用于直接访问人工耳蜗的机器人人工耳蜗植入
2022年6月16日
机器人人工耳蜗植入是一种微创内耳探入的程序。与传统手术相比，机器人人工耳蜗植入涉及需要在手术室中执行的额外步骤。在本文中，我们将对手术过程进行描述，并重点介绍机器人人工耳蜗植入的重要方面。
我们展示了一种全球独特的人工耳蜗植入技术。工作流程是全面的，需要培训以确保安全的程序。这种技术的主要优点是它能够对内耳进行最佳对齐的微创隧道通道。
首先，确保轨迹到面神经的距离至少为 0.4 毫米，到鼓索的距离至少为 0.3 毫米，以便安全地钻孔轨迹。然后，标记人工耳蜗植入的耳后切口。使用手术标志物，进行切口，抬起肌肉皮瓣，并使用刮匙暴露乳突皮质骨。
标记五个基准螺钉的位置。前四个定位螺钉以梯形模式向后约20-30毫米定位。第五颗螺钉用于连接患者标记，放置在与前四个螺钉大约一个拇指距离的位置，尽可能低。
保持钻头垂直于骨表面，并使用预钻头和钻头手柄预钻螺钉孔。将螺钉插入预先钻孔中，并确保螺钉牢固地固定在骨头中。在呼吸暂停下进行计算机断层扫描成像或锥形束 CT 成像以减少运动伪影。
以 0.2 x 0.2 x 0.2 毫米的最小分辨率执行成像。验证 CT 数据中所有螺钉的图像数据质量和可见性。然后通过在输卵管中心线选项卡中添加点来生成面神经表面网格。
转到输卵管识别并通过调整点来定义输卵管。接下来，生成鼓弦曲面网格。计划钻探轨迹并与神经放射科医生批准计划。
通过将头部对准头枕内来准备患者，使颈部由底部垫支撑，鼻子与头枕顶部框架的中心对齐。确保患者的头部充分固定在头枕上。放置面神经监测电极。
然后，用无菌窗帘覆盖机器人系统和导航平台。放置一条线并将患者标记固定在第五个螺钉上，以便机器人系统的跟踪摄像头可以看到它。确保患者标记牢固连接，并且所有关节都牢固收紧。
在注册过程之后，避免患者标记的任何移动至关重要。执行患者到计划注册，以将虚拟计划与实际患者相关联。将手柄与定位工具一起使用，并将其放在每个基准螺钉上四次。
按照导航平台上指示要放置工具的螺钉的屏幕执行注册过程。将所有螺钉位置数字化后，检查基准定位错误以确认基准定位精度足以继续。将钻头插入手柄并连接灌溉喷嘴。
确认钻头与规划软件中规划的虚拟轨迹对齐。使用机器人系统开始钻孔。系统将以啄食动作进行钻孔，直到到达面部凹槽上方的第一个安全检查点。
到达第一个检查点后，将机械臂移出手术区域。首先，进行术中影像学安全性检查。从患者身上取下患者标记。
与神经放射学团队一起进行 CT 成像或锥形束 CT 成像。将CT数据加载到计划软件中，并与神经放射科医生确认轨迹是安全的。对于中耳通道，确认钻头与钻孔的对齐，并继续钻孔，直到到达第一个面神经刺激点。
插入面神经探头以检查面神经的完整性。然后，机器人系统将钻到下一个面神经刺激点。总共将测试五个面神经刺激点。
启动机器人系统以铣削骨悬垂。系统将在突破后自动停止，以确保达到电极阵列的足够孔径，同时旨在保留圆窗膜。通过内窥镜或显微镜，通过鼓膜瓣确认内耳通路。
拆下患者标记和所有五个基准螺钉。使用手术模板标记种植体位置并准备种植体袋。将人工耳蜗体固定在口袋中，并通过插入导管手动插入电极阵列。
使用插入导管标记电极引线作为预期插入深度的参考，并在导管的侧端标记阵列。达到最终插入深度后，拆下插入导管。患者的术前CT图像显示耳硬化晚期状态，使岩骨崩解，使耳蜗难以辨别。
术后结果显示钻孔隧道和插入的电极阵列。在这种情况下，用于术前确定内耳最佳插入通道的手术计划导致电极阵列的成功插入，其角插入深度约为270度。最重要的方面是耐心地计划注册的准确性和安全性。
外科医生必须确保螺钉牢固就位，并正确执行注册程序。
概述
本文描述了一种独特的机器人人工耳蜗植入技术，强调其微创性质和精确手术规划的重要性。该程序涉及一个全面的工作流程，需要培训以确保安全性和准确性。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经外科
- 机器人手术
- 耳鼻喉科
背景
- 机器人人工耳蜗植入允许微创进入内耳。
- 常规手术涉及更具侵入性的技术。
- 精确的对齐和轨迹规划对安全性至关重要。
- 培训对于有效执行该程序至关重要。
研究目的
- 展示一种安全有效的人工耳蜗植入技术。
- 突出机器人辅助手术的优势。
- 确保最佳对齐并最大限度地减少对周围结构的损伤。
使用的方法
- 术前成像以规划手术轨迹。
- 放置基准螺钉以实现准确导航。
- 带实时成像反馈的机器人钻孔。
- 面神经完整性的术中监测。
主要结果
- 该技术允许精确钻孔并安全进入耳蜗。
- 成功插入电极阵列。
- 术后成像确认了手术的准确性。
- 整个过程中保持了患者安全和注册准确性。
结论
- 机器人人工耳蜗植入是传统方法的可行替代方案。
- 精确的患者到计划注册对成功至关重要。
- 培训和准备显著提高了程序的安全性。
常见问题
Executive Industry Relevance
Robotic cochlear implantation with direct cochlear access exemplifies the integration of precision robotics and advanced imaging for minimally invasive surgical workflows. This approach enhances procedural accuracy, reduces risk to critical structures, and supports reproducible outcomes in complex anatomical environments. Its relevance spans translational device development and surgical innovation pipelines where safety, standardization, and quantitative validation are paramount.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative assessment of surgical trajectory safety margins relative to critical neuroanatomy.
- Supports functional validation of device-tissue interface in anatomically challenging contexts.
- Facilitates mechanistic de-risking by integrating imaging, navigation, and intraoperative monitoring.
