, presenting with pain and edema at a later stage of disease. However, large lesions may present initially as pathologic fractures. Standard radiographs usually show expansive osteolytic lesions associated with initial cortical thinning, with compromise of the metaphysis or epiphysis, and may involve the diaphysis. The finding of periosteal reaction, osteocondensation, calcification, and clear delimitation of the lesions excludes the diagnosis of osseous hydatidosis. However, there are no specific radiographic signs in the affected bone. There is no generally accepted treatment algorithm for osseous hydatid disease. The usual treatment is surgical resection of the affected bone, followed by antihelmintic therapy. Some patients can be treated with intralesional procedures, such as curettage and allograft or polymethyl methacrylate cement. However, in some advanced cases, such as those with pathologic fractures or recurrences, wide resection may be needed. Several reconstructive alternatives have been reported, such as megaprosthesis, massive allograft, or alloprosthesis composite. The authors retrospectively reviewed 2 cases of femoral hydatidosis treated with wide resection and reconstruction with massive bone allograft. One patient had 5 years of follow-up, and the other had 9 years. No signs of relapse or complications were recorded, and functional outcomes evaluated with the Musculoskeletal Tumor Society scale showed excellent results. These 2 cases support the use of a massive bone allograft as a valid alternative to reconstruction after extensive bone resection for hydatidic disease.

Osteosarcoma parostal de bajo grado: Evolución oncológica y clínica / Low grade parosteal osteosaroma. Clinical and oncological outcomes]

El objetivo de este estudio fue analizar una serie de pacientes con osteosarcoma parostal de bajo grado y los resultados de su tratamiento quirúrgico y reconstrucción con un trasplante óseo. Se realizó una búsqueda retrospectiva en nuestra base de datos oncológica entre 1980 y 2010 de todos los pacientes con diagnóstico de osteosarcoma parostal. Se incluyeron para el análisis únicamente los osteosarcomas parostales de bajo grado, tratados quirúrgicamente con cirugía de conservación de miembro y reconstruidos con trasplante óseo cadavérico fresco congelado. Se incluyeron 22 pacientes en el estudio. La edad media de la serie fue de 32 ± 11 años (10-59) y el seguimiento medio de 93 ± 69 meses (8-237). La supervivencia global de los pacientes analizados fue de 91% (IC95%: 79-100) a 10 años. Cuatro pacientes (18%) presentaron una recidiva local de la enfermedad, dos de éstas fueron clasificadas histológicamente como osteosarcoma parostal desdiferenciado. Dos pacientes desarrollaron enfermedad a distancia, siendo el pulmón el único sitio de localización. La tasa de supervivencia de las reconstrucciones de la cirugía de conservación de miembro a 10 años fue de 65% (IC95%: 44-86). La supervivencia a largo plazo de los pacientes con osteosarcoma parostal de bajo grado es superior al 90%. La resección quirúrgica con márgenes amplios debe ser el tratamiento de elección y la reconstrucción biológica es una alternativa válida.

The objective of the study was to analyze a group of patients with low grade parosteal osteosarcoma treated with limb salvage surgery and reconstructed with bone allograft. A retrospective review from our oncologic data base between 1980 and 2010 was done and all patients with diagnosis of low grade parosteal osteosarcoma, treated with limb salvage surgery and reconstructed with allograft were included. Twenty-two patients were included for the analysis. The mean age was 32 ± 11 years (10-59) y the mean follow-up 93 ± 69 months (8-237). Ten year overall survival of the series was 91% (95%CI: 79-100). Four patients developed local recurrence, 2 of them histological classified after the resection dedifferentiated parosteal osteosarcoma. Two patients developed distant recurrence, being the lung the only site of metastasis. Ten year limb salvage reconstruction survival was 65% (95%CI: 44-86). Long term survival rate in low grade parosteal osteosarcoma is over 90%. Surgical resection wide margin should be the elective treatment and biological limb salvage reconstruction is a good alternative.

Virtual Microscopy Large Slide Automated Acquisition: Error Analysis and Validation.

