Summary
Este artigo apresenta uma técnica cirúrgica padronizada para colocação de parafusos de pediclegrama assistidos por robótica, utilizando sistemas de navegação assistidos por robôs. Apresentamos um protocolo passo a passo e descrevemos o fluxo de trabalho e as precauções deste procedimento.
Abstract
A implantação do parafuso pedicle tem excelentes efeitos de tratamento e é frequentemente usada por cirurgiões em cirurgia de fusão espinhal. No entanto, devido à complexidade da anatomia do corpo humano, este procedimento cirúrgico é difícil e desafiador, especialmente em cirurgias minimamente invasivas ou pacientes com anomalias congênitas e deformidade da cifoscoliose. Além dos fatores acima mencionados, a experiência cirúrgica e técnica do cirurgião também afetam as taxas de recuperação e complicações dos pacientes após a operação cirúrgica. Portanto, a implantação do parafuso do pedículo com precisão é um tema constante de preocupação comum para cirurgiões e pacientes. Nos últimos anos, com o desenvolvimento tecnológico, os sistemas de navegação assistidos por robôs foram gradualmente adotados. Estes sistemas de navegação assistidos por robôs fornecem aos cirurgiões um planejamento pré-operatório completo antes da cirurgia. O sistema fornece imagens reconstruídas em 3D de cada vértebra, permitindo que os cirurgiões entendam as características fisiológicas do paciente mais rapidamente. Também fornece imagens 2D de planos sagitais, coronais, axiais e oblíquos para que os cirurgiões possam executar com precisão o plano de colocação do parafuso do pedículo.
Estudos anteriores demonstraram a eficácia de sistemas de navegação assistidos por robôs para procedimentos de implantação de parafusos pedicle, incluindo avaliações de precisão e segurança. Este protocolo passo-a-passo visa delinear uma nota de técnica cirúrgica padronizada para a colocação do parafuso pedicle assistido por robótica.
Introduction
No campo da cirurgia espinhal, a cirurgia de fusão espinhal é um procedimento cirúrgico fundamental, especialmente a fixação do parafuso do pedículo posterior, que pode fornecer suporte de três colunas das vértebras e aumentar a força da biomecânica; assim, tornou-se um dos procedimentos cirúrgicos mais utilizados1. Em muitos estudos iniciais, o efeito clínico da implantação do parafuso pedilículo posterior foi confirmado, e tem sido amplamente utilizado em cirurgia susceptível de muitas doenças da coluna vertebral, como condições degenerativas, traumáticas e complicadas da colunavertebral 2.
No entanto, embora a cirurgia de fusão lombar posterior possa alcançar excelentes efeitos de tratamento, ainda é arriscada devido à anatomia do corpo humano. Existem muitas estruturas teciduais vitais próximas ao pedículo, como o sistema nervoso central, raízes nervosas e vasos sanguíneos principais. Os danos desses tecidos durante o procedimento cirúrgico podem causar sérias complicações, como lesões vasculares, déficits neurológicos ou afrouxamento do parafuso2,3. Além disso, os cirurgiões e a equipe estão expostos à radiação adicional, particularmente no caso de procedimentos minimamente invasivos da coluna vertebral4. Os cirurgiões podem sentir fadiga e tremores nas mãos após procedimentos longos e tediosos de cirurgia na coluna, como colocações de parafusos, osteotomia óssea e descompressão nervosa5.
A taxa insatisfatória do procedimento de colocação do parafuso pedilrial exigiu a proposta de um sistema de navegação assistido por robótica a ser aplicado em cirurgias da coluna vertebral para melhorar a precisão da cirurgia e a segurança dos pacientes. Vários estudos sobre sistemas de navegação assistidos por robótica demonstraram melhorias na segurança, precisão e precisão da colocação do parafuso do pedículo, bem como diminuição da exposição à radiação e dos tempos operacionais6,,7,,8,,9,,10. No entanto, o planejamento completo da trajetória do parafuso, o planejamento pré-operatório com imagens, o sistema robótico abrangente com dispositivo de fixação e o software de controle de robôs ainda precisam ser abordados para alcançar esse objetivo. Este estudo se concentra na descrição da estrutura robótica e no fluxo de trabalho de um sistema de navegação autodesenvolvido (ou seja, o sistema de navegação point spine spine (PSNS)) para cirurgias de colocação de parafusos de pedicleassistidos por robótica.
