מאמר שיטה

מיקום בורג פדיקל באמצעות תצוגה המורכבת על ראש מציאות רבודה בדגם חזירי

DOI:

10.3791/64474

⸱

24 במאי 2024

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

במאמר זה

סיכום

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

תצוגת המציאות הרבודה המותקנת על הראש, Magic Leap, שימשה בשילוב עם מערכת ניווט קונבנציונלית כדי למקם ברגי פדיקל בדגם חזירי על ידי הקפדה על זרימת עבודה חדשנית. עם זמן החדרה חציוני של <2.5 דקות, דיוק טכני תת-מילימטרי ודיוק קליני של 100% הושגו על פי גרצביין.

תקציר

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

פרוטוקול זה מסייע להעריך את הדיוק ואת זרימת העבודה של מערכת ניווט היברידית של מציאות רבודה (AR) באמצעות התצוגה המותקנת על הראש Magic Leap (HMD) למיקום בורג פדיקל זעיר פולשני. דגימות הגופה הונחו על שולחן ניתוחים ועטופו בכיסויים סטריליים. רמות העניין זוהו באמצעות פלואורוסקופיה, ומסגרת ייחוס דינמית הוצמדה לתהליך עמוד השדרה של חוליה באזור העניין. טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט (CBCT) בוצעה, ועיבוד תלת ממדי נוצר באופן אוטומטי, ששימש לתכנון הבא של מיקומי בורג הפדיקול. לכל מנתח הותאם HMD שכויל באופן אינדיבידואלי וחובר למערכת הניווט בעמוד השדרה.

מכשירי ניווט, שאותרו על ידי מערכת הניווט והוצגו בדו-ממד ובתלת-ממד ב-HMD, שימשו ל-33 שימורי פדיקור, כל אחד בקוטר של 4.5 מ"מ. סריקות CBCT פוסט-פרוצדורליות הוערכו על ידי סוקר עצמאי כדי למדוד את הדיוק הטכני (סטייה מהנתיב המתוכנן) והקליני (ציון גרצביין) של כל קנולציה. זמן הניווט של כל קנולציה נמדד. הדיוק הטכני היה 1.0 מ"מ ±-0.5 מ"מ בנקודת הכניסה ו-0.8 מ"מ ±-0.1 מ"מ במטרה. הסטייה הזוויתית הייתה 1.5° ±-0.6°, וזמן ההחדרה הממוצע לקנולציה היה 141 שניות ±-71 שניות. הדיוק הקליני היה 100% על פי סולם הדירוג של גרצביין (32 כיתה 0; 1 כיתה 1). כאשר נעשה שימוש בקנולציות פדיקור זעיר פולשניות במודל חזירי, ניתן להשיג דיוק טכני תת-מילימטרי ודיוק קליני של 100% באמצעות פרוטוקול זה.

מבוא

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

מיקום נכון של ברגי פדיקל חשוב כדי למנוע נזק למבנים נוירו-וסקולריים בעמוד השדרה ובסביבתו. דיוק המיקום בטכניקת היד החופשית משתנה מאוד1. על ידי שימוש בניווט תלת-ממדי, הדיוק משופר בהשוואה לשיטות מונחות תמונה מסורתיות המבוססות על פלואורוסקופיה תוך ניתוחית. דיוק גבוה יותר מפחית את הסיכון לניתוח רוויזיה 2,3.

עם ההערכה כי תוחלת החיים הממוצעת תמשיך לעלות, מספר גדל והולך של חולים קשישים יזדקקו להליכים כירורגיים בעמוד השדרה עבור פתולוגיות שונות4. גישות זעיר פולשניות צוברות תאוצה בשל התחלואה הנמוכה יותר, במיוחד בקרב קשישיםבני 5,6. עם זאת, גישות אלה תלויות בפתרונות ניווט מדויקים. מכיוון שהניווט מבוסס על תמונות, נעשים מאמצים להפחית את החשיפה לקרינה תוך ניתוחית של חולים ואנשי צוות 7,8,9,10.

