مقالة منهجية

وضع المسمار عنيق باستخدام شاشة الواقع المعزز المثبتة على الرأس في نموذج الخنزير

DOI:

10.3791/64474

⸱

مايو 24, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, 2Brainlab AG, 3Capio Spine Center Stockholm, Löwenströmska Hospital

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم استخدام شاشة الواقع المعزز المثبتة على الرأس ، Magic Leap ، جنبا إلى جنب مع نظام الملاحة التقليدي لوضع مسامير عنيق في نموذج خنزير من خلال الالتزام بسير عمل جديد. مع متوسط وقت إدخال يبلغ <2.5 دقيقة ، تم تحقيق الدقة الفنية دون المليمتر والدقة السريرية بنسبة 100٪ وفقا ل Gertzbein.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يساعد هذا البروتوكول في تقييم دقة وسير عمل نظام الملاحة الهجين للواقع المعزز (AR) باستخدام شاشة Magic Leap المثبتة على الرأس (HMD) لوضع برغي عنيق طفيف التوغل. تم وضع عينات الخنازير الجثة على طاولة جراحية وملفوفة بأغطية معقمة. تم تحديد مستويات الاهتمام باستخدام التنظير الفلوري ، وتم إرفاق إطار مرجعي ديناميكي بالعملية الشائكة لفقرة في المنطقة محل الاهتمام. تم إجراء التصوير المقطعي المحوسب شعاع مخروطي (CBCT) ، وتم إنشاء عرض 3D تلقائيا ، والذي تم استخدامه للتخطيط اللاحق لمواضع المسمار عنيق. تم تزويد كل جراح ب HMD الذي تمت معايرته بشكل فردي وتوصيله بنظام الملاحة في العمود الفقري.

تم استخدام الأدوات الملاحية ، التي تم تتبعها بواسطة نظام الملاحة وعرضها في 2D و 3D في HMD ، ل 33 قنية عنيق ، يبلغ قطر كل منها 4.5 مم. تم تقييم فحوصات CBCT بعد الإجراء من قبل مراجع مستقل لقياس الدقة الفنية (الانحراف عن المسار المخطط) والسريرية (درجة Gertzbein) لكل قنية. تم قياس وقت الملاحة لكل قنية. كانت الدقة الفنية 1.0 مم ± 0.5 مم عند نقطة الدخول و 0.8 مم ± 0.1 مم عند الهدف. كان الانحراف الزاوي 1.5 درجة ± 0.6 درجة ، وكان متوسط وقت الإدخال لكل قنية 141 ثانية ± 71 ثانية. كانت الدقة السريرية 100٪ وفقا لمقياس درجات Gertzbein (32 درجة 0 ؛ 1 درجة 1). عند استخدامها لقنية عنيق طفيفة التوغل في نموذج الخنازير ، يمكن تحقيق الدقة التقنية تحت المليمتر والدقة السريرية بنسبة 100٪ باستخدام هذا البروتوكول.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد الموضع الصحيح لمسامير عنيق أمرا مهما لتجنب تلف الهياكل الوعائية العصبية في العمود الفقري وحوله. دقة التنسيب باستخدام تقنية اليد الحرة متغيرة للغاية1. باستخدام الملاحة 3D ، يتم تحسين الدقة مقارنة بالطرق التقليدية الموجهة بالصور القائمة على التنظير الفلوري أثناء العملية. دقة أعلى يقلل من خطر جراحة المراجعة 2,3.

مع التقدير الذي يعني أن متوسط العمر المتوقع سيستمر في الزيادة ، سيحتاج عدد متزايد من المرضى المسنين إلى إجراءات جراحية في العمود الفقري لمختلف الأمراض4. تكتسب الأساليب طفيفة التوغل أرضية بسبب انخفاض معدل الإصابة بها ، خاصة عند كبار السن 5,6. ومع ذلك ، تعتمد هذه الأساليب على حلول ملاحية دقيقة. نظرا لأن الملاحة تعتمد على الصور ، تبذل الجهود لتقليل التعرض للإشعاع أثناء العملية للمرضى والموظفين7،8،9،10.

