Zrobotyzowany system nawigacji Spine do umieszczania pedikularnych
11 maja 2020
Ten artykuł przedstawia ustandaryzowaną technikę chirurgiczną do wspomaganego przez roboty umieszczania pedikularnych za pomocą systemów nawigacyjnych wspomaganych przez roboty. Przedstawiamy protokół krok po kroku i opisujemy przebieg pracy oraz środki ostrożności związane z tą procedurą.
Ten zrobotyzowany system nawigacji jest bardzo skuteczny, dokładny i bezpieczny. Zapewnia przyjazny interfejs użytkownika i automatycznie kompensowaną rękojeść do wymiany pedikularnej. Rękojeść punktowa tego systemu ma równoległą architekturę platformy, która ma zalety dużej nośności, dużej prędkości pozycjonowania, przenośności, niewielkich rozmiarów i dużej krzywizny.
System ten może być stosowany do wykonywania małoinwazyjnych operacji, skomplikowanych deformacji skoliozy kifoidalnej i innych trudnych przypadków. Planujemy wykorzystać system Robotics w innych zabiegach chirurgicznych, takich jak dekompresja nerwów. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod chirurgicznych, system ten wykorzystuje unikalną technologię, która umożliwia wizualizację celów chirurgicznych i etapów operacji w interfejsie aplikacji.
Procedurę zademonstrują Chin-Wei Chen i Xiu-Yun Xiao, inżynierowie z Point Robotics. Po znieczuleniu i obłożeniu umieść jeden przezskórny drut z warstwą 1,5 milimetra na tylnym grzebieniu biodrowym, aby zakotwiczyć ramę powierniczą do kości biodrowej kości piły i sprawdź punkt wejścia pod fluoroskopią. Zaznacz punkt wejścia atramentem.
Użyj wiertarki ustawionej na 1 000 obrotów na minutę, aby wprowadzić pierwszą przezskórną szpilkę do tylnego grzebienia biodrowego pacjenta. Użyj szpilki, aby zakotwiczyć ramkę odniesienia i wyreguluj ramkę, aż zostanie rozpoznana przez optyczną kamerę śledzącą. Gdy rama jest na swoim miejscu, użyj śrubokręta, aby przymocować ramkę do kołka i użyj wiertła, aby włożyć drugi kołek przezskórny, dodatkowo zabezpieczając ramkę drugim kołkiem.
Oznacz pole operacyjne tuszem i za pomocą skalpela chirurgicznego wykonaj nacięcie skóry wzdłuż znaku. Następnie za pomocą śrubokręta przymocuj ramę do interesującego Cię wyrostka kręgosłupa i poproś chirurga, aby potwierdził, że rama została mocno zakotwiczona. W celu etykietowania przestrzennego i rejestracji należy wprowadzić interfejs monitorowania dynamicznego układu odniesienia do oprogramowania Point Spine Navigation System z wieloma widokami płaskimi.
Wszystkie dynamiczne układy odniesienia powinny znajdować się w obszarze widzenia optycznego systemu śledzenia. Gdy wyświetlana jest strzałka wektora dynamicznego układu odniesienia, tracker został stabilnie rozpoznany przez system śledzenia. Aby zapewnić prawidłową rejestrację, należy wybrać co najmniej cztery niewspółpłaszczyznowe punkty charakterystyczne na przedoperacyjnych obrazach CT 3D rekonstrukcji 3D pacjenta.
Użyj końcówki sondy, aby utrzymać kontakt z pierwszym punktem charakterystycznym w rzeczywistym obszarze operacyjnym. Następnie naciśnij Wybór sondy", aby potwierdzić punkt dostępu. Gdy wszystkie punkty charakterystyczne zostaną potwierdzone, naciśnij Obliczenie'System obliczy wynik rejestracji punktu orientacyjnego i przedstawi go w interfejsie oprogramowania.
Gdy kryteria akceptacji dokładności rejestracji spełniają wymagania wskazań klinicznych, należy użyć końcówki sondy. Ciągle kontaktuj się z dowolnym punktem na powierzchni kości w rzeczywistym obszarze operacyjnym i naciśnij przycisk wyboru sondy, aby potwierdzić punkty dostępu. Po potwierdzeniu co najmniej 50 punktów naciśnij Obliczenie'System obliczy wynik dopasowania powierzchni i przedstawi go w interfejsie oprogramowania.