Descrição do sistema e protocolo cirúrgico
O PSNS é composto por uma estação de trabalho de navegação que inclui o seguinte. (1) Existe um software de interface de usuário responsável pela leitura de imagens através da reconstrução tridimensional (3D), planejamento pré-operatório, cálculo de relação cinemática espacial e registro. (2) O PSNS utiliza sistemas de orientação óptica infravermelha para rastrear a posição espacial de robôs cirúrgicos e pacientes. O sistema de orientação óptica infravermelha contém os seguintes componentes: (i) um rastreador óptico que emite luz infravermelha e realiza posicionamento estéreo através de uma câmera dupla(Figura 1); (ii) uma esfera marcadora cuja superfície tenha um revestimento reflexivo com propriedades reflexivas para um rastreamento preciso da ferramenta; e (iii) uma ferramenta com um quadro de referência dinâmico (DRF) que compreende uma base e quatro esferas de marcador. Para evitar a falha de identificação do sistema de rastreamento, cada dispositivo tem um design EXCLUSIVO de DRF e não pode ser compartilhado entre si. O DRF utilizado inclui um quadro base (BF) anexado à base da peça de mão para confirmar a posição da peça de mão, um quadro de efeito final (EF) anexado à extremidade da peça de mão para confirmar a posição da peça de mão, um quadro fiducial (FF) ancorado no osso do paciente para confirmar a posição do paciente e uma sonda cuja ponta é usada para confirmar a posição de destino no espaço 3D. (3) Há uma peça de mão que compreende uma plataforma Stewart de seis graus de liberdade (DOF), com uma extremidade do robô equipada com uma ferramenta de operação usada para perfurar o caminho do parafuso. A peça de mão é um sistema de navegação assistido por robôs que auxilia os cirurgiões na colocação precisa de implantes, como parafusos de pedículo, ou posicionamento de ferramentas cirúrgicas durante a cirurgia da coluna vertebral. O movimento do alvo cirúrgico é rastreado como o robô compensa automaticamente o alvo correto. O robô é projetado como um sistema semi-ativo que oferece orientação de ferramentas cirúrgicas; no entanto, a cirurgia real é realizada por cirurgiões. O princípio de operação e o equipamento são ilustrados na Figura 2.
A PSNS é indicada para procedimentos que incluem, mas não se limitam aos seguintes procedimentos amostrais: (i) cirurgia de coluna aberta, minimamente invasiva ou percutânea; (ii) local de cirurgia da coluna vertebral para vértebras torácicas, lombares ou sacral; (iii) fusão posterior da coluna vertebral para trauma, doença de estenose degenerativa, instabilidade, espondilolistese, hérnia de disco, tumor, infecção ou correção de deformidade espinhal; (iv) colocação de dispositivos temporários ou permanentes, tais como fios k ou agulhas, durante a realização de vertebroplastia, ou transforaminal ou interlaminar percutâneo peroscópico discectomia lombar peroscópica; e (iv) excisão do tumor ósseo, incluindo a ablação de osteoma osteóide ou biópsia tumoral, na qual o robô direcionou agulhas ou fios-guia para um determinado local vertebral. Este procedimento é contra-indicado para aqueles com incapacidade de tolerar anestesia, procedimento cirúrgico ou quando imagens de navegação satisfatórias não foram adquiridas.
