Name: a spine robotic-assisted navigation system for pedicle screw placement
Uploaded: 2020-05-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Spine Robotic-Assisted Navigation System for Pedicle Screw Placement at JoVE.com

Diese Studie wurde teilweise von Point Robotics Medtech Incorporation unterstützt, die das Robotersystem zur Verfügung stellte. Der Geldgeber unterstützte X.Y. Xiao, C.W. Chen, H.K. Chou und C.Y. Sung in Form von Gehältern, hatte aber keine zusätzliche Rolle bei der Erstellung, Datensammlung und -analyse, der Entscheidung zur Veröffentlichung oder Vorbereitung des Manuskripts.

Alle angewandten Verfahren entsprachen den ethischen Standards des National Taiwan University Hospital (NTUH) Research Ethics Committee (REC) und der Helsinki-Erklärung von 1975 (in ihrer zuletzt geänderten Fassung). Eine informierte Einwilligung muss von allen Patienten eingeholt werden, wenn weitere klinische Studien vorbereitet werden.
HINWEIS: Das Anästhesieverfahren kann in drei Schritte unterteilt werden: präoperative Bewertung des Patienten, intraoperatives Management und postoperat...

<ol>
	<li>Verma, K., Boniello, A., Rihn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+techniques+for+posterior+fixation+of+the+lumbar+spine.">Emerging techniques for posterior fixation of the lumbar spine.</a> Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgery. 24 (6), 357-364 (2016).</li><li>Gaines, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+pedicle-screw+internal+fixation+for+the+operative+treatment+of+spinal+disorders.">The use of pedicle-screw internal fixation for the operative treatment of spinal disorders.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery-American. 82 (10), 1458-1476 (2000).</li><li>Dede, O., Ward, W., Bosch, P., Bowles, A., Roach, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+the+freehand+pedicle+screw+placement+technique+in+adolescent+idiopathic+scoliosis+surgery:+what+is+the+incidence+of+neurological+symptoms+secondary+to+misplaced+screws.">Using the freehand pedicle screw placement technique in adolescent idiopathic scoliosis surgery: what is the incidence of neurological symptoms secondary to misplaced screws.</a> Spine. 39 (4), 286-290 (2014).</li><li>Costa, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erratum:+Radiation+exposure+in+spine+surgery+using+an+image-guided+system+based+on+intraoperative+cone-beam+computed+tomography:+analysis+of+107+consecutive+cases.">Erratum: Radiation exposure in spine surgery using an image-guided system based on intraoperative cone-beam computed tomography: analysis of 107 consecutive cases.</a> Journal of Neurosurgery: Spine SPI. 26 (4), 542 (2017).</li><li>Stuer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+technology+in+spine+surgery:+Current+applications+and+future+developments.">Robotic technology in spine surgery: Current applications and future developments.</a> Intraoperative Imaging. 109, 241-245 (2011).</li><li>Devito, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+acceptance+and+accuracy+assessment+of+spinal+implants+guided+with+SpineAssist+surgical+robot:+retrospective+study.">Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study.</a> Spine. 35 (24), 2109-2115 (2010).</li><li>Fan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiological+and+clinical+differences+among+three+assisted+technologies+in+pedicle+screw+fixation+of+adult+degenerative+scoliosis.">Radiological and clinical differences among three assisted technologies in pedicle screw fixation of adult degenerative scoliosis.</a> Scientific Reports. 8 (1), 890 (2018).</li><li>Kantelhardt, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perioperative+course+and+accuracy+of+screw+positioning+in+conventional,+open+robotic-guided+and+percutaneous+robotic-guided,+pedicle+screw+placement.">Perioperative course and accuracy of screw positioning in conventional, open robotic-guided and percutaneous robotic-guided, pedicle screw placement.</a> European Spine Joutnal. 20 (6), 860-868 (2011).</li><li>Verma, R., Krishnan, S., Haendlmayer, K., Mohsen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+outcome+of+computer-assisted+spinal+pedicle+screw+placement:+a+systematic+review+and+meta-analysis+of+23+studies+including+5,992+pedicle+screws.">Functional outcome of computer-assisted spinal pedicle screw placement: a systematic review and meta-analysis of 23 studies including 5,992 pedicle screws.</a> European Spine Journal. 19 (3), 370-375 (2010).</li><li>Ghasem, A., Sharma, A., Greif, D., Alam, M., Maaieh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Arrival+of+Robotics+in+Spine+Surgery:+A+Review+of+the+Literature.">The Arrival of Robotics in Spine Surgery: A Review of the Literature.</a> Spine. 43 (23), 1670-1677 (2018).</li><li>Roser, F., Tatagiba, M., Maier, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+robotics:+current+applications+and+future+perspectives.">Spinal robotics: current applications and future perspectives.</a> Neurosurgery. 72 (1), 12-18 (2013).</li><li>Chen, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Results+of+using+robotic-assisted+navigational+system+in+pedicle+screw+placement.">Results of using robotic-assisted navigational system in pedicle screw placement.</a> PLoS One. 14 (8), 0220851 (2019).</li><li>. NDI Medical Available from: <a target="_blank" href="https://www.ndigital.com/medical/products/polaris-vega">https://www.ndigital.com/medical/products/polaris-vega</a> (2020)</li><li>Gertzbein, S. D., Robbins, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+pedicular+screw+placement+in+vivo.">Accuracy of pedicular screw placement in vivo.</a> Spine. 15 (1), 11-14 (1990).</li><li>Kim, T. T., Johnson, J. P., Pashman, R., Drazin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimally+Invasive+Spinal+Surgery+with+Intraoperative+Image-Guided+Navigation.">Minimally Invasive Spinal Surgery with Intraoperative Image-Guided Navigation.</a> Biomed Research International. 2016, 5716235 (2016).</li><li>Bailey, S. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+BWM+spinal+fixator+system.+A+preliminary+report+of+a+2-year+prospective,+international+multicenter+study+in+a+range+of+indications+requiring+surgical+intervention+for+bone+grafting+and+pedicle+screw+fixation.">The BWM spinal fixator system. A preliminary report of a 2-year prospective, international multicenter study in a range of indications requiring surgical intervention for bone grafting and pedicle screw fixation.</a> Spine. 21 (17), 2006-2015 (1996).</li><li>Lonstein, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complications+associated+with+pedicle+screws.">Complications associated with pedicle screws.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume. 81 (11), 1519-1528 (1999).</li></ol>

