Teleoperatif Robotik Sistem Yardımlı Perkütan Transiliak-Transsakral Vida Fiksasyon Tekniği

Özet

Teleoperatif robotik sistem yardımlı perkütan transiliak-transsakral vida fiksasyonu uygulanabilir bir tekniktir. Vida kanalları, robotik kolların mükemmel hareket özgürlüğü ve stabilitesi sayesinde yüksek hassasiyetle uygulanabilir.

Özet

Transiliak-transsakral vida fiksasyonu, vidaların altı kortikal kemik katmanını kırması gerektiğinden, klinik pratikte zordur. Transiliak-transsakral vidalar, dikey dikey kesme kuvvetlerine dayanacak daha uzun bir kol kolu sağlar. Bununla birlikte, vida kanalı o kadar uzundur ki, küçük bir tutarsızlık iyatrojenik nörovasküler yaralanmalara yol açabilir. Tıbbi robotların geliştirilmesi, ameliyatın hassasiyetini artırdı. Mevcut protokol, transiliak-transakral vida fiksasyonunu gerçekleştirmek için yeni bir teleoperatif robotik sistemin nasıl kullanılacağını açıklamaktadır. Robot, giriş noktasını konumlandırmak ve manşonun yönünü ayarlamak için uzaktan çalıştırıldı. Vida pozisyonları postoperatif bilgisayarlı tomografi (BT) kullanılarak değerlendirildi. Tüm vidalar, intraoperatif floroskopi kullanılarak doğrulandığı gibi güvenli bir şekilde implante edildi. Postoperatif BT, tüm vidaların cancellous kemiğinde olduğunu doğruladı. Bu sistem, doktorun inisiyatifini Robotun kararlılığı ile birleştirir. Bu prosedürün uzaktan kumandası mümkündür. Robot yardımlı cerrahi, konvansiyonel yöntemlere göre daha yüksek pozisyon tutma kapasitesine sahiptir. Aktif robotik sistemlerin aksine, cerrahlar operasyon üzerinde tam kontrole sahiptir. Robot sistemi ameliyathane sistemleri ile tamamen uyumludur ve ek ekipman gerektirmez.

Giriş

Ortopedik cerrahide kullanılan ilk robotik uygulama 1992 yılında kullanılan ROBODOC sistemidir¹. O zamandan beri, robot destekli cerrahi sistemler hızla gelişmiştir. Robot yardımlı cerrahi, cerrahın uzuv hizalamasını ve eklemin fizyolojik kinematiğini geri kazanma yeteneğini artırarak artroplastiyi iyileştirir². Omurga cerrahisinde, pedikül vidalarının bir robot kullanılarak yerleştirilmesi güvenli ve doğrudur; cerrahın radyasyona maruz kalmasını da azaltır³. Bununla birlikte, travmatik ortopedik hastalıkların heterojenliği nedeniyle robot yardımlı cerrahi ile ilgili çalışmalar sınırlı kalmıştır. Ortopedik travma için robotik cerrahi ile ilgili mevcut araştırmalar ağırlıklı olarak robotik yardımlı sakroiliak eklem vidaları ve pelvik halka kırıklarının kasık vidası fiksasyonu⁴, femur boynunun kanüle vida fiksasyonu⁵, intramedüller çivilemede giriş noktası ve distal kilitleme cıvataları ^6,7, perkütan kırık redüksiyonu ^8,9 ve askeri alanda kritik yaralı hastaların tedavisi¹⁰.

Perkütan vida tekniği 2D ve 3D navigasyon desteği kullanılarak gerçekleştirilebilir. Sakroiliak, anterior kolon, posterior kolon, supraasetabuler ve sihirli vidalar pelvik ve asetabuler olgular için en yaygın perkütan tekniklerdir¹¹. Perkütan transiliak-transsakral vida tekniği cerrahlar için zorlu olmaya devam etmektedir. Bu prosedür için pelvik anatomi ve X-ışını floroskopisinin anlaşılması, doğru konumlandırma ve uzun süreli el stabilitesi gereklidir. Teleoperatif robotik sistem bu gereksinimleri iyi karşılayabilir. Bu çalışmada pelvik halka kırıklarında perkütan transiliak-transsakral vida fiksasyonunu tamamlamak için teleoperatif robotik sistem kullanılmıştır. Bu protokolün ayrıntıları ve iş akışı aşağıda sunulmuştur.