The aim of this work is to assess and analyze the discrepancies introduced in the reconstruction of an entire tumoral bone slice from multiple field acquisitions of a large microscopy slide. The reconstruction tends to preserve the original structural information and its error is estimated by comparing the reconstructed images of eight samples against single pictures of these samples. This comparison is held using the Structural Similarity index. The measurements show that smaller samples yield better results. The detected errors are introduced by the insufficiently corrected optical distortion caused by the camera lens, which tends to accumulate along the sample. Nevertheless, the maximum error encountered does not exceed 0.39 mm, which is smaller than the maximum tolerable error for the intended application, stated in 1 mm.

Allograft selection for transepiphyseal tumor resection around the knee using three-dimensional surface registration.

Transepiphyseal tumor resection is a common surgical procedure in patients with malignant bone tumors. The aim of this study is to develop and validate a computer-assisted method for selecting the most appropriate allograft from a cadaver bone bank. Fifty tibiae and femora were 3D reconstructed from computed tomography (CT) images. A transepiphyseal resection was applied to all of them in a virtual environment. A tool was developed and evaluated that compares each metaphyseal piece against all other bones in the data bank. This is done through a template matching process, where the template is extracted from the contralateral healthy bone of the same patient. The method was validated using surface distance metrics and statistical tests comparing it against manual methods. The developed algorithm was able to accurately detect the bone segment that best matches the patient's anatomy. The automatic method showed improvement over the manual counterpart. The proposed method also substantially reduced computation time when compared to state-of-the-art methods as well as the manual selection. Our findings suggest that the accuracy, robustness, and speed of the developed method are suitable for clinical trials and that it can be readily applied for preoperative allograft selection.

Mucoid degeneration of the anterior cruciate ligament: MRI, clinical, intraoperative, and histological findings.

PURPOSE: To describe the clinical, MRI, intraoperative, and histological features of mucoid degeneration of the anterior cruciate ligament (ACL). METHODS: This study included 10 patients (average age 47 years, range 19-69 years) who underwent surgery due to clinical diagnoses of mucoid degeneration of the ACL. All patients underwent preoperative magnetic resonance imaging (MRI) and were arthroscopically treated. RESULTS: All 10 patients reported preoperative posterior knee pain. MRI indicated a thickened ACL with increased signal on all sequences. Postoperatively, only six of 10 patients were confirmed by biopsy to have a mucoid degeneration of the ACL. An associated intraosseous tibial cyst or ganglion was observed only in patients with a definitive diagnosis of mucoid degeneration. CONCLUSIONS: Mucoid degeneration of the ACL can be suspected in patients with posterior knee pain associated with a thickened ACL. Associated findings such as an intraosseous tibial or ganglion cyst help to rule out differential diagnosis.

Three-dimensional morphometric analysis of the distal femur: a validity method for allograft selection using a virtual bone bank.

Tumor excision is the primary treatment of aggressive or recurrent benign bone tumors and malignant bone sarcomas. This requires a surgical resection with the potential for large residual osseous defects that could be reconstructed using fresh frozen allografts. Virtual bone banks enable the creation of databases allowing a 3D pre-surgery evaluation of such allgorafts, based on segmentation of DICOM-CT images. This study demonstrates the usefulness of patient specific 3D models for an accurate host-donor allograft match. We describe one way to select the best match according to size and shape. The results suggest that a robust and reliable technique has been established. Since it is difficult to plan an allograft on a distal femur deformed by the tumor, we propose to plan the surgery on the contralateral side. Our results support this limb symmetry hypothesis. The use of this measurement protocol enables accurate selection of allografts from a contralateral healthy femur 3D CT model achieving the best match possible considering the geometry of available allograft candidate femur specimens.

Viability of loose body fragments in osteochondritis dissecans of the knee. A series of cases.

The purpose of this study was to determine if the cartilage from loose osteochondral fragments remains viable. Five patients with OCD of the knee who had undergone surgical treatment (arthroscopic reduction and internal fixation of the loose body) were included. The average age of patients was 13 years (range 10-14 years). Cartilage samples were obtained from the loose body fragments before reattachment was performed (study group) and from the healthy native cartilage (intercondyle area, control group) from each of the five patients. Tissue viability was assessed using live-dead assay in both groups. All five loose osteochondral fragments showed similar viability to the healthy native cartilage group, with 88% cell viability (95% CI 50-100) in loose body fragments versus 92% viability (95% CI 50-100) from healthy cartilage. This study showed that cartilage from detached OCD fragments remains viable before reattachment is performed.