מציאות רבודה (AR) היא טכנולוגיה מתפתחת בתחום הניווט הכירורגי שמטרתה לשפר את הדיוק והיעילות בחדר ניתוח (OR)11. מציאות רבודה כופה מידע שנוצר על ידי מחשב על תפיסת עולם אמיתית. זה עובד טוב במיוחד כאשר המידע מונח על גבי נראה דרך HMD. למטרה זו, HMDs המשתמשים בטכנולוגיית תצוגה עילית זכו לתשומת לב בשל גודלם הקטן, ניידותם והאפשרות לשמור על קו ראייה ישיר. מספר HMDs זמינים כיום בשוק עבור ניווט AR 12,13,14,15,16.

אוזניות Magic Leap הן HMD אופטי שקוף, הכולל מספר מצלמות, חיישן עומק ויחידות מדידה אינרציאליות, המשמשות לקביעת המיקום והכיוון של האוזניות בסביבה. מטרת מחקר זה הייתה להעריך את זרימת העבודה של Magic Leap HMD, בשילוב עם מערכת ניווט קונבנציונלית ומכשיר CBCT נייד חדיש, לצורך הדמיה תוך ניתוחית בסביבה כירורגית מציאותית.

פרוטוקול

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

ההליך בוצע בחדר OR, קונבנציונלי, מצויד בטבלת OR רדיולוסנטית, פלטפורמת ניווט ומכשיר CBCT נייד המספק הן פלואורוסקופיה דו-ממדית והן תמונות CBCT תלת-ממדיות באיכות גבוהה לניווט AR. שתי גופות חזיריות, שאורכן כ-80 ס"מ ומשקלן כ-45 ק"ג, שימשו לצורך מחקר זה. הדגימות נרכשו באופן מסחרי, והשימוש בהן לניסוי זה לא דרש היתר אתי. כל ההתקנים, המכשירים והתוכנות הנמצאים בשימוש בתהליך העבודה המתואר מפורטים בטבלת החומרים. ההליך הבא שלב אחר שלב בוצע וחזר על עצמו עבור כל דגימה.

1. דגימת גופה חזירית

  1. הניחו את גופת החזיר על שולחן הניתוחים בחדר הניתוח.
  2. עטפו את דגימת הגופה החזירית בכיסויים סטריליים. השתמש בסרט חתך כדי לכסות את העור בתחום הניתוח.

2. זיהוי רמות העניין של החוליות

  1. באמצעות סורק CBCT, לזהות את רמות העניין של החוליות על ידי פלואורוסקופיה. השתמשו בלוח הבקרה האלחוטי של סורק CBCT כדי להזיז את הסורק למיקום הרצוי, ליישר את קרן הרנטגן ולבצע את סריקת הפלואורוסקופיה (איור 1).
    הערה: ניתן לבדוק את הסריקות הדו-ממדיות באופן מיידי בטאבלט. רמות החוליות מזוהות על ידי חיפוש צלעות בסריקת פלואורוסקופיה וספירה כלפי מעלה או מטה.
  2. חברו את מהדק הייחוס הדינמי לניווט רדיולוסנטי לתהליך ספיני באזור העניין על ידי חשיפת התהליך הספינוסי והידוק המהדק באמצעות המברג הייעודי. לאחר מכן, חברו את הספירות הרפלקטיביות של מסגרת הייחוס למהדק (איור 2).
  3. בצעו סריקת CBCT והעבירו את הסריקה לפלטפורמת הניווט (דרך LAN) (איור 3). מצלמת מערכת הניווט עוקבת אחר סורק CBCT ומסגרת הייחוס הדינמית, ומאפשרת רישום מטופלים אוטומטי באמצעות תוכנת הרישום האוטומטי Brainlab Loop-X בפלטפורמת הניווט.
  4. הפעל את תוכנת ניווט עמוד השדרה והטראומה בפלטפורמת הניווט. השתמש במצביע עמוד השדרה ובתצוגות הניווט הדו-ממדיות כדי לאמת את דיוק רישום המטופל בציוני דרך אנטומיים.

