Summary
تقدم هذه المقالة تقنية جراحية موحدة لوضع المسمار بمساعدة الروبوتية باستخدام أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوتية. نحن نقدم بروتوكول خطوة بخطوة ووصف سير العمل والاحتياطات الخاصة بهذا الإجراء.
Abstract
زرع المسمار Pedicle له آثار علاجية ممتازة وغالبا ما يستخدم من قبل الجراحين في جراحة الانصهار الشوكي. ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد تشريح جسم الإنسان ، فإن هذا الإجراء الجراحي صعب وصعب ، خاصة في الجراحة طفيفة التوغل أو المرضى الذين يعانون من تشوهات خلقية وتشوه kyphoscoliosis. بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه ، تؤثر الخبرة الجراحية وتقنية الجراح أيضًا على معدلات الشفاء ومضاعفات المرضى بعد العملية الجراحية. لذلك ، فإن إجراء زرع المسمار بقراءة بدقة هو موضوع دائم للقلق المشترك للجراحين والمرضى. وفي السنوات الأخيرة، ومع التطور التكنولوجي، أصبحت نظم الملاحة بمساعدة الروبوت معتمدة تدريجيا. توفر أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوت هذه للجراحين التخطيط الكامل قبل الجراحة قبل الجراحة. يوفر النظام صورًا ثلاثية الأبعاد أعيد بناؤها لكل فقرة ، مما يسمح للجراحين بفهم الخصائص الفسيولوجية للمريض بسرعة أكبر. كما يوفر صورًا 2D للطائرات المنجلية والتاجية والمحورية والمائلة بحيث يمكن للجراحين إجراء خطة وضع المسمار pedicle بدقة.
وقد أظهرت الدراسات السابقة فعالية أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوت لإجراءات زرع المسمار pedicle، بما في ذلك تقييمات الدقة والسلامة. يهدف هذا البروتوكول خطوة بخطوة إلى تحديد ملاحظة تقنية جراحية موحدة لوضع المسمار بمساعدة الروبوتية.
Introduction
في مجال جراحة العمود الفقري ، جراحة الانصهار الشوكي هو إجراء جراحي أساسي ، وخاصة تثبيت المسمار الخلفي ، والذي يمكن أن يوفر دعمًا من ثلاثة أعمدة للفقرات ويعزز قوة الميكانيكا الحيوية . وهكذا، فقد أصبحت واحدة من العمليات الجراحية الأكثر استخداما1. في العديد من الدراسات المبكرة ، تم تأكيد التأثير السريري لزرع المسمار الخلفي ، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الجراحة للعديد من اضطرابات العمود الفقري المختلفة ، مثل التنكسية والصدمة والحالات المعقدة في العمود الفقري2.
ومع ذلك ، على الرغم من أن جراحة الانصهار الشوكي القطني الخلفي يمكن أن تحقق آثارًا علاجية ممتازة ، إلا أنها لا تزال محفوفة بالمخاطر بسبب تشريح جسم الإنسان. هناك العديد من هياكل الأنسجة الحيوية القريبة من البيديكل، مثل الجهاز العصبي المركزي، والجذور العصبية، والأوعية الدموية الرئيسية. قد يسبب تلف هذه الأنسجة أثناء العملية الجراحية مضاعفات خطيرة ، مثل إصابات الأوعية الدموية ، أو العجز العصبي ، أو تخفيف المسمار2، 3. وعلاوة على ذلك، يتعرض الجراحون والموظفون لإشعاعات إضافية، لا سيما في حالة إجراءات العمود الفقري طفيفة التوغل4. قد يعاني الجراحون من التعب وهزات اليد بعد إجراءات جراحة العمود الفقري المطولة والمملة ، مثل مواضع المسمار ، واستئصال العظام ، وإزالة الضغط العصبي5.
استلزم المعدل غير المرضي لإجراء وضع المسمار في البديكل اقتراح تطبيق نظام ملاحة بمساعدة روبوتية في جراحات العمود الفقري لتحسين دقة الجراحة وسلامة المرضى. وقد أظهرت العديد من الدراسات على أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوتية تحسينات في سلامة ودقة ودقة وضع المسمار pedicle، فضلا عن انخفاض التعرض للإشعاع وأوقات المنطوق6،,7،,8،,9،,10. ومع ذلك ، لا يزال هناك حاجة إلى معالجة تخطيط مسار المسمار الشامل ، والتخطيط قبل الجراحة مع الصور ، والنظام الروبوتي الشامل مع جهاز التثبيت ، وبرامج التحكم في الروبوت لتحقيق هذا الهدف. تركز هذه الدراسة على وصف البنية الروبوتية وسير عمل نظام ملاحة ذاتي التطوير (أي نظام ملاحة العمود الفقري Point (PSNS)) لجراحات وضع المسمار بمساعدة الروبوتية.