الواقع المعزز (AR) هو تقنية ناشئة في الملاحة الجراحية تهدف إلى تحسين الدقة والفعالية في غرفة العمليات (OR)11. يقوم الواقع المعزز بتركيب المعلومات التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر على عرض العالم الحقيقي. يعمل هذا بشكل جيد بشكل خاص عندما يتم عرض المعلومات المتراكبة من خلال HMD. لهذا الغرض ، اكتسبت HMDs التي تستخدم تقنية العرض على الزجاج الأمامي الانتباه نظرا لصغر حجمها وقابليتها للنقل وإمكانية الحفاظ على خط رؤية مباشر. تتوفر العديد من HMDs في السوق اليوم للملاحة AR12،13،14،15،16.

سماعة الرأس Magic Leap عبارة عن HMD بصري شفاف ، بما في ذلك العديد من الكاميرات ومستشعر العمق ووحدات القياس بالقصور الذاتي ، والتي تستخدم لتحديد موضع واتجاه سماعة الرأس في البيئة. كان الغرض من هذه الدراسة هو تقييم سير عمل Magic Leap HMD ، جنبا إلى جنب مع نظام الملاحة التقليدي وجهاز CBCT المحمول المتطور ، للتصوير أثناء العملية في بيئة جراحية واقعية.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تنفيذ الإجراء في غرفة العمليات التقليدية ، ومجهزة بطاولة OR مشعة ، ومنصة ملاحة ، وجهاز CBCT متنقل يوفر كلا من التنظير الفلوري 2D وصور 3D CBCT ذات الجودة العالية للملاحة AR. تم استخدام جثتين خنزيريتين ، يبلغ طولهما حوالي 80 سم و 45 كجم ، لغرض هذه الدراسة. تم شراء العينات تجاريا ، ولم يتطلب استخدامها لهذه التجربة تصريحا أخلاقيا. يتم سرد جميع الأجهزة والأدوات والبرامج المستخدمة في سير العمل الموصوف في جدول المواد. تم تنفيذ الإجراء التالي خطوة بخطوة وتكراره لكل عينة.

1. عينة جثة الخنازير

  1. ضع عينة جثة الخنازير على طاولة العمليات في غرفة العمليات.
  2. ثنى عينة جثة الخنازير في أغطية معقمة. استخدم فيلم شق لتغطية الجلد في المجال الجراحي.

2. تحديد مستويات الاهتمام الفقرية

  1. باستخدام ماسح CBCT ، حدد مستويات الاهتمام الفقرية عن طريق التنظير الفلوري. استخدم قرص التحكم اللاسلكي الخاص بماسح CBCT لتحريك الماسح الضوئي إلى الموضع المطلوب ، ومحاذاة شعاع الأشعة السينية ، وإجراء فحص التنظير الفلوري (الشكل 1).
    ملاحظة: يمكن مراجعة عمليات الفحص 2D على الفور على الجهاز اللوحي. يتم تحديد مستويات العمود الفقري من خلال البحث عن الأضلاع في فحص التنظير الفلوري والعد لأعلى أو لأسفل.
  2. قم بتوصيل المشبك المرجعي الديناميكي للملاحة المشعة بعملية شائكة في منطقة الاهتمام عن طريق تعريض العملية الشائكة وتثبيت المشبك باستخدام مفك البراغي المخصص. ثم قم بتوصيل المجالات العاكسة للإطار المرجعي بالمشبك (الشكل 2).
  3. قم بإجراء فحص CBCT ، وانقل الفحص إلى منصة الملاحة (عبر الشبكة المحلية) (الشكل 3). تتعقب كاميرا نظام الملاحة الماسح الضوئي CBCT والإطار المرجعي الديناميكي ، مما يتيح التسجيل التلقائي للمريض باستخدام برنامج التسجيل التلقائي Brainlab Loop-X على منصة الملاحة.
  4. ابدأ تشغيل برنامج الملاحة في العمود الفقري والصدمات على منصة الملاحة. استخدم مؤشر العمود الفقري وطرق عرض التنقل 2D للتحقق من دقة تسجيل المريض على المعالم التشريحية.

figure-protocol-1
الشكل 1: قرص التحكم اللاسلكي لماسح CBCT. الجهاز اللوحي الذي يعرض صور التنظير الفلوري من CBCT. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-2
الشكل 2: صورة تخطيطية للمشبك المتصل بالعملية الشائكة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-protocol-3
الشكل 3: Loop-X CBCT. يقوم CBCT بإجراء مسح ضوئي على جثة الخنزير المغطاة مع إرفاق المرجع. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. معايرة الصك

  1. قم بمعايرة دليل الحفر الملاحي ومفك البراغي لنظام الملاحة. لهذا الغرض ، حدد الأداة في برنامج Brainlab Spine and Trauma Instrument Setup ، ثم قدم الأداة الحقيقية إلى كاميرا نظام الملاحة جنبا إلى جنب مع جهاز المعايرة. حرك الجهاز في حركة دوارة أثناء ملامسته لجهاز المعايرة حتى يتعرف نظام الملاحة على الجهاز. بمجرد معايرتها ، تتبع وتصور الأداة على كل من صور 2D ونموذج 3D في HMD.