figure-protocol-1
איור 1: לוח הבקרה האלחוטי של סורק CBCT. הלוח המציג את תמונות הפלואורוסקופיה מה- CBCT. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-2
איור 2: תמונה סכמטית של המהדק המחובר לתהליך עמוד השדרה. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-3
איור 3: Loop-X CBCT. ה- CBCT מבצע סריקה על גופת החזיר העטופה עם האסמכתא המצורפת. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

3. כיול מכשירים

  1. כייל מדריך ניווט ונהג בורג למערכת הניווט. לשם כך, בחר את המכשיר בתוכנת Brainlab Spine & Trauma Instrument Setup, ולאחר מכן הצג את המכשיר האמיתי למצלמה של מערכת הניווט יחד עם מכשיר כיול. הזז את המכשיר בתנועה סיבובית תוך מגע עם מכשיר הכיול עד שמערכת הניווט תזהה את המכשיר. לאחר הכיול, עקוב אחר המכשיר והצג אותו באופן חזותי הן בתמונות הדו-ממדיות והן בדגם התלת-ממדי ב-HMD.

4. התאמת מכשיר המורכב על הראש

  1. ודא שכל מנתח מצויד באוזניות Magic Leap (HMD). ודא ש-HMD ופלטפורמת הניווט מחוברים לאותה רשת (חיבור WLAN עבור HMD וחיבור LAN עבור פלטפורמת הניווט).
  2. כדי לבסס את התקשורת בין HMD לבין תוכנת ניווט עמוד השדרה והטראומה, עיין בקוד ה- QR המוצג על מסך פלטפורמת הניווט. פעולה זו מפעילה את יישום המציאות המשולבת המתאים הפועל ב- HMD והעברת נתונים ל- HMD.
  3. בצע את יישור המציאות המשולבת על-ידי התבוננות במערך הייחוס של עמוד השדרה דרך HMD למשך מספר שניות. המתן עד שמודל תלת-ממדי של עמוד השדרה, המעובד בהתבסס על סריקת CBCT, יוגדל במדויק על הדגימה ב-HMD. בנוסף לשכבת העל התלת-ממדית, התבונן בתצוגות הניווט הדו-ממדיות ובמודל תלת-ממדי שני מעל תצוגות הניווט הדו-ממדיות (תצוגת ריחוף) המוצגות ב- HMD.

figure-protocol-4
איור 4: הנוף דרך HMD. נקודת מבטו של המנתח דרך HMD מציגה מידע דו-ממדי ותלת ממדי. שכבת העל התלת-ממדית מציגה את ברגי התלת-ממד המתוכננים עם קווי מסלול בולטים המסייעים ליישור המכשיר. המודל התלת-ממדי התחתון מוגדל על עמוד השדרה של החזיר; מידע נוסף מסופק בייצוגים הדו-ממדיים והתלת-ממדיים הצפים מעל, אותם ניתן למקם בחופשיות במרחב הווירטואלי ולהדליק ולכבות. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

5. תכנון מיקום בורג הפדיקל

  1. תכננו את נתיבי ברגי הפדיקל בהתבסס על המודל הרבודה הרשום בתלת ממד, יישרו אותם עם האנטומיה של עמוד השדרה, ודמיינו אותם ב-HMD (איור 5). בצע כוונון עדין של נתיבי הבורג במסך המגע של פלטפורמת הניווט.

figure-protocol-5
איור 5: תכנון נתיב בורג פדיקל. השבילים לברגי הפדיקל המתוכננים באמצעות HMD ומצביע הניווט. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