وصف النظام والبروتوكول الجراحي
تتضمن PSNS محطة عمل تنقل تتضمن ما يلي. (1) هناك برنامج واجهة المستخدم المسؤولة عن قراءة الصور من خلال إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد (3D) ، والتخطيط قبل الجراحة ، وحساب العلاقة الحركية المكانية ، والتسجيل. (2) يستخدم PSNS أنظمة التوجيه البصري بالأشعة تحت الحمراء لتتبع الوضع المكاني للروبوتات الجراحية والمرضى. يحتوي نظام التوجيه البصري بالأشعة تحت الحمراء على المكونات التالية: '1' جهاز تعقب بصري ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء ويؤدى تحديد المواقع الاستريو من خلال كاميرا مزدوجة (الشكل 1)؛ '2' جهاز تعقب بصري ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء ويؤدى تحديد المواقع ستيريو من خلال كاميرا مزدوجة (الشكل 1)؛ '2' جهاز تعقب بصري ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء ويؤدى وضع ستيريو من خلال كاميرا مزدوجة(الشكل 1)؛'2' جهاز تعقب بصري ينبعث منه الضوء بالأشعة تحت الحمراء ويؤدى إلى تحديد '2' كرة علامة يكون لسطحها طلاء عاكس مع خصائص عاكسة لتتبع الأدوات بدقة؛ و(3) أداة ذات إطار مرجعي دينامي (DRF) تتألف من أساس وأربعة مجالات للعلامات. لتجنب فشل تعريف نظام التتبع، يحتوي كل جهاز على تصميم DRF فريد ولا يمكن مشاركته مع بعضه البعض. يتضمن DRF المستخدم إطارًا أساسيًا (BF) متصلًا بقاعدة القطعة اليدوية لتأكيد موضع القطعة اليدوية ، وإطارًا للتأثير النهائي (EF) مرفق ًا بنهاية القطعة اليدوية لتأكيد موضع القطعة اليدوية ، وإطار ً استنسابي (FF) مثبتًا على عظم المريض لتأكيد موضع المريض ، ومسبار يستخدم طرفه لتأكيد الموضع المستهدف في الفضاء ثلاثي الأبعاد. (3) هناك قطعة يد تتألف من ست درجات من الحرية (شعبة الالخاصة بشعبة التجارة) منصة ستيوارت، مع نهاية واحدة من الروبوت مجهزة أداة عملية تستخدم لحفر مسار المسمار. القطعة اليدوية هي نظام ملاحة بمساعدة روبوتية يساعد الجراحين نحو الموضع الدقيق للغرسات ، مثل مسامير البديكل ، أو تحديد مواقع الأدوات الجراحية أثناء جراحة العمود الفقري. يتم تتبع حركة الهدف الجراحي حيث يعوض الروبوت تلقائيًا عن الهدف الصحيح. تم تصميم الروبوت كنظام شبه نشط يقدم إرشادات الأدوات الجراحية. ومع ذلك ، يتم إجراء الجراحة الفعلية من قبل الجراحين. ويوضح الشكل 2مبدأ التشغيل والمعدات .
ويشار PSNS لإجراءات بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر إجراءات العينة التالية: (1) مفتوحة، الحد الأدنى من الغازية، أو جراحة العمود الفقري عن طريق الجلد؛ '2' مفتوحة، وجراحة العمود الفقري البسيطة، أو عن طريق الجلد؛ '2' مفتوحة، وجراحة العمود الفقري البسيطة، أو عن طريق الجلد؛ '2' مفتوحة، أو جراحة العمود الفقري البسيطة؛ '2' مفتوحة، أو جراحة العمود الفقري البسيطة؛ '2' مفتوحة، أو جراحة العمود الفقري البسيطة '2' موقع جراحة العمود الفقري للفقرات الصدرية أو القطنية أو العجزية؛ '3' الانصهار الشوكي الخلفي للصدمات، أو مرض تضيق التنكس، أو عدم الاستقرار، أو الفقار، أو القرص المنفتق، أو الورم، أو العدوى، أو تصحيح تشوه العمود الفقري؛ '4' وضع أجهزة مؤقتة أو دائمة، مثل أسلاك الك أو الإبر، أثناء إجراء عملية رأب الرأس، أو إما استئصال القرص المنقط بالمنظار المنظاري البضع أو المنظاري؛ و (4) استئصال ورم العظام، بما في ذلك استئصال العظام العظمية أو خزعة الورم، حيث وجه الروبوت الإبر أو أسلاك التوجيه إلى موقع فقرة معين. يتم بطلان هذا الإجراء لأولئك الذين يعانون من عدم القدرة على تحمل التخدير أو الإجراء الجراحي أو عندما لم يتم الحصول على صور ملاحة مرضية.