Robotik sistem
Master-Slave Ortopedik Konumlandırma ve Rehberlik Sistemi (MSOPGS) temel olarak üç bölümden oluşur: yedi serbestlik derecesine sahip cerrahi Robot (Slave Manipulator) (DOF), kuvvet geri bildirimine sahip Master Manipülatör ve konsol. Sistemin dört çalışma modu vardır: manuel çekiş, master-slave çalışma, uzak hareket merkezi (ROM) ve acil durum. Şekil 1'de MSOPPG'ler gösterilmektedir; ana bileşenleri aşağıda kısaca açıklanmıştır.

Cerrahi robot (bakınız Malzeme Tablosu), tıbbi ürünlere entegrasyon için önceden sertifikalandırılmış yedi DOF manipülatörüdür¹². Robot, kuvvetteki değişiklikleri algılayabilen kuvvet geri besleme sensörlerine sahiptir. Robotik kol manuel veya uzaktan çalıştırılabilir. Uca bir tork sensörü monte edilir ve gerçek zamanlı kuvvet geri bildirimi sağlayan "Ana Manipülatör" ile eşleştirilir. Robotik kol üzerindeki maksimum yük, yumuşak doku kuvvetlerine direnmek ve cerrahi aletlerin çırpınmasını azaltmak için yeterlidir. Robot, operasyonel bir işyeri elde etmek ve istikrarı sağlamak için mobil bir platforma bağlanır. Üs "Master Manipulator" a ve operatif sisteme bağlıdır ve operatif sistemden gelen talimatları işleyebilir.

"Master Manipulator", sağlık endüstrilerinin Robotu hassas bir şekilde kontrol etmesi için tasarlanmıştır. Bu cihaz, yüksek hassasiyetli kuvvet geri bildirimi kavrama yetenekleri de dahil olmak üzere yedi aktif DOF sunar. Son efektörü, insan elinin doğal hareket aralığını kapsar. Robotik kolun sezgisel kontrolünü sağlamak için artımlı bir kontrol stratejisi kullanılır.

İşletim sistemi, robotik kolu kontrol etmek için dört yöntem sunar: manuel çekiş, master-slave çalışma modu, uzak hareket merkezi (RCM) ve acil durum. Ameliyat sistemi cerrah ve robotu birbirine bağlar ve güvenlik alarmları sağlar. Manuel çekiş modu, manipülatörün belirli bir çalışma aralığında serbestçe sürüklenmesini sağlar. Robot, 5 saniye boyunca durdurulduktan sonra otomatik olarak kilitlenir. Master-slave modunda, cerrah robotik kolun hareketini kontrol etmek için "Master Manipulator" u kullanabilir. RCM modu, cerrahi aletin cihazın ucunun etrafında dönmesine izin verir. RCM modu, supraasetabuler kanalın radyografik gözyaşı damlası işareti ve transiliak-transsakral osseöz yolun gerçek sakral görünümü gibi kanalın eksenel floroskopi görünümünde yeniden yönlendirme için en uygun olanıdır. Manipülatör, herhangi bir pozisyonda acil frenleme için kullanılabilir. Şekil 2 , sistemin iş akışını göstermektedir.

Protokol

Bu robotik tekniğin uygulanması, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Tongji Tıp Fakültesi Tongji Hastanesi etik komitesi tarafından onaylanmıştır ve 2013 yılında revize edildiği gibi 1975 Helsinki Deklarasyonu'na uygundur.