Observe que a equipe de operação, incluindo neurocirurgiões e cirurgiões ortopédicos, deve ser licenciada e treinada em cursos orientadores. Todos os procedimentos para operar o robô durante a cirurgia precisam seguir os procedimentos padronizados recomendados para evitar causar danos ao paciente ou ao cirurgião. Os cirurgiões devem possuir experiência cirúrgica convencional para garantir que seja possível mudar de volta para instrumentos cirúrgicos convencionais e completar a cirurgia quando for determinado que a navegação é imprecisa, com base no conhecimento anatômico dos cirurgiões.
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Protocol
Todos os procedimentos seguidos estavam de acordo com os padrões éticos do National Taiwan University Hospital (NTUH) Research Ethics Committee (REC) e da Declaração de Helsinki de 1975 (em sua versão mais recente alterada). O consentimento informado deve ser obtido de todos os pacientes se for necessário um novo ensaio clínico.
NOTA: O procedimento de anestesia pode ser categorizado em três etapas: avaliação pré-operatória do paciente, gestão intraoperatória e gestão pós-operatória. Durante a avaliação pré-operatória, todos os dados do paciente, incluindo o histórico completo e o exame físico, devem ser coletados e a equipe deve reconhecer as comorbidades do paciente e como eles se relacionam com o cuidado anestésico do paciente. Um exame completo das vias aéreas deve ser realizado, e a equipe deve estar ciente das opções anestésicas para formular um plano básico de cuidados anestésicos. Durante o manejo intraoperatório, o anestesiologista deve verificar as funções básicas da máquina de anestesia, e aplicar monitores fisiológicos básicos recomendados pela Sociedade Americana de Anestesiologistas, que incluem um oxímetro de pulso, eletrocardiografia, um dispositivo de pressão arterial não invasivo, e um monitor de temperatura, opções de gerenciamento de vias aéreas, farmacologia de induções e indicações durante uma indução anestésica. Eventos intraoperatórios, como hipotensão, hipertensão, hipóxia e oligúria, devem ser reconhecidos, avaliados e gerenciados. Além disso, a equipe deve reconhecer quando o paciente atende aos critérios de extubação.
1. Configuração e planejamento pré-operatório
NOTA: Durante a cirurgia, devem ser utilizadas cortinas cirúrgicas estéreis para evitar o contato com superfícies despreparadas e para manter a esterilidade do local cirúrgico das superfícies ambientais, equipamentos e arredores do paciente. Para reduzir o risco de transmissão de patógenos tanto para os pacientes quanto para a equipe cirúrgica, os vestidos cirúrgicos estéreis devem ser usados sobre os trajes de esfregão pela equipe operacional durante a cirurgia.
- Remover todos os componentes que podem afetar a fluoroscopia do local cirúrgico; isso depende do plano cirúrgico de acordo com cada paciente.
- Coloque o paciente em uma posição propensa após a administração da anestesia e prepare-se conforme os requisitos cirúrgicos.
NOTA: Todos os procedimentos de anestesia devem ser realizados sob a supervisão de um anestesista e cada plano deve ser ajustado de acordo com cada paciente. - Limpe e esterilize o local cirúrgico do paciente.
- Cubra o local da operação no local cirúrgico do paciente.
- Coloque a cortina cirúrgica estéril no paciente, exceto no local cirúrgico.
- Ancorar o FF ao paciente; os usuários podem escolher um dos dois métodos a seguir de acordo com suas necessidades.
- Ancoramento ao osso ilíaco (local cirúrgico aplicável: L5 ou S1).
- Coloque dois fios percutâneos (Φ = 1,5 mm) na crista ilíaca posterior e verifique o ponto de entrada sob fluoroscopia. Repita o passo se o cirurgião tiver uma preocupação com o ponto de entrada. Marque o ponto de entrada usando uma caneta marcadora.
- Insira o primeiro pino percutâneo (Φ = 5 mm, L = 140 mm) na crista ilíaca posterior do paciente usando uma broca de força (1000 RPM).
- Coloque o FF junto com o primeiro pino percutâneo. Ajuste o FF até que seja reconhecido pela câmera de rastreamento óptica. Fixar o FF ao primeiro pino percutâneo usando uma chave de fenda.