4. تركيب جهاز مثبت على الرأس

  1. تأكد من أن كل جراح مزود بسماعة رأس Magic Leap (HMD). تأكد من توصيل HMD ومنصة الملاحة بنفس الشبكة (اتصال WLAN ل HMD واتصال LAN لمنصة الملاحة).
  2. لإنشاء الاتصال بين HMD وبرنامج الملاحة في العمود الفقري والصدمات ، انظر إلى رمز الاستجابة السريعة المعروض على شاشة منصة الملاحة. يؤدي هذا إلى بدء تشغيل تطبيق الواقع المختلط المقابل الذي يعمل على HMD ونقل البيانات إلى HMD.
  3. قم بإجراء محاذاة الواقع المختلط من خلال النظر إلى المصفوفة المرجعية للعمود الفقري من خلال HMD لبضع ثوان. انتظر نموذج 3D للعمود الفقري ، يتم تقديمه بناء على فحص CBCT ، ليتم زيادته بدقة على العينة في HMD. بالإضافة إلى التراكب ثلاثي الأبعاد ، انظر إلى طرق عرض التنقل ثنائية الأبعاد ونموذج ثلاثي الأبعاد ثان أعلى طرق عرض التنقل ثنائية الأبعاد (عرض التمرير) التي يتم عرضها في HMD.

figure-protocol-4
الشكل 4: العرض من خلال HMD. وجهة نظر الجراح من خلال HMD تقديم كل من المعلومات 2D و 3D. يظهر التراكب ثلاثي الأبعاد مسامير ثلاثية الأبعاد المخطط لها مع خطوط مسار بارزة تساعد في محاذاة الأداة. يتم زيادة نموذج 3D السفلي على العمود الفقري للخنزير. يتم توفير معلومات إضافية في تمثيلات 2D و 3D العائمة أعلاه ، والتي يمكن وضعها بحرية في الفضاء الافتراضي وتشغيلها وإيقاف تشغيلها. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

5. التخطيط لوضع المسمار عنيق

  1. خطط لمسارات المسمار عنيق بناء على النموذج المعزز المسجل 3D ، ومواءمتها مع تشريح العمود الفقري ، وتصورها في HMD (الشكل 5). قم بإجراء ضبط دقيق للمسارات اللولبية على شاشة اللمس الخاصة بمنصة الملاحة.

figure-protocol-5
الشكل 5: تخطيط مسار المسمار عنيق. يتم تخطيط مسارات مسامير عنيق باستخدام HMD ومؤشر الملاحة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

6. بدء وضع المسمار عنيق

  1. قم بعمل شقوق جلدية صغيرة بطول 2 سم تقريبا باستخدام مشرط للوصول إلى الحد الأدنى من التدخل الجراحي إلى الباديل بناء على نموذج 3D المتراكب المرئي من خلال HMD (الشكل 6).
  2. باستخدام تقنية طفيفة التوغل ، قم بتشريح الأنسجة الرخوة ، وتوسيع القناة باستخدام الموسعات حتى يتم الوصول إلى نقطة دخول عنيق على سطح العمود الفقري.
  3. اضبط عمق دليل الحفر ليتناسب مع طول المسمار المخطط للعنيق. يتم عرض طول المسمار المخطط على شاشة نظام الملاحة. ضع ومحاذاة دليل الحفر الملاحي مع المسار المخطط.
  4. حفر عنيق باستخدام مثقاب الطاقة مع مثقاب 4.5 مم (الشكل 7). حفر وفقا للمسار المخطط ؛ يمنع دليل الحفر الحفر من التعمق أكثر من العمق المخطط له.
  5. تقدير الوقت من شق الجلد حتى يتم حفر القناة لكل عنيق.

figure-protocol-6
الشكل 6: شقوق طفيفة التوغل. جثة الخنزير من الأعلى تظهر الشقوق طفيفة التوغل على طول العمود الفقري. إلى اليمين يوجد المرجع مع المجالات العاكسة المثبتة على العملية الشائكة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-7
الشكل 7: حفر عنيق. يتم حفر عنيق باستخدام مثقاب كهربائي باستخدام الملاحة المرئية من خلال HMD لمحاذاة دليل الحفر إلى المسار المخطط مسبقا. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

7. تصور وضع المسمار

ملاحظة: لم يتم وضع مسامير لتجنب القطع الأثرية المعدنية أثناء التقييم.