Screening & Assay Development
- Establishes standardized protocols for device placement and trajectory verification using imaging and fiducial registration.
- Delivers reproducible, quantitative outputs for trajectory accuracy and nerve proximity thresholds.
- Enables cross-comparison of device performance and workflow reproducibility across patient cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Aligns surgical workflow with translational endpoints such as electrode placement accuracy and postoperative imaging confirmation.
- Supports continuity from preclinical device validation to clinical workflow integration.
- Provides a platform for iterative refinement of robotic and imaging-guided interventions.
Pipeline & Workflow Integration
This robotic workflow bridges early device validation, surgical planning, and intraoperative execution, supporting a continuum from discovery through translational research and clinical implementation.
- Discovery Biology: Integrates hypothesis-driven trajectory planning with quantitative anatomical validation.
- Screening: Standardizes imaging, registration, and intraoperative monitoring for reproducible device placement.
- Analytics: Provides quantitative readouts for trajectory accuracy, nerve proximity, and registration error thresholds.
- Translational Research: Enables direct comparison of preoperative planning and postoperative outcomes for device optimization.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, modular workflow adaptable to other robotic or image-guided interventions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device placement and reduces anatomical risk.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible workflows with quantitative checkpoints.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making for device advancement and clinical translation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of device and workflow innovations.
Implementation Considerations
- Requires multidisciplinary expertise in surgical robotics, imaging, and neuroanatomy.
- Demands high-resolution imaging infrastructure and real-time navigation platforms.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of registration and monitoring protocols.
- Adaptation to diverse anatomical models may require workflow customization.
- Accuracy is contingent on robust patient-to-plan registration and intraoperative verification.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:36
Patient Candidacy Screening and Fiducial Screw Insertion
1:55
Preoperative Planning and Patient Preparation
4:13
Middle Ear Access: Phase 1
4:48
Middle Ear Access: Phase 2
5:43
Inner Ear Access
6:12
Implant Management and Electrode Insertion
6:55
Results: Robotic Cochlear Implantation in a Patient with Far Advanced Otosclerosis
7:35
Conclusion
