Summary
Este artigo apresenta um método de cirurgia ortopédica robô-assistida para colocação de parafusos durante o tratamento da fratura do colo do fêmur usando o sistema do colo do fêmur, que permite uma colocação mais precisa do parafuso, melhor eficiência cirúrgica e menos complicações.
Abstract
A fixação canulada com parafuso é a principal terapia para fraturas do colo do fêmur, especialmente em pacientes jovens. O procedimento cirúrgico tradicional utiliza fluoroscopia do arco em C para colocação livre do parafuso e requer vários ajustes do fio-guia, o que aumenta o tempo de operação e a exposição à radiação. A perfuração repetida também pode causar danos ao suprimento sanguíneo e à qualidade óssea do colo femoral, que podem ser acompanhados por complicações como soltura do parafuso, pseudoartrose e necrose da cabeça femoral. A fim de tornar a fixação mais precisa e reduzir a incidência de complicações, nossa equipe aplicou a cirurgia ortopédica robô-assistida para colocação de parafusos usando o sistema do colo femoral para modificar o procedimento tradicional. Este protocolo apresenta como importar as informações de raios-X de um paciente para o sistema, como realizar o planejamento do caminho do parafuso em software e como o braço robótico auxilia na colocação do parafuso. Usando este método, os cirurgiões podem colocar o parafuso com sucesso na primeira vez, melhorar a precisão do procedimento e evitar a exposição à radiação. Todo o protocolo inclui o diagnóstico de fratura do colo do fêmur; a coleta de radiografias intraoperatórias; planejamento do caminho do parafuso no software; colocação precisa do parafuso sob a assistência do braço robótico pelo cirurgião; e verificação da colocação do implante.
Introduction
A fratura do colo do fêmur é uma das fraturas mais comuns na clínica e corresponde a cerca de 3,6% das fraturas humanas e 54,0% dasfraturas de quadril1. Para pacientes jovens com fratura do colo do fêmur, o tratamento cirúrgico é realizado para reduzir o risco de pseudoartrose e necrose da cabeça femoral (NHF) por meio de redução anatômica e fixação interna rígida e restaurar sua função ao nível pré-operatório tanto quanto possível2. O tratamento cirúrgico mais utilizado é a fixação por três parafusos canulados de compressão (ECC). Com o aumento das necessidades dos pacientes, especialmente em pacientes jovens, o sistema colo do fêmur (SAN) vem sendo utilizado gradativamente, o que combina as vantagens de estabilidade angular, mínima invasividade e melhor estabilidade biomecânica do que o SCC para fraturas instáveis do colo do fêmur3.
Tradicionalmente, os parafusos eram colocados à mão livre pelos cirurgiões sob orientação fluoroscópica intraoperatória. O método à mão livre apresenta muitas deficiências, como incapacidade de planejar o trajeto no intraoperatório, dificuldade em controlar a direção do fio-guia durante a perfuração, danos ao suprimento ósseo e sanguíneo devido a perfurações repetidas e penetração do parafuso através do córtex devido ao posicionamento inadequado. Esses fatores podem causar, direta ou indiretamente, complicações pós-operatórias, como pseudoartrose de fraturas, NHF e falha da fixação interna, que influenciam no prognósticofuncional4. O método à mão livre também tem sido associado ao aumento de lesões por radiação em pacientes e cirurgiões devido a fluoroscopias frequentes5. Portanto, determinar o ponto ideal de entrada do parafuso e a colocação precisa do parafuso durante o planejamento pré-operatório são fundamentais para o sucesso da operação. Nos últimos anos, a fixação interna minimamente invasiva robô-assistida tem sido utilizada com frequência crescente em cirurgias ortopédicas6, sendo amplamente aceita pelos cirurgiões ortopédicos devido à sua alta precisão e capacidade de reduzir o tempo operatório e a lesão por radiação. Aplicamos o sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida para auxiliar na fixação da SAN para o tratamento das fraturas do colo do fêmur, o que resultou em um processo de colocação do parafuso mais preciso e eficiente, maior taxa de sucesso da colocação do parafuso e melhor recuperação funcional.
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Protocol
O presente estudo foi aprovado pelo comitê de ética do Honghui Hospital Xi'an Jiaotong University. Os pacientes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido.
