Summary
Bu makalede, robotik destekli navigasyon sistemleri kullanılarak robotik destekli pedikül vida yerleşimi için standart bir cerrahi teknik sunmaktadır. Adım adım bir protokol sayılarak bu yordamın iş akışını ve önlemlerini açıklıyoruz.
Abstract
Pedikül vida implantasyonu mükemmel tedavi etkileri vardır ve genellikle spinal füzyon cerrahisi cerrahlar tarafından kullanılır. Ancak, insan vücut anatomisi karmaşıklığı nedeniyle, Bu cerrahi işlem zor ve zorlu, minimal invaziv cerrahi veya konjenital anomali ler ve kifoskolyoz deformitesi olan hastalarda özellikle. Yukarıda belirtilen faktörlere ek olarak, cerrahın cerrahi deneyimi ve tekniği de cerrahi operasyon sonrası hastaların iyileşme oranlarını ve komplikasyonlarını etkilemektedir. Bu nedenle, doğru pedikül vida implantasyonu gerçekleştirmek cerrahlar ve hastalar için ortak bir konudur. Son yıllarda teknolojik gelişme ile robot destekli navigasyon sistemleri yavaş yavaş benimsenmiştir. Bu robot destekli navigasyon sistemleri cerrahlara ameliyat öncesi tam bir preoperatif planlama sağlar. Sistem, cerrahların hastanın fizyolojik özelliklerini daha hızlı anlamalarını sağlayarak her bir omurun 3Boyutlu yeniden yapılandırılmış görüntülerini sağlar. Ayrıca cerrahlar doğru pedikül vida yerleştirme planı gerçekleştirebilirsiniz böylece sagittal, koronal, eksenel ve eğik düzlemlerin 2D görüntüleri sağlar.
Daha önceki çalışmalar, doğruluk ve güvenlik değerlendirmeleri de dahil olmak üzere pedikül vida implantasyon prosedürleri için robot destekli navigasyon sistemlerinin etkinliğini göstermiştir. Bu adım adım protokol, robotik destekli pedikül vida yerleşimi için standart laştırılmış bir cerrahi teknik notunu ana hatlamayı amaçlamaktadır.
Introduction
Spinal cerrahi alanında, spinal füzyon cerrahisi temel bir cerrahi işlemdir, özellikle posterior pedikül vida fiksasyonu, vertebra üç sütunlu destek sağlayabilir ve biyomekanik gücünü artırmak; böylece en sık kullanılan cerrahi işlemlerden biri haline gelmiştir1. Birçok erken çalışmalarda, posterior pedikül vidalı implantasyon klinik etkisi teyit edilmiştir, ve yaygın olarak birçok farklı spinal bozukluklar için cerrahi de kullanılmıştır, dejeneratif gibi, travmatik, ve karmaşık spinal koşullar2.
Ancak, posterior lomber spinal füzyon cerrahisi mükemmel tedavi etkileri elde edebilirsiniz rağmen, hala insan vücut anatomisi nedeniyle risklidir. Pediküle yakın merkezi sinir sistemi, sinir kökleri ve ana kan damarları gibi birçok hayati doku yapıları vardır. Cerrahi işlem sırasında bu dokuların hasarı vasküler yaralanmalar, nörolojik açıklar veya vida gevşeme22,3gibi ciddi komplikasyonlara neden olabilir. Ayrıca, cerrahlar ve personel ek radyasyona maruz kalmaktadır, özellikle minimal invaziv spinal prosedürler durumunda4. Cerrahlar uzun ve sıkıcı spinal cerrahi prosedürleri sonra yorgunluk ve el titremeyaşayabilirsiniz, vida yerleşimleri gibi, kemik osteotomi, ve sinir dekompresyonu5.
Pedikül vida yerleştirme işleminin tatmin edici olmayan oranı, cerrahinin doğruluğunu ve hastaların güvenliğini artırmak için spinal ameliyatlarda robotik destekli navigasyon sistemi uygulanması önerisini zorunlu kılmalıdır. Robotik destekli navigasyon sistemleri üzerinde yapılan çeşitli çalışmalar, pedikül vida yerleşiminin güvenliği, doğruluğu ve hassasiyetinin yanı sıra radyasyona maruz kalma ve çalışmasürelerinde6,7,8,9,10'daiyileştirmeler olduğunu göstermiştir. Ancak, kapsamlı vida yörünge planlama, görüntüleri ile pre-operatif planlama, fiksasyon cihazı ile kapsamlı robotik sistem, ve robot kontrol yazılımı hala bu hedefe ulaşmak için ele alınması gerekir. Bu çalışma, robotik destekli pedikül vida yerleştirme ameliyatları için robotik yapının tanımına ve kendi geliştirdiği navigasyon sisteminin (yani Nokta omurga navigasyon sistemi (PSNS)) iş akışına odaklanarak odaklanalmaktadır.