Transplantes de fémur distal: planeamiento preoperatorio por tomografía computada / Femur allograft: presurgical planning with CT

Propósito. El planeamiento preoperatorio para un transplante osteoarticular se basa en radiografías simples. El objetivo de este estudio fue analizar la aplicación de las mediciones por tomografía computada en el planeamiento preoperatorio en aloinjertos de fémur distal, comparar las medidas con las obtenidas por radiografía digital y la aplicación de estas medidas en pacientes en los que se realizaron transplantes de fémur distal. Material y método. Se estudiaron por tomografía computada y radiografía digital trece fémures congelados a -80 grados. Se comparó la diferencia de medición obtenida en el diámetro mayor transverso en la radiografía digital con el máximo diámetro del corte tomográfico. Resultados. El diámetro mayor transverso en la radiografía digital fue siempre menor que el máximo diámetro del corte tomográfico, siendo esta diferencia de un promedio de 7,85 mm con un rango entre 1,2 mm y 14,7 mm. En 7 pacientes transplantados se seleccionó el hueso donante en base a las mediciones realizadas; intraoperatoriamente las medidas coincidieron con las preoperatorias en el diámetro transverso e intercondíleo, siendo la medida de los cóndilos 3 mm mayor debido al cartílago articular. Conclusión. En cirugía reconstructiva de rodilla con aloinjerto la TC ofrece mejores datos que las Rx para seleccionar el hueso donante apropiado que ofrezca la mayor congruencia articular. Los cortes tomográficos axiales de donante y receptor ofrecen un punto de vista único para comparar similitudes y deferencias. Esta técnica no requiere equipos sofisticados ni influye en el costo total del tratamiento del paciente

Transplantes de fémur distal: planeamiento preoperatorio por tomografía computada / Femur allograft: presurgical planning with CT

Propósito. El planeamiento preoperatorio para un transplante osteoarticular se basa en radiografías simples. El objetivo de este estudio fue analizar la aplicación de las mediciones por tomografía computada en el planeamiento preoperatorio en aloinjertos de fémur distal, comparar las medidas con las obtenidas por radiografía digital y la aplicación de estas medidas en pacientes en los que se realizaron transplantes de fémur distal. Material y método. Se estudiaron por tomografía computada y radiografía digital trece fémures congelados a -80 grados. Se comparó la diferencia de medición obtenida en el diámetro mayor transverso en la radiografía digital con el máximo diámetro del corte tomográfico. Resultados. El diámetro mayor transverso en la radiografía digital fue siempre menor que el máximo diámetro del corte tomográfico, siendo esta diferencia de un promedio de 7,85 mm con un rango entre 1,2 mm y 14,7 mm. En 7 pacientes transplantados se seleccionó el hueso donante en base a las mediciones realizadas; intraoperatoriamente las medidas coincidieron con las preoperatorias en el diámetro transverso e intercondíleo, siendo la medida de los cóndilos 3 mm mayor debido al cartílago articular. Conclusión. En cirugía reconstructiva de rodilla con aloinjerto la TC ofrece mejores datos que las Rx para seleccionar el hueso donante apropiado que ofrezca la mayor congruencia articular. Los cortes tomográficos axiales de donante y receptor ofrecen un punto de vista único para comparar similitudes y deferencias. Esta técnica no requiere equipos sofisticados ni influye en el costo total del tratamiento del paciente (AU)