1. Diagnóstico de fratura do colo do fêmur por fluoroscopia radiográfica
- Identificar pacientes que têm uma fratura do colo do fêmur com sensibilidade ou dor percussada ao redor da articulação do quadril, encurtamento da extremidade inferior, limitação da articulação do quadril, etc.
- Utilizar incidência anteroposterior (AP) e perfil de uma fluoroscopia radiográfica ou tomografia computadorizada para diagnosticar a fratura do colo do fêmur.
- Solicitar tratamento com SAN para pacientes com menos de 60 anos e com diagnóstico de fratura do colo do fêmur. Use estes critérios adicionais de inclusão: fratura com história clara de trauma; ausência de história ou evidência de doenças metabólicas ou fraturas patológicas; articulação do quadril bem desenvolvida, sem manifestações de NHF e sem deformidade; um diagnóstico de fratura do colo do fêmur por uma radiografia ou tomografia computadorizada.
2. Redução da fratura fechada, exame de raios-X e preparação do sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida
- Após anestesia geral, realizar redução fechada da fratura por tração manual e ajuste.
- Restaurar o comprimento do membro afetado por tração longitudinal com o cirurgião segurando o membro para tração, e restaurar o alinhamento da fenda de fratura através da rotação do membro.
- Fixar o membro no leito de tração (uma espécie de mesa de operação que proporciona tração contínua do membro) para tração contínua durante a operação.
- Examinar a qualidade da redução fechada por fluoroscopia de raios-X. Restaure o ângulo pescoço-diáfise e o alinhamento do córtex nas vistas AP e lateral e assegure-se de que não ocorram deformidades angulares.
- Antes da operação, conecte os componentes do sistema de cirurgia ortopédica assistida por robô - a estação de trabalho, o sistema de rastreamento óptico e o braço robótico - com a máquina de raios-X de arco em C. Faça login no sistema e registre o prontuário do paciente.
3. Desinfecção, coleta de imagens e planejamento do trajeto cirúrgico
- Após a desinfecção cirúrgica de rotina, colocar um pino de Schanz na asa ilíaca ipsilateral e fixar o traçador do paciente no pino.
- Coloque mangas protetoras estéreis no braço robótico e no braço em C. Monte a régua de posicionamento (com os 10 pontos de identificação na régua de posicionamento para o sistema de posicionamento do robô) com o braço robótico.
- Posicione o aparelho de raios X do arco C centralmente no colo do fêmur e coloque o braço robótico com a régua de posicionamento entre o arco em C e o paciente. Certifique-se de que não haja obstrução do sistema de rastreamento óptico, incluindo o traçador do paciente e o braço robótico.
- Coletar imagens de radiografia em vista AP (o intensificador de imagem de raios X é perpendicular ao plano do paciente) e em perfil (o intensificador de imagem de raios X é perpendicular ao plano do canal do colo femoral) contendo os 10 pontos de identificação da régua de posicionamento.
- Importar as imagens AP e de visualização lateral para a estação de trabalho; As imagens devem conter claramente 10 pontos de identificação e todo o fêmur proximal.
- Realizar o planejamento cirúrgico do trajeto do parafuso no software da estação de trabalho.
- Localizar o canal do parafuso no centro do colo femoral, com ângulo colo-diáfise de 130° e paralelo ao longo eixo do colo femoral nas incidências AP e perfil.
- Localize a ponta do parafuso 5 mm sob a cartilagem da cabeça femoral.
4. Colocação e verificação de FNS
- Substitua a régua de posicionamento na manga do braço robótico. Execute o braço robótico até a posição do ponto de entrada de acordo com o caminho planejado. Faça uma incisão de 3 cm na pele ao longo do longo eixo do fêmur com uma faca, separe o tecido subcutâneo e insira a manga para entrar em contato com o córtex ósseo.
- Confirme o ponto de entrada e a direção da manga de acordo com o caminho planejado. Ajuste o caminho, se necessário.
- Perfure o fio-guia no osso através da manga até que esteja a 5 mm do osso subcondral. Retire o braço robótico e verifique a posição do fio-guia por raio-X.
- Refaça o orifício ao longo do fio-guia usando uma broca oca e insira o parafuso e a placa na cabeça femoral. Coloque o parafuso anti-rotação e o parafuso de bloqueio.