لاحظ أنه يجب ترخيص وتدريب موظفي العمليات، بما في ذلك جراحي الأعصاب وجراحي العظام، في توجيه الدورات. جميع الإجراءات لتشغيل الروبوت أثناء الجراحة تحتاج إلى اتباع الإجراءات الموحدة الموصى بها لتجنب التسبب في ضرر للمريض أو الجراح. يجب أن يمتلك الجراحون خبرة جراحية تقليدية لضمان إمكانية العودة إلى الأدوات الجراحية التقليدية وإكمال الجراحة عندما يتم تحديد أن الملاحة غير دقيقة ، استنادًا إلى المعرفة التشريحية للجراحين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وكانت جميع الإجراءات المتبعة متفقة مع المعايير الأخلاقية للجنة أخلاقيات البحوث في مستشفى جامعة تايوان الوطنية وإعلان هلسنكي لعام 1975 (في أحدث نسخة معدلة). يجب الحصول على الموافقة المستنيرة من جميع المرضى إذا تم إعداد المزيد من التجارب السريرية.
ملاحظة: يمكن تصنيف إجراء التخدير إلى ثلاث خطوات: التقييم قبل الجراحة للمريض، وإدارة العمليات الجراحية، وإدارة ما بعد الجراحة. أثناء التقييم قبل الجراحة ، يجب جمع جميع بيانات المرضى ، بما في ذلك التاريخ الشامل والفحص البدني ، ويجب على الموظفين التعرف على حالات المرض ى المرض ى المرض المشترك للمريض وكيفية ارتباطها بالرعاية التخديرية للمريض. يجب إجراء فحص شامل لمجرى الهواء ، ويجب أن يكون الموظفون على علم بخيارات التخدير لصياغة خطة رعاية تخدير أساسية. أثناء إدارة العمليات الجراحية ، يجب على طبيب التخدير التحقق من الوظائف الأساسية لآلة التخدير ، وتطبيق الشاشات الفسيولوجية الأساسية الموصى بها من قبل الجمعية الأمريكية لأطباء التخدير ، والتي تشمل مقياس أكسدة النبض ، والتصوير الكهربائي ، وجهاز ضغط الدم غير الباضع ، ومراقبة درجة الحرارة ، وخيارات إدارة الشعب الهوائية ، وعلم الصيدلة لعوامل الحث ، ومؤشرات أثناء الحث التخديري. يجب التعرف على الأحداث داخل العملية، مثل انخفاض ضغط الدم وارتفاع ضغط الدم ونقص الأكسجة والأوليغوريا، وتقييمها وإدارتها. بالإضافة إلى ذلك ، يجب على الموظفين التعرف على متى يستوفي المريض معايير الاستئصال.
1. الإعداد والتخطيط قبل العملية
ملاحظة: أثناء الجراحة، يجب استخدام الستائر الجراحية المعقمة لمنع ملامسة الأسطح غير المستعدة والحفاظ على عقم الموقع الجراحي للأسطح البيئية والمعدات والمناطق المحيطة بالمريض. للحد من خطر انتقال الممرض إلى كل من المرضى والفريق الجراحي ، يجب ارتداء العباءات الجراحية المعقمة على بدلات فرك من قبل فريق العمليات أثناء الجراحة.
- إزالة جميع المكونات التي يمكن أن تؤثر على التنظير الفلوري من موقع الجراحة؛ هذا يعتمد على الخطة الجراحية وفقا لكل مريض على حدة.
- وضع المريض في وضع عرضة بعد إعطاء التخدير والاستعداد وفقا لمتطلبات الجراحة.
ملاحظة: يجب إجراء جميع عمليات التخدير تحت إشراف طبيب تخدير ويجب تعديل كل خطة وفقًا لكل مريض على حدة. - تنظيف وتعقيم الموقع الجراحي للمريض.
- تغطية موقع OP في الموقع الجراحي للمريض.
- ضع الستائر الجراحية المعقمة على المريض، إلا في موقع الجراحة.
- مرساة FF للمريض; يمكن للمستخدمين اختيار واحدة من الطريقتين التاليتين وفقا لاحتياجاتهم.
- الرسو في عظم الحرقفي (الموقع الجراحي المعمول به: L5 أو S1).
- ضع سلكين عن طريق الجلد (Ο = 1.5 مم) على قمة الحرقفية الخلفية وتحقق من نقطة الدخول تحت المجهر. كرر الخطوة إذا كان الجراح لديه قلق بشأن نقطة الدخول. وضع علامة على نقطة الإدخال باستخدام قلم علامة.
- أدخل أول دبوس عن طريق الجلد (5 مم، L = 140 مم) في قمة الحرقفية الخلفية للمريض باستخدام حفر الطاقة (1000 دورة في الدقيقة).
- ضع FF جنبا إلى جنب مع أول دبوس عن طريق الجلد. ضبط FF حتى يتم التعرف عليه من قبل كاميرا تتبع البصرية. إصلاح FF إلى أول دبوس عن طريق الجلد باستخدام مفك البراغي.