Sistem tanımı ve cerrahi protokol
PSNS aşağıdakileri içeren bir navigasyon iş istasyonu içerir. (1) Üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyon, ameliyat öncesi planlama, mekansal kinematik ilişki hesaplama ve kayıt yoluyla görüntü okumadan sorumlu bir kullanıcı arabirimi yazılımı vardır. (2) PSNS, cerrahi robotların ve hastaların mekansal konumlarını izlemek için kızılötesi optik yönlendirme sistemleri kullanır. Kızılötesi optik yönlendirme sistemi aşağıdaki bileşenleri içerir: (i) aktif olarak kızılötesi ışık yayan ve çift kamera ile stereo konumlandırma gerçekleştiren bir optik izleyici(Şekil 1); (ii) yüzeyi hassas takım takibi için yansıtıcı özelliklere sahip yansıtıcı kaplamaya sahip bir işaret küresi; ve (iii) bir taban ve dört işaretküresi içeren dinamik referans çerçevesi (DRF) ile bir araç. İzleme sisteminin kimlik arızası önlemek için, her cihaz benzersiz bir DRF tasarımına sahiptir ve birbirleri ile paylaşılamaz. Kullanılan DRF, el parçası nın konumunu onaylamak için el parçasının tabanına bağlı bir taban çerçevesi (BF), el parçasının ucunu onaylamak için el parçasının ucuna bağlı bir son efektör çerçeve (EF), hastanın konumunu doğrulamak için hastanın kemiğine sabitlenmiş bir fiduyal çerçeve (FF) ve 3B alandaki hedef konumu doğrulamak için ucu kullanılan bir sonda içerir. (3) Altı serbestlik dereceli (DOF) Stewart platformundan oluşan bir el parçası vardır ve robotun bir ucu vida yolunu delmede kullanılan bir operasyon aletiile donatılmıştır. El aleti, cerrahlara pedikül vidaları veya spinal cerrahi sırasında cerrahi aletlerin konumlandırılması gibi implantların doğru yerleştirilmesi konusunda yardımcı olan robotik destekli bir navigasyon sistemidir. Robot doğru hedefi otomatik olarak dengeler gibi cerrahi hedefin hareketi izlenir. Robot cerrahi alet rehberlik sunan yarı aktif bir sistem olarak tasarlanmıştır; ancak, gerçek cerrahi cerrahlar tarafından gerçekleştirilir. Çalışma prensibi ve donanımı Şekil 2'degösterilmiştir.
PSNS aşağıdaki örnek prosedürleri de dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere prosedürler için endikedir: (i) açık, minimal invaziv veya perkütan spinal cerrahi; (ii) torasik, lomber veya sakral vertebra için spinal cerrahi sitesi; (iii) travma için posterior spinal füzyon, dejeneratif darlık hastalığı, instabilite, spondilolisthesis, herniatlı disk, tümör, enfeksiyon veya spinal deformite düzeltme; (iv) vertebroplasti veya transforaminal veya interlaminar perkütan endoskopik lomber diskektomi yaparken k-teller ivediveya iğne ler gibi geçici veya kalıcı cihazların yerleştirilmesi; ve (iv) kemik tümörü eksizyonu, osteoid osteoma veya tümör biyopsisi ablasyon dahil, hangi robot belirli bir vertebral yere iğne veya kılavuz teller yönetti. Bu işlem anestezi, cerrahi işlem tolere etmek için bir yetersizlik olanlar için kontrendikedir, ya da tatmin edici navigasyon görüntüleri elde edilmemiştir.
Beyin cerrahları ve ortopedi cerrahları da dahil olmak üzere operasyon personelinin lisanslı ve rehberlik kursları konusunda eğitilmesi gerektiğini unutmayın. Ameliyat sırasında robotun çalıştırılması na yönelik tüm prosedürlerin hastaya veya cerraha zarar vermemek için önerilen standart prosedürleri izlemesi gerekir. Cerrahlar, cerrahların anatomik bilgilerine dayanarak navigasyonun yanlış olduğu tespit edildiğinde konvansiyonel cerrahi aletlere geri dönmenin ve ameliyatı tamamlamanın mümkün olduğundan emin olmak için konvansiyonel cerrahi deneyime sahip olmalıdır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Takip edilen tüm prosedürler, Ulusal Tayvan Üniversitesi Hastanesi (NTUH) Araştırma Etik Komitesi (REC) ve 1975 Helsinki Deklarasyonu'nun etik standartlarına uygun olarak uygulanmıştır (en son değiştirilmiş hali). Daha ileri klinik deney hazırlanırsa tüm hastalardan bilgilendirilmiş onam alınmalıdır.