Seit 1990 gibt es rasante Entwicklungen in chirurgischen Anwendungen mit dem Einsatz von Robotern. Die verfügbaren Robotertechnologien wurden optimiert, was zu einer verbesserten Genauigkeit, der Überwindung des Zitterns in menschlichen Händen und reduzierten Abstimmungs- und Registrierungszeiten von Navigationssystemen15führte. Zu den Vorteilen der chirurgischen Roboterunterstützung gehören: (1) sofortige Standardisierung ohne langwierige Lernprozesse; (2) Chirurgen können genau dem präop...

Im Bereich der Wirbelsäulenchirurgie ist die Wirbelsäulenfusionschirurgie ein grundlegendes chirurgisches Verfahren, insbesondere die hintere Pedikonschraubenfixierung, die eine dreispaltige Unterstützung der Wirbel bieten und die Stärke der Biomechanik verbessern kann; so ist es zu einem der am häufigsten verwendeten chirurgischen Verfahrengeworden 1. In vielen frühen Studien wurde die klinische Wirkung der hinteren Pedikonit-Schraubenimplantation bestätigt, und es wurde weit verbreitet in der Chirurgie für viele verschiedene Wirbelsäulenerkrankungen, wie degenerative, traumatische, und komplizierte Wirbelsäulenerkrankungen2verwendet.
Obwohl die hintere Lendenwirbelsäulenfusionschirurgie hervorragende Behandlungseffekte erzielen kann, ist sie aufgrund der Anatomie des menschlichen Körpers immer noch riskant. Es gibt viele lebenswichtige Gewebestrukturen in der Nähe der Pedike, wie das zentrale Nervensystem, Nervenwurzeln, und Hauptblutgefäße. Die Schädigung dieser Gewebe während des chirurgischen Eingriffs kann schwerwiegende Komplikationen verursachen, wie Gefäßverletzungen, neurologische Defizite oder Schraubenlockerung2,3. Darüber hinaus sind Chirurgen und Mitarbeiter zusätzlicher Strahlung ausgesetzt, insbesondere bei minimalinvasiven Wirbelsäulenoperationen4. Chirurgen können Müdigkeit und Handzittern nach langwierigen und mühsamen Wirbelsäulenoperationen auftreten, wie Zwierungen, Knochenosteotomie und Nervendekompression5.
Die unbefriedigende Rate des Pedikeln-Schraubenplatzierungsverfahrens erforderte den Vorschlag für ein robotergestütztes Navigationssystem, das in Wirbelsäulenoperationen angewendet werden sollte, um die Genauigkeit der Operationen und die Sicherheit der Patienten zu verbessern. Mehrere Studien über roboterunterstützte Navigationssysteme haben Verbesserungen in der Sicherheit, Genauigkeit und Präzision der Pedikusschraubenplatzierung sowie verringerte Strahlenexposition und Betriebszeiten6,7,8,,9,10gezeigt. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen jedoch noch eine gründliche Schneckenbahnplanung, eine präoperative Planung mit Bildern, ein umfassendes Robotersystem mit Fixierungsvorrichtung und Robotersteuerungssoftware angegangen werden. Diese Studie konzentriert sich auf die Beschreibung der Roboterstruktur und den Workflow eines selbst entwickelten Navigationssystems (d.h. des Point Spine Navigation Systems (PSNS)) für roboterunterstützte Pedikon-Schraubenplatzierungsoperationen.
Systembeschreibung und operationschirurgisches Protokoll Das PSNS besteht aus einer Navigationsarbeitsstation, die Folgendes enthält. (1) Es gibt eine Benutzeroberflächensoftware, die für das Bildlesen durch dreidimensionale (3D) Rekonstruktion, präoperative Planung, räumliche kinematische Beziehungsberechnung und Registrierung verantwortlich ist. (2) Das PSNS verwendet infrarote optische Leitsysteme, um die räumliche Position von chirurgischen Robotern und Patienten zu verfolgen. Das infrarote optische Führungssystem enthält die folgenden Komponenten: (i) einen optischen Tracker, der aktiv Infrarotlicht aussendet und Stereopositionierung über eine Dual-Kamera durchführt (Abbildung 1); ii) eine Markerkugel, deren Oberfläche eine reflektierende Beschichtung mit reflektierenden Eigenschaften für eine präzise Werkzeugverfolgung aufweist; und (iii) ein Werkzeug mit einem dynamischen Referenzrahmen (DRF), der eine Basis und vier Markerkugeln umfasst. Um einen Identifizierungsfehler des Tracking-Systems zu vermeiden, hat jedes Gerät ein eindeutiges DRF-Design und