6. התחלת מיקום בורג הפדיקל

  1. בצעו חתכים קטנים בעור באורך של כ-2 ס"מ בעזרת אזמל לגישה זעיר פולשנית לפדיקלים בהתבסס על המודל התלת-ממדי הנראה דרך HMD (איור 6).
  2. בטכניקה זעיר פולשנית מנתחים את הרקמה הרכה ומרחיבים את התעלה עם מרחיבים עד שמגיעים לנקודת הכניסה של הפדיקל על פני החוליה.
  3. התאימו את עומק מקדח העזר כך שיתאים לאורך הבורג המתוכנן לפדיקור. אורך הבורג המתוכנן מוצג על מסך מערכת הניווט. מקם ויישר את מדריך המקדחה המנווט לנתיב המתוכנן.
  4. קדח את הפדיקור באמצעות מקדח חשמלי עם מקדח 4.5 מ"מ (איור 7). לקדוח על פי המסלול המתוכנן; מדריך המקדחה מונע מהמקדח להעמיק מעבר לעומק המתוכנן.
  5. העריכו את הזמן מהחתך בעור ועד לקידוח התעלה עבור כל פדיקור.

figure-protocol-6
איור 6: חתכים זעיר פולשניים. גופת החזיר מלמעלה מראה את החתכים הזעיר פולשניים לאורך עמוד השדרה. מימין נמצאת ההתייחסות עם הספירות הרפלקטיביות המהודקות לתהליך הספינוסי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-7
איור 7: קידוח הפדיקלים. הפדיקל נקדח עם מקדח כוח באמצעות הניווט הנראה דרך HMD כדי ליישר את מדריך המקדחה לנתיב המתוכנן מראש. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

7. הדמיה של מיקום הבורג

הערה: לא הונחו ברגים כדי למנוע חפצי מתכת במהלך ההערכה.

  1. בצע CBCT שני כדי לקבל תמונות רנטגן של החוליות שנקדחו לצורך ניתוח הדיוק. ודא שהתעלה שנקדחה בחוליה נראית בבירור לפני השימוש בה לניתוחי דיוק עוקבים.

8. שימורים בעמוד השדרה

  1. חזור על ההליך לעיל המתואר בסעיף 2, סעיף 4, סעיף 6 וסעיף 7 כדי לכסות את אזור העניין הבא עד שכל עמוד השדרה משומר.
  2. חזור על אותו הליך (סעיפים 1-8) באמצעות הדגימה השנייה.

9. ניתוח תמונות

  1. התאם את תמונות CBCT שהתקבלו לתוכנית הניווט ובצע תיקונים בהתאם להערות המעבדה שצולמו במהלך ההליך.
  2. בקש מסוקר עצמאי להעריך את כל התמונות ולדרג את הקנולציות על פי סולם הדירוג של גרצביין, מ-0 עד 3. כיתות 0 או 1 נחשבות מדויקות. כיתות ב' או ג' נחשבות לא מדויקות.
  3. התיכו את מסלולי הנתיבים המתוכננים ואת הקנולציות, והגדירו את הדיוק הטכני כסטייה מהנתיב בכניסה ובמטרה. מדוד את הסטייה הזוויתית.

תוצאות

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

בסך הכל בוצעו 33 קנולציות ניווט. הזמן לקנולציה והדיוק הקליני והטכני הוערכו בסריקות CBCT לאחר הניתוח (איור 8).

figure-results-1
איור 8: סריקה לאחר ניתוח של קנולציית גרצביין דרגה 0. הסריקה כוללת את התוכנית הניתוחית לקנולציית הפדיקול, המוצגת במבט העטרה, הציר והקשת. שימו לב ליישור ההדוק של הבורג הווירטואלי והתעלה המשומרת. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

זמן ההחדרה הממוצע לקנולציה היה 141 שניות ± 71 שניות (חציון [טווח]: 151 [43-471]; איור 9).

figure-results-2
איור 9: היסטוגרמה וקופסה של התפלגות זמני הקנולציה של הפדיקול. למעלה, היסטוגרמה של התפלגות זמני קנולציית הפדיקל (n = 33); למטה, תרשים התיבה המתאים המציג את החציון, הטווח הבין-רבעוני וחריג. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

כל 33 הקנולציות נחשבו מדויקות קלינית על פי סולם הדירוג של גרצביין (32 דרגה 0; 1 דרגה 1; טבלה 1).