- Insira o segundo pino percutâneo (Φ = 5 mm, L = 140 mm) juntamente com um orifício no FF usando uma broca de força (1000 RPM). Fixar o parafuso no FF ao segundo pino percutâneo usando a chave de fenda.
NOTA: De acordo com o manual do sistema de rastreamento óptico, a esfera do marcador pode ser identificada dentro de 3 m do rastreador óptico.
- Ancorar ao processo vertebral vertebral vertebral atual ou adjacente com um grampo aplicável local cirúrgico: vértebras torácicas, lombares ou sacral.
- Coloque um fio (Φ = 1,5 mm) nas costas do paciente como referência sob fluoroscopia. Verifique o campo cirúrgico sob fluoroscopia. Repita o passo se o cirurgião tiver uma preocupação com o campo cirúrgico. Marque o campo cirúrgico usando uma caneta marcadora.
- Incise o tecido da pele no campo cirúrgico usando um bisturi cirúrgico. Fixar o FF ao processo espinhoso usando uma chave de fenda. Devido à diferença de densidade mineral óssea, o cirurgião determinará se o FF está ancorado firmemente no processo espinhoso.
- Ancoramento ao osso ilíaco (local cirúrgico aplicável: L5 ou S1).
- Verifique se os equipamentos e componentes da PSNS foram preparados, incluindo a peça de mão, o sistema de rastreamento óptico, a estação de trabalho robótica e o kit de ferramentas de navegação (ou seja, sonda) (Figura 3 e Figura 4).
NOTA: Evite interferir na equipe cirúrgica; Evite bloquear a câmera de rastreamento óptica; Certifique-se de que o rastreador está estável e reconhecido pelo sistema de rastreamento óptico; Esterilize o kit de ferramentas de navegação e coloque-o na mesa de operação.
2. Rotulagem espacial e registro
- Transfira as imagens de tomografia computadorizada pré-operatória do paciente para o sistema através de DVD ou USB e corte o tamanho da imagem para ajustar a orientação com base nas necessidades cirúrgicas. O sistema fornece imagens cirúrgicas virtuais guiadas, incluindo planos sagitais, coronais, axiais e oblíquos, e reconstruções 3D personalizadas para cada vértebra.
- Como o software PSNS fornece a interface de rotulagem, peça ao cirurgião para rotular cada vértebra com a visão anterior-posterior e a visão lateral, diferenciando o disco intervertebral para que as etapas subseqüentes sejam identificadas.
- Selecione as dimensões ideais do comprimento do parafuso e do implante com base no software do dispositivo.
- Planeje o posicionamento ideal e a trajetória do parafuso com base na reconstrução de imagem 3D e multiplanar da tomografia computadorizada pré-operatória.
- Confirme se todos os parafusos planejados estão corretos e apropriados.
- Digite a interface de monitoramento DRF no software PSNS que apresenta várias visualizações planares (incluem volume 3D e três planos transversais na lateral). Todos os DRFs devem estar dentro da área de visão do sistema de rastreamento óptico (de acordo com as instruções do usuário, a melhor faixa de reconhecimento recomendada é a faixa B.) Quando a seta vetorial DRF indicando que o rastreador é exibido na interface do usuário, ele é reconhecido pelo sistema de rastreamento (Figura 5).
- Realize uma dissecção subperiosteal bilateralmente ao longo do processo espinhoso, a lâmina para as pontas dos processos transversais de todos os níveis. Remova as cápsulas articulares da faceta para expor as articulações. O uso de retráteis auto-retidos auxilia na exposição às vértebras, mantendo a musculatura para o lado.
- Realizar procedimentos de registro, incluindo registro de marco e correspondência de superfície. Siga a sequência abaixo para garantir a correção do resultado do registro.
- Registro de landmark
- Selecione pelo menos quatro pontos de característica não-coplanares (como o processo espinhoso, o laminar e o processo transverso) nas imagens de TOMOGRAFIA de reconstrução 3D pré-operatórias do paciente.