  1. قم بإجراء CBCT ثان للحصول على صور الأشعة السينية للفقرات المحفورة لتحليل الدقة. تأكد من أن القناة المحفورة في الفقرة مرئية بوضوح قبل استخدامها لتحليلات الدقة اللاحقة.

8. قنية العمود الفقري

  1. كرر الإجراء أعلاه الموضح في القسم 2 والقسم 4 والقسم 6 والقسم 7 لتغطية المنطقة التالية ذات الاهتمام حتى يتم قنية العمود الفقري بالكامل.
  2. كرر نفس الإجراء (الأقسام 1-8) باستخدام العينة الثانية.

9. تحليل الصور

  1. قم بمطابقة صور CBCT التي تم الحصول عليها مع خطة التنقل وقم بإجراء التصحيحات وفقا لملاحظات المختبر التي تم التقاطها أثناء الإجراء.
  2. اطلب من مراجع مستقل تقييم جميع الصور وتصنيف القنية وفقا لمقياس درجات Gertzbein ، من 0 إلى 3. تعتبر الدرجات 0 أو 1 دقيقة. تعتبر الصفوف 2 أو 3 غير دقيقة.
  3. دمج مسارات المسارات المخططة والقنية ، وتحديد الدقة الفنية على أنها الانحراف عن المسار عند المدخل والهدف. قياس الانحراف الزاوي.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في المجموع ، تم إجراء 33 قنية ملاحية. تم تقييم الوقت لكل قنية والدقة السريرية والتقنية في فحوصات CBCT بعد الجراحة (الشكل 8).

figure-results-1
الشكل 8: فحص ما بعد الجراحة لقنية Gertzbein من الدرجة 0. يتضمن الفحص الخطة الجراحية لقنية عنيق ، معروضة في المناظر الإكليلية والمحورية والسهمية. لاحظ المحاذاة الوثيقة للمسمار الافتراضي والقناة المقنية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

كان متوسط وقت الإدخال لكل قنية 141 ثانية ± 71 ثانية (متوسط [المدى]: 151 [43-471] ؛ الشكل 9).

figure-results-2
الشكل 9: الرسم البياني ومربع توزيع أوقات قنية عنيق. أعلى ، الرسم البياني لتوزيع أوقات قنية عنيق (ن = 33) ؛ أسفل ، مخطط المربع المقابل الذي يوضح المتوسط والنطاق الربيعي والقيم المتطرفة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تم اعتبار جميع القنية ال 33 دقيقة سريريا وفقا لمقياس درجات Gertzbein (32 درجة 0 ؛ 1 درجة 1 ؛ 32 درجة 1 ؛ 32 درجة 0 ؛ 1 درجة 1 ؛ 32 درجة 0 ؛ 1 درجة 1 ؛ 32 درجة 0 ؛ 1 درجة 1 ؛ 32 درجة 1 ؛ 32 درجة 0 ؛ 1 درجة 1 ؛ 32 درجة 1 ؛ 3 الجدول 1).

جيرتزباين الصف 0جيرتزباين الصف 1جيرتزباين الصف 2جيرتزباين الصف 3دقيق سريرياغير دقيق سريريادقة
عدد البراغي32100330100%

الجدول 1: الدقة السريرية للبراغي المزروعة وفقا لمقياس درجات Gertzbein. تم اعتبار الدرجات 0 أو 1 دقيقة. تم اعتبار الصفوف 2 أو 3 غير دقيقة.