גרצביין כיתה 0גרצביין כיתה א'גרצביין כיתה ב'גרצביין כיתה ג'מדויק קליניתלא מדויק קליניתדיוק
מספר ברגים32100330100%

טבלה 1: דיוק קליני של ברגים מושתלים לפי סולם הדירוג של גרצביין. כיתות 0 או 1 נחשבו מדויקות. כיתות ב' או ג' נחשבו לא מדויקות.

כדי להעריך את הדיוק הטכני, נמדדה הסטייה של כל קנולציה מהנתיב המתוכנן שלה בפתח העצם ובתחתית תעלת הקידוח (איור 10). המדידות התלת-ממדיות בוצעו על ידי איחוי הסריקה התוך-ניתוחית, כולל נתיבי הקנולציה המתוכננים, עם הסריקה שלאחר הניתוח של הקנולציות. הסטייה הזוויתית חושבה על סמך נתונים אלה.

figure-results-3
איור 10: סקירה כללית של מודל המדידה לדיוק טכני. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

שיטה זו תוארה בעבר על ידי Frisk et al.12. עבור 33 קנולציות פדיקל שבוצעו, הדיוק הטכני היה 1.0 מ"מ ± 0.5 מ"מ (חציון [טווח]: 1.0 [0.4-3.3]) בנקודת הכניסה (איור 11) ו-0.8 מ"מ ± 0.1 מ"מ (חציון [טווח]: 0.8 [0.6-4.6]) בתחתית תעלת הקידוח (איור 12). הסטייה הזוויתית הייתה 1.5° ±-0.6° (חציון [טווח]: 1.5 [0.3-5.0]; איור 13).

figure-results-4
איור 11: דיוק טכני בנקודת הכניסה לעצם. למעלה, הדיוק הטכני בכניסה; למטה, תרשים התיבה המתאים המציג את החציון, הטווח הבין-רבעוני וחריג. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 12: דיוק טכני במטרה (קצה תעלת הקידוח). למעלה, דיוק טכני במטרה (קצה תעלת הקידוח); למטה, תרשים התיבה המתאים המציג את החציון, הטווח הבין-רבעוני והחריגים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-6
תרשים 13: סטייה זוויתית לעומת התוואי המתוכנן. למעלה, סטיית זווית מהנתיב המתוכנן; למטה, תרשים התיבה המתאים המציג את החציון ואת הטווח הבין-רבעוני. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

דיון

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

במחקר זה מתואר תהליך עבודה חדשני למיקום בורג פדיקל זעיר פולשני באמצעות HMD בתנאים סטריליים ומוערך דיוקו. ישנם מספר דוחות מדעיים על מערכות HMD לניווט גולגולתי ועמוד שדרה, שניים מהם קיבלו אישור FDA לשימוש קליני17,18. מחקרים אחרים הראו תוצאות מבטיחות בשימושיות של HMDs בסביבות סטריליות19,20, כמו גם דיוק טוב במחקרי פנטום וגופות 12,13,21. תוצאות המחקר הנוכחי תומכות בתועלת ובהיתכנות של זרימת העבודה בסביבה סטרילית ויכולות לשמש בסיס חשוב להצגה הקלינית של המכשיר הנוכחי.

מחקר זה נבדל על ידי תיאור שלב אחר שלב של ההליך ב- OR. באמצעות תפיסת ניווט משולבת, כולל CBCT תוך ניתוחי ו- HMD, ניתן להפוך את רישום המטופל ואת שכבת התמונה לאוטומטיים כדי לחסוך זמן ומאמץ בחדר הניתוח. לאחר השלמת ההתקנה והמנתחים מצוידים ב-HMD המכויל לעין, ניתן לבצע את כל השלבים האחרים בצורה חלקה. יתרון גדול של תכנון מראש של מסלולי הבורג הוא שכל סטייה מהנתיב הנכון ניתנת מיד לדמיין ולתקן.