NOT: Anestezi prosedürü üç adıma ayrılır: hastanın ameliyat öncesi değerlendirilmesi, intraoperatif yönetim ve postoperatif yönetim. Ameliyat öncesi değerlendirme sırasında, ayrıntılı öykü ve fizik muayene de dahil olmak üzere tüm hasta verileri toplanmalı ve personel hasta komorbiditelerini ve hastanın anestezik bakımıyla nasıl ilişkili olduklarını tanımalıdır. Kapsamlı bir hava yolu muayenesi yapılmalıdır ve personel temel anestezik bakım planı formüle etmek için anestezik seçeneklerin farkında olmalıdır. İntraoperatif yönetim sırasında anestezi uzmanı anestezi makinesinin temel fonksiyonlarını kontrol etmeli ve Amerikan Anestezi uzmanları derneği tarafından önerilen, nabız oksimetre, elektrokardiyografi, invaziv olmayan kan basıncı cihazı ve sıcaklık monitörü, hava yolu yönetim seçenekleri, indüksiyon ajanlarının farmakolojisi ve anestezik indüksiyon sırasında endikasyonları içeren temel fizyolojik monitörler uygulamalıdır. Hipotansiyon, hipertansiyon, hipoksi ve oligüri gibi intraoperatif olaylar tanınmalı, değerlendirilmeli ve yönetilmelidir. Ayrıca, personel hasta ekstübasyon kriterlerini karşıladığı zaman tanımalıdır.
1. Ameliyat öncesi ayar ve planlama
NOT: Ameliyat sırasında, steril cerrahi perdeler hazırlıksız yüzeylerle teması önlemek ve çevresel yüzeylerin, ekipmanların ve hastanın çevresinin cerrahi alan sterilitesini korumak için kullanılmalıdır. Hem hastalara hem de cerrahi ekibe patojen bulaşma riskini azaltmak için ameliyat sırasında ameliyat ekibi tarafından fırçalama giysilerinin üzerine steril cerrahi gece elbiseleri giyilmelidir.
- Cerrahi bölgeden floroskopiyi etkileyebilecek tüm bileşenleri çıkarın; bu her hastaya göre cerrahi plana bağlıdır.
- Anestezi uygulandıktan sonra hastayı yatkın bir pozisyona yerleştirin ve cerrahi gereksinimlere göre hazırlayın.
NOT: Tüm anestezi işlemleri bir anestezi uzmanıgözetiminde yapılmalı ve her bir hastaya göre ayarlanmalıdır. - Hastanın cerrahi bölgesini temizleyin ve sterilize edin.
- Hastanın cerrahi yerinde OP-site kapağı.
- Steril cerrahi örtünün ameliyat yeri dışında hastanın üzerine yerleştirin.
- FF'yi hastaya bağla; kullanıcılar ihtiyaçlarına göre aşağıdaki iki yöntemden birini seçebilirler.
- Iliak kemiğe demirleme (geçerli cerrahi bölge: L5 veya S1).
- Posterior iliak tepeye iki perkütan tel (Φ = 1,5 mm) yerleştirin ve floroskopi altında giriş noktasını kontrol edin. Cerrah giriş noktası hakkında bir endişe varsa adımı tekrarlayın. İşaretkalemi kullanarak giriş noktasını işaretleyin.
- İlk perkütan pimi (Φ = 5 mm, L = 140 mm) bir güç matkabı (1000 RPM) kullanarak hastanın arka iliak arması içine yerleştirin.
- FF'yi ilk perkütan pimle birlikte yerleştirin. FF'yi optik izleme kamerası tarafından tanınana kadar ayarlayın. FF'yi tornavida kullanarak ilk perkütan pime sabitle.
- İkinci perkütan pimi (Φ = 5 mm, L = 140 mm) ff üzerinde bir delik ile birlikte güç matkabı (1000 RPM) takın. FF üzerindeki vidayı tornavida kullanarak ikinci perkütan pime sabitle.
NOT: Optik takip sisteminin el kitabına göre, işaret küresi optik izciden 3 m içinde tanımlanabilir.
- Torasik, lomber veya sakral vertebra: bir kelepçe uygulanabilir cerrahi site ile mevcut veya bitişik vertebra spinous sürecine demirleme.
- Floroskopi altında referans olarak hastanın sırtına bir tel (Φ = 1.5 mm) yerleştirin. Floroskopi altındaki cerrahi alanı kontrol edin. Cerrah cerrahi alan hakkında bir endişe varsa adımı tekrarlayın. Bir marker kalem kullanarak cerrahi alanı işaretleyin.
- Cerrahi bir neşter kullanarak cerrahi alanda deri dokusu nu incise. FF'yi bir tornavida kullanarak spinous işlemine sabitle. Kemik mineral yoğunluğu nun farklı olması nedeniyle, FF'nin spinous prosese sıkıca bağlanıp bağlanıp bağlanıp bağlanmayacağına cerrahın belirlemesini sağlar.
- Iliak kemiğe demirleme (geçerli cerrahi bölge: L5 veya S1).
- PSNS'nin el cihazı, optik takip sistemi, robotik iş istasyonu ve navigasyon araç seti (yani sonda) dahil olmak üzere ekipman ve bileşenlerinin hazırlanıp hazırlanmadığını kontrol edin (Şekil 3 & Şekil 4).