- Aplique a compactação dinâmica usando o design de compactação do FNS. A fluoroscopia verifica a colocação do SNF, com o parafuso no centro do colo femoral tanto na incidência AP quanto perfil e a 5 mm do osso subcondral, e com a placa encaixando o osso.
- Sugerir atividades de flexão passiva de quadril assistida e exercício ativo das articulações do joelho e tornozelo no pós-operatório. Realizar acompanhamentos com 4 semanas, 8 semanas, 12 semanas, 24 semanas, 36 semanas e 48 semanas de pós-operatório, com o tempo de sustentação dependendo do seguimento.
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Representative Results
O sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida simula virtualmente o trajeto do parafuso e auxilia na colocação precisa do parafuso, ou seja, este sistema tem as vantagens de ser altamente estável, ter maior precisão e taxa de sucesso cirúrgico e ter menor risco de trauma cirúrgico e lesão por radiação. Finalmente, a precisão da fixação do parafuso resulta em melhor prognóstico clínico e menor incidência de complicações.
Os pacientes com diagnóstico de fratura do colo do fêmur foram operados. Foram utilizados tratamentos profiláticos anti-infecciosos e anticoagulantes após a cirurgia. Os pacientes realizaram atividades de flexão passiva de quadril assistidas e realizaram treinamento de força de membros inferiores. Dentro de 2 semanas após a cirurgia, os pacientes foram autorizados a realizar a flexão ativa da articulação do quadril no leito. Os pacientes puderam realizar movimentos sem sustentação de peso com o auxílio de uma bengala após 4 semanas. O exame radiográfico foi realizado nos acompanhamentos a cada 4 semanas; Se a linha de fratura estivesse borrada, os pacientes poderiam realizar exercícios parciais de sustentação de peso. Os pacientes podiam tentar caminhar com carga total quando a radiografia mostrasse que a fratura havia cicatrizado. A função do quadril foi avaliada de acordo com o sistema de escore de quadril de Harris no seguimento final (Tabela 1).
As radiografias pré-operatórias da fratura do colo do fêmur são mostradas na Figura 1 (Figura 1A: incidência AP; Figura 1B: vista lateral). A Figura 2 ilustra que a fratura foi reduzida pela redução fechada (Figura 2A,B) para uma posição adequada (Figura 2C,D). O sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida preparado é mostrado na Figura 3. São demonstradas as radiografias coletadas com o traçador do paciente (Figura 4A) e a régua de posicionamento (Figura 4B), com a régua de posicionamento entre o arco em C e o paciente (Figura 4C,D), bem como as imagens de fluoroscopia contendo a régua de posicionamento (Figura 4E,F). O planejamento do trajeto cirúrgico foi realizado no software, e o canal do parafuso foi virtualmente exibido (Figura 5). O braço robótico correu na direção planejada (Figura 6A), o braço robótico auxiliou na colocação do fio-guia (Figura 6B) e a posição do fio-guia foi verificada por raios-X (Figura 6C). A Figura 7 mostra a estrutura do SNF (Figura 7A), o processo de fresagem (Figura 7B,C), a colocação do parafuso e da placa, o parafuso antirrotatório e o parafuso bloqueador (Figura 7D-F). A Figura 8 apresenta as radiografias de verificação (Figura 8A: incidência AP, Figura 8B: vista lateral) e a pequena incisão na pele (Figura 8C).