1. Preoperatif planlama

1. Kadavra pelvelerini sırtüstü pozisyonda floroskopik bir plaka tabanı kullanarak sabitleyin (bkz. Malzeme Tablosu) femurdan iki Schanz pimi yerleştirerek. Sırtüstü pozisyonda, hem posterior superior iliak dikenleri aynı anda tahtaya hem de lomber omurları zemine paralel olarak yerleştirin.
   NOT: Bağışlanan kadavralar, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Tongji Tıp Koleji, Anatomi ve Araştırma Bölümü tarafından mumyalanmıştır. Pelvik örnekler lomber 5 vertebra seviyesinde ve femur alt trokanterinin altında transeksiyon ile elde edildi. Pelvik boşluktaki organlar çıkarıldı. Kaslar, eklem kapsülleri ve bağ yapıları sağlam bırakıldı.
2. Spiral BT kullanarak L5 omurlarının üst kenarından distal femoral trokantere pelvelerin görüntülerini elde edin (bkz. İş istasyonunu kullanarak tüm kadavraların bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerini işleyin ve DICOM formatında saklayın.
   NOT: CT parametreleri: 0,5 mm dilim kalınlığı, 63 mA akım, 140 kV gerilim.
3. Pelvisin eksenel, koronal ve sagital görüntülerini elde etmek için BT tarama verilerini bu sistemin preoperatif planlama yazılımına (bakınız Malzeme Tablosu) DICOM formatında aktarın.
   NOT: DICOM dosyaları BT taramasından alınan bilgileri içerir ve yeniden yapılandırılmış görüntü otomatik içe aktarma yoluyla elde edilebilir.
4. Yazılımın MedCAD modülünü kullanarak bir silindir oluşturun ve çapı ve uzunluğu yazarak silindirin boyutunu tanımlayın. S1 veya S2 vertebral gövdesine yerleştirin ve silindir orta hattının eksenel ve koronal görüntülerdeki yönünü ayarlayın. Her görüntüde silindirin kenarı ile kortikal kemik arasındaki ilişkiyi kontrol edin.
   NOT: Tamamen iptal kemiğinin içindeki silindirin (kortikal kemikle temas hariç), S1 veya S2'de karşılık gelen bir vida kanalına sahip olduğu kabul edilir. Silindirin orta çizgisinin uzunluğu, vidanın uzunluğudur.

2. Cerrahi ayar

1. Pelvisi floroskopik ameliyat masasına sırtüstü pozisyonda sabitleyin (Şekil 1).
2. Robotu (bakınız Malzeme Tablosu) ipsilateral tarafa 45°'de ameliyat masasına, C kolu ise karşı taraftaki ameliyat masasına dik olacak şekilde yerleştirin. C-kolunun monitörü, cerrahın gözlemleyebilmesi için ameliyathaneye bakmalıdır (Şekil 1).
3. MSOPGS ve Slave Manipulator'ın iş istasyonunu ameliyathanenin dışına yerleştirin. Cerrah, Köle-Manipülatör ile teleoperatif çalışırken cerrahi alanı ve C-kol monitörünü gözlemleyebilmelidir (Şekil 1).

3. Cerrahi prosedür

NOT: Sistem başlatıldıktan ve incelendikten sonra, manipülatör otomatik olarak çalışma durumuna dağıtılır.

1. Izgara pozisyon yapıcıyı ipsilateral taraftaki yapışkan bantla sabitleyin. Hedef alanı, sakrumun gerçek yanal görünümündeki bir ızgara konumu işaretleyicisi ile seçin. Konsoldaki manuel çekiş modunun seçildiğinden ve başlatıldığından emin olun. Robotik kolu S1 veya S2 transiliak-transsakral vida giriş noktasının genel alanına sürükleyin (Şekil 3A, B).
   NOT: Hedef bölge sakrumun ön sınırı, sakral sinir kanalı ve spinal kanal ile çevrilidir.
2. Sakrumun gerçek yanal görünümünü görselleştirin, Master Manipulator'u çalıştırın ve Master-Slave çalışma modunda kılavuz tel giriş alanında yer alacak şekilde distal manşonun ucunu ayarlayın (Şekil 3C).
3. RCM modunu seçtikten sonra, lateral sakral görünüm için C-kol floroskopisine devam edin. Kılavuz tel manşonun merkezini, vida kanalı ile tutarlı olacak şekilde eşmerkezli daireler halinde ayarlayın (Şekil 3D).
4. Robotik kolu kilitleyin ve elektrikli bir matkap kullanarak kontrlateral iliumdan bir kılavuz tel (2,5 mm K-teli, Malzeme Tablosu'na bakınız) yerleştirin. Ardından, Robotu Manuel çekiş modunda çıkarın (Şekil 3E).
   NOT: Bu adımda floroskopi yapılmamalıdır.
5. Kılavuz telin ön ve arka sakral korteks ve sakral sinir kanalından kırılıp kırılmadığını veya temas edip etmediğini belirlemek için C kolunu giriş ve çıkış açılarına (farklı pelvelerin farklı açıları vardır) çevirin (Şekil 3F, G).
6. Kontralateral iliak kortekse kılavuz tel boyunca 7,3 mm'lik yarı dişli bir vida (bkz.
7. Pelvik giriş ve çıkış görünümünde ve yanal görünümde vida pozisyonunu değerlendirin (Şekil 4).