- أدخل الدبوس الجلدي الثاني (Ο = 5 مم، L = 140 مم) مع ثقب على FF باستخدام حفر الطاقة (1000 دورة في الدقيقة). إصلاح المسمار على FF إلى دبوس الجلد الثاني باستخدام مفك البراغي.
ملاحظة: وفقا لدليل نظام التتبع البصري، يمكن تحديد الكرة علامة في غضون 3 أمتار من تعقب البصرية.
- الرسو في عملية الفقرة الشوكية الحالية أو المجاورة مع موقع جراحي قابل للتطبيق المشبك: فقرات الصدر أو القطنأو العكر.
- ضع سلكًا (1.5 مم) على ظهر المريض كمرجع تحت المجهر. تحقق من المجال الجراحي تحت تنظير الفلوروسكوبي. كرر الخطوة إذا كان الجراح لديه قلق بشأن المجال الجراحي. وضع علامة على الحقل الجراحي باستخدام قلم علامة.
- غرس أنسجة الجلد في المجال الجراحي باستخدام مشرط جراحي. إصلاح FF إلى عملية شائكة باستخدام مفك البراغي. بسبب الفرق في كثافة المعادن العظام، يكون الجراح تحديد ما إذا كان يرتكز FF على عملية شائكة بحزم.
- الرسو في عظم الحرقفي (الموقع الجراحي المعمول به: L5 أو S1).
- تحقق مما إذا كانت معدات ومكونات PSNS قد تم إعدادها، بما في ذلك القطعة اليدوية، ونظام التتبع البصري، ومحطة العمل الروبوتية، ومجموعة أدوات الملاحة (أي المسبار)(الشكل 3 والشكل 4).
ملاحظة: تجنب التدخل مع الموظفين الجراحيين; تجنب منع كاميرا التتبع البصري؛ تأكد من أن جهاز التعقب مستقر ومعترف به من قبل نظام التتبع البصري؛ قم بتعقيم مجموعة أدوات الملاحة ووضعها على طاولة التشغيل.
2- وضع العلامات والتسجيل المكانيين
- نقل الصور CT المريض قبل العملية الجراحية إلى النظام من خلال دي في دي أو USB واقتصاص حجم الصورة لضبط التوجه على أساس الاحتياجات الجراحية. يوفر النظام صورًا افتراضية موجهة جراحية ، بما في ذلك الطائرات المنسهلة والتاجية والمحورية والمائلة ، وإعادة البناء ثلاثية الأبعاد المخصصة لكل فقرة.
- كما يوفر برنامج PSNS واجهة وضع العلامات، اطلب من الجراح أن يضع علامة على كل فقرة مع عرض الأمامي الخلفي والرؤية الجانبية، مما يميز القرص الفقري للخطوات اللاحقة التي سيتم تحديدها.
- حدد طول المسمار الأمثل وأبعاد الزرع استنادًا إلى برنامج الجهاز.
- خطة لتحديد المواقع المثلى ومسار المسمار على أساس إعادة بناء صورة 3D ومتعددة البلان من الأشعة المقطعية قبل الجراحة.
- تأكد ما إذا كانت جميع البراغي المخطط لها صحيحة ومناسبة.
- أدخل واجهة مراقبة DRF في برنامج PSNS الذي يقدم طرق عرض متعددة (تضمين وحدة التخزين ثلاثية الأبعاد وثلاث طائرات مقطعية على الجانب). يجب أن تكون جميع DRFs داخل منطقة الرؤية لنظام التتبع البصري (وفقًا لتعليمات المستخدم ، فإن نطاق التعرف الأفضل الموصى به هو النطاق B.) عندما يتم عرض السهم المتجه DRF الذي يشير إلى المقتفي على واجهة المستخدم ، يتم التعرف عليه بشكل ثابت من قبل نظام التتبع(الشكل 5).
- تنفيذ تشريح subperiosteal ثنائيا على طول العملية الشوكية، وlaminae إلى نصائح من العمليات العرضية من جميع المستويات. إزالة كبسولات مشتركة الوجه لفضح المفاصل. استخدام الإعادة الذاتية المساهمة في المساعدات في التعرض الفقرة عن طريق عقد العضلات قبالة إلى الجانب.
- تنفيذ إجراءات التسجيل، بما في ذلك التسجيل التاريخي ومطابقة السطح. اتبع التسلسل أدناه لضمان صحة نتيجة التسجيل.
- تسجيل معلم
- حدد ما لا يقل عن أربع نقاط ميزة غير coplanar (مثل العملية الشوكية ، وlaminar ، وعملية عرضية) على المريض قبل العملية 3D إعادة الإعمار صور CT.
- استخدم طرف المسبار للحفاظ على اتصال مع نقطة الميزة الأولى المحددة في الخطوة 2.8.1.1 في المنطقة الجراحية الفعلية.