لتقييم الدقة الفنية ، تم قياس انحراف كل قنية عن مسارها المخطط عند مدخل العظام وفي أسفل قناة الحفر (الشكل 10). تم إجراء قياسات 3D عن طريق دمج المسح أثناء العملية ، بما في ذلك مسارات القنية المخطط لها ، مع مسح ما بعد الجراحة للقنية. تم حساب الانحراف الزاوي بناء على هذه البيانات.

figure-results-3
الشكل 10: نظرة عامة على نموذج القياس للدقة الفنية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تم وصف هذه الطريقة سابقا بواسطة Frisk et al.12. بالنسبة للقنية ال 33 التي تم إجراؤها ، كانت الدقة الفنية 1.0 مم ± 0.5 مم (الوسيط [المدى]: 1.0 [0.4-3.3]) عند نقطة الدخول (الشكل 11) و 0.8 مم ± 0.1 مم (المتوسط [المدى]: 0.8 [0.6-4.6]) في الجزء السفلي من قناة الحفر (الشكل 12). كان الانحراف الزاوي 1.5 درجة ± 0.6 درجة (الوسيط [المدى]: 1.5 [0.3-5.0] ؛ الشكل 13).

figure-results-4
الشكل 11: الدقة الفنية عند نقطة دخول العظام. أعلى ، الدقة الفنية عند الإدخال ؛ أسفل ، مخطط المربع المقابل الذي يوضح المتوسط والنطاق الربيعي والقيم المتطرفة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-5
الشكل 12: الدقة الفنية عند الهدف (طرف قناة الحفر). أعلى ، الدقة الفنية في الهدف (طرف قناة الحفر) ؛ في الأسفل، مخطط المربع المقابل الذي يعرض المتوسط والنطاق الربيعي والقيم المتطرفة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-6
الشكل 13: الانحراف الزاوي مقارنة بالمسار المخطط. أعلى ، انحراف الزاوية عن المسار المخطط ؛ في الأسفل ، مخطط المربع المقابل الذي يوضح النطاق المتوسط والربيعي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في هذه الدراسة ، تم وصف سير عمل جديد لوضع برغي عنيق طفيف التوغل باستخدام HMD في ظروف معقمة وتقييم دقته. هناك العديد من التقارير العلمية حول أنظمة HMD للملاحة القحفية والعمود الفقري ، حصل اثنان منها على موافقة إدارة الغذاء والدواء للاستخدام السريري17,18. أظهرت دراسات أخرى نتائج واعدة في قابلية استخدام HMDs في البيئات المعقمة19,20 ، بالإضافة إلى دقة جيدة في الدراسات الوهمية والجثث 12,13,21. تدعم نتائج الدراسة الحالية فائدة وجدوى سير العمل في بيئة معقمة ويمكن أن تكون بمثابة أساس مهم للإدخال السريري للجهاز الحالي.

تتميز هذه الدراسة بالوصف التفصيلي للإجراء في غرفة العمليات. باستخدام مفهوم التنقل المتكامل ، بما في ذلك CBCT و HMD أثناء العملية ، يمكن أتمتة تسجيل المريض وتراكب الصور لتوفير الوقت والجهد في غرفة العمليات. بمجرد اكتمال الإعداد وتجهيز الجراحين ب HMD الذي تمت معايرته للعين ، يمكن تنفيذ جميع الخطوات الأخرى بسلاسة. من المزايا الرائعة للتخطيط المسبق لمسارات المسمار أن أي انحراف عن المسار الصحيح يمكن تصوره وتصحيحه على الفور.

عند اكتمال التخطيط ، يمكن رؤية المسارات من خلال عنيق وسوف تتطابق مع الانحناءات التشريحية للعنايق. ستصبح أي مسارات لا تتطابق مع انحناء الآخرين واضحة ، ويمكن للجراح بعد ذلك تصحيحها لتسهيل وضع القضيب اللاحق. يتم حفظ المسارات المخطط لها ، ويمكن استخدامها بعد ذلك لتقييم الدقة الفنية بعد الاندماج في فحوصات ما بعد الجراحة. في هذا السياق ، الدقة الفنية هي مزيج من الخطأ الوارد لنظام الملاحة وقدرة الجراح على الالتزام بالمسار المخطط له. الأهم من ذلك ، أن إمكانية إجراء تأكيد CBCT يسمح بالمراجعة أثناء العملية لأي برغي قد يتم وضعه بشكل غير صحيح ، على الرغم من الملاحة.