- Use a ponta da sonda para manter contato com o primeiro ponto de recurso selecionado na etapa 2.8.1.1 na área cirúrgica real.
- Pressione o botão de seleção do teste na interface do software para confirmar o ponto de acesso.
- As etapas de repetição 2.8.1.2-2.8.1.3 até que os quatro pontos de característica selecionados na etapa 2.8.1.1 sejam confirmados.
- Pressione o botão de cálculo na interface do software; o sistema calculará o resultado do registro de referência e o apresentará na interface do software.
- Os critérios de aceitação para a precisão do registro devem atender às necessidades das indicações clínicas (<5 mm). Se o resultado não for satisfatório, repita as etapas 2.8.1.1-2.8.1.5 até que o resultado da inscrição atenda aos critérios de aceitação.
NOTA: Certifique-se de que a validade do uso da sonda para obter as informações de posição da superfície óssea, como limpar o tecido mole na superfície óssea e evitar o pendemento da ponta da sonda ao coletar pontos.
- Correspondência de superfície
- Use a ponta da sonda para contatar continuamente qualquer ponto na superfície óssea na área cirúrgica real.
- Pressione o botão de seleção do teste na interface do software para confirmar o ponto de acesso
- Mova a sonda (faça a sonda diferente do ponto de escolha anterior) e repita as etapas 2.8.2.1-2.8.2.2.2 até que pelo menos 50 pontos de escolha sejam concluídos.
- Pressione o botão de cálculo na interface do software; o sistema calculará o resultado de correspondência de superfície e o apresentará na interface do software.
- Os critérios de aceitação para a exatidão cadastral devem atender às necessidades das indicações clínicas (<0,5 mm). Se o resultado não for satisfatório, repita as etapas 2.8.2.1-2.8.2.4 até que os resultados cadastrais atendam aos critérios de aceitação.
- Registro de landmark
- Use a sonda para selecionar marcos anatômicos óbvios (como processo espinhoso, processos transversais, articulação de faceta) da área cirúrgica real para confirmação assim que o resultado do registro for aceito (Figura 6).
NOTA: A reflexão adequada e a recepção da luz infravermelha devem ser mantidas durante a cirurgia. Se o sistema de rastreamento óptico não conseguir reconhecer os marcadores, a interface de software exibirá um lembrete de luz vermelha. A câmera deve ser ajustada de modo que o campo cirúrgico esteja no centro da faixa de detecção da câmera, e o rastreador deve ser protegido contra luz e sangue.
3. Montagem e movimento do robô
- Cubra a peça com cortinas de esterilização e instale os instrumentos cirúrgicos no robô (por exemplo, trocarte (Φ = 5 mm) e k-pin (Φ = 1,8 mm)).
- Ajuste o ângulo e a posição da peça no espaço de acordo com as seguintes instruções (passos 3.2.1-3.2.2) para que a peça esteja dentro da faixa de compensação (dentro de uma distância de um centímetro e um ângulo incluído de 4 graus do caminho planejado).
- Ajuste de ângulo: Gire o ângulo da peça no espaço para que os dois círculos que representam o ângulo da peça coincidam na interface do software.
- Ajuste de posição: mova horizontal e verticalmente a posição da peça de mão no espaço, de modo que os pontos que representam a posição da peça na interface do software estejam alinhados com os pontos de entrada do caminho planejado.
NOTA: Quando as etapas 3.2.1 e 3.2.2 forem concluídas ao mesmo tempo, a peça de mão ativará automaticamente a função de compensação ativa para manter o ângulo e a posição do instrumento em conformidade com o caminho pré-planejado (Figura 7).
- Determine o estado de funcionamento do robô julgando a cor do marcador do robô exibido na ui. Se for verde, pode ser operado, se estiver vermelho, não pode ser operado.