kann nicht miteinander geteilt werden. Der verwendete DRF enthält einen Basisrahmen (BF), der an der Basis des Handstücks befestigt ist, um die Position des Handstücks zu bestätigen, einen Endeffektorrahmen (EF), der am Ende des Handstücks befestigt ist, um die Position des Handstücks zu bestätigen, einen am Knochen des Patienten verankerten Treuhandrahmen (FF), um die Position des Patienten zu bestätigen, und eine Sonde, deren Spitze verwendet wird, um die Zielposition im 3D-Raum zu bestätigen. (3) Es gibt ein Handstück, das aus einer sechs Freiheitsgrade (DOF) Stewart Plattform besteht, mit einem Ende des Roboters mit einem Bedienwerkzeug zum Bohren des Schneckenwegs ausgestattet. Das Handstück ist ein robotergestütztes Navigationssystem, das Chirurgen bei der genauen Platzierung von Implantaten wie Pedikelnschrauben oder der Positionierung von chirurgischen Werkzeugen während der Wirbelsäulenchirurgie unterstützt. Die Bewegung des chirurgischen Ziels wird verfolgt, da der Roboter automatisch das richtige Ziel kompensiert. Der Roboter ist als semiaktives System konzipiert, das chirurgische Werkzeugführung bietet; die eigentliche Operation wird jedoch von Chirurgen durchgeführt. Das Funktionsprinzip und die Ausrüstung sind in Abbildung 2dargestellt.
PSNS ist für Verfahren indiziert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die folgenden Probenverfahren: (i) offene, minimalinvasive oder perkutane Wirbelsäulenchirurgie; ii) Wirbelsäulenchirurgie für Brust-, Lenden- oder Sakralwirbel; iii) hintere Wirbelsäulenfusion bei Trauma, degenerativer Stenoseerkrankung, Instabilität, Spondylolisthesis, Bandscheibenvorfall, Tumor, Infektion oder Wirbelsäulendeformitätskorrektur; iv) Platzierung von temporären oder dauerhaften Vorrichtungen, wie k-Drähten oder Nadeln, bei der Durchführung von Vertebroplastie oder entweder transforaminal oder interlaminar perkutane endoskopische Lendenscheibeektomie; und (iv) Knochentumorexzision, einschließlich der Ablation von Osteodem oder Tumorbiopsie, bei der der Roboter Nadeln oder Führungsdrähte zu einer bestimmten Wirbelstelle lenkte. Dieses Verfahren ist kontraindiziert für Personen, die nicht in der Lage sind, Anästhesie, chirurgische Eingriffe oder wenn keine zufriedenstellenden Navigationsbilder erworben wurden.
Beachten Sie, dass das Operationspersonal, einschließlich Neurochirurgen und orthopädischen Chirurgen, in Führungskursen lizenziert und geschult werden muss. Alle Verfahren für die Bedienung des Roboters während der Operation müssen den empfohlenen standardisierten Verfahren folgen, um zu vermeiden, dass dem Patienten oder Chirurgen Schaden zugefügt wird. Chirurgen müssen über konventionelle chirurgische Erfahrung verfügen, um sicherzustellen, dass es möglich ist, auf herkömmliche chirurgische Instrumente umzusteigen und die Operation abzuschließen, wenn festgestellt wird, dass die Navigation auf der Grundlage des anatomischen Wissens der Chirurgen ungenau ist.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Dynamic reference frames</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>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</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handpiece</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handpiece holder</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handpiece stand</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K-pin</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical tracker</td>
			<td>NDI</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Passive spheres</td>
			<td>NDI</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Probe</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile box</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile drape</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trocar</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Workstation cart</td>
			<td>POINT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a spine robotic-assisted navigation system for pedicle screw placement