כאשר התכנון הושלם, ניתן יהיה לראות את המסלולים דרך הפדיקלים ויתאימו לזוויות האנטומיות של הפדיקלים. כל מסלול שאינו תואם את הזווית של האחרים יתברר, והמנתח יוכל לתקן אותם כדי להקל על מיקום המוט הבא. המסלולים המתוכננים נשמרים, ולאחר מכן ניתן להשתמש בהם כדי להעריך את הדיוק הטכני לאחר האיחוי לסריקות שלאחר הניתוח. בהקשר זה, דיוק טכני הוא שילוב של טעות הכניסה של מערכת הניווט ויכולתו של המנתח לדבוק בנתיב המתוכנן. חשוב לציין, האפשרות לבצע אישור CBCT מאפשרת תיקון תוך ניתוחי של כל בורג אשר, למרות הניווט, עלול להיות ממוקם באופן שגוי.

CBCT הוא מכשיר הדמיה ידוע ונפוץ לניווט תוך ניתוחי ואימות לאחר ניתוח. CBCT מספק תמונות תלת-ממדיות באיכות מעולה בהשוואה לתמונות הדו-ממדיות מזרוע C, מכשיר נפוץ בניתוחי עמוד שדרה. איכות התמונה ודיוק האבחון של CBCT דומים ל- CT קונבנציונאלי. דרישת הזמן להתקנה ולגרירה סטרילית דומה לזו של זרוע C סטנדרטית אך עם הדמיה באיכות אבחון טובה בהרבה 22,23,24,25.

ההבדל בדיוק הטכני בין נקודת הכניסה לנקודת היעד נובע מכך שהדיוק בנקודת הכניסה תלוי מאוד באנטומיה בנקודת הכניסה שנבחרה. אם נקודת הכניסה ממוקמת על מדרון על משטח העצם, תמיד יש סיכון של החלקה26,27. כאשר נכנסים לפדיקור, דפנות קליפת המוח הנוקשות ינחו את המכשיר, ולכן הסטייה למטרה תהיה קטנה יותר מכיוון שאין מקום לנענועים.

HMD מספק מודל תלת-ממדי המעובד מתוך CBCT תוך ניתוחי או הדמיה טרום ניתוחית ומוגדל על עמוד השדרה בפועל. בנוסף, הוא מציג תמונות דו-ממדיות במישור הצירי, הקשת והעטרה, כמו גם מודל תלת-ממדי שני שהמנתח יכול לסובב ולמקם בכל מקום במרחב הווירטואלי, על פי העדפה אישית. האינטראקציה עם תוכנת התצוגה מתבצעת כיום באמצעות שלט רחוק. כדי להשתמש בשלט רחוק זה בסביבה סטרילית, יהיה צורך להכניס אותו לשקית ניילון סטרילית. זהו נוהג סטנדרטי עם מספר מכשירי כף יד לא סטריליים שיש להשתמש בהם בסביבות סטריליות. עם זאת, בסביבה קלינית, מחוות ידיים או פקודות קוליות יהיו מועדפות. במהלך הניווט, ייצוגים וירטואליים של מכשירי המעקב בתצוגות הדו-ממדיות והתלת-ממדיות מספקים משוב חזותי כדי לסייע למנתח.

HMD עצמו התפתח, והדור השני של Magic Leap קל יותר ובעל שדה ראייה גדול יותר. שדה הראייה הוא גורם חשוב בשימוש ב- HMDs ומייצג את אחד המאפיינים שמתפתחים כל הזמן. שדה הראייה של Magic Leap היה יעיל לחלוטין לביצוע ניסוי זה ולא הציב מגבלות כלשהן לזרימת העבודה. לכל HMD יש מחשב קטן משלו שהמנתח צריך ללבוש מתחת לשמלות הסטריליות שלו. התקשורת בין HMD למערכת הניווט היא באמצעות Wi-Fi, ומגבלות רשת עלולות לגרום להשהיה. למרות שמוצר זה הוא אב הטיפוס הראשון, התוצאות הנוכחיות מצביעות על דיוק קליני מעולה ודיוק טכני תת-מילימטרי.

