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3Dプリントされたハンドヘルドモデルは、関節内橈骨遠位部骨折の特徴の認識に対する外科医の信頼性を向上させるか？
Do 3-D Printed Handheld Models Improve Surgeon Reliability for Recognition of Intraarticular Distal Radius Fracture Characteristics?
PMID: 32667759 DOI: 10.1097/CORR.0000000000001356.
抄録
背景:
骨折の治療では、主にレントゲン写真、2次元（2D）および3次元（3D）CTが術前の計画と術後の評価に用いられる。橈骨関節内遠位部骨折は技術的に治療が困難であり、術前の綿密な計画が患者の予後を改善するために最も重要である。3Dプリントされた携帯型モデルは、術前に特定の骨折の特徴やパターンについての外科医の解釈を改善する可能性があり、臨床的に価値があると考えられる。
BACKGROUND: For fracture care, radiographs and two-dimensional (2-D) and three-dimensional (3-D) CT are primarily used for preoperative planning and postoperative evaluation. Intraarticular distal radius fractures are technically challenging to treat, and meticulous preoperative planning is paramount to improve the patient's outcome. Three-dimensionally printed handheld models might improve the surgeon's interpretation of specific fracture characteristics and patterns preoperatively and could therefore be clinically valuable; however, the additional value of 3-D printed handheld models for fractures of the distal radius, a high-volume and commonly complex fracture due to its intraarticular configuration, has yet to be determined.
質問/ポーズ:
(1)橈骨遠位部骨折の外科的意思決定の指針となる特定の骨折特性の評価の信頼性は、3Dプリントされたハンドヘルドモデルで向上するか？(2) 全体的な骨折分類に関する外科医の同意は、3Dプリントされたハンドヘルドモデルによって改善されるか？(3) 追加の3Dモデルを用いて骨折全体の構成を評価する際に、外科医の信頼性は向上するか？
QUESTIONS/PURPOSES: (1) Does the reliability of assessing specific fracture characteristics that guide surgical decision-making for distal radius fractures improve with 3-D printed handheld models? (2) Does surgeon agreement on the overall fracture classification improve with 3-D printed handheld models? (3) Does the surgeon's confidence improve when assessing the overall fracture configuration with an additional 3-D model?
方法:
2018年5月から2018年11月までの間にレベル1外傷センターで治療された関節内橈骨遠位骨折20例を連続して対象とした。10名の外科医が、特定の骨折特性（臼蓋縁骨折、ダイパンチ、臼蓋月状小顔面、背側comminution、ステップオフ＞2mm、ギャップ＞2mm）の有無、AO/Orthopaedic Trauma Association（OTA）分類スキームに従った骨折分類、および分類スキームに従った骨折全体の評価に対する自信を、0～10の尺度で評価した（0＝全く自信がない～10＝非常に自信がある）。橈骨遠位部骨折を定期的に治療している10名の参加者のうち、7名が整形外科外傷外科医、3名が上肢外科医で、レジデント研修終了後の経験レベルは1年から25年の範囲であった。骨折の評価は2回行い、各評価の間に1ヵ月を置いた。1回目はX線写真と2Dおよび3D CT画像を用いて骨折を評価した（従来の評価）、2回目はX線写真と2Dおよび3D CT画像に3Dハンドヘルドモデルを追加して評価した（3Dプリントハンドヘルドモデル評価）。いずれの場合も、骨折の特徴は、評価の前に特別な指示をすることなく、外科医の独自の解釈に基づいて評価された。各セッションで評価前にAO/OTA分類スキームを示すシートを提供した。骨折の特徴と分類を評価する際の外科医間の信頼性を決定するために、マルチレイターFleissのカッパを使用した。全体的な骨折分類の評価に関する信頼性は、対のt検定を用いて評価された。