Sarcoma de Ewing con localización femoral: tratamiento y resultados

El tratamiento del sarcoma de Ewing consiste en el uso de quimioterapia neoadyuvante para obtener el control sistémico y local de la enfermedad. Sin embargo, la indicación de radioterapia y/o cirugía como tratamiento definitivo del tumor no ha sido aún determinada. Hemos analizado 20 pacientes con sarcoma de Ewing con localización femoral, tratados en nuestra institución entre los años 1968 y 1996. De acuerdo con el tratamiento recibido, los pacientes fueron divididos en tres grupos: quimioterapia y radioterapia (QR) (n=6), quimioterapia y cirugía (QC) (n=4) y quimioterapia, radioterapia y cirugía (QRC) (n=10). La sobrevida global a los 5 años fue del 57 por ciento, con un seguimiento promedio de 149 meses. Un paciente del grupo QR fue la única recidiva local de la serie. 2 pacientes del grupo QR y 5 dentro del grupo QRC debieron ser reoperados por presentar complicaciones relacionadas con el tratamiento local, ninguno de los pacientes del grupo QC requirió un reoperación. 11 pacientes con sobrevida y seguimiento mayor a 2 años fueron evaluados de acuerdo con la evaluación funcional de ISOLS, el resultado fue excelente en 5 pacientes, bueno en 2 y regular en 4. Los pacientes tratados con cirugía (grupos QC y QRC) tuvieron una mayor sobrevida que el grupo sin cirugía (QR) (P=0,0012). Nuestra tendencia actual en el tratamiento del sarcoma de Ewing es la combinación de quimioterapia neoadyuvante y la resección quirúrgica del tumor cuando es posible. La utilización de radioterapia depende de una decisión clínica, basada en la respuesta a la quimioterapia, la extensión y resecabilidad del tumor, así como del tipo de reconstrucción a la que podamos acceder

Sinovitis vellonodular pigmentada localizada de rodilla: diagnóstico con resonancia magnética y su tratamiento artroscópico

La sinovitis vellonodular pigmentada es una proliferación típicamente monoarticular que afecta usualmente la rodilla. Se describen dos variantes, la difusa y la localizada. En este trabajo nos referiremos a la sinovitis vellonodular pigmentada localizada, la cual es una entidad de muy baja incidencia. El diagnóstico es por lo general tardío debido a los síntomas lentos y progresivos que presenta el paciente. Los estudios radiográficos usualmente no presentan alteraciones. El objetivo de este trabajo fue la presentación de 5 casos con sinovitis vellonodular pigmentada localizada de rodilla. Todos los pacientes presentaban estudios de resonancia magnética con hallazgo de lesión tumoral bien circunscripta preoperatoria y fueron tratados mediante resección artroscópica. Consideramos que la resonancia magnética es el método complementario apropiado para evaluar tumores intraarticulares de rodilla que de otra manera pueden ser mal diagnósticados y tratados como síndromes meniscales o cuerpos libres intraarticulares. El pronóstico después de la resección es satisfactorio

Sarcoma de Ewing con localización femoral: tratamiento y resultados

El tratamiento del sarcoma de Ewing consiste en el uso de quimioterapia neoadyuvante para obtener el control sistémico y local de la enfermedad. Sin embargo, la indicación de radioterapia y/o cirugía como tratamiento definitivo del tumor no ha sido aún determinada. Hemos analizado 20 pacientes con sarcoma de Ewing con localización femoral, tratados en nuestra institución entre los años 1968 y 1996. De acuerdo con el tratamiento recibido, los pacientes fueron divididos en tres grupos: quimioterapia y radioterapia (QR) (n=6), quimioterapia y cirugía (QC) (n=4) y quimioterapia, radioterapia y cirugía (QRC) (n=10). La sobrevida global a los 5 años fue del 57 por ciento, con un seguimiento promedio de 149 meses. Un paciente del grupo QR fue la única recidiva local de la serie. 2 pacientes del grupo QR y 5 dentro del grupo QRC debieron ser reoperados por presentar complicaciones relacionadas con el tratamiento local, ninguno de los pacientes del grupo QC requirió un reoperación. 11 pacientes con sobrevida y seguimiento mayor a 2 años fueron evaluados de acuerdo con la evaluación funcional de ISOLS, el resultado fue excelente en 5 pacientes, bueno en 2 y regular en 4. Los pacientes tratados con cirugía (grupos QC y QRC) tuvieron una mayor sobrevida que el grupo sin cirugía (QR) (P=0,0012). Nuestra tendencia actual en el tratamiento del sarcoma de Ewing es la combinación de quimioterapia neoadyuvante y la resección quirúrgica del tumor cuando es posible. La utilización de radioterapia depende de una decisión clínica, basada en la respuesta a la quimioterapia, la extensión y resecabilidad del tumor, así como del tipo de reconstrucción a la que podamos acceder