- اضغط على زر اختيار المسبار على واجهة البرنامج لتأكيد نقطة الوصول.
- كرر الخطوات 2.8.1.2-2.8.1.3 حتى يتم تأكيد نقاط الميزة الأربع المحددة في الخطوة 2.8.1.1.
- اضغط على زر الحساب على واجهة البرنامج؛ سيقوم النظام بحساب نتيجة التسجيل التاريخي وتقديمه في واجهة البرنامج.
- يجب أن تلبي معايير القبول لدقة التسجيل احتياجات المؤشرات السريرية (<5 مم). إذا لم تكن النتيجة مرضية، كرر الخطوات 2.8.1.1-2.8.1.5 حتى تفي نتيجة التسجيل بمعايير القبول.
ملاحظة: تأكد من صحة استخدام المسبار للحصول على معلومات موضع سطح العظام، مثل تطهير الأنسجة الرخوة على سطح العظام وتجنب تدلي طرف المسبار عند جمع النقاط.
- مطابقة السطح
- استخدم طرف المسبار للاتصال المستمر بأي نقطة على سطح العظام في المنطقة الجراحية الفعلية.
- اضغط على زر اختيار المسبار على واجهة البرنامج لتأكيد نقطة الوصول
- نقل التحقيق (جعل التحقيق مختلفة عن نقطة الانتقاء السابقة)، وتكرار الخطوات 2.8.2.1-2.8.2.2 حتى يتم الانتهاء من ما لا يقل عن 50 نقطة اختيار.
- اضغط على زر الحساب على واجهة البرنامج؛ سيقوم النظام بحساب نتيجة مطابقة السطح وعرضها على واجهة البرنامج.
- يجب أن تلبي معايير القبول لدقة التسجيل احتياجات المؤشرات السريرية (<0.5 مم). إذا لم تكن النتيجة مرضية، كرر الخطوات 2.8.2.1-2.8.2.4 حتى تستوفي نتائج التسجيل معايير القبول.
- تسجيل معلم
- استخدم المسبار لتحديد معالم تشريحية واضحة (مثل العملية الشوكية والعمليات العرضية والمفصل الأوجهي) للمنطقة الجراحية الفعلية للتأكيد بمجرد قبول نتيجة التسجيل(الشكل 6).
ملاحظة: يجب الحفاظ على انعكاس استقبال مناسب للضوء بالأشعة تحت الحمراء أثناء الجراحة. إذا لم يتمكن نظام التتبع البصري من التعرف على العلامات، فستعرض واجهة البرنامج تذكيرًا بالضوء الأحمر. يجب تعديل الكاميرا بحيث يكون المجال الجراحي في مركز نطاق الكشف عن الكاميرا ، ويجب حماية جهاز التعقب من الضوء والدم.
3. الروبوت التجمع والحركة
- تغطية قطعة اليد مع الستائر التعقيم وتثبيت الأدوات الجراحية على الروبوت (على سبيل المثال، التروكار (Ο = 5 ملم) وk-دبوس (Ο = 1.8 مم)).
- ضبط زاوية وموقف الناحية في الفضاء وفقا للتعليمات التالية (الخطوات 3.2.1-3.2.2) بحيث تكون القطعة اليدوية ضمن نطاق التعويض (على مسافة سنتيمتر واحد وزاوية مضمنة من 4 درجات من المسار المخطط).
- ضبط الزاوية: قم بتشغيل زاوية السماعة اليدوية في الفضاء بحيث تتزامن الدائرتان اللتين تمثلان زاوية السماعة اليدوية على واجهة البرنامج.
- تعديل الموضع: تحريك موضع الناحية اليدوية في الفضاء أفقيًا ورأسيًا، بحيث يتم محاذاة النقاط التي تمثل موضع السماعة على واجهة البرنامج مع نقاط الدخول للمسار المخطط له.
ملاحظة: عند الانتهاء من الخطوات 3.2.1 و 3.2.2 في نفس الوقت، ستقوم القطعة اليدوية تلقائيًا بتنشيط وظيفة التعويض النشط للحفاظ على زاوية وموضع الأداة لتتوافق مع المسار المخطط مسبقًا(الشكل 7).
- تحديد حالة تشغيل الروبوت من خلال الحكم على لون علامة الروبوت المعروضة على واجهة المستخدم. إذا كان أخضر، يمكن تشغيله، إذا كان أحمر، لا يمكن تشغيله.
ملاحظة: إذا كانت الناحية اليدوية على اتصال بالمريض أو العقبات المحيطة به، يمكن الضغط على زر إيقاف الطوارئ الموجود فوق سكن محطة عمل التنقل من قبل الجراح أو الفني. وينبغي إجراء صيانة منتظمة للروبوت. يجب إعادة معايرة النظام الأساسي لمعلمات الحركية بعد 250 استخدام. يجب التخلص من التركار وk-pin بعد استخدام واحد.