CBCT هو جهاز تصوير معروف ويستخدم على نطاق واسع للملاحة أثناء العملية والتحقق بعد العملية الجراحية. يوفر CBCT صورا 3D بجودة عالية مقارنة بصور 2D من C-arm ، وهو جهاز شائع الاستخدام في جراحة العمود الفقري. جودة الصورة ودقة التشخيص ل CBCT قابلة للمقارنة مع التصوير المقطعي المحوسب التقليدي. تتشابه متطلبات الوقت للإعداد واللف المعقم مع متطلبات الذراع C القياسية ولكن مع تصوير بجودة تشخيص أفضلبكثير 22،23،24،25.

الفرق في الدقة التقنية بين نقطة الدخول والنقطة المستهدفة هو نتيجة لحقيقة أن الدقة في نقطة الدخول تعتمد بشكل كبير على التشريح في نقطة الدخول المختارة. إذا تم وضع نقطة الدخول على منحدر على سطح العظم ، فهناك دائما خطر تخطي26,27. عندما يتم إدخال عنيق ، ستوجه الجدران القشرية الصلبة الجهاز ، وبالتالي ، سيكون الانحراف عند الهدف أصغر بسبب عدم وجود مجال للتذبذب.

يوفر HMD نموذج 3D الذي يتم تقديمه من CBCT أثناء العملية أو التصوير قبل الجراحة وتعزيزه على العمود الفقري الفعلي. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعرض صور 2D في الطائرات المحورية والسهمية والإكليلية ، بالإضافة إلى نموذج 3D ثان يمكن للجراح تدويره ووضعه في أي مكان في الفضاء الافتراضي ، بناء على التفضيل الشخصي. يتم حاليا التفاعل مع برنامج العرض باستخدام جهاز تحكم عن بعد. لاستخدام جهاز التحكم عن بعد هذا في بيئة معقمة ، يجب وضعه في كيس بلاستيكي معقم. هذه ممارسة قياسية مع العديد من الأجهزة المحمولة غير المعقمة التي يجب استخدامها في البيئات المعقمة. ومع ذلك ، في البيئة السريرية ، يفضل إيماءات اليد أو الأوامر الصوتية. أثناء التنقل ، توفر التمثيلات الافتراضية للأدوات المتعقبة في طرق العرض 2D و 3D ملاحظات بصرية لمساعدة الجراح.

لقد تطورت HMD نفسها ، والجيل الثاني من Magic Leap أخف وزنا ولديه مجال رؤية أكبر. يعد مجال الرؤية عاملا مهما في استخدام HMDs ويمثل إحدى الميزات التي يتم تطويرها باستمرار. كان مجال رؤية Magic Leap فعالا تماما لإجراء هذه التجربة ولم يشكل أي قيود على سير العمل. يحتوي كل HMD على جهاز كمبيوتر صغير خاص به يحتاج الجراح إلى ارتدائه تحت العباءة المعقمة. يتم الاتصال بين HMD ونظام الملاحة عبر Wi-Fi ، وقد تؤدي قيود الشبكة إلى زمن الوصول. على الرغم من أن هذا المنتج هو النموذج الأولي الأول ، إلا أن النتائج الحالية تشير إلى دقة سريرية ممتازة ودقة تقنية دون المليمتر.