NOT: Cerrahi personele müdahale etmekten kaçının; Optik izleme kamerasını engellemekten kaçının; İzleyicinin kararlı olduğundan ve optik izleme sistemi tarafından tanındığından emin olun; Seyir araç kitini sterilize edin ve ameliyat masasına yerleştirin.
2. Mekansal etiketleme ve kayıt
- Hastanın ameliyat öncesi CT görüntülerini DVD veya USB üzerinden sisteme aktarın ve cerrahi ihtiyaçlara göre oryantasyonu ayarlamak için görüntü boyutunu kırpın. Sistem, sagittal, koronal, eksenel ve eğik düzlemler ve her vertebra için özelleştirilmiş 3D rekonstrüksiyonlar dahil olmak üzere sanal cerrahi güdümlü görüntüler sağlar.
- PSNS yazılımı etiketleme arabirimini sağladığından, cerrahtan her bir omuru ön-posterior görünüm ve yanal görünümle etiketlemesini isteyin ve sonraki adımlar için intervertebral diski ayırt edin.
- Cihaz yazılımına göre en uygun vida uzunluğunu ve implant boyutlarını seçin.
- Ameliyat öncesi CT taramasının 3D ve çok düzlemsel görüntü rekonstrüksiyonuna göre vidanın optimum konumlandırmasını ve yörüngesini planlayın.
- Planlanan tüm vidaların doğru ve uygun olup olmadığını doğrulayın.
- Birden fazla düzlemsel görünüm (3D ses düzeyi ve yan üç kesit düzlemleri içerir) sunan PSNS yazılımında DRF izleme arabirimini girin. Tüm DRFs optik izleme sisteminin görme alanı içinde olmalıdır (kullanıcı talimatlarına göre, önerilen en iyi tanıma aralığı Aralığı B.) İzleyiciyi gösteren DRF vektör oku kullanıcı arabiriminde görüntülendiğinde, izleme sistemi tarafından rahatlıkla tanınır (Şekil 5).
- Spinous süreci boyunca ikili bir subperiosteal diseksiyonu gerçekleştirin, tüm düzeylerinin enine süreçlerinin uçlarına laminae. Eklemleri ortaya çıkarmak için faf eklem kapsülleri çıkarın. Kendini koruyan retraktörlerin kullanımı, kasları kenara çekerek omurlara maruz kalmalarına yardımcı olur.
- Dönüm noktası kaydı ve yüzey eşleştirme dahil olmak üzere kayıt yordamları gerçekleştirin. Kayıt sonucunun doğruluğunu sağlamak için aşağıdaki sırayı izleyin.
- Yer işareti kaydı
- Hastanın ameliyat öncesi 3D rekonstrüksiyon BT görüntülerinde en az dört koplanar olmayan özellik noktası (spinous proses, laminar ve enine süreç gibi) seçin.
- Gerçek cerrahi alanda adım 2.8.1.1'de seçilen ilk özellik noktasıyla temas halinde tutmak için probun ucunu kullanın.
- Erişim noktasını onaylamak için yazılım arabirimindeki sonda seçimi düğmesine basın.
- Adım 2.8.1.1.1'de seçilen dört özellik noktası onaylanana kadar 2.8.1.2-2.8.1.3 adımlarını tekrarlayın.
- Yazılım arabirimindeki hesaplama düğmesine basın; sistem, simgesel kayıt sonucunu hesaplar ve yazılım arabiriminde sunar.
- Kayıt doğruluğu için kabul kriterleri klinik endikasyonların (<5 mm) ihtiyaçlarını karşılamalıdır. Sonuç tatmin edici değilse, kayıt sonucu kabul kriterlerini karşılayana kadar 2.8.1.1-2.8.1.5 adımlarını yineleyin.
NOT: Kemik yüzeyindeki yumuşak dokunun temizlenmesi ve nokta toplarken sonda ucunun sarkmasını önlemek gibi kemik yüzeyinin konum bilgilerini elde etmek için probu kullanmanın geçerliliğinden emin olun.
- Yüzey eşleştirme
- Gerçek cerrahi alandaki kemik yüzeyindeki herhangi bir noktaya sürekli olarak temas etmek için sonda ucunu kullanın.
- Erişim noktasını onaylamak için yazılım arabirimindeki sonda seçimi düğmesine basın
- Sondayı taşıyın (sondayı önceki çekme noktasından farklı hale getirin) ve en az 50 çekme noktası tamamlanana kadar 2.8.2.1-2.8.2.2 adımlarını yineleyin.
- Yazılım arabirimindeki hesaplama düğmesine basın; sistem yüzey eşleştirme sonucunu hesaplar ve yazılım arabiriminde sunar.