Figura 1: Radiografias do paciente. As radiografias pré-operatórias da fratura do colo do fêmur do paciente. (A) Visão AP; (B) vista lateral. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Redução manual fechada da fratura. As imagens mostram (A,B) a redução manual do quadril acometido e (C) a incidência AP e (D) a visão lateral das radiografias após a redução. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida. O sistema consiste na estação de trabalho (esquerda), no sistema de rastreamento óptico (no meio) e no braço robótico (direita). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Coleta de imagens. (A) O traçador do paciente; (B) a régua de posicionamento com o braço robótico; (C,D) a posição relativa entre o sistema de rastreamento óptico (incluindo o traçador do paciente e o braço robótico), o aparelho de raios X do arco em C e a régua de posicionamento; (E) incidência AP e (F) radiografia lateral com régua de posicionamento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Planejamento do trajeto cirúrgico. Exibição do canal de parafuso virtual no software. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Auxílio do robô na colocação do fio-guia. (A) O braço robótico com a manga se move na direção planejada. (B) O fio-guia é perfurado no osso através da manga pelo cirurgião. (C) Exame radiográfico da colocação do fio-guia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: Colocação do SN. (A) O SNF é composto pelo parafuso e placa (amarelo), pelo parafuso de bloqueio (verde) e pelo parafuso antirrotação (azul). (B,C) Fresagem ao longo do fio-guia. (D,E,F) O parafuso e a placa são inseridos na cabeça femoral, e o parafuso de bloqueio e o parafuso anti-rotação são colocados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8: Verificação por raios X. A figura mostra (A) o corte AP e (B) as radiografias em perfil da fratura após compressão dinâmica. (C) A aparência da ferida. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Tabela 1: Dados do paciente. A tabela mostra as características, informações cirúrgicas e seguimento pós-operatório de todos os pacientes. As fraturas são classificadas de acordo com a classificação deGarden7, e a função do quadril é avaliadapelo sistema de pontuação de Harris8. Clique aqui para baixar esta tabela.
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Discussion
A SANF é um método de fixação das fraturas do colo do fêmur, que tem como vantagens a estabilidade angular dos parafusos deslizantes do quadril e a mínima invasividade da colocação dos múltiplos parafusos canulados. Este método é menos propenso a corte por parafuso e irritação dos tecidos moles circundantes. No estudo de Tang e col.9, em comparação com o grupo SCC, os pacientes do grupo SAN apresentaram menores taxas de ausência ou leve encurtamento do colo femoral, menor tempo de cicatrização e maiores escores de Harris. Estudos biomecânicos têm demonstrado que a SAN tem melhores propriedades biomecânicas do que a SCC3. A SAN é semelhante à SCC no intraoperatório, pois ambas requerem a colocação precisa do parafuso através do colo femoral. Na cirurgia tradicional, o parafuso é colocado à mão livre pelos cirurgiões sob fluoroscopia; No intraoperatório, a manipulação percutânea, o desvio visual e a instabilidade da mão livre poderiam levar a um erro da posição real em relação à posição ideal. A exposição repetida à radiologia aumenta os danos à radiação, tanto para os pacientes quanto para os cirurgiões. Além disso, complicações em pacientes mais jovens, como pseudoartrose, NHF e falha precoce do implante, estão associadas às técnicas de fixação, com incidência de até 28%10. A precisão da fixação com parafusos afeta diretamente a força de fixação do parafuso e a taxa de cicatrização das fraturas do colo do fêmur11.
Com o desenvolvimento de sistemas de navegação por computador e tecnologia de apresentação de imagens médicas, os pesquisadores têm alcançado bom prognóstico clínico por meio de sistemas de navegação computadorizada, especialmente na fixação do sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida para fraturas do colo do fêmur, que é superior ao procedimento tradicional em termos de melhor precisão cirúrgica e maior taxa de sucesso, além de reduzir o trauma cirúrgico e a lesão por radiação12, 13º.
O sistema de cirurgia ortopédica assistida por robô tem a vantagem de navegação e posicionamento precisos. As etapas críticas da operação são a coleta de imagens, o planejamento do trajeto cirúrgico e a inserção do fio-guia. Os pontos de identificação e as imagens fluoroscópicas de raios-X biplanares intraoperatórias são digitalizadas para formar uma correspondência espacial para que o cirurgião possa planejar intuitivamente o trajeto do parafuso no software. Além disso, o braço robótico fornece posicionamento espacial preciso para a colocação do parafuso, com precisão de até o nível milimétrico. Zwingmannm et al.14,15 verificaram que a taxa de mau posicionamento do método convencional foi de 2,6% e a taxa de revisão foi de 2,7%, enquanto a taxa de mau posicionamento da técnica assistida por navegação foi de 0,1% a 1,3% e a taxa de revisão foi de 0,8% a 1,3%. Enquanto isso, o implante de navegação robótica é altamente estável, com um limite de segurança na operação, o que reduz muito o risco de lesões vasculares e nervosas causadas por desvios na colocação do parafuso.