4. إعداد Pedicle وإدراج المسمار
- قم بتنشيط وظيفة الحفر للقطعة اليدوية، وحفر الأدوات المركبة على الواجهة الأمامية (بما في ذلك K-pin: Ο = 1.8 مم والتروكار: = 5 مم) في جسم المريض على طول المسار المخطط له.
- استخدام c-الذراع لتأكيد موقف ك دبوس وtrocar.
- إذا كانت مواقف K-pin وtrocar غير صحيحة تحت التنظير الفلوري، فقم بإزالة الـ k-pin والتروكار. ثم، وذلك باستخدام الناحية اليدوية، وحفر في pedicle مرة أخرى حتى ك دبوس والتركار إدراج في المواقف المعرضة تحت التنظير الفلوري (الرجوع إلى 4.3.1-4.3.2).
- ضمن عرض AP، حدد ما إذا كان الصك موجودًا في المنطقة البيضاوية التي تشكلها الهيئة في صورة المنظور.
- ضمن عرض LAT، حدد ما إذا كان الصك ضمن نطاق البديكل وفقرة.
- استبدال K-دبوس والتروكار مع أسلاك إرشادية (Ο = 1.5 مم، L = 400 مم) بمجرد أن تكون المواقف مناسبة.
- إدراج المسمار pedicle من خلال الأسلاك الإرشادية.
- كرر الخطوات 4.1-4.4 لإكمال جميع مسارات التخطيط الجراحي.
ملاحظة: أما بالنسبة لإدارة ما بعد الجراحة، يجب مراقبة المرضى في وحدة الإنعاش بعد التخدير (PACU) وينبغي اختيار خيارات المسكنات بعد الجراحة. وينبغي تقييم الأحداث PACU الأساسية، مثل الغثيان والألم وانخفاض ضغط الدم وارتفاع ضغط الدم، ونقص الأكسجة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب على الموظفين التعرف على متى يستوفي المريض معايير خروج PACU.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وقد تم تناول سلامة ودقة الروبوتية بمساعدة المسمار التنسيب في العديد من الدراسات6,11. نحن نطابق الفقرات مع صور التخطيط قبل الجراحة تحت نظام تتبع بصري في الطريقة المقترحة. بعد تحديد المسار الجراحي المخطط له، تم نقل هذه المعلومات إلى الناحية اليدوية من خلال وحدة التحكم في الناحية اليدوية. يدمج نظام الملاحة معلومات التتبع ويعرضها على الشاشة أثناء الجراحة. وعلاوة على ذلك، تعرض الشاشة مسار القبول على العمود الفقري ومواقف الصكوك.
في دراستنا السابقة12، تم عرض انخفاض معدل سوء وضع المسمار العام بنسبة 1.7٪ من ما مجموعه 59 مسامير على 30 فقرات بورسين من خلال PSNS(الشكل 8). وسارت العمليات الجراحية بسلاسة أثناء استخدام PSNS وتم تقييم هذه البراغي 59 pedicle عن طريق الأشعة المقطعية بعد الجراحة. 51 مسماراً (86.4%) سقطت في المجموعة A، 7 مسامير (11.9%) سقطت في المجموعة باء ، و1 المسمار (1.7 ٪ ) ، سقطت في المجموعة E وفقا لتصنيف جيرتزبين روبنز12. لم يتم العثور على أي فطام في القناة الشوكية أو إصابات لأي سفن رئيسية أخرى وتم إدخال جميع مسامير البديكل داخل المنطقة الآمنة. سجلنا بيانات موضع البقشيش بتردد 60 هرتز وتم حساب منحنى انحدار خطي مع نظام التتبع البصري أثناء الجراحة. كما تم تسجيل الاختلافات بما في ذلك الزاوية وأقصر مسافة ونقطة الدخول بين موضع المسمار الفعلي ومسار التخطيط قبل الجراحة12.