METHODS: We consecutively included 20 intraarticular distal radius fractures treated at a Level 1 trauma center between May 2018 and November 2018. Ten surgeons evaluated the presence or absence of specific fracture characteristics (volar rim fracture, die punch, volar lunate facet, dorsal comminution, step-off > 2 mm, and gap > 2 mm), fracture classification according to the AO/Orthopaedic Trauma Association (OTA) classification scheme, and their confidence in assessing the overall fracture according to the classification scheme, rated on a scale from 0 to 10 (0 = not at all confident to 10 = very confident). Of 10 participants regularly treating distal radius fractures, seven were orthopaedic trauma surgeons and three upper limb surgeons with experience levels ranging from 1 to 25 years after completion of residency training. Fractures were assessed twice, with 1 month between each assessment. Initially, fractures were assessed using radiographs and 2-D and 3-D CT images (conventional assessment); the second time, the evaluation was based on radiographs and 2-D and 3-D CT images with an additional 3-D handheld model (3-D printed handheld model assessment). On both occasions, fracture characteristics were evaluated upon a surgeon's own interpretation, without specific instruction before assessment. We provided a sheet demonstrating the AO/OTA classification scheme before evaluation on each session. Multi-rater Fleiss's kappa was used to determine intersurgeon reliability for assessing fracture characteristics and classification. Confidence regarding assessment of the overall fracture classification was assessed using a paired t-test.
結果:
関節内橈骨遠位骨折の3Dプリントモデルは、すべての特性の信頼性についてカッパ値に変化をもたらさないことがわかった：volar rim（従来のカッパ0.19 [95% CI 0.06～0.32]、3Dハンドヘルドモデルのカッパ0.23 [95% CI 0.11～0.36]、カッパの差0.04 [95% CI -0.14～0.22; p = 0.66]、ダイパンチ（従来のカッパ0.38 [95% CI -0.14～0.22]）、カッパの差0.04 [95% CI -0.14～0.22; p = 0.66]）。14～0.22]; p = 0.66）、ダイパンチ（従来のカッパ0.38 [95% CI 0.15～0.61]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.50 [95% CI 0.23～0.78]、カッパの差0.12 [95% CI -0.23～0.23]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.50 [95% CI 0.11～0.36]、カッパの差0.12 [95% CI -0.23～0.23]、カッパの差0.12 [95% CI -0.23 to 0.47]; p = 0.52）、月状小顔（従来のκ0.31 [95% CI 0.14 to 0.49]、3-Dハンドヘルドモデルのκ0.48 [95% CI 0.23 to 0.72]、差のκ0．23から0.72]、カッパの差0.17 [95% CI -0.12から0.46]; p = 0.26）、背側comminution（従来のカッパ0.36 [95% CI 0.13から0.58]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.31 [95% CI 0.11から0.49]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.31 [95% CI 0.14から0.49]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.31 [95% CI 0.11から0.49]）。31 [95% CI 0.11～0.51]、カッパの差-0.05 [95% CI -0.34～0.24]; p = 0.74）、ステップオフ＞2 mm（従来のカッパ0.55 [95% CI 0.29～0.82]、3-Dハンドヘルドモデルのカッパ0.29〜0.82]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.58 [95% CI 0.31〜0.85]、カッパの差0.03 [95% CI -0.34〜0.40]; p = 0.87）、ギャップ＞2 mm（従来のカッパ0.59 [95% CI 0.39〜0.24]、カッパの差0.03 [95% CI -0.34〜0.40]; p = 0.87）、ギャップ＞2 mm（従来のカッパ0.59 [95% CI 0.39〜0.24]、カッパの差0.03 [95% CI -0.34〜0.40]; p = 0.87）。59 [95% CI 0.39〜0.79]、3次元ハンドヘルドモデルのカッパ0.69 [95% CI 0.50〜0.89]、カッパの差0.10 [95% CI -0.17〜0.37]; p = 0.48)。いくつかの骨折特性については、カッパ値に分類的な改善があるように思われたが、重なり合うCIは変化がないことを示していた。骨折分類は改善しなかった（従来型診断：κ0.27 [95％CI 0.14～0.39]、3次元ハンドヘルドモデルを追加した従来型診断：κ0.25 [95％CI 0.15～0.35]、κの差：-0.02 [95％CI -0.18～0.14]；p = 0.81）。評価プロセスに3次元モデルを追加した場合、骨折形態全体の評価に関して自己評価された自信の改善は見られなかった（従来の診断法7.8 [SD 0.79 {95% CI 7.2～8.3}]、3次元ハンドヘルドモデル8.5 [SD 0.71 {95% CI 8.0～9.0}]、スコアの差：0.7 [95% CI -1.69～0.16]、p = 0.09）。
