ブタモデルにおける拡張現実ヘッドマウントディスプレイを用いた椎弓根スクリュー配置

このプロトコルでは、豚の死体モデルにおける低侵襲の椎弓根スクリュー交換ワークフローに拡張現実を統合するための詳細なガイドを提供します。拡張現実は手術においてまだ比較的新しい技術であるため、手術中の使用法について外科医に適切なガイダンスを提供することは重要です。この研究セットアップでは、拡張現実ヘッドセットを追加した従来のナビゲーションセットアップを使用して、手術野でナビゲーション情報を提供します。

これにより、術野と別のナビゲーションディスプレイの間で注意を分割する必要がなくなります。まず、手術用に準備されたブタの死体標本の 2D 偵察ビュー ショットを 2 枚取得します。CBCTスキャナーLoop-Xを使用して、透視検査で関心のある椎体レベルを特定します。

透視スキャンを実行するには、CBCTスキャナーのワイヤレスコントロールタブレットを使用してスキャナーを目的の位置に移動し、皮膚上の位置に印を付けます。CBCTスキャナーを手術野から遠ざけます。次に、ヘッドマウントディスプレイまたはHMD用のバックパックを着用します。

棘突起を露出させ、X線透過性のナビゲーション基準クランプを対象領域の棘突起に取り付けます。専用のドライバーを使用してクランプを固定します。次に、Loop-Xで前方、後方、外側のスキャンを実行します。

2Dスキャンを使用して、3Dスキャンの関心領域を定義します。次に、CBCTスキャンを実行し、スキャンをナビゲーションプラットフォームに転送します。脊椎ポインターと再構築されたインラインナビゲーションビューを使用して、解剖学的ランドマークへの患者登録の正確性を検証します。

ナビゲーションシステムへのナビゲーションドリルガイドとドライバーを校正するには、Brainlab脊椎および外傷装置セットアップソフトウェアで機器を選択します。実際の機器を校正装置とともにナビゲーションシステムのカメラに提示します。次に、外科医にMagic Leapヘッドセットを装着し、各外科医にHMDが正確に装着されていることを確認します。

HMDと脊椎および外傷ナビゲーションソフトウェア間の通信を確立するには、ナビゲーションプラットフォームの画面に表示されているQRコードをスキャンします。対応する Mixed Reality アプリケーションが HMD での実行を開始し、HMD へのデータ転送を開始します。Mixed Reality のアライメントを実行するには、HMD を介してスパイン参照配列を数秒間確認します。

脊椎の3DモデルがHMDの標本に正確に拡張されるのを待ちます。3D オーバーレイに加えて、2D ナビゲーション ビューと、2D ナビゲーション ビューの上にある 2 つ目の 3D モデルを確認します。脊椎および外傷ナビゲーションソフトウェアでスクリュー計画モードを選択します。

ねじの長さ、直径、オフセットのパラメータを調整します。3D登録された拡張モデルに基づいて椎弓根スクリューパスを計画し、脊椎の解剖学的構造に合わせます。ナビゲーションプラットフォームのタッチスクリーンでネジ経路の微調整を行います。

次に、HMDを通して見える重ね合わせられた3Dモデルに基づいて、低侵襲の椎弓根アクセスのためにメスで小さな皮膚切開をマークします。軟部組織を解剖した後、ナビゲートされたドリルガイドを予定された経路に配置して位置合わせします。4.5ミリメートルのドリルビットを備えた電動ドリルを使用して、椎弓根に穴を開けます。

2回目のCBCTを実行して、精度解析のためにドリルで開けた椎骨の再構築を取得します。椎骨にドリルで穴を開けた管がはっきりと見えることを確認してから、その後の精度分析に使用してください。術後のCBCTスキャンを使用して、カニューレ挿入あたりの時間と臨床的および技術的精度を評価しました。

カニューレ挿入あたりの平均挿入時間は141±71秒であった。33のカニューレ挿入はすべて、Gertzbeinグレーディングスケールに従って臨床的に正確であると見なされました。実施された33の椎弓根カニューレ挿入について、技術的精度はエントリーポイントで1.0±0.5ミリメートルでした。

そして、掘削管の底に0.8±0.1ミリメートル。角度偏差は1.5±0.6度であった。私たちの研究では、ヘッドマウントデバイスに提示された拡張現実を使用して、この豚の死体モデルで椎弓根を掘削する高い臨床精度を提供します。

私たちの研究は、手術ワークフローへの拡張現実の統合を促進するためのステップバイステップガイドを提供します。