Po zaakceptowaniu wyniku rejestracji użyj sondy, aby wybrać oczywiste anatomiczne punkty orientacyjne rzeczywistego obszaru operacyjnego w celu potwierdzenia. Aby zmontować robota, ustaw rękojeść pod kątem w przestrzeni tak, aby dwa okręgi reprezentujące kąt rękojeści pokrywały się w interfejsie oprogramowania. Następnie wyreguluj pozycję rękojeści w poziomie i w pionie, tak aby kropki reprezentujące położenie rękojeści w interfejsie oprogramowania były wyrównane z punktami wejścia planowanej ścieżki.
Zalecamy zapoznanie się z orientacją pierwszoosobową interfejsu użytkownika i ruchem, jaki tutaj mamy w przypadku robota ręcznego, przed przystąpieniem do operacji. Aby przygotować szypułkę, aktywuj funkcję wiercenia rękojeści i wywierć instrumenty zamontowane na froncie wzdłuż zaplanowanej ścieżki. Użyj ramienia C, aby potwierdzić położenie sworznia K i trokara i użyj widoku przedniego/tylnego, aby określić, czy instrument znajduje się w owalnym obszarze utworzonym przez szypułkę na obrazie perspektywicznym.
Następnie, w widoku bocznym, określ, czy instrument znajduje się w zasięgu szypułki i kręgów. Gdy pozycje sworznia K i trokara są odpowiednie do zabiegu, zastąp je drutami doprowadzającymi i włóż pedikularne przez przewody doprowadzające. W poprzednim badaniu wykazano niski ogólny wskaźnik nieprawidłowego ułożenia wynoszący 1,7% z łącznej liczby 59 umieszczonych na 34 widzianych kręgach za pośrednictwem systemu nawigacji Point Spine Navigation.
Nie zaobserwowano perforacji kanału kręgowego ani urazów innych głównych naczyń, a wszystkie pedikularne zostały umieszczone w bezpiecznej strefie. Robot może nie tylko wiercić, ale także wykonywać nawet manipulacje tkankami miękkimi ze względu na wysoką dokładność robota, wiele zabiegów chirurgicznych można bezpiecznie wykonać. Nasz zespół koncentruje się obecnie na ułatwieniu nauki przez użytkownika i zapewnieniu ramienia wspierającego w celu zmniejszenia wagi rękojeści.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia standaryzowaną technikę chirurgiczną wszczepiania śrub pedykularnych z wykorzystaniem robota oraz systemów nawigacyjnych wspomaganych robotycznie. System ten jest skuteczny, precyzyjny i bezpieczny, zapewniając chirurgom intuicyjny interfejs użytkownika.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Chirurgia wspomagana robotycznie
- Techniki małoinwazyjne
- Chirurgia ortopedyczna
Wstęp
- Systemy nawigacji wspomagane robotycznie zwiększają precyzję chirurgiczną.
- Są one przeznaczone do złożonych procedur chirurgicznych.
- Tradycyjne metody często nie oferują takich możliwości wizualizacji, jak systemy robotyczne.
- Celem tej technologii jest poprawa wyników leczenia pacjentów w trudnych przypadkach.
Cel badania
- Przedstawienie protokołu rozmieszczenia śrub korzeniowych krok po kroku.
- Opisanie przebiegu oraz środków ostrożności podczas procedury.
- Wykazanie zalet systemów robotycznych w chirurgii.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie systemu nawigacji wspomaganego robotycznie.
- Wdrożenie przyjaznego dla użytkownika interfejsu dla chirurgów.
- Zastosowanie architektury platformy równoległej dla końcówki roboczej.
- Ocena skuteczności systemu w różnych scenariuszach chirurgicznych.
Główne wyniki
- System robotyczny oferuje wysoką udźwigową nośność i szybkie pozycjonowanie.
- Jest odpowiedni do zabiegów małoinwazyjnych oraz korekcji złożonych deformacji.
- System umożliwia wizualizację celów chirurgicznych podczas procedur.
- Trwają prace nad rozszerzeniem jego zastosowania o inne operacje chirurgiczne.
Wnioski
- Nawigacja wspomagana robotycznie zwiększa precyzję i bezpieczeństwo zabiegów chirurgicznych.
- Technika ta może poprawić wyniki w trudnych przypadkach chirurgicznych.