4. Postoperatif değerlendirme

1. 1.2-1.3 arasındaki adımları uygulayın.
   NOT: CT parametreleri: 0,5 mm dilim kalınlığı, 63 mA akım ve 140 kV gerilim.
2. Her eksenel, koronal ve sagital görüntüdeki vida konumunu kontrol edin.
   NOT: Vida konumları Gras yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Spesifik olarak, cancellous kemiğindeki vidalar Derece I, kortikal kemikle temas eden vidalar Derece II'dir ve kortikal kemiğe nüfuz eden vidalar Derece III'tür. Derece III, vidanın yanlış yerleştirilmesini temsil eder ve vasküler ve sinir hasarı riskini gösterir¹³.

Sonuçlar

Kıdemli bir ortopedik cerrah, açıklanan prosedürü kullanarak ameliyatı tamamladı. Tüm vidalar (S1'de üç, S2'de iki) sabitlendi. Beş vidanın her birinin takılması için geçen süre (ilk X-ışını floroskopisinden vidanın takılmasına kadar) sırasıyla 32 dakika, 28 dakika, 26 dakika, 20 dakika ve 23 dakika idi. Her vida için floroskopi süresi yaklaşık 5 dakika idi. İntraoperatif floroskopik görüntülerde tüm vidalar doğru yerde olmasına rağmen, birkaç makale vida yerleşimini değerlendirme...

Tartışmalar

Robotun türünden bağımsız olarak, ortopedide robotların temel uygulaması, cerrahların ameliyatın doğruluğunu artırmaları için gelişmiş bir araç sağlar. Bununla birlikte, cerrahi robotların ortaya çıkması doktorların yerini almaz. Robotik cerrahi yapan cerrahlar ameliyathanede olabilir veya olmayabilir. Cerrahi robotlar genellikle bir bilgisayar kontrol sistemi, operasyondan sorumlu bir robotik kol ve izlemeden sorumlu bir navigasyon sistemi içerir. Robot ve cerrahın nasıl etkileşime girdiğine ...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
160-slice CT	United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd	uCT780	Acquire the prescise image and DICOM data
Electric bone drill	YUTONG Medical	None	Power system
Fluoroscopic plate base	None	None	Fix the cadaveric pelves to operating table
K-wire	None	2.5mm	Guidewire
Master-Slave Orthopaedic Positioning and Guidance System	United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd	None	A teleoperated robotic system that positions screws for orthopaedic surgery
Mimics Innovation Suite	Materialise	Mimics Medical 21	Preoperative planning software
Mobile C-arm	United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd	uMC560i	Low Dose CMOS Mobile C-arm
Operating table	KELING	DL·C-I	Fluoroscopic surgical table
Schanz pins	Tianjin ZhengTian Medical Instrument Co.,Ltd.	5.0mm	Fix the cadaveric pelves
Semi-threaded screw	Tianjin ZhengTian Medical Instrument Co.,Ltd.	7.3mm	Transiliac-Transsacral Screw
Seven DOF manipulator	KUKA, Germany	LBR Med 7 R800	Device for performing surgical operations