الشكل 1: مبدأ العمل لنظام التتبع البصري13. سوف تعقب البصرية تنبعث منها بنشاط ضوء الأشعة تحت الحمراء وأداء تحديد المواقع ستيريو من خلال الكاميرا المزدوجة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: مبادئ العمل لنظام الملاحة العمود الفقري. تتضمن عملية تطبيق النظام التحكم في الروبوت ، واجهة المستخدم ، والاستشعار البصري يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: نظام الملاحة العمود الفقري، بما في ذلك handpiece، نظام التتبع البصري، محطة العمل الروبوتية، ومجموعة أدوات الملاحة. (أي التحقيق) يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: الرسم التخطيطي لتكوين غرفة العمليات، يجب على المستخدمين الرجوع إلى الرسم التخطيطي لإعداد PSNS في غرفة العمليات. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: واجهة مراقبة DRF في البرنامج. يمكن للمستخدمين تأكيد الحالة الحالية لجميع DRFs وفقًا للعرض على الواجهة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: واجهة التحقق من دقة التسجيل في البرنامج. استخدم المسبار لتحديد ميزة تشريحية محددة (مثل العملية الشوكية والعمليات العرضية والمفصل الأوجهي) في المنطقة الجراحية الفعلية، وسيقوم النظام بحساب المسافة من طرف المسبار إلى الميزة التشريحية كمرجع للدقة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: واجهة الملاحة في البرنامج. باستخدام نموذج العظام 3D إعادة بناء والمسمار pedicle الظاهري لتوفير التوجيه للمسار الجراحي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 8: فحوصات CT بعد الجراحة تم تقييمها وفقًا لتصنيف جيرتزبين وروبنز مع مثال على الصف A (أ) والصف B (ب) والصف E (ج)14. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
ومنذ عام 1990، حدثت تطورات سريعة في التطبيقات الجراحية التي تنطوي على استخدام الروبوتات. تم تحسين التقنيات الروبوتية المتاحة ، مما أدى إلى تحسين الدقة ، والتغلب على الهزة في أيدي الإنسان ، وتقليل أوقات المطابقة والتسجيل لأنظمة الملاحة15. وتشمل فوائد المساعدة الجراحية للروبوت ما يلي: (1) التوحيد الفوري دون عمليات تعلم طويلة؛ (2) توحيد المعايير الفورية دون عمليات تعلم مطولة؛ (2) توحيد المعايير الفورية دون عمليات التعلم الطويلة؛ (2) التوحيد الفوري دون عمليات التعلم الطويلة؛ (2) التوحيد الفوري دون عمليات التعلم الطويلة؛ (2) (2) يمكن للجراحين اتباع خطة ما قبل الجراحة بدقة ، والتي يتم فرضها على صورة تعتمد على CT من خلال واجهة المستخدم ؛ (3) الحد من التعرض للإشعاع للجراحين وموظفي العمليات؛ و (4) تحسين الدقة، وخاصة في حين تواجه التشريح معقدة أو جراحة مراجعة معقدة.
على الرغم من الاستخدام المقبول على نطاق واسع للمسامير pedicle ، تعتمد تقنيات وضع pedicle الحر إلى حد كبير على المعالم التشريحية وأدلة الصور وتجربة الجراحين. حتى مع الجراحين ذوي الخبرة، ومعدلات سوء الزرع هي في حدود 5.1-31٪، كما هو موضح في دراسات مراجعة متعددة3،16. يقبل العديد من الجراحين الانحرافات بين 2 و 3 مم أثناء تقييم دقة مواضع المسمار ، حيث نادرًا ما يصبح معدل الانحراف هذا أعراضًا. وذكر لونشتاين وآخرون أن 5.1٪ من 4790 مسامير اخترقت العظام القشرية في دراسة التحليل التلوي، وحوالي 0.2٪ من هذه تسبب أعراض عصبية17. بالإضافة إلى ذلك، حتى انحرافات المسمار الطفيفة قد تؤدي إلى أعراض والجراحين قد تكون مترددة في العمل مرة أخرى. لذلك ، هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنظمة التي تقدم إرشادات صورة العمود الفقري مثل الملاحة الكهرومغناطيسية ، والتنظير الفلوري ثلاثي الأبعاد داخل الجراحة والملاحة المقطعية ، والأطر المرجعية عن طريق الجلد ، والجراحة الموجهة الروبوتية قيد البحث أو في الاستخدام السريري. تسمح هذه التقنيات للجراحين بتحديد خطط التنفيذ الدقيقة قبل الجراحة وداخل العملية الجراحية ، بما في ذلك طول المسمار والقطر ، حتى في وجود تشوهات شديدة وعدم وجود معالم تشريحية.
استخدام الروبوتية بمساعدة المسمار التنسيب أمر مشجع نظرا لدقته ارتفعت إلى 98.3٪12. على الرغم من الدقة العالية الشاملة لوضع المسمار pedicle تحت PSNS ، فشل نظام الروبوت في تسجيل 10-20٪ بشكل كاف من الشروط أثناء الاختبار. في ظروف مثل درجة عالية من الانحناء، والسمنة، وهشاشة العظام، وتخفيف الأجهزة التي وضعت سابقا أثناء جراحة المراجعة، وسوء نوعية التصوير الفلورسكوبي داخل العملية، والقيود المادية للتوسعة القطعة اليدوية، وفشل الجهاز، والحركة الميكانيكية، والقضايا التقنية، قد يؤدي إلى صعوبات مع التسجيل، وقد تتطلب العودة إلى وضع المسمار البدية اليدوية. يجب أن يمتلك جراحو العمود الفقري الخبرة الجراحية التقليدية لتحديد ما إذا كان نظام الملاحة يعمل بشكل مناسب وأن يكونوا قادرين على التحول إلى الجراحة التقليدية في حالة فشل النظام الروبوتي. بالإضافة إلى ذلك ، يشار حاليًا إلى PSNS لزرع المسمار pedicle thoracolumbar ، ودقة هذا النظام هي 2 مم. في الجراحة السريرية ، فإن تحمل الخطأ في زرع المسمار العنقي هو حوالي 0.2 -0.5 مم . وبالتالي ، فإن هذا النظام غير مناسب لجراحة عنق الرحم في الوقت الحاضر.