Pedicle-Schraubimplantation hat ausgezeichnete Behandlungseffekte und wird oft von Chirurgen in der Wirbelsäulenfusionschirurgie eingesetzt. Aufgrund der Komplexität der Anatomie des menschlichen Körpers ist dieser chirurgische Eingriff jedoch schwierig und herausfordernd, insbesondere in minimalinvasiven Operationen oder Patienten mit angeborenen Anomalien und Kyphoskoliose-Deformität. Neben den oben genannten Faktoren beeinflussen die chirurgische Erfahrung und Technik des Chirurgen auch die Genesungsraten und Komplikationen der Patienten nach der Operation. Daher ist die präzise Durchführung der Pedikonik-Schraubimplantation ein ständiges Thema von häufigem Interesse für Chirurgen und Patienten. In den letzten Jahren haben sich robotergestützte Navigationssysteme mit der technologischen Entwicklung allmählich eingeführt. Diese robotergestützten Navigationssysteme bieten Chirurgen eine vollständige präoperative Planung vor der Operation. Das System liefert 3D-rekonstruierte Bilder von jedem Wirbel, so dass Chirurgen die physiologischen Eigenschaften des Patienten schneller verstehen können. Es bietet auch 2D-Bilder von sagittalen, koronalen, axialen und schrägen Ebenen, so dass Chirurgen genau Pedikulus-Schraubenplatzierungsplan durchführen können.
Frühere Studien haben die Wirksamkeit von robotergestützten Navigationssystemen für Pedikel-Schraubenimplantationsverfahren, einschließlich Genauigkeits- und Sicherheitsbewertungen, gezeigt. Dieses Schritt-für-Schritt-Protokoll zielt darauf ab, eine standardisierte chirurgische Technik Note für Roboter-unterstützte Pedikel Schraubenplatzierung zu skizzieren.

Die Sicherheit und Genauigkeit von robotergestützten Pedikonschraubenplatzierungen wurden in mehreren Studien6,11behandelt. Wir passen die Wirbel mit präoperativen Planungsbildern unter einem optischen Tracking-System in der vorgeschlagenen Methode ab. Nach Der Ermittlung des geplanten operationsischen Weges wurde diese Information über die Handstücksteuerung auf das Handstück übertragen. Das Navigationssystem integriert die Tracking-Informationen und zeigt...