NOTA: Se a peça de mão entrar em contato com o paciente ou com os obstáculos circundantes, um botão de parada de emergência localizado acima da caixa da estação de trabalho de navegação pode ser pressionado pelo cirurgião ou técnico. A manutenção regular do robô deve ser realizada. A plataforma deve ser recalibrada para os parâmetros da cinemática após 250 usos. O trocarte e o k-pin devem ser descartados após um único uso.
4. Preparação do pedículo e inserção do parafuso
- Ative a função de perfuração da peça de mão e fure os instrumentos montados na parte frontal (incluindo k-pin: Φ = 1,8 mm e trocarte: Φ = 5 mm) no corpo do paciente ao longo do caminho planejado.
- Use o braço c para confirmar a posição de k-pin e trocarte.
- Se as posições k-pin e trocarte não estiverem corretas sob fluoroscopia, remova o k-pin e o trocarte. Em seguida, usando a peça de mão, fure novamente o pedículo até que o k-pin e o trocarte insiram em posições propensas sob fluoroscopia (consulte 4.3.1-4.3.2).
- Sob a visão AP, determine se o instrumento está localizado na área oval formada pelo pedículo na imagem da perspectiva.
- Na visão LAT, determine se o instrumento está dentro do alcance do pedículo e da vértebra.
- Substitua o pino K e o trocarte por fios-guia (Φ = 1,5 mm, L = 400 mm) uma vez que as posições sejam apropriadas.
- Insira o parafuso do pedículo através dos fios-guia.
- Repita as etapas 4.1-4.4 para completar todos os caminhos de planejamento cirúrgico.
NOTA: Quanto ao manejo pós-operatório, os pacientes devem ser monitorados na unidade de recuperação pós-anestesia (PACU) e as opções de analgesia pós-operatória devem ser selecionadas. Os eventos básicos da PACU, como náusea, dor, hipotensão, hipertensão e hipóxia, devem ser avaliados. Além disso, a equipe deve reconhecer quando o paciente atende aos critérios de alta da PACU.
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Representative Results
A segurança e a precisão das colocações do parafuso pedicler assistido por robótica foram abordadas em vários estudos6,11. Combinamos as vértebras com imagens de planejamento pré-operatório sob um sistema de rastreamento óptico no método proposto. Após determinar o caminho cirúrgico planejado, essas informações foram transferidas para a peça de mão através da unidade de controle da peça de mão. O sistema de navegação integra as informações de rastreamento e exibe-as no monitor durante a cirurgia. Além disso, a tela exibe o caminho de admissão na coluna vertebral e as posições dos instrumentos.
Em nosso estudo anterior12, foi demonstrada uma baixa taxa global de má posição do parafuso de 1,7% de um total de 59 parafusos em 30 vértebras suínas através do PSNS (Figura 8). Os procedimentos cirúrgicos procederam sem problemas durante o uso do PSNS e estes 59 parafusos pediclesículos foram avaliados por tomografias pós-operatórias. 51 parafusos (86,4%) caiu no grupo A, 7 parafusos (11,9%) caiu para o grupo B, e 1 parafuso (1,7%) caiu no grupo E de acordo com a classificação Gertzbein-Robbins12. Não foram encontradas perfurações ou ferimentos no canal espinhal em outros vasos principais e todos os parafusos do pedículo foram inseridos dentro da zona de segurança. Registramos os dados de posição da ponta em uma frequência de 60 Hz e uma curva de regressão linear foi calculada com o sistema de rastreamento óptico durante a cirurgia. Também foram registradas diferenças, incluindo o ângulo, a menor distância e o ponto de entrada entre a posição real do parafuso do pedículo e o caminho de planejamento pré-operatório12.