حدود هذه الدراسة هي حجم العينة الصغير ونموذج الخنازير والجثث. لا يمكن تقييم الآثار المحتملة للتنفس والنزيف على الدقة. على الرغم من استخدام تقنية طفيفة التوغل ، لم يتم إدخال مسامير. ومع ذلك ، كانت القنوات اللولبية مرئية بسهولة وسمحت بإجراء تقييم دقيق للدقة دون تدخل من القطع الأثرية المعدنية. في الختام ، تقدم هذه الورقة وصفا تفصيليا لسير عمل جديد لتنقل HMD AR. عند استخدامها لقنية عنيق طفيفة التوغل في نموذج الخنازير ، يمكن تحقيق الدقة التقنية تحت المليمتر والدقة السريرية بنسبة 100٪.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى أي من المؤلفين المنتسبين إلى المؤسسات السريرية (H.F. ، G.B. ، E.E. ، و A.E.-T.) مصالح مالية في الموضوع أو المواد أو المعدات أو مع أي مواد منافسة ولم يتلقوا أي مدفوعات من Brainlab. كان A.E.-T مستشارا ل Brainlab حتى أكتوبر 2022. المؤلفون الآخرون المنتسبون إلى Brainlab (J.W. ، F.T. ، و L.W.) لديهم مصالح مالية في الموضوع والمواد والمعدات ، بمعنى أنهم موظفون في Brainlab. اقتصر مدى التأثير على البيانات وبنية المخطوطة واستنتاجات المخطوطة من قبل هؤلاء المؤلفين و / أو Brainlab على المعرفة التقنية ودعم التجارب ، بالإضافة إلى إجراء التحليل الفني لبيانات الصورة. كان للمؤلفين الذين ليس لديهم تضارب في المصالح سيطرة كاملة على جميع علامات البيانات وتحليل البيانات والمعلومات المقدمة للنشر والاستنتاجات العامة المستخلصة في المخطوطة. نظام النموذج الأولي الموصوف في هذه المقالة هو حاليا نموذج أولي للبحث وليس للاستخدام التجاري.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مصفوفة تتبع الأدوات العمود الفقري والصدمات & nbsp; نظامBrainlab
Brainlab
figure-materials-1
جهاز التحكم عن بعد القابل للتصرفBrainlabSmartClip
أنبوب دليل الحفر ، مقبض مع كرات علامة ، دليل الحفر ، التحكم في عمق دليل الحفر ، قابل للإدخال ، لقم الثقبدليلالحفر وملحقاته
ExpediumDePuy SynthesScrewdriver
figure-materials-2
مصفوفة معايرة الأدواتمصفوفة معايرة أداة Brainlab
figure-materials-3
Loop-XBrainlabCBCT scanner
figure-materials-4
Magic Leap 2Magic Leap Inc.سماعة الواقع المختلط
figure-materials-5
العمود الفقري لمؤشر التنقل BrainlabNavigation Pointer
figure-materials-6
مصفوفة مرجعية للعمود الفقري لالكربون المشبك المرجعي (4-Sphere Geometry)BrainlabSpine Reference Array
figure-materials-7
الكربون المشبك المرجعي للعمود الفقري مع شريط التمريرBrainlabSpine Reference Clamp  
figure-materials-8
TruSystem 7500Trumpf
برنامج
تطبيق التنقل في العمود الفقري للواقع المختلط ل Magic LeapBrainlabRun on Curve Navigation System
Version: 2.0
PDMBrainlabRun on Curve Navigation System
Version: 4.2
Spine & amp إعداد أداة الصدماتBrainlabتشغيل على نظام الملاحة المنحنية
الإصدار: 6.2
العمود الفقري & Trauma Navigation 2.0BrainlabRun on Curve Navigation System
الإصدار: 1.6
الملاحة منحنى ذو 4 علامات نظام الملاحة طاولة التشغيل