يمكن استخدام PSNS التي تتألف من قطعة يد في تركيبة مع الأدوات الجراحية لحفر مباشرة في الفقرة. بصمة الجهاز صغيرة وتحتل مساحة صغيرة في غرفة العمليات. تختلف هذه الميزات عن أنظمة جراحة العمود الفقري الروبوتية الأخرى، مما يجعل جراحة الملاحة في العمود الفقري أكثر مرونة وملاءمة للجراحين. وPSNS يتكون من تسجيل الصور ومطابقة، الروبوتية وتكنولوجيا الملاحة، وتصنيع المعدات الدقيقة. يعتمد النظام على هذه المكونات تعمل معاً بشكل مناسب كما قد تحدث أخطاء إذا فشل أي من هذه المكونات. سيتم تحديد المواقع المكانية للتشريح في الموقع الجراحي نسبيًا بعد الحصول على الصور. عوامل مثل اضطراب الأنسجة الرخوة بشكل مفرط، أو إزالة الضغط أو استئصال العظام، أو جراحات الجزء الطويل على 3 فقرات، أو كمية حجم المد والجزر التنفسي قد تسبب انحرافات ملاحية. إذا اشتبه الجراح في انحراف ملاحي، يمكن استخدام المسبار لتحديد المعالم التشريحية للتأكيد (على سبيل المثال، العملية الشوكية أو المفاصل المنجانبة). إذا كان الموضع صحيحًا، يمكن متابعة العملية. ومع ذلك، إذا كان الموضع غير صحيح، تكون بعض الأسباب والحلول المحتملة كما يلي: (1) يتم نقل الإطار المرجعي الديناميكي الائتماني أثناء العملية. يجب على الجراح تقييد الإطار المرجعي الديناميكي الائتماني والتسجيل مرة أخرى. (2) هناك إزاحة نسبية بين الهياكل التشريحية، مثل تصحيح التشوه، بسبب العملية. يجب على الجراح إعادة مسح التنظير الفلوري للحصول على صور جديدة للجراحة. وفقا للبحوث المنشورة سابقا، يمكن أن نظم الملاحة بمساعدة الروبوت تقليل الوقت الذي استغرقه لكل إدراج المسمار pedicle؛ ومع ذلك، يزيد وقت المنطوق بسبب إعداد الروبوت والتسجيل10.
ولا تزال هناك العديد من القيود المفروضة على الجراحة بمساعدة الروبوت، مثل مشاكل التسجيل بما في ذلك صعوبة الوصول إلى المعالم البارزة، وعدم التوافق في الجراحة طفيفة التوغل وتستغرق وقتا طويلا، والمرضى الذين يتعرضون لإشعاع إضافي، والتزلج على الأدوات بسبب الافتقار إلى التغذية المرتدة الحية داخل العملية، والتأثير على التدريب التقليدي على العمود الفقري، والاعتماد على التكنولوجيا، وارتفاع التكاليف. PSNS لديها بعض القيود: أولا، الجراح يحتاج إلى قضاء بعض الوقت لتعلم نظام PSNS بدقة. ثانيا ، فمن الثقيلة للجراحين لعقد عليه. سيركز فريقنا على جعل منحنى تعلم المستخدم أسهل وتوفير ذراع داعمة لتقليل وزن القطعة اليدوية. ومع ذلك، نعتقد أن هناك تطورات مستمرة في أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوتية، والتي لديها القدرة على تحسين النتائج الجراحية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
شركة بوينت روبوتيكس MedTech Inc وظفت المؤلفين شيو يون شياو، وتشيه وي تشين، وهاو كاي تشو، وتشن يو سونغ. وقد دعمت هذه الدراسة جزئيا من قبل شركة بوينت روبوتيكس MedTech، التي وفرت نظام الروبوت. يعلن المؤلفون أن نظام الملاحة في العمود الفقري (PSNS) الذي تم تقييمه في هذه الدراسة هو منتج في التطوير.
Acknowledgments
وقد دعمت هذه الدراسة جزئيا من قبل شركة بوينت روبوتيكس Medtech التأسيس، التي وفرت نظام الروبوت. وقدم الموّل الدعم في شكل رواتب لـ X.Y. Xiao وC.W. Chen و H.K. Chou و C.Y. Sung، ولكن لم يكن له أي دور إضافي في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو قرار نشر المخطوطة أو إعدادها.
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).