Figura 1: Princípio de funcionamento do sistema de rastreamento óptico13. O rastreador óptico emite ativamente luz infravermelha e executará o posicionamento estéreo através da câmera dupla. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Princípios de trabalho do sistema de navegação da coluna vertebral. O processo de aplicação do sistema inclui controle de robô, interface de usuário e sensor óptico Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Sistema de navegação da coluna vertebral, incluindo peça de mão, sistema de rastreamento óptico, estação de trabalho robótica e kit de ferramentas de navegação. (ou seja, sonda) Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Diagrama esquemático da configuração da sala de operação, os usuários devem consultar o diagrama esquemático para configurar o PSNS na sala de operação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Interface de monitoramento DRF no software. Os usuários podem confirmar o status atual de todos os DRFs de acordo com o display na interface. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Interface de verificação de precisão de registro no software. Use a sonda para selecionar uma característica anatômica específica (como processo espinhoso, processos transversais, articulação de faceta) na área cirúrgica real, e o sistema calculará a distância da ponta da sonda até a característica anatômica como referência para a precisão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: Interface de navegação no software. Utilizando um modelo ósseo reconstruído em 3D e parafuso de pedículo virtualizado para fornecer orientação para o caminho cirúrgico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8: Tomografia computadorizada pós-operatória avaliada de acordo com a classificação de Gertzbein e Robbins com um exemplo de grau A (a), grau B (b) e grau E (c)14. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Desde 1990, houve rápidos desenvolvimentos em aplicações cirúrgicas envolvendo o uso de robôs. As tecnologias robóticas disponíveis foram otimizadas, resultando em maior precisão, superando o tremor nas mãos humanas e redução dos tempos de correspondência e registro dos sistemas de navegação15. Os benefícios da assistência robô cirúrgica incluem: (1) padronização imediata sem processos de aprendizagem demorados; (2) os cirurgiões podem seguir com precisão o plano pré-operatório, que é sobreposto a uma imagem baseada em TC através da interface do usuário; (3) redução da exposição à radiação a cirurgiões e equipe operacional; e (4) melhora a precisão, especialmente diante de anatomia complexa ou cirurgia de revisão complicada.
Apesar do uso amplamente aceito dos parafusos do pedículo, as técnicas de colocação do pedículo à mão livre dependem em grande parte de marcos anatômicos, guias de imagem e experiência dos cirurgiões. Mesmo com cirurgiões experientes, as taxas de má posição do implante estão na faixa de 5,1 a 31%, conforme descrito em vários estudos de revisão3,16. Muitos cirurgiões aceitam desvios entre 2 e 3 mm enquanto avaliam a precisão das posições do parafuso, pois essa taxa de desvio raramente se torna sintomática. Lonstein et al. relataram que 5,1% dos 4.790 parafusos romperam o osso cortical em seu estudo de meta-análise, e aproximadamente 0,2% destes causaram sintomas neurológicos17. Além disso, mesmo pequenos desvios de parafuso podem resultar em sintomas e os cirurgiões podem hesitar em operar novamente. Portanto, uma grande variedade de sistemas que oferecem orientação de imagem espinhal, como navegação eletromagnética, fluoroscopia 3D intraoperatória e navegação em TC, quadros de referência percutâneos e cirurgia guiada por robótica estão em pesquisa ou em uso clínico. Essas tecnologias permitem que os cirurgiões determinem planos precisos de execução pré-operatória e intraoperatória, incluindo comprimento e diâmetro do parafuso do pedículo, mesmo na presença de deformidades graves e falta de marcos anatômicos.
O uso de colocações de parafusos de pedicle assistidos por robótica é encorajador devido à sua precisão de até 98,3%12. Apesar da alta precisão geral da colocação do parafuso pedilículo sob PSNS, o sistema robô não conseguiu registrar adequadamente 10-20% das condições durante nossos testes. Em condições como alto grau de curvatura, obesidade, osteoporose, afrouxamento de hardware previamente colocado durante a cirurgia de revisão, imagem fluoroscópica intraoperatória de má qualidade, limitações físicas da extensibilidade da peça, falha do dispositivo, movimento mecânico e problemas técnicos, pode resultar em dificuldades com o registro e pode exigir a reversão para uma colocação de parafuso de pedicle à mão livre. Os cirurgiões da coluna devem possuir experiência cirúrgica tradicional para determinar se o sistema de navegação está funcionando adequadamente e ser capaz de mudar para a cirurgia tradicional caso o sistema robótico falhe. Além disso, atualmente, o PSNS é indicado para implantação do parafuso do pedículo torásmico, e a precisão deste sistema é de 2 mm. Na cirurgia clínica, a tolerância ao erro da implantação do parafuso do pedículo cervical é de aproximadamente 0,2-0,5 mm; portanto, este sistema não é adequado para cirurgia cervical no momento.