Utilizamos o sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida para auxiliar o processo de colocação da SNF, e o parafuso foi colocado no local anatômico correspondente de forma precisa e estável. Com o auxílio do robô, os cirurgiões residentes puderam colocar o parafuso de forma mais rápida e precisa. A curva de aprendizado pode ser encurtada com a ajuda do robô, e os indivíduos podem se tornar hábeis na técnica assistida por robô através de várias cirurgias. Além disso, a diferença nos resultados cirúrgicos devido a diferenças nos níveis técnicos dos cirurgiões pode ser eliminada. O comprimento e o diâmetro dos parafusos podem ser planejados com antecedência para evitar lesões na articulação e vasos sanguíneos causadas pela penetração dos parafusos na cabeça femoral. Isso reduz a incidência de artrite traumática pós-operatória e NHF.
Futuramente, utilizaremos o sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida para auxiliar a colocação de parafusos de fixação interna em situações como alto grau de Pauwels, cominuição póstero-inferior e deformidades combinadas, que tornam o ambiente biológico e biomecânico para a consolidação da fratura mais desafiador16. Nessas situações, a fixação precisa é necessária para reduzir a incidência de complicações pós-operatórias. Com a aplicação do sistema de cirurgia ortopédica robô-assistida para a fixação interna de parafusos para fraturas de fêmur, o cirurgião domina o planejamento da operação, obtém o melhor trajeto cirúrgico e alcança a mais alta precisão e eficiência para a colocação do implante. Este método é mais propício à consolidação da fratura, permitindo reabilitação precoce e bom prognóstico para superação de lesões cirúrgicas menores.
No entanto, existem algumas limitações na fixação interna robô-assistida de parafusos de fratura do colo do fêmur. Primeiro, o cirurgião precisa ter experiência em técnicas cirúrgicas tradicionais (redução aberta/fechada e fixação interna), para que situações inesperadas possam ser resolvidas sem a assistência do robô. Em segundo lugar, os princípios básicos do trabalho do robô e a conclusão correta da coleta de imagens exigem um período de treinamento. Os cirurgiões precisam trabalhar juntos para completar as etapas programadas, e o tempo de operação pode ser reduzido melhorando a cooperação proficiente. Terceiro, a manga recebe alta tensão lateral pelo tecido mole, podendo levar a desvio no ponto de entrada13. A tensão do tecido mole ao redor da manga pode ser reduzida pela separação romba antes da inserção da manga. Finalmente, o posicionamento preciso do parafuso depende da posição espacial do sítio cirúrgico correspondente à imagem; Vários fatores podem levar a uma mudança na posição espacial ou ao deslocamento relativo do traçador do paciente e do sítio cirúrgico, o que é chamado de deriva de imagem17. O cirurgião deve estar ciente da deriva da imagem durante a operação e verificá-la. As imagens precisam ser coletadas novamente, se necessário.
O FNS robô-assistido ortopédico para fraturas do colo do fêmur é um procedimento eficiente em termos de tempo e menos invasivo, com baixo índice de complicações pós-operatórias. Este método poderia melhorar a precisão da colocação do parafuso e reduzir os danos da radiação durante a cirurgia, ao mesmo tempo em que encurtava o processo de aprendizado para jovens cirurgiões.
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Disclosures
O(s) autor(es) declara(m) não haver conflitos de interesse com relação à pesquisa, autoria e/ou publicação deste artigo.
Acknowledgments
Este trabalho foi apoiado pelo Projeto de Cultivo de Jovens da Comissão de Saúde de Xi'an (Programa No. 2023qn17) e pelo Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Chave da Província de Shaanxi (Programa No. 2023-YBSF-099).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C-arm X-ray | Siemens | CFDA Certified No:20163542280 | Type: ARCADIS Orbic 3D |
| Femoral neck system | DePuy, Synthes, Zuchwil, Switzerland | CFDA Certified No: 20193130357 | Blot:length (75mm-130mm,5mm interval), diameter (10mm); Anti-rotation screw:length (75mm-130mm,5mm interval,match the lenth of the blot), diameter (6.5mm); Locking screw:length(25mm-60mm,5mm interval),diameter(5mm) |
| Robot-assisted orthopedic surgery system | Tianzhihang, Beijing,China | CFDA Certified No:20163542280 | 3rd generation |
| Traction Bed | Nanjing Mindray biomedical electronics Co.ltd. | Jiangsu Food and Drug Administration Certified No:20162150342 | Type:HyBase 6100s |
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