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kosmopoulos, V., Schizas, C. Pedicle screw placement accuracy: A meta-analysis. Spine. 32 (3), 111-1120 (2007).
  2. Perdomo-Pantoja, A., et al. Accuracy of current techniques for placement of pedicle screws in the spine: A comprehensive systematic review and meta-analysis of 51,161 screws. World Neurosurgery. 126, 664-678 (2019).
  3. Elmi-Terander, A., et al. Augmented reality navigation with intraoperative 3D imaging vs fluoroscopy-assisted free-hand surgery for spine fixation surgery: A matched-control study comparing accuracy. Scientific Reports. 10, 707(2020).
  4. Deyo, R. A., et al. Trends, major medical complications, and charges associated with surgery for lumbar spinal stenosis in older adults. JAMA. 303 (13), 1259-1265 (2010).
  5. Lee, D. G., Park, C. K., Lee, D. C. Clinical and radiological comparison of 2 level anterior lumbar interbody fusion with posterolateral fusion and percutaneous pedicle screw in elderly patients with osteoporosis. Medicine. 99 (10), 19205(2020).
  6. Shamji, M. F., Goldstein, C. L., Wang, M., Uribe, J. S., Fehlings, M. G. Minimally invasive spinal surgery in the elderly: Does it make sense. Neurosurgery. 77, 108-115 (2015).
  7. Bourgeois, A. C., et al. Improved accuracy of minimally invasive transpedicular screw placement in the lumbar spine with 3-dimensional stereotactic image guidance: A comparative meta-analysis. Journal of Spinal Disorders and Techniques. 28 (9), 324-329 (2015).
  8. Innocenzi, G., Bistazzoni, S., D'Ercole, M., Cardarelli, G., Ricciardi, F. Does navigation improve pedicle screw placement accuracy? Comparison between navigated and non-navigated percutaneous and open fixations. Acta Neurochirurgica. Supplement. 124, 289-295 (2017).
  9. Fomekong, E., Safi, S. E., Raftopoulos, C. Spine navigation based on 3-dimensional robotic fluoroscopy for accurate percutaneous pedicle screw placement: A prospective study of 66 consecutive cases. World Neurosurgery. 108, 76-83 (2017).
  10. Yu, E., Khan, S. N. Does less invasive spine surgery result in increased radiation exposure? A systematic review. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (6), 1738-1748 (2014).
  11. Burström, G., Persson, O., Edström, E., Elmi-Terander, A. J. A. N. Augmented reality navigation in spine surgery: A systematic review. Acta Neurochirurgica. 163 (3), 843-852 (2021).
  12. Frisk, H., et al. Feasibility and accuracy of thoracolumbar pedicle screw placement using an augmented reality head mounted device. Sensors. 22 (2), 522(2022).
  13. Liebmann, F., et al. Pedicle screw navigation using surface digitization on the Microsoft HoloLens. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 14 (7), 1157-1165 (2019).
  14. Molina, C. A., et al. Augmented reality-assisted pedicle screw insertion: A cadaveric proof-of-concept study. Journal of Neurosurgery. Spine. 31 (1), 139-146 (2019).
  15. Yanni, D. S., et al. Real-time navigation guidance with intraoperative CT imaging for pedicle screw placement using an augmented reality head-mounted display: A proof-of-concept study. Neurosurgical Focus. 51 (2), 11(2021).
  16. Liu, H., et al. Percutaneous placement of lumbar pedicle screws via intraoperative CT image-based augmented reality-guided technology. Journal of Neurosurgery. Spine. 32 (4), 542-547 (2019).
  17. Bhatt, F. R., et al. Augmented reality-assisted spine surgery: An early experience demonstrating safety and accuracy with 218 screws. Global Spine Journal. , (2022).
  18. Felix, B., et al. Augmented reality spine surgery navigation: Increasing pedicle screw insertion accuracy for both open and minimally invasive spine surgeries. Spine. 47 (12), 865-872 (2022).
  19. Dennler, C., et al. Augmented reality in the operating room: A clinical feasibility study. BMC Musculoskeletal Disorders. 22 (1), 451(2021).
  20. Cofano, F., et al. Augmented reality in medical practice: From spine surgery to remote assistance. Frontiers in Surgery. 8, 657901(2021).
  21. Muller, F., et al. Augmented reality navigation for spinal pedicle screw instrumentation using intraoperative 3D imaging. Spine Journal. 20 (4), 621-628 (2020).
  22. Burström, G., et al. Intraoperative cone beam computed tomography is as reliable as conventional computed tomography for identification of pedicle screw breach in thoracolumbar spine surgery. European Radiology. 31 (4), 2349-2356 (2020).
  23. Edström, E., Burström, G., Nachabe, R., Gerdhem, P., Elmi Terander, A. A novel augmented-reality-based surgical navigation system for spine surgery in a hybrid operating room: Design, workflow, and clinical applications. Operative Neurosurgery. 18 (5), 496-502 (2020).
  24. Feng, W., Wang, W., Chen, S., Wu, K., Wang, H. O-arm navigation versus C-arm guidance for pedicle screw placement in spine surgery: A systematic review and meta-analysis. International Orthopaedics. 44 (5), 919-926 (2020).
  25. Cewe, P., Vorbau, R., Omar, A., Elmi-Terander, A., Edstrom, E. Radiation distribution in a hybrid operating room, utilizing different X-ray imaging systems: Investigations to minimize occupational exposure. Journal of Neurointerventional Surgery. 14 (11), 1139-1144 (2021).
  26. Su, B. W., et al. An anatomical study of the mid-lateral pars relative to the pedicle footprint in the lower lumbar spine. Spine. 34 (13), 1355-1362 (2009).
  27. Burström, G., Nachabe, R., Persson, O., Edstrom, E., Elmi Terander, A. Augmented and virtual reality instrument tracking for minimally invasive spine surgery: A feasibility and accuracy study. Spine. 44 (15), 1097-1104 (2019).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Augmented Reality SurgeryMinimally Invasive SurgerySpinal NavigationCone Beam CTFluoroscopy GuidanceSurgical WorkflowClinical Accuracy

مقالات ذات صلة