PsNS que compreende uma peça de mão pode ser usado em combinação com ferramentas cirúrgicas para perfurar diretamente a vértebra. A pegada do dispositivo é pequena e ocupa pouco espaço na sala de operação. Essas características são diferentes de outros sistemas de cirurgia robótica de navegação da coluna vertebral, tornando a cirurgia de navegação espinhal mais flexível e conveniente para os cirurgiões. O PSNS consiste em registro e correspondência de imagens, tecnologia robótica e de navegação e fabricação precisa de equipamentos. O sistema depende desses componentes trabalhando em conjunto adequadamente, pois erros podem ocorrer se algum desses componentes falhar. O posicionamento espacial da anatomia no local cirúrgico será relativamente fixo após a aquisição das imagens. Fatores como perturbação excessiva do tecido mole, descompressão ou osteotomia, cirurgias de longo segmento acima de 3 vértebras ou a quantidade de volume respiratório da maré podem causar desvios de navegação. Se o cirurgião suspeitar de um desvio de navegação, a sonda pode ser usada para selecionar os marcos anatômicos para confirmação (por exemplo, processo espinhoso ou articulações de facetas). Se a posição estiver correta, a operação pode continuar. No entanto, se a posição estiver incorreta, algumas possíveis causas e soluções são as seguintes: (1) O quadro fiducial de quadro de referência dinâmico é movido durante a operação. O cirurgião deve restringir o quadro de referência dinâmico e o registro novamente. (2) Há um deslocamento relativo entre as estruturas anatômicas, como após a correção da deformidade, causada pela operação. O cirurgião deve refazer a fluoroscopia para obter novas imagens para cirurgia. De acordo com pesquisas publicadas anteriormente, os sistemas de navegação assistidos por robôs podem reduzir o tempo de inserção de cada parafuso pedilículo; no entanto, o tempo de operação aumenta devido à configuração e registro do robô10.
Várias limitações da cirurgia assistida por robôs ainda existem, como problemas de registro, incluindo dificuldade de acesso a marcos, incompatibilidade em cirurgias minimamente invasivas e demora, pacientes expostos a radiação adicional, esquiamento de ferramentas devido à falta de feedback ao vivo-intraoperatório, impacto no treinamento tradicional da coluna vertebral, dependência da tecnologia e custos elevados. O PSNS tem algumas limitações: primeiro, o cirurgião precisa gastar tempo para aprender o sistema PSNS completamente; segundo, é pesado para os cirurgiões segurá-lo. Nossa equipe se concentrará em tornar a curva de aprendizagem do usuário mais fácil e fornecer um braço de suporte para reduzir o peso da peça de mão. No entanto, acreditamos que há desenvolvimentos contínuos em sistemas de navegação assistidos por robôs, que têm potencial para melhorar os resultados cirúrgicos.
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Disclosures
A Point Robotics MedTech Inc empregou os autores Xiu-Yun Xiao, Chih-Wei Chen, Hao-Kai Chou e Chen-Yu Sung. Este estudo foi parcialmente apoiado pela Point Robotics MedTech Inc., que forneceu o sistema robô. Os autores declaram que o sistema de navegação por ponto (PSNS) avaliado neste estudo é um produto em desenvolvimento.
Acknowledgments
Este estudo foi parcialmente apoiado pela Point Robotics Medtech Incorporation, que forneceu o sistema robô. O financiador forneceu apoio na forma de salários para X.Y. Xiao, C.W. Chen, H.K. Chou e C.Y. Sung, mas não teve qualquer papel adicional no projeto do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.
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
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