Watch this Scientific Journal Video about A Spine Robotic-Assisted Navigation System for Pedicle Screw Placement at JoVE.com

A Spine Robotic-Assisted Navigation System for Pedicle Screw Placement

Dieser Artikel stellt eine standardisierte operationstechnische Technik für die roboterunterstützte Pedikonschraubenplatzierung unter Verwendung von robotergestützten Navigationssystemen vor. Wir stellen ein Schritt-für-Schritt-Protokoll vor und beschreiben den Workflow und die Vorsichtsmaßnahmen dieses Verfahrens.

Ein Spine Robotic-Assisted Navigationssystem für Pedicle Screw Placement

Pedicle screw implantation has excellent treatment effects and is often used by surgeons in spinal fusion surgery. However, due to the complexity of human ...

Dieses roboterunterstützte Navigationssystem ist sehr effektiv, präzise und sicher. Es bietet eine freundliche Benutzeroberfläche und automatisch kompensierthandstück für Pedicle Schraubwechsel. Das Punktstück dieses Systems verfügt über eine parallele Plattformarchitektur, die die Vorteile einer starken Belastbarkeit, schneller Positioniergeschwindigkeit, Portabilität, geringer Stellfläche und hoher Krümmbarkeit bietet.Dieses System kann verwendet werden, um minimal-invasive Operationen, komplizierte kyphoide Skoliose-Deformitäten und andere herausfordernde Fälle durchzuführen. Wir planen, das Robotik-System in anderen chirurgischen Verfahren wie der Nervendekompression zu verwenden. Im Gegensatz zu herkömmlichen chirurgischen Methoden verwendet dieses System eine einzigartige Technologie, die die Visualisierung der chirurgischen Ziele und Operationsschritte innerhalb der Anwendungsschnittstelle ermöglicht.Mit mir werden Chin-Wei Chen und Xiu-Yun Xiao, Ingenieure von Point Robotics, das Verfahren demonstrieren. Nach Anästhesie und Drapieren einen perkutanen Draht mit einer Lage von 1,5 Millimetern auf den hinteren Iliaskamm legen, um den fiduzialen Rahmen am Iliasknochen des Sägeknochens zu verankern und den Einstiegspunkt unter Fluoroskopie zu überprüfen. Markieren Sie den Einstiegspunkt mit Tinte.Verwenden Sie einen Bohrer auf 1.000 Umdrehungen pro Minute, um den ersten perkutanen Stift in das hintere Iliaskamm des Patienten einzufügen. Verwenden Sie den Stift, um den Fiducial Frame zu verankern und den Rahmen so lange einzustellen, bis er von der optischen Überwachungskamera erkannt wird. Wenn sich der Rahmen in Position befindet, verwenden Sie einen Schraubendreher, um den Rahmen am Stift zu befestigen, und verwenden Sie den Bohrer, um den zweiten Perkutanstift einzulegen, um den Rahmen mit dem zweiten Stift weiter zu sichern.Markieren Sie das Operationsfeld mit Tinte und verwenden Sie ein chirurgisches Skalpell, um einen Hautschnitt entlang der Marke zu machen. Dann verwenden Sie einen Schraubendreher, um den Rahmen an der Wirbelsäule von Interesse zu fixieren und lassen Sie den Chirurgen bestätigen, dass der Rahmen fest verankert wurde. Geben Sie für die räumliche Beschriftung und Registrierung die dynamische Referenzrahmenüberwachungsschnittstelle zur Point Spine Navigation System-Software mit mehreren planaren Ansichten ein.Alle dynamischen Referenzrahmen sollten sich innerhalb des Sichtbereichs des optischen Tracking-Systems befinden. Wenn der dynamische Referenzrahmenvektorpfeil angezeigt wird, wurde der Tracker vom Tracking-System stabil erkannt. Um eine korrekte Registrierung zu gewährleisten, wählen Sie mindestens vier nicht koplanare Feature-Punkte auf den präoperativen 3D-Rekonstruktions-CT-Bildern des Patienten aus.Verwenden Sie die Spitze der Sonde, um mit dem ersten Feature-Punkt innerhalb des eigentlichen Operationsbereichs in Kontakt zu bleiben. Drücken Sie dann Probe selection', um den Zugriffspunkt zu bestätigen. Wenn alle Feature-Punkte bestätigt wurden, drücken Sie Calculation'Das System berechnet das Ergebnis der Landmark-Registrierung