- Kayıt doğruluğu için kabul kriterleri klinik endikasyonların (<0.5 mm) ihtiyaçlarını karşılamalıdır. Sonuç tatmin edici değilse, kayıt sonuçları kabul kriterlerini karşılayana kadar 2.8.2.1-2.8.2.4 adımlarını yineleyin.
- Yer işareti kaydı
- Kayıt sonucu kabul edildikten sonra onay için gerçek cerrahi alanın belirgin anatomik simgelerini (spinous process, transverse process, faver eklem gibi) seçmek için sondayı kullanın (Şekil 6).
NOT: Ameliyat sırasında kızılötesi ışığın uygun şekilde yansıması ve alımı sağlanmalıdır. Optik izleme sistemi işaretleri tanıyamıyorsa, yazılım arabirimi kırmızı ışık hatırlatıcısı görüntüler. Kamera, cerrahi alanın kameranın algılama aralığının merkezinde olacak şekilde ayarlanmalı ve izleyici ışık ve kandan korunmalıdır.
3. Robot montaj ve hareket
- El aletini sterilizasyon perdeleri ile kapatın ve cerrahi aletleri robota (örneğin, trocar (Φ = 5 mm) ve k-pin (Φ = 1,8 mm) töyükerim.
- El aletinin uzaydaki açısını ve konumunu aşağıdaki talimatlara göre ayarlayın (3.2.1-3.2.2. adım) böylece handpiece kompanzasyon aralığında (bir santimetre lik bir mesafe ve planlanan yoldan 4 derecelik bir açı içinde).
- Açı ayarı: El parçasının açısını gösteren iki dairenin yazılım arabirimine çakışacak şekilde uzaydaki el parçasının açısını çevirin.
- Konum ayarlaması: el parçasının uzaydaki konumunu yatay ve dikey olarak hareket ettirin, böylece yazılım arabirimindeki el parçasının konumunu temsil eden noktalar planlanan yolun giriş noktalarıyla hizalanır.
NOT: 3.2.1 & 3.2.2 adımları aynı anda tamamlandığında, el cihazı önceden planlanmış yola uymak için aletin açısını ve konumunu korumak için etkin kompanzasyon işlevini otomatik olarak etkinleştirecektir(Şekil 7).
- UI'de görüntülenen robotun işaret rengini değerlendirerek robotun çalışma durumunu belirleyin. Yeşilse, çalıştırılabilir, kırmızı ise, çalıştırılamaz.
NOT: El aleti hasta ya da çevredeki engellerle temas ederse, navigasyon iş istasyonu gövdesinin üzerinde bulunan acil durdurma düğmesine cerrah veya teknisyen basılabilir. Robotun düzenli bakımı yapılmalıdır. Platform 250 kullanımdan sonra kinematik parametreler için yeniden ayarlanmalıdır. Trokar ve k-pin tek bir kullanımdan sonra atılmalıdır.
4. Pedikül hazırlama ve vida ekleme
- El aletinin matkap işlevini etkinleştirin ve ön uca monte edilen aletleri (K-pin dahil: Φ = 1,8 mm ve trocar: Φ = 5 mm) planlanan yol boyunca hastanın vücuduna delin.
- K-pin ve trocar konumunu onaylamak için c-kol kullanın.
- Floroskopi altında k-pin ve trokar pozisyonları doğru değilse, k-pin ve trocar çıkarın. Daha sonra, el aleti kullanarak, k-pin ve trokar insert floroskopi altında eğilimli pozisyonlara (4.3.1-4.3.2 bakın) kadar pedikül tekrar matkap.
- AP görünümünde, aracın perspektif görüntüsünde pedikül tarafından oluşturulan oval alanda bulunup bulunmadığına karar veresiniz.
- LAT görünümü altında, aletin pedikül ve vertebra aralığında olup olmadığını belirleyin.
- Pozisyonlar uygun olduğunda K-pin ve trocar'ı kılavuz kablolarla (Φ = 1,5 mm, L = 400 mm) değiştirin.
- Pedikül vidasını kılavuz tellerin arasından takın.
- Tüm cerrahi planlama yollarını tamamlamak için 4.1-4.4 adımlarını tekrarlayın.
NOT: Postoperatif tedavide olduğu gibi hastalar anestezi sonrası iyileşme ünitesinde (PACU) izlenmeli ve postoperatif analjezi seçenekleri seçilmelidir. Bulantı, ağrı, hipotansiyon, hipertansiyon ve hipoksi gibi temel PACU olayları değerlendirilmelidir. Ayrıca, personel hasta PACU taburculuk kriterlerini karşıladığı zaman tanımalıdır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Robotik destekli pedikül vida yerleşimlerinin güvenliği ve doğruluğu çeşitli çalışmalarda ele alınmıştır6,11. Önerilen yöntemde optik izleme sistemi altında omurları ameliyat öncesi planlama görüntüleriyle eşleştiriyoruz. Planlanan cerrahi yol belirlendikten sonra bu bilgiler el parçası kontrol ünitesi aracılığıyla el parçasına aktarıldı. Navigasyon sistemi izleme bilgilerini entegre eder ve ameliyat sırasında monitörde görüntüler. Ayrıca, ekran omurga ve araçların pozisyonları üzerinde kabul yolu görüntüler.