מגבלותיו של מחקר זה הן גודל המדגם הקטן והמודל החזירי, הגווארי. לא ניתן היה להעריך את ההשפעות האפשריות של נשימה ודימום על הדיוק. למרות שנעשה שימוש בטכניקה זעיר פולשנית, לא הוכנסו ברגים. עם זאת, תעלות הבורג היו גלויות לעין ואפשרו הערכה מדויקת של דיוק ללא הפרעה של חפצי מתכת. לסיכום, מאמר זה מספק תיאור מפורט של זרימת עבודה חדשנית עבור ניווט HMD AR. כאשר משתמשים בו עבור קנולציות פדיקור זעיר פולשניות במודל חזירי, ניתן להשיג דיוק טכני תת-מילימטרי ודיוק קליני של 100%.

גילויים

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

לאף אחד מהמחברים המסונפים למוסדות קליניים (H.F., G.B., E.E. ו-A.E.-T.) אין אינטרסים כספיים בנושא, בחומרים או בציוד או בחומרים מתחרים כלשהם ולא קיבל תשלומים כלשהם מ-Brainlab. A.E.-T שימשה כיועצת עבור Brainlab עד אוקטובר 2022. למחברים האחרים הקשורים לבריינלאב (J.W., F.T. ו-L.W.) יש אינטרסים כספיים בנושא, בחומרים ובציוד, במובן זה שהם עובדים של Brainlab. מידת ההשפעה על הנתונים, מבנה כתב היד ומסקנות כתב היד על ידי מחברים אלה ו / או Brainlab הוגבלה לידע טכני ותמיכה בניסויים, כמו גם ביצוע ניתוח טכני של נתוני התמונה. למחברים ללא ניגודי עניינים הייתה שליטה מלאה על כל תיוג הנתונים, ניתוח הנתונים, המידע שהוגש לפרסום והמסקנות הכוללות שהוסקו בכתב היד. מערכת אב הטיפוס המתוארת במאמר זה היא כיום אב טיפוס מחקרי ואינה מיועדת לשימוש מסחרי.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מערך מעקב אחר מכשירים עמוד שדרה וטראומה  4-markerBrainlab
Curve Navigation SystemBrainlabNavigation System
figure-materials-1
חד פעמי קליפ שלט רחוקBrainlabSmartClip
מקדחה צינור מוביל, ידית עם כדורי סמן, מדריך מקדחה בקרת עומק ניתנת להחדרה, מקדחיםBrainlabמדריך מקדחה ואביזרים
ExpediumDePuy Synthesbr/> figure-materials-2
מטריצת כיול מכשיריםBrainlab
figure-materials-3
Loop-XBrainlabCBCT scanner
figure-materials-4
מג'יק ליפ 2מג'יק ליפ בע"מ.אוזניות מציאות משולבת
figure-materials-5
עמוד השדרה של מצביע הניווט מצביע ניווט Brainlab
figure-materials-6
מערך ייחוס עמוד השדרה עבור פחמן מהדק ייחוס (גיאומטריה של 4 כדורים)BrainlabSpine Reference Array
figure-materials-7
פחמן מהדק התייחסות לעמוד השדרה עם מחווןBrainlabSpine Reference Clamp 
figure-materials-8
TruSystem 7500Trumpfשולחן ניתוח
תוכנה
Mixed Reality Spine Navigation App for MagicLeap BrainlabRun on Curve Navigation System
גרסה: 2.0
PDMBrainlabRun on Curve Navigation System
גרסה: 4.2
Spine & הגדרת מכשיר טראומהBrainlabפועל על מערכת ניווט עקומה
גרסה: 6.2
עמוד שדרה & ניווט טראומה 2.0Brainlabפועל על מערכת ניווט עקומה
גרסה: 1.6
מברג< מטריצת כיול מכשיר

מקורות

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

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

CT Cone Beam CT

מאמרים קשורים