und stellt es in der Software-Schnittstelle vor.Wenn die Akzeptanzkriterien für die Registrierungsgenauigkeit den Anforderungen der klinischen Indikationen entsprechen, verwenden Sie die Sondenspitze. Kontaktieren Sie kontinuierlich einen beliebigen Punkt auf der Knochenoberfläche im eigentlichen Operationsbereich und drücken Sie die Taste Probeselection', um die Zugangspunkte zu bestätigen. Wenn mindestens 50 Bildpunkte bestätigt wurden, drücken Sie Calculation'Das System berechnet das Oberflächenabgleichsergebnis und stellt es auf der Software-Schnittstelle vor.Sobald das Registrierungsergebnis akzeptiert wurde, verwenden Sie die Sonde, um die offensichtlichen anatomischen Sehenswürdigkeiten des eigentlichen Operationsbereichs zur Bestätigung auszuwählen. Um den Roboter zu montieren, winkeln Sie das Handstück im Raum so, dass die beiden Kreise, die den Winkel des Handstücks darstellen, in der Software-Schnittstelle übereinstimmen. Passen Sie dann horizontal und vertikal die Position des Handstücks an, so dass die Punkte, die die Position des Handstücks in der Softwareschnittstelle darstellen, an den Einstiegspunkten des geplanten Pfades ausgerichtet sind.Wir empfehlen, uns mit der First-Person-Orientierung der Benutzeroberfläche und der Bewegung, die wir hier vom Handroboter haben, vertraut zu machen, bevor wir eine Operation versuchen. Um den Pedikus vorzubereiten, aktivieren Sie die Bohrfunktion des Handstücks und bohren Sie die Instrumente, die am vorderen Ende entlang des geplanten Pfades montiert sind. Verwenden Sie den C-Arm, um die Position des K-Pins und des Trokars zu bestätigen und mit der vorderen/hinteren Ansicht zu bestimmen, ob sich das Instrument im ovalen Bereich befindet, der durch den Pedikulieren im perspektivischen Bild gebildet wird.Bestimmen Sie dann unter der seitlichen Ansicht, ob sich das Instrument im Bereich des Pedikeln und der Wirbel befindet. Wenn die K-Pin- und Trocar-Positionen für das Verfahren geeignet sind, ersetzen Sie sie durch Führungsdrähte und legen Sie die Pedikusschrauben durch die Führungsdrähte. In einer früheren Studie wurde eine niedrige Gesamt-Schraubenfehlstellungsrate von 1,7% von insgesamt 59 Schrauben demonstriert, die über das Point Spine Navigation System an 34 gesehenen Wirbeln platziert wurden.Es wurden keine Spinalkanalperforationen oder Verletzungen an anderen größeren Gefäßen beobachtet und alle Pedikelnschrauben wurden innerhalb der sicheren Zone positioniert. Der Roboter kann, nicht nur bohren, sondern auch Weichteilmanipulationen durchführen, wegen der hohen Genauigkeit des Roboters, viele chirurgische Eingriffe können sicher durchgeführt werden. Unser Team konzentriert sich derzeit darauf, die Lernkurve des Benutzers zu vereinfachen und einen unterstützenden Arm bereitzustellen, um das Gewicht des Handstücks zu reduzieren.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Bioengineering

Unit 1

The Axial Skeleton

SCIENTISTS IN ACTION

A Method for Ovarian Follicle Encapsulation and Culture in a Proteolytically Degradable 3 Dimensional System

Eine Methode zur Ovarialfollikel Encapsulation und Kultur in einem Proteolytisch Degradable 3 Dimensional-System

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro  follicle techniques provide ...

Forschung

Biotechnik

Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

Bacterial Detection & Identification Using Electrochemical Sensors

Bakterielle Erkennung und Identifizierung mit elektrochemischen Sensoren

Electrochemical  sensors are widely used for rapid and accurate measurement of blood glucose and  can be adapted for detection of a wide variety of ...

Skin Tattooing As A Novel Approach For DNA Vaccine Delivery

Haut Tätowieren als einen neuartigen Ansatz für DNA Vaccine Lieferung

Nucleic acid-based vaccination is a topic of growing interest, especially plasmid DNA