Bir önceki çalışmamızda12,PSNS ile 30 domuz omuruna toplam 59 vidadan %1.7'lik düşük bir genel vida malpozisyon oranı gösterilmiştir(Şekil 8). PSNS kullanılarak cerrahi işlemler sorunsuz bir şekilde devam edildi ve bu 59 pedikül vidapostoperatif BT taramaları ile değerlendirildi. 51 vida (%86.4) a grubuna düştü, 7 vida (%11.9) b grubuna düştü ve 1 vida (%1.7) Gertzbein-Robbins sınıflandırmasına göre E grubunagirmiştir 12. Omurilik kanalı perforasyonları veya diğer ana damarlarda yaralanma saptanmama ve tüm pedikül vidaları güvenli bölgeye yerleştirildi. Uç pozisyonu verilerini 60 Hz frekansında kaydettik ve ameliyat sırasında optik takip sistemi ile doğrusal regresyon eğrisi hesaplandı. Gerçek pedikül vida pozisyonu ile ameliyat öncesi planlama yolu arasındaki açı, en kısa mesafe ve giriş noktası gibi farklar da12olarak kaydedildi.
Şekil 1: Optik takip sisteminin çalışma prensibi13. Optik izleyici aktif kızılötesi ışık yayacak ve çift kamera ile stereo konumlandırma gerçekleştirecek. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Omurga navigasyon sisteminin çalışma prensipleri. Sistemin uygulama süreci robot kontrolü, kullanıcı arayüzü ve optik algılama içerir Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: El parçası, optik takip sistemi, robotik iş istasyonu ve navigasyon araç seti dahil olmak üzere omurga navigasyon sistemi. (yani, sonda) Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Operasyon odası yapılandırmaşematik diyagramı, kullanıcıların ameliyathanede PSNS kurmak için şematik diyagramı başvurmak gerekir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Yazılımdaki DRF izleme arabirimi. Kullanıcılar, arabirimdeki ekrana göre tüm DRF'lerin geçerli durumunu onaylayabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Yazılımda kayıt doğruluğu doğrulama arabirimi. Gerçek cerrahi alanda belirli bir anatomik özellik (spinous process, transverse process, fatür eklem gibi) seçmek için prob kullanın ve sistem doğruluk için bir referans olarak sonda ucu anatomik özelliğe uzaklığı hesaplar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Yazılımda gezinme arabirimi. Cerrahi yol için rehberlik sağlamak için bir 3D yeniden kemik modeli ve sanallaştırılmış pedikül vida kullanarak. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: Gertzbein ve Robbins sınıflamasına göre a (a), b (b) ve sınıf E (c)14sınıfı na göre değerlendirilen postoperatif BT taramaları. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
1990 yılından bu yana robotların kullanımını içeren cerrahi uygulamalarda hızlı gelişmeler olmuştur. Mevcut robotik teknolojiler optimize edilmiştir, geliştirilmiş doğruluk ile sonuçlanan, insan elinde titreme üstesinden, ve navigasyon sistemlerinin eşleşen ve kayıt süreleri azaltılmış15. Cerrahi robot yardımının yararları şunlardır: (1) uzun öğrenme süreçleri olmadan hemen standardizasyon; (2) cerrahlar, kullanıcı arabirimi üzerinden CT tabanlı bir görüntüüzerine yerleştirilmiş olan ameliyat öncesi planı tam olarak takip edebilirler; Cerrahlara ve işletme personeline radyasyona maruz kalmanın azaltılması; ve (4) özellikle karmaşık anatomi veya karmaşık revizyon cerrahisi karşı karşıya iken, geliştirilmiş doğruluk.
Pedikül vidayaygın olarak kabul edilen kullanımına rağmen, serbest pedikül yerleştirme teknikleri büyük ölçüde anatomik yerler, görüntü kılavuzları ve cerrahların deneyimine bağlıdır. Deneyimli cerrahlarda bile implant malposition oranları %5.1-31 aralığındadır, çoklu inceleme çalışmalarında açıklandığı gibi3,16. Birçok cerrah vida pozisyonlarının doğruluğunu değerlendirirken 2 ile 3 mm arasında sapmaları kabul eder, çünkü bu sapma oranı nadiren semptomatik hale gelir. Lonstein ve ark. 4.790 vida% 5.1 kendi meta-analiz çalışmada kortikal kemik ihlal bildirdi, ve bunların yaklaşık% 0.2 nörolojik belirtilere neden17. Ayrıca, hatta küçük vida sapmaları belirtilere neden olabilir ve cerrahlar tekrar ameliyat tereddüt olabilir. Bu nedenle, elektromanyetik navigasyon, intraoperatif 3D floroskopi ve BT navigasyon, perkütan referans çerçeveleri ve robotik güdümlü cerrahi gibi spinal görüntü rehberlik sunan sistemlerin büyük bir çeşitlilik araştırma altında veya klinik kullanım bulunmaktadır. Bu teknolojiler cerrahların, ciddi deformiteler ve anatomik işaretlerin olmaması durumunda bile pedikül vida uzunluğu ve çapı da dahil olmak üzere hassas ameliyat öncesi ve intraoperatif yürütme planlarını belirlemelerine olanak sağlar.