Sinovitis vellonodular pigmentada localizada de rodilla: diagnóstico con resonancia magnética y su tratamiento artroscópico

La sinovitis vellonodular pigmentada es una proliferación típicamente monoarticular que afecta usualmente la rodilla. Se describen dos variantes, la difusa y la localizada. En este trabajo nos referiremos a la sinovitis vellonodular pigmentada localizada, la cual es una entidad de muy baja incidencia. El diagnóstico es por lo general tardío debido a los síntomas lentos y progresivos que presenta el paciente. Los estudios radiográficos usualmente no presentan alteraciones. El objetivo de este trabajo fue la presentación de 5 casos con sinovitis vellonodular pigmentada localizada de rodilla. Todos los pacientes presentaban estudios de resonancia magnética con hallazgo de lesión tumoral bien circunscripta preoperatoria y fueron tratados mediante resección artroscópica. Consideramos que la resonancia magnética es el método complementario apropiado para evaluar tumores intraarticulares de rodilla que de otra manera pueden ser mal diagnósticados y tratados como síndromes meniscales o cuerpos libres intraarticulares. El pronóstico después de la resección es satisfactorio

Reconstrucción biológica con trasplantes alogeneicos posterior a la resección de tumores periacetabulares

Sesenta pacientes fueron tratados por presentar un tumor maligno a nivel de la cintura pelviana en el Sector de Ortopedia Oncológica del Hospital Italiano de Buenos Aires. En 36 oportunidades el tumor comprometió la región periacetabular, de las cuales 5 pacientes se trataron en forma no quirúrgica y 4 mediante la desarticulación del miembro. Los 27 pacientes restantes fueron tratados con una cirugía de conservación del miembro, utilizándose un trasplante óseo masivo como método reconstructivo en 21 pacientes. Realizamos 16 aloprótesis femorales, 3 aloinjertos intercalares con artrodesis de cadera y aloprótesis acetabulares. La sobrevida fue del 61 por ciento a los 5 años. Nueve pacientes fallecieron a los 25 meses promedio de evolución. El índice de complicaciones fue del 42 por ciento, con un 19 por ciento de recidivas locales, 14 por ciento de seudoartrosis, 5 por ciento de infecciones y 5 por ciento de reabsorción total del trasplante. El 38 por ciento de los pacientes fue reoperado. La utilización de una aloprótesis como método reconstructivo luego de la resección de un tumor maligno periacetabular es una técnica muy demandante y con alto índice de complicaciones. Sin embargo, al combinar las ventajas biológicas del aloinjerto con las ventajas biomecánicas de una prótesis convencional de cadera, permite en ciertas circunstancias restablecer la longitud, la función y la estabilidad del miembro

Reconstrucción biológica con trasplantes alogeneicos posterior a la resección de tumores periacetabulares

Sesenta pacientes fueron tratados por presentar un tumor maligno a nivel de la cintura pelviana en el Sector de Ortopedia Oncológica del Hospital Italiano de Buenos Aires. En 36 oportunidades el tumor comprometió la región periacetabular, de las cuales 5 pacientes se trataron en forma no quirúrgica y 4 mediante la desarticulación del miembro. Los 27 pacientes restantes fueron tratados con una cirugía de conservación del miembro, utilizándose un trasplante óseo masivo como método reconstructivo en 21 pacientes. Realizamos 16 aloprótesis femorales, 3 aloinjertos intercalares con artrodesis de cadera y aloprótesis acetabulares. La sobrevida fue del 61 por ciento a los 5 años. Nueve pacientes fallecieron a los 25 meses promedio de evolución. El índice de complicaciones fue del 42 por ciento, con un 19 por ciento de recidivas locales, 14 por ciento de seudoartrosis, 5 por ciento de infecciones y 5 por ciento de reabsorción total del trasplante. El 38 por ciento de los pacientes fue reoperado. La utilización de una aloprótesis como método reconstructivo luego de la resección de un tumor maligno periacetabular es una técnica muy demandante y con alto índice de complicaciones. Sin embargo, al combinar las ventajas biológicas del aloinjerto con las ventajas biomecánicas de una prótesis convencional de cadera, permite en ciertas circunstancias restablecer la longitud, la función y la estabilidad del miembro