- Przyszłe zastosowania mogą obejmować dodatkowe procedury chirurgiczne.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Systemy nawigacji wspomganej robotycznie rozwiązują kluczowe problemy w chirurgii ortopedycznej, zwiększając precyzję i bezpieczeństwo podczas wprowadzania śrub pedikularnych, czyli procedury o istotnym wpływie na wyniki stabilizacji kręgosłupa. Technologia ta zapewnia większą pewność w planowaniu i realizacji zabiegu, szczególnie w przypadku złożonej anatomii oraz podejść małoinwazyjnych, ograniczając zmienność wynikającą z doświadczenia operatora. Dzięki temu system ten stanowi cenne narzędzie do minimalizowania ryzyka w wysokospecjalistycznych procedurach w badaniach przedklinicznych i translacyjnych, gdzie wierność anatomiczna i powtarzalność procedur są kwestiami kluczowymi.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia precyzyjne celowanie anatomiczne w przedklinicznych modelach kręgosłupa, co wspiera testowanie hipotez dotyczących interwencji biomechanicznych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzowane i powtarzalne rozmieszczenie śrub u wielu badanych obiektów, redukując zmienność międzyoperatorową w badaniach skuteczności.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Umożliwia spójne dostarczanie środków terapeutycznych lub urządzeń do zweryfikowanych punktów docelowych w kręgosłupie, co poprawia wiarygodność analiz w modelach patologii kręgosłupa.
- Wartość operacyjna: Wspiera wysoką precyzję interwencji chirurgicznej jako kontrolowanej zmiennej w procesach przesiewowych w badaniach przedklinicznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Łączy etap odkryć z walidacją przedkliniczną, zapewniając dokładną realizację procedur w modelach deformacji kręgosłupa istotnych dla przebiegu choroby.
- Wartość operacyjna: Zwiększa ciągłość translacyjną, umożliwiając spójną replikację technik chirurgicznych w różnych ośrodkach badawczych.
Integracja rurociągu i przepływu pracy
System ten integruje się z kontinuum badań przedklinicznych, umożliwiając niezawodną interwencję chirurgiczną w modelach kręgosłupa, co wspiera przejście od walidacji celu do testów skuteczności w zastosowaniach ortopedycznych i neurologicznych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera badania oparte na hipotezach wymagające precyzyjnej interwencji w kręgosłupie, takie jak modele neuroprotekcji lub uszkodzeń rdzenia kręgowego.
- Przesiewanie: Zapewnia dokładne i powtarzalne dostarczanie urządzeń lub leków do celów w obrębie kręgosłupa, co jest kluczowe dla profilowania bezpieczeństwa i odpowiedzi na dawkę.
- Analityka: Dostarcza mierzalne parametry dokładności przestrzennej (np. umiejscowienie śrub w bezpiecznych strefach), które korelują z wynikami funkcjonalnymi.
- Badania translacyjne: Umożliwia spójną interwencję chirurgiczną w przedklinicznych modelach deformacji kręgosłupa, co ułatwia dopasowanie biomarkerów i wyników.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Platforma nawigacyjna może być adaptowana w wielu procedurach kręgosłupa, zwiększając użyteczność poza zastosowaniami jednorazowymi.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Poprawia pewność prognostyczną w przedklinicznych badaniach nad rdzeniem kręgowym poprzez minimalizację proceduralnych efektów poza docelowych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia wysoką powtarzalność i standaryzację złożonych interwencji chirurgicznych pomiędzy laboratoriami.
- Wartość strategiczna: Redukuje zmienność biologiczną w badaniach skuteczności, wspierając bardziej efektywne podejmowanie decyzji go/no-go w rozwoju terapeutycznym.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia dostosowanie do ryzyka rozwoju terapii celowanych w rdzeń kręgowy poprzez zwiększenie pewności co do dostarczenia substancji do celu.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obsłudze systemów robotycznych, śledzenia optycznego oraz znajomości anatomii kręgosłupa.
- Zależne od obrazowania śródoperacyjnego (fluoroskopii) oraz przedoperacyjnego obrazowania tomograficznego (CT) w celu rejestracji.
- Wymaga interdyscyplinarnej współpracy pomiędzy chirurgami, inżynierami i badaczami przedklinicznymi.
- Adaptacja do nieludzkich modeli kręgosłupa może wymagać przeskalowania markerów fiducjalnych oraz protokołów rejestracji.
- W celu zapewnienia spójności użytkowania należy uwzględnić czas nauki orientacji końcówki narzędzia oraz obsługi interfejsu oprogramowania.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące Biofarmacji
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:15
Pre-Operative Setup and Planning
2:19
Spatial Labeling and Registration
3:50
Robot Assembly and Motion
4:27
Pedicle Preparation and Screw Insertion
5:12
Results: Representative Postoperative Computed Tomography (CT) Scans
5:38
Conclusion