Robotik destekli pedikül vida yerleşimlerinin kullanımı % 98,3'e varan12'likdoğruluğu nedeniyle cesaret vericidir. PSNS altında pedikül vida yerleşiminin genel yüksek doğruluğuna rağmen, robot sistemi testlerimiz sırasında koşulların %10-20'sini yeterince kaydedemedi. Yüksek derecede eğrilik, obezite, osteoporoz, revizyon cerrahisi sırasında daha önce yerleştirilen donanımın gevşemesi, düşük kaliteli intraoperatif floroskopik görüntüleme, el parçası nın fiziksel sınırlamaları, cihaz arızası, mekanik hareket ve teknik sorunlar gibi durumlarda, kayıtta zorluklara neden olabilir ve serbest pedikül vida yerleşimine geri döndürülmesi gerekebilir. Omurga cerrahları navigasyon sisteminin uygun çalışıp çalışmadığını belirlemek için geleneksel cerrahi deneyime sahip olmalı ve robotik sistemin başarısız olması halinde geleneksel cerrahiye geçebilmeli. Ayrıca, şu anda, PSNS torakolumbar pedikül vida implantasyonu için endikedir ve bu sistemin doğruluğu 2 mm'dir. Klinik cerrahide servikal pedikül vida implantasyonunun hata toleransı yaklaşık 0.2-0.5 mm;; bu nedenle, bu sistem şu anda servikal cerrahi için uygun değildir.
Bir el parçası oluşan PSNS doğrudan vertebra içine matkap cerrahi araçlar ile birlikte kullanılabilir. Cihaz ayak izi küçüktür ve ameliyathanede çok az yer kaplar. Bu özellikler diğer navigasyon robotik spinal cerrahi sistemleri farklıdır, spinal navigasyon cerrahisi daha esnek ve cerrahlar için uygun hale. PSNS görüntü kayıt ve eşleştirme, robotik ve navigasyon teknolojisi ve hassas ekipman imalatından oluşur. Sistem, bu bileşenlerden herhangi biri başarısız olursa hatalar oluşabilir gibi uygun şekilde birlikte çalışan bu bileşenlere dayanır. Görüntüler alındıktan sonra anatominin cerrahi alandaki mekansal konumlandırılması nispeten sabit olacaktır. Aşırı yumuşak doku bozukluğu, dekompresyon veya osteotomi, 3 vertebra üzerinde uzun segment ameliyatları veya solunum gelgit hacmi miktarı gibi faktörler seyir sapmalarına neden olabilir. Cerrah bir seyir sapması şüpheleniyorsa, sonda onay için anatomik işaretleri seçmek için kullanılabilir (örn. spinous süreci veya fason eklemler). Konum doğruysa, işlem devam edebilir. Ancak, konum yanlışsa, bazı olası nedenler ve çözümler şunlardır: (1) Dinamik başvuru çerçevesi-fiducial çerçeve işlem sırasında taşınır. Cerrah dinamik referans çerçeve-fiducial çerçeve ve kayıt tekrar kısıtlamak gerekir. (2) Anatomik yapılar arasında göreceli bir yer değiştirme vardır, örneğin deformite düzeltmesi sonrası, operasyonun neden olduğu gibi. Cerrah ameliyat için yeni görüntüler elde etmek için floroskopiyi yeniden tarası almalıdır. Daha önce yayınlanan araştırmalara göre, robot destekli navigasyon sistemleri her pedikül vida ekleme için alınan süreyi azaltabilir; ancak, robot kurulumu ve kayıt10nedeniyle operatif süre artar.
Robot destekli cerrahinin çeşitli sınırlamaları hala mevcuttur, örneğin dönüm noktası erişimde zorluk, minimal invaziv cerrahide uyumsuzluk ve zaman alıcı, ek radyasyona maruz kalan hastalar, canlı intraoperatif geribildirim eksikliği nedeniyle alet kayağı, geleneksel omurga eğitimi üzerindeki etkisi, teknolojiye bağımlılık ve yüksek maliyetler gibi kayıt sorunları. PSNS'nin bazı sınırlamaları vardır: birincisi, cerrahın PSNS sistemini iyice öğrenmek için zaman harcaması gerekir; ikincisi, cerrahlar ın tutması ağırdır. Ekibimiz kullanıcı öğrenme eğrisi daha kolay hale odaklanmak ve el aletinin ağırlığını azaltmak için destekleyici bir kol sağlamak. Bununla birlikte, robotik destekli navigasyon sistemlerinde cerrahi sonuçları iyileştirme potansiyeline sahip sürekli gelişmeler olduğuna inanıyoruz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Point Robotics MedTech Inc yazarlar Xiu-Yun Xiao, Chih-Wei Chen, Hao-Kai Chou ve Chen-Yu Sung istihdam. Bu çalışma kısmen robot sistemini sağlayan Point Robotics MedTech Inc. tarafından desteklenmiştir. Yazarlar bu çalışmada değerlendirilen nokta omurga navigasyon sistemi (PSNS) geliştirme bir ürün olduğunu beyan.