RESULTS: We found that 3-D printed models of intraarticular distal radius fractures led to no change in kappa values for the reliability of all characteristics: volar rim (conventional kappa 0.19 [95% CI 0.06 to 0.32], kappa for 3-D handheld model 0.23 [95% CI 0.11 to 0.36], difference of kappas 0.04 [95% CI -0.14 to 0.22]; p = 0.66), die punch (conventional kappa 0.38 [95% CI 0.15 to 0.61], kappa for 3-D handheld model 0.50 [95% CI 0.23 to 0.78], difference of kappas 0.12 [95% CI -0.23 to 0.47]; p = 0.52), volar lunate facet (conventional kappa 0.31 [95% CI 0.14 to 0.49], kappa for 3-D handheld model 0.48 [95% CI 0.23 to 0.72], difference of kappas 0.17 [95% CI -0.12 to 0.46]; p = 0.26), dorsal comminution (conventional kappa 0.36 [95% CI 0.13 to 0.58], kappa for 3-D handheld model 0.31 [95% CI 0.11 to 0.51], difference of kappas -0.05 [95% CI -0.34 to 0.24]; p = 0.74), step-off > 2 mm (conventional kappa 0.55 [95% CI 0.29 to 0.82], kappa for 3-D handheld model 0.58 [95% CI 0.31 to 0.85], difference of kappas 0.03 [95% CI -0.34 to 0.40]; p = 0.87), gap > 2 mm (conventional kappa 0.59 [95% CI 0.39 to 0.79], kappa for 3-D handheld model 0.69 [95% CI 0.50 to 0.89], difference of kappas 0.10 [95% CI -0.17 to 0.37]; p = 0.48). Although there appeared to be categorical improvement in kappa values for some fracture characteristics, overlapping CIs indicated no change. Fracture classification did not improve (conventional diagnostics: kappa 0.27 [95% CI 0.14 to 0.39], conventional diagnostics with an additional 3-D handheld model: kappa 0.25 [95% CI 0.15 to 0.35], difference of kappas: -0.02 [95% CI -0.18 to 0.14]; p = 0.81). There was no improvement in self-assessed confidence in terms of assessment of overall fracture configuration when a 3-D model was added to the evaluation process (conventional diagnostics 7.8 [SD 0.79 {95% CI 7.2 to 8.3}], 3-D handheld model 8.5 [SD 0.71 {95% CI 8.0 to 9.0}], difference of score: 0.7 [95% CI -1.69 to 0.16], p = 0.09).
結論:
3Dモデルを追加しても、関節内橈骨遠位部骨折の特徴を評価し、分類するための外科医間の信頼性は向上しなかった。さらなる研究では、橈骨遠位部骨折の治療における3Dプリントの将来的な役割を定義するために、外科研修医や医学研修生を教育するために3Dプリントされた携帯型モデルの付加価値を評価すべきである。
CONCLUSIONS: Intersurgeon reliability for evaluating the characteristics of and classifying intraarticular distal radius fractures did not improve with an additional 3-D model. Further studies should evaluate the added value of 3-D printed handheld models for teaching surgical residents and medical trainees to define the future role of 3-D printing in caring for fractures of the distal radius.
証拠のレベル:
レベルII、診断研究。
LEVEL OF EVIDENCE: Level II, diagnostic study.