Yöntem makalesi

Domuz modelinde artırılmış gerçeklik kafasına takılan ekran kullanarak pedikül vidası yerleştirme

DOI:

10.3791/64474

⸱

24 Mayıs 2024

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

Bu makalede

Özet

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

Artırılmış gerçeklik başa takılan ekran Magic Leap, yeni bir iş akışına bağlı kalarak bir domuz modeline pedikül vidaları yerleştirmek için geleneksel bir navigasyon sistemi ile birlikte kullanıldı. Gertzbein'e göre <2,5 dakikalık medyan yerleştirme süresi ile milimetre altı teknik doğruluk ve %100 klinik doğruluk elde edildi.

Özet

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

Bu protokol, minimal invaziv pedikül vidası yerleşimi için Magic Leap başa takılan ekranı (HMD) kullanarak artırılmış gerçeklik (AR) hibrit navigasyon sisteminin doğruluğunu ve iş akışını değerlendirmeye yardımcı olur. Kadavra domuz örnekleri ameliyat masasına yerleştirildi ve steril örtülerle örtüldü. İlgilenilen seviyeler floroskopi kullanılarak belirlendi ve ilgilenilen bölgedeki bir omurun dikenli sürecine dinamik bir referans çerçevesi eklendi. Koni ışınlı bilgisayarlı tomografi (CBCT) yapıldı ve pedikül vidası yerleşimlerinin sonraki planlaması için kullanılan bir 3D render otomatik olarak oluşturuldu. Her cerraha, ayrı ayrı göz kalibrasyonu yapılmış ve spinal navigasyon sistemine bağlı bir HMD takıldı.

Navigasyon sistemi tarafından izlenen ve HMD'de 2D ve 3D olarak görüntülenen navigasyon aletleri, her biri 4,5 mm çapında 33 pedikül kanülasyonu için kullanıldı. İşlem sonrası CBCT taramaları, her bir kanülasyonun teknik (planlanan yoldan sapma) ve klinik (Gertzbein derecesi) doğruluğunu ölçmek için bağımsız bir gözden geçiren tarafından değerlendirildi. Her kanülasyon için navigasyon süresi ölçüldü. Teknik doğruluk, giriş noktasında 1,0 mm ± 0,5 mm ve hedefte 0,8 mm ± 0,1 mm idi. Açısal sapma 1.5 ° ± 0.6 ° idi ve kanülasyon başına ortalama yerleştirme süresi 141 s ± 71 s idi. Klinik doğruluk Gertzbein derecelendirme ölçeğine göre %100 idi (32 derece 0; 1 derece 1). Bir domuz modelinde minimal invaziv pedikül kanülasyonları için kullanıldığında, bu protokolle milimetre altı teknik doğruluk ve %100 klinik doğruluk elde edilebilir.

Giriş

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

Pedikül vidalarının doğru yerleştirilmesi, omurga içindeki ve çevresindeki nörovasküler yapılara zarar vermemek için önemlidir. Serbest el tekniğini kullanan yerleştirme doğruluğu oldukça değişkendir1. 3D navigasyon kullanılarak, intraoperatif floroskopiye dayalı geleneksel görüntü kılavuzlu yöntemlere kıyasla doğruluk artırılır. Daha yüksek doğruluk, revizyon cerrahisi riskini azaltır 2,3.

Ortalama yaşam süresinin artmaya devam edeceği tahminiyle, artan sayıda yaşlı hasta çeşitli patolojiler için cerrahi omurga prosedürlerine ihtiyaç duyacaktır4. Minimal invaziv yaklaşımlar, özellikle yaşlılarda daha düşük morbiditeleri nedeniyle zemin kazanmaktadır 5,6. Ancak, bu yaklaşımlar doğru seyir çözümlerine bağlıdır. Navigasyon görüntü tabanlı olduğundan, hastaların ve personelin intraoperatif radyasyon maruziyetini azaltmak için çaba sarf edilmektedir 7,8,9,10.

Artırılmış gerçeklik (AR), ameliyathanede (OR) doğruluğu ve etkinliği artırmayı amaçlayan, cerrahi navigasyonda yeni bir teknolojidir11. AR, bilgisayar tarafından oluşturulan bilgileri gerçek dünya görünümünün üzerine yerleştirir. Bu, özellikle üst üste binen bilgiler bir HMD aracılığıyla görüldüğünde iyi çalışır. Bu amaçla, head-up display teknolojisini kullanan HMD'ler, küçük boyutları, taşınabilirlikleri ve doğrudan bir görüş hattını koruma olanakları nedeniyle dikkat çekmiştir. AR navigasyonu 12,13,14,15,16 için bugün piyasada birkaç HMD mevcuttur.

Magic Leap kulaklık, kulaklığın ortamdaki konumunu ve yönünü belirlemek için kullanılan birkaç kamera, bir derinlik sensörü ve atalet ölçüm birimleri içeren optik şeffaf bir HMD'dir. Bu çalışmanın amacı, gerçekçi bir cerrahi ortamda intraoperatif görüntüleme için geleneksel bir navigasyon sistemi ve son teknoloji mobil CBCT cihazı ile birlikte Magic Leap HMD'nin iş akışını değerlendirmekti.

Protokol

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

Prosedür, bir radyolüsent ameliyathane masası, bir navigasyon platformu ve AR navigasyonu için yüksek kalitede hem 2D floroskopi hem de 3D CBCT görüntüleri sağlayan bir mobil CBCT cihazı ile donatılmış geleneksel bir ameliyathanede gerçekleştirildi. Bu çalışmanın amacı için yaklaşık 80 cm uzunluğunda ve 45 kg ağırlığında iki adet domuz kadavrası kullanılmıştır. Örnekler ticari olarak satın alındı ve bu deney için kullanımları etik bir izin gerektirmiyordu. Açıklanan iş akışında kullanılan tüm cihazlar, aletler ve yazılımlar Malzeme Tablosunda listelenmiştir. Aşağıdaki adım adım prosedür gerçekleştirildi ve her numune için tekrarlandı.

1. Domuz kadavra örneği

  1. Domuz kadavra örneğini ameliyathanedeki ameliyat masasına yerleştirin.
  2. Domuz kadavra örneğini steril örtülere sarın. Cerrahi alanda cildi kaplamak için kesi filmi kullanın.

2. İlgilenilen vertebral seviyelerin belirlenmesi

  1. CBCT tarayıcıyı kullanarak, floroskopi ile ilgilenilen vertebral seviyeleri belirleyin. Tarayıcıyı istenen konuma getirmek, x-ışını ışınını hizalamak ve floroskopi taramasını gerçekleştirmek için CBCT tarayıcısının kablosuz kontrol tabletini kullanın (Şekil 1).
    NOT: 2D taramalar tablette hemen incelenebilir. Vertebra seviyeleri, floroskopi taramasında kaburgalara bakılarak ve yukarı veya aşağı doğru sayılarak tanımlanır.
  2. Radyolüsent navigasyon dinamik referans kelepçesini, dikenli işlemi açığa çıkararak ve kelepçeyi özel tornavida kullanarak sabitleyerek ilgilenilen alandaki dikenli bir işleme takın. Ardından, referans çerçevesinin yansıtıcı kürelerini cl'ye takın.amp (Şekil 2).
  3. Bir CBCT taraması gerçekleştirin ve taramayı navigasyon platformuna aktarın (LAN üzerinden ) (Şekil 3). Navigasyon sistemi kamerası, CBCT tarayıcıyı ve dinamik referans çerçevesini takip ederek, navigasyon platformundaki Brainlab Loop-X Otomatik Kayıt yazılımını kullanarak otomatik hasta kaydını etkinleştirir.
  4. Navigasyon platformunda Omurga ve Travma Navigasyon yazılımını başlatın. Anatomik yer işaretleri üzerindeki hasta kaydının doğruluğunu doğrulamak için omurga işaretçisini ve 2D gezinme görünümlerini kullanın.

figure-protocol-1
Şekil 1: CBCT tarayıcının kablosuz kontrol tableti. CBCT'den floroskopi görüntülerini gösteren tablet. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-protocol-2
Şekil 2: Dikenli prosese bağlı kelepçenin şematik bir resmi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-protocol-3
Şekil 3: Loop-X CBCT. CBCT, dökümlü domuz kadavrası üzerinde referans eklenmiş bir tarama gerçekleştiriyor. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

3. Cihaz kalibrasyonu

  1. Navigasyonlu bir matkap kılavuzunu ve bir tornavidayı navigasyon sistemine kalibre edin. Bu amaçla, Brainlab Spine & Trauma Instrument Setup yazılımında cihazı seçin ve ardından gerçek cihazı bir kalibrasyon cihazı ile birlikte navigasyon sisteminin kamerasına sunun. Navigasyon sistemi cihazı tanıyana kadar kalibrasyon cihazıyla temas halindeyken cihazı dönen bir hareketle hareket ettirin. Kalibre edildikten sonra, cihazı HMD'deki hem 2D görüntülerde hem de 3D modelde izleyin ve görselleştirin.

4. Başa takılan cihaz bağlantısı

  1. Her cerraha bir Magic Leap kulaklık (HMD) takıldığından emin olun. HMD ve navigasyon platformunun aynı ağa bağlı olduğundan emin olun (HMD için WLAN bağlantısı ve navigasyon platformu için LAN bağlantısı).
  2. HMD ile Omurga ve Travma Navigasyon yazılımı arasındaki iletişimi kurmak için, navigasyon platformunun ekranında görüntülenen QR koduna bakın. Bu, HMD'de çalışan ilgili Karma Gerçeklik uygulamasını başlatır ve verileri HMD'ye aktarır.
  3. HMD aracılığıyla omurga başvuru dizisine birkaç saniye bakarak karma gerçeklik hizalamasını gerçekleştirin. CBCT taramasına dayalı olarak oluşturulan omurganın 3D modelinin HMD'deki numune üzerinde doğru bir şekilde büyütülmesini bekleyin. 3B kaplamaya ek olarak, HMD'de görüntülenen 2B gezinme görünümlerine ve 2B gezinme görünümlerinin (vurgulu görünüm) üzerindeki ikinci bir 3B modele bakın.

figure-protocol-4
Şekil 4: HMD'den görünüm. Cerrahın HMD aracılığıyla hem 2D hem de 3D bilgileri sunan görünümü. 3D kaplama, cihaz hizalamasına yardımcı olan çıkıntılı yörünge çizgilerine sahip planlanan 3D vidaları gösterir. Alttaki 3D model, domuzun omurgasına büyütülür; sanal alanda serbestçe konumlandırılabilen ve açılıp kapatılabilen, yukarıda yüzen 2B ve 3B gösterimlerde ek bilgiler sağlanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

5. Pedikül vidası yerleşiminin planlanması

  1. Pedikül vida yollarını, 3D kayıtlı artırılmış modele dayalı olarak, omurganın anatomisi ile hizalayarak planlayın ve HMD'de görselleştirin (Şekil 5). Navigasyon platformunun dokunmatik ekranında vida yollarının ince ayarını yapın.

figure-protocol-5
Şekil 5: Pedikül vida yolu planlaması. Pedikül vidalarının yolları HMD ve navigasyon işaretçisi kullanılarak planlanmaktadır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

6. Pedikül vidası yerleştirmeye başlama

  1. HMD aracılığıyla görülebilen üst üste bindirilmiş 3D modele dayalı olarak pediküllere minimal invaziv erişim için bir neşter ile yaklaşık 2 cm uzunluğunda küçük cilt kesileri yapın (Şekil 6).
  2. Minimal invaziv bir teknik kullanarak, yumuşak dokuyu inceleyin ve vertebral yüzeydeki pedikül giriş noktasına ulaşılana kadar kanalı dilatatörlerle genişletin.
  3. Matkap kılavuzunun derinliğini, pedikül için planlanan vidanın uzunluğuna uyacak şekilde ayarlayın. Planlanan vida uzunluğu, navigasyon sisteminin ekranında görüntülenir. Gezdirilen detaylandırma kılavuzunu planlanan yola yerleştirin ve hizalayın.
  4. Pedikülü 4.5 mm matkap ucuna sahip bir elektrikli matkap kullanarak delin (Şekil 7). Planlanan yola göre delin; Matkap kılavuzu, matkabın planlanan derinlikten daha derine inmesini durdurur.
  5. Deri insizyonundan her pedikül için kanal açılana kadar geçen süreyi tahmin edin.

figure-protocol-6
Şekil 6: Minimal invaziv insizyonlar. Yukarıdan domuz kadavrası, omurga boyunca minimal invaziv kesileri gösteriyor. Sağda, dikenli işleme kenetlenmiş yansıtıcı küreler ile referans var. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-protocol-7
Şekil 7: Pediküllerin delinmesi. Pedikül, matkap kılavuzunu önceden planlanan yola hizalamak için HMD'den görülebilen navigasyon kullanılarak bir elektrikli matkapla delinir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

7. Vida yerleşiminin görselleştirilmesi

NOT: Değerlendirme sırasında metal artefaktları önlemek için vida yerleştirilmemiştir.

  1. Doğruluk analizi için delinmiş omurların X-ışını görüntülerini elde etmek için ikinci bir CBCT gerçekleştirin. Daha sonraki doğruluk analizleri için kullanmadan önce omurda delinmiş kanalın açıkça görülebildiğinden emin olun.

8. Omurganın kanüle edilmesi

  1. Tüm omurga kanüle olana kadar bir sonraki ilgilenilen bölgeyi kapsamak için bölüm 2, bölüm 4, bölüm 6 ve bölüm 7'de açıklanan yukarıdaki prosedürü tekrarlayın.
  2. İkinci numuneyi kullanarak aynı prosedürü (bölüm 1-8) tekrarlayın.

9. Görüntü analizi

  1. Elde edilen KIBT görüntülerini navigasyon planı ile eşleştirir ve işlem sırasında alınan laboratuvar notlarına göre düzeltmeler yapar.
  2. Bağımsız bir gözden geçirenin tüm görüntüleri değerlendirmesini ve kanülasyonları Gertzbein derecelendirme ölçeğine göre 0'dan 3'e kadar derecelendirmesini sağlayın. 0 veya 1 notları doğru kabul edilir. 2. veya 3. sınıflar yanlış kabul edilir.
  3. Planlanan yolların ve kanülasyonların yörüngelerini birleştirin ve teknik doğruluğu giriş ve hedefteki yoldan sapma olarak tanımlayın. Açısal sapmayı ölçün.

Sonuçlar

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

Toplamda 33 navigasyonlu kanülasyon gerçekleştirildi. Postoperatif KIBT taramalarında kanülasyon başına geçen süre ve klinik ve teknik doğruluk değerlendirildi (Şekil 8).

figure-results-1
Şekil 8: Gertzbein derece 0 kanülasyonun postoperatif taraması. Tarama, koronal, eksenel ve sagital görünümlerde sunulan pedikül kanülasyonu için cerrahi planı içerir. Sanal vidanın ve kanüllü kanalın yakın hizalanmasına dikkat edin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Kanülasyon başına ortalama yerleştirme süresi 141 s ± 71 s idi (medyan [aralık]: 151 [43-471]; Şekil 9).

figure-results-2
Şekil 9: Pedikül kanülasyon sürelerinin dağılımının histogramı ve kutusu. Üstte, pedikül kanülasyon sürelerinin dağılımının histogramı (n = 33); altta, ortanca değeri, çeyrekler arası aralığı ve aykırı değeri gösteren ilgili kutu grafiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

33 kanülasyonun tümü Gertzbein derecelendirme ölçeğine göre klinik olarak doğru kabul edildi (32 derece 0; 1 derece 1; Tablo 1).

Gertzbein Sınıf 0Gertzbein Sınıf 1Gertzbein 2. SınıfGertzbein Sınıf 3Klinik Olarak DoğruKlinik Olarak YanlışDoğruluk
Vida sayısı32100330100%

Tablo 1: Gertzbein derecelendirme ölçeğine göre implante edilen vidaların klinik doğruluğu. 0 veya 1 notları doğru kabul edildi. 2. veya 3. sınıflar yanlış olarak kabul edildi.

Teknik doğruluğu değerlendirmek için, her bir kanülasyonun planlanan yolundan sapması kemik girişinde ve sondaj kanalının dibinde ölçüldü (Şekil 10). 3 boyutlu ölçümler, planlanan kanülasyon yolları da dahil olmak üzere intraoperatif tarama ile kanülasyonların postoperatif taraması birleştirilerek gerçekleştirildi. Açısal sapma bu verilere dayanarak hesaplandı.

figure-results-3
Şekil 10: Teknik doğruluk için ölçüm modeline genel bakış. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Bu yöntem daha önce Frisk ve ark.12 tarafından tanımlanmıştır. Gerçekleştirilen 33 pedikül kanülasyonu için teknik doğruluk, giriş noktasında 1.0 mm ± 0.5 mm (medyan [aralık]: 1.0 [0.4-3.3]) idi (Şekil 11) ve 0.8 mm ± 0.1 mm (medyan [aralık]: 0.8 [0.6-4.6]) sondaj kanalının dibinde (Şekil 12). Açısal sapma 1.5° ± 0.6° idi (medyan [aralık]: 1.5 [0.3-5.0]; Şekil 13).

figure-results-4
Şekil 11: Kemik giriş noktasındaki teknik doğruluk. Üstte, girişteki teknik doğruluk; altta, ortanca değeri, çeyrekler arası aralığı ve aykırı değeri gösteren ilgili kutu grafiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 12: Hedefte teknik doğruluk (sondaj kanalının ucu). Üstte, hedefte teknik doğruluk (sondaj kanalının ucu); altta, ortanca, çeyrekler arası aralığı ve aykırı değerleri gösteren ilgili kutu grafiği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-6
Şekil 13: Planlanan yola kıyasla açısal sapma. Üst, planlanan yoldan açı sapması; altta, ortanca ve çeyrekler arası aralığı gösteren ilgili kutu çizimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

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

Bu çalışmada, steril koşullarda bir HMD kullanılarak minimal invaziv pedikül vidası yerleştirilmesi için yeni bir iş akışı tanımlanmış ve doğruluğu değerlendirilmiştir. Kraniyal ve spinal navigasyon için HMD sistemleri hakkında birkaç bilimsel rapor vardır ve bunlardan ikisi klinik kullanım için FDA onayı almıştır17,18. Diğer çalışmalar, HMD'lerin steril ortamlardakullanılabilirliği 19,20 ve fantom ve kadavra çalışmalarında iyi doğruluk konusunda umut verici sonuçlar göstermiştir 12,13,21. Mevcut çalışmanın sonuçları, steril bir ortamda iş akışının kullanışlılığını ve fizibilitesini desteklemektedir ve mevcut cihazın klinik tanıtımı için önemli bir temel oluşturabilir.

Bu çalışma, ameliyathanedeki prosedürün adım adım tanımlanması ile ayırt edilir. İntraoperatif CBCT ve HMD dahil olmak üzere entegre bir navigasyon konsepti kullanılarak, ameliyathanede zamandan ve emekten tasarruf etmek için hasta kaydı ve görüntü yerleşimi otomatikleştirilebilir. Kurulum tamamlandıktan ve cerrahlar göz kalibrasyonlu HMD ile donatıldıktan sonra, diğer tüm adımlar sorunsuz bir şekilde gerçekleştirilebilir. Vida yörüngelerinin önceden planlanmasının büyük bir avantajı, doğru yoldan herhangi bir sapmanın hemen görselleştirilebilmesi ve düzeltilebilmesidir.

Planlama tamamlandığında, yörüngeler pediküllerden görülebilir ve pediküllerin anatomik açılarıyla eşleşir. Diğerlerinin açılanmasına uymayan herhangi bir yörünge belirginleşecektir ve cerrah daha sonra sonraki çubuk yerleşimini kolaylaştırmak için bunları düzeltebilir. Planlanan yörüngeler kaydedilir ve daha sonra postoperatif taramalara füzyondan sonra teknik doğruluğu değerlendirmek için kullanılabilirler. Bu bağlamda, teknik doğruluk, navigasyon sisteminin gelen hatası ile cerrahın planlanan yola uyma yeteneğinin bir birleşimidir. Daha da önemlisi, bir doğrulama CBCT gerçekleştirme olasılığı, navigasyona rağmen yanlış yerleştirilmiş olabilecek herhangi bir vidanın intraoperatif revizyonuna izin verir.

KIBT, intraoperatif navigasyon ve postoperatif doğrulama için iyi bilinen ve yaygın olarak kullanılan bir görüntüleme cihazıdır. CBCT, omurga cerrahisinde yaygın olarak kullanılan bir cihaz olan C-kolundan alınan 2D görüntülere kıyasla üstün kalitede 3D görüntüler sağlar. CBCT'nin görüntü kalitesi ve tanısal doğruluğu konvansiyonel BT ile karşılaştırılabilir. Kurulum ve steril örtüleme için zaman gereksinimi, standart bir C-kolununkine benzer, ancak çok daha iyi tanısal kaliteye sahiptir:görüntüleme 22,23,24,25.

Giriş noktası ile hedef nokta arasındaki teknik doğruluk farkı, giriş noktasındaki doğruluğun büyük ölçüde seçilen giriş noktasındaki anatomiye bağlı olmasının bir sonucudur. Giriş noktası kemik yüzeyindeki bir eğime yerleştirilirse, her zaman kayma riski vardır26,27. Pediküle girildiğinde, sert kortikal duvarlar cihazı yönlendirecek ve bu nedenle, kıpırdamaya yer olmadığı için hedefteki sapma daha küçük olacaktır.

HMD, intraoperatif CBCT veya preoperatif görüntülemeden oluşturulan ve gerçek omurgaya büyütülen bir 3D model sağlar. Ek olarak, eksenel, sagital ve koronal düzlemlerde 2D görüntülerin yanı sıra cerrahın kişisel tercihine göre sanal alanda herhangi bir yere döndürebileceği ve konumlandırabileceği ikinci bir 3D model görüntüler. Ekran yazılımıyla etkileşim şu anda bir uzaktan kumanda kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu uzaktan kumandayı steril bir ortamda kullanmak için steril bir plastik torbaya yerleştirilmesi gerekir. Bu, steril ortamlarda kullanılması gereken birkaç steril olmayan el cihazında standart bir uygulamadır. Bununla birlikte, klinik bir ortamda, el hareketleri veya sesli komutlar tercih edilecektir. Navigasyon sırasında, izlenen aletlerin 2D ve 3D görünümlerdeki sanal temsilleri, cerraha yardımcı olmak için görsel geri bildirim sağlar.

HMD'nin kendisi gelişti ve ikinci nesil Magic Leap daha hafif ve daha geniş bir görüş alanına sahip. Görüş alanı, HMD'lerin kullanımında önemli bir faktördür ve sürekli olarak daha da geliştirilmekte olan özelliklerden birini temsil eder. Magic Leap'in görüş alanı, bu deneyi yürütmek için tamamen verimliydi ve iş akışı için herhangi bir sınırlama oluşturmadı. Her HMD'nin, cerrahın steril önlüklerinin altına giymesi gereken kendi küçük bilgisayarı vardır. HMD ile navigasyon sistemi arasındaki iletişim Wi-Fi üzerinden gerçekleşir ve ağ sınırlamaları gecikmeye neden olabilir. Bu ürün ilk prototip olmasına rağmen, mevcut sonuçlar mükemmel klinik doğruluk ve milimetre altı teknik doğruluk göstermektedir.

Bu çalışmanın sınırlılıkları, küçük örneklem büyüklüğü ve domuz, kadavra modelidir. Solunum ve kanamanın doğruluk üzerindeki olası etkileri değerlendirilemedi. Minimal invaziv bir teknik kullanılmasına rağmen, vida takılmadı. Bununla birlikte, vida kanalları kolayca görülebiliyordu ve metal artefaktların müdahalesi olmadan doğruluğun doğru bir şekilde değerlendirilmesine izin veriyordu. Sonuç olarak, bu makale HMD AR navigasyonu için yeni bir iş akışının ayrıntılı bir açıklamasını sunmaktadır. Bir domuz modelinde minimal invaziv pedikül kanülasyonları için kullanıldığında, milimetre altı teknik doğruluk ve %100 klinik doğruluk elde edilebilir.

Açıklamalar

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

Klinik kurumlara (H.F., G.B., E.E. ve A.E.-T.) bağlı olan yazarların hiçbirinin konu, materyal veya ekipmanla veya herhangi bir rakip materyalle ilgili finansal çıkarları yoktur ve Brainlab'den herhangi bir ödeme almamıştır. A.E.-T, Ekim 2022'ye kadar Brainlab için danışmanlık yapmaktadır. Brainlab'a bağlı diğer yazarlar (JW, FT ve LW), Brainlab çalışanları olmaları anlamında konu, materyal ve ekipman konusunda finansal çıkarlara sahiptir. Bu yazarların ve/veya Brainlab'ın veriler, makale yapısı ve makale sonuçları üzerindeki etkisinin kapsamı, teknik bilgi ve deneyler için desteğin yanı sıra görüntü verilerinin teknik analizini yapmakla sınırlıydı. Çıkar çatışması olmayan yazarlar, tüm veri etiketleme, veri analizi, yayın için gönderilen bilgiler ve makalede çıkarılan genel sonuçlar üzerinde tam kontrole sahipti. Bu makalede açıklanan prototip sistemi şu anda bir araştırma prototipidir ve ticari kullanım için değildir.

Teşekkürler

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

Hiç kimse.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Enstrüman izleme dizisi omurga ve travma  4 işaretliBrainlab
Eğrisi Navigasyon SistemiBrainlabNavigasyon Sistemi
figure-materials-1
Tek kullanımlık klipsli uzaktan kumandaBrainlabSmartClip
Matkap kılavuz tüpü, işaretleyici küreli tutamak, matkap kılavuzu derinlik kontrolü takılabilir, matkap uçlarıBrainlabMatkap kılavuzu ve aksesuarları
ExpediumDePuy SynthesTornavida
figure-materials-2
Cihaz kalibrasyon matrisiBrainlabCihaz Kalibrasyon Matrisi
figure-materials-3
Loop-XBrainlab CBCTtarayıcı
figure-materials-4
Sihirli Sıçrama 2Sihirli sıçrama Inc.Karma Gerçeklik başlığı
figure-materials-5
Navigasyon işaretçisi omurgası BrainlabNavigasyon İşaretçisi
figure-materials-6
Referans kelepçe karbon için omurga referans dizisi (4 Küre Geometrisi)BrainlabOmurga Referans Dizisi
figure-materials-7
Kaydırıcılı omurga referans kelepçesi karbonBrainlabOmurga Referans Kelepçesi 
figure-materials-8
TruSystem 7500TrumpfAmeliyat masası
Yazılımı
BrainlabRun on Curve Navigation System için Karma Gerçeklik Omurga Navigasyon Uygulaması
Sürüm: 2.0
PDMBrainlabRun on Curve Navigasyon Sistemi
Sürüm: 4.2
Omurga & Travma Enstrümanı KurulumuBrainlabRun on Curve Navigasyon Sistemi
Sürüm: 6.2
Omurga & Travma Navigasyon 2.0BrainlabRun on Curve Navigasyon Sistemi
Sürüm: 1.6
Magic Leap

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kosmopoulos, V., Schizas, C. Pedicle screw placement accuracy: A meta-analysis. Spine. 32 (3), 111-1120 (2007).
  2. Perdomo-Pantoja, A., et al. Accuracy of current techniques for placement of pedicle screws in the spine: A comprehensive systematic review and meta-analysis of 51,161 screws. World Neurosurgery. 126, 664-678 (2019).
  3. Elmi-Terander, A., et al. Augmented reality navigation with intraoperative 3D imaging vs fluoroscopy-assisted free-hand surgery for spine fixation surgery: A matched-control study comparing accuracy. Scientific Reports. 10, 707(2020).
  4. Deyo, R. A., et al. Trends, major medical complications, and charges associated with surgery for lumbar spinal stenosis in older adults. JAMA. 303 (13), 1259-1265 (2010).
  5. Lee, D. G., Park, C. K., Lee, D. C. Clinical and radiological comparison of 2 level anterior lumbar interbody fusion with posterolateral fusion and percutaneous pedicle screw in elderly patients with osteoporosis. Medicine. 99 (10), 19205(2020).
  6. Shamji, M. F., Goldstein, C. L., Wang, M., Uribe, J. S., Fehlings, M. G. Minimally invasive spinal surgery in the elderly: Does it make sense. Neurosurgery. 77, 108-115 (2015).
  7. Bourgeois, A. C., et al. Improved accuracy of minimally invasive transpedicular screw placement in the lumbar spine with 3-dimensional stereotactic image guidance: A comparative meta-analysis. Journal of Spinal Disorders and Techniques. 28 (9), 324-329 (2015).
  8. Innocenzi, G., Bistazzoni, S., D'Ercole, M., Cardarelli, G., Ricciardi, F. Does navigation improve pedicle screw placement accuracy? Comparison between navigated and non-navigated percutaneous and open fixations. Acta Neurochirurgica. Supplement. 124, 289-295 (2017).
  9. Fomekong, E., Safi, S. E., Raftopoulos, C. Spine navigation based on 3-dimensional robotic fluoroscopy for accurate percutaneous pedicle screw placement: A prospective study of 66 consecutive cases. World Neurosurgery. 108, 76-83 (2017).
  10. Yu, E., Khan, S. N. Does less invasive spine surgery result in increased radiation exposure? A systematic review. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (6), 1738-1748 (2014).
  11. Burström, G., Persson, O., Edström, E., Elmi-Terander, A. J. A. N. Augmented reality navigation in spine surgery: A systematic review. Acta Neurochirurgica. 163 (3), 843-852 (2021).
  12. Frisk, H., et al. Feasibility and accuracy of thoracolumbar pedicle screw placement using an augmented reality head mounted device. Sensors. 22 (2), 522(2022).
  13. Liebmann, F., et al. Pedicle screw navigation using surface digitization on the Microsoft HoloLens. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 14 (7), 1157-1165 (2019).
  14. Molina, C. A., et al. Augmented reality-assisted pedicle screw insertion: A cadaveric proof-of-concept study. Journal of Neurosurgery. Spine. 31 (1), 139-146 (2019).
  15. Yanni, D. S., et al. Real-time navigation guidance with intraoperative CT imaging for pedicle screw placement using an augmented reality head-mounted display: A proof-of-concept study. Neurosurgical Focus. 51 (2), 11(2021).
  16. Liu, H., et al. Percutaneous placement of lumbar pedicle screws via intraoperative CT image-based augmented reality-guided technology. Journal of Neurosurgery. Spine. 32 (4), 542-547 (2019).
  17. Bhatt, F. R., et al. Augmented reality-assisted spine surgery: An early experience demonstrating safety and accuracy with 218 screws. Global Spine Journal. , (2022).
  18. Felix, B., et al. Augmented reality spine surgery navigation: Increasing pedicle screw insertion accuracy for both open and minimally invasive spine surgeries. Spine. 47 (12), 865-872 (2022).
  19. Dennler, C., et al. Augmented reality in the operating room: A clinical feasibility study. BMC Musculoskeletal Disorders. 22 (1), 451(2021).
  20. Cofano, F., et al. Augmented reality in medical practice: From spine surgery to remote assistance. Frontiers in Surgery. 8, 657901(2021).
  21. Muller, F., et al. Augmented reality navigation for spinal pedicle screw instrumentation using intraoperative 3D imaging. Spine Journal. 20 (4), 621-628 (2020).
  22. Burström, G., et al. Intraoperative cone beam computed tomography is as reliable as conventional computed tomography for identification of pedicle screw breach in thoracolumbar spine surgery. European Radiology. 31 (4), 2349-2356 (2020).
  23. Edström, E., Burström, G., Nachabe, R., Gerdhem, P., Elmi Terander, A. A novel augmented-reality-based surgical navigation system for spine surgery in a hybrid operating room: Design, workflow, and clinical applications. Operative Neurosurgery. 18 (5), 496-502 (2020).
  24. Feng, W., Wang, W., Chen, S., Wu, K., Wang, H. O-arm navigation versus C-arm guidance for pedicle screw placement in spine surgery: A systematic review and meta-analysis. International Orthopaedics. 44 (5), 919-926 (2020).
  25. Cewe, P., Vorbau, R., Omar, A., Elmi-Terander, A., Edstrom, E. Radiation distribution in a hybrid operating room, utilizing different X-ray imaging systems: Investigations to minimize occupational exposure. Journal of Neurointerventional Surgery. 14 (11), 1139-1144 (2021).
  26. Su, B. W., et al. An anatomical study of the mid-lateral pars relative to the pedicle footprint in the lower lumbar spine. Spine. 34 (13), 1355-1362 (2009).
  27. Burström, G., Nachabe, R., Persson, O., Edstrom, E., Elmi Terander, A. Augmented and virtual reality instrument tracking for minimally invasive spine surgery: A feasibility and accuracy study. Spine. 44 (15), 1097-1104 (2019).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Augmented Reality SurgeryMinimally Invasive SurgerySpinal NavigationCone Beam CTFluoroscopy GuidanceSurgical WorkflowClinical Accuracy

İlgili makaleler