Acknowledgments
Bu çalışma kısmen robot sistemini sağlayan Point Robotics Medtech Incorporation tarafından desteklenmiştir. Funder, X.Y. Xiao, C.W. Chen, H.K. Chou ve C.Y. Sung'un maaşları şeklinde destek sağladı, ancak makalenin yayınlanması veya hazırlanması nda çalışma tasarımı, veri toplama ve analizinde ek bir rol yoktu.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dynamic reference frames | POINT | ||
| FF tool kit: 1.Connecting Rod 2.Combination clamps 3.Multi-pin clamps 4.Schanz screw 5.Spinous process clamp 6.Open wrench 7.Hexagonal wrench |
POINT | ||
| Handpiece | POINT | ||
| Handpiece holder | POINT | ||
| Handpiece stand | POINT | ||
| K-pin | POINT | ||
| Optical tracker | NDI | ||
| Passive spheres | NDI | ||
| Probe | POINT | ||
| Sterile box | POINT | ||
| Sterile drape | POINT | ||
| Trocar | POINT | ||
| Workstation cart | POINT |
References
- Verma, K., Boniello, A., Rihn, J. Emerging techniques for posterior fixation of the lumbar spine. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgery. 24 (6), 357-364 (2016).
- Gaines, R. W. The use of pedicle-screw internal fixation for the operative treatment of spinal disorders. The Journal of Bone and Joint Surgery-American. 82 (10), 1458-1476 (2000).
- Dede, O., Ward, W., Bosch, P., Bowles, A., Roach, J. Using the freehand pedicle screw placement technique in adolescent idiopathic scoliosis surgery: what is the incidence of neurological symptoms secondary to misplaced screws. Spine. 39 (4), 286-290 (2014).
- Costa, F. Erratum: Radiation exposure in spine surgery using an image-guided system based on intraoperative cone-beam computed tomography: analysis of 107 consecutive cases. Journal of Neurosurgery: Spine SPI. 26 (4), 542 (2017).
- Stuer, C., et al. Robotic technology in spine surgery: Current applications and future developments. Intraoperative Imaging. 109, 241-245 (2011).
- Devito, D. P., et al. Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study. Spine. 35 (24), 2109-2115 (2010).
- Fan, Y., et al. Radiological and clinical differences among three assisted technologies in pedicle screw fixation of adult degenerative scoliosis. Scientific Reports. 8 (1), 890 (2018).
- Kantelhardt, S. R., et al. Perioperative course and accuracy of screw positioning in conventional, open robotic-guided and percutaneous robotic-guided, pedicle screw placement. European Spine Joutnal. 20 (6), 860-868 (2011).
- Verma, R., Krishnan, S., Haendlmayer, K., Mohsen, A. Functional outcome of computer-assisted spinal pedicle screw placement: a systematic review and meta-analysis of 23 studies including 5,992 pedicle screws. European Spine Journal. 19 (3), 370-375 (2010).
- Ghasem, A., Sharma, A., Greif, D., Alam, M., Maaieh, M. The Arrival of Robotics in Spine Surgery: A Review of the Literature. Spine. 43 (23), 1670-1677 (2018).
- Roser, F., Tatagiba, M., Maier, G. Spinal robotics: current applications and future perspectives. Neurosurgery. 72 (1), 12-18 (2013).
- Chen, H. Y., et al. Results of using robotic-assisted navigational system in pedicle screw placement. PLoS One. 14 (8), 0220851 (2019).
- NDI Medical. , Available from: https://www.ndigital.com/medical/products/polaris-vega (2020).
- Gertzbein, S. D., Robbins, S. E. Accuracy of pedicular screw placement in vivo. Spine. 15 (1), 11-14 (1990).
- Kim, T. T., Johnson, J. P., Pashman, R., Drazin, D. Minimally Invasive Spinal Surgery with Intraoperative Image-Guided Navigation. Biomed Research International. 2016, 5716235 (2016).
- Bailey, S. I., et al. The BWM spinal fixator system. A preliminary report of a 2-year prospective, international multicenter study in a range of indications requiring surgical intervention for bone grafting and pedicle screw fixation. Spine. 21 (17), 2006-2015 (1996).
- Lonstein, J. E., et al. Complications associated with pedicle screws. The Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume. 81 (11), 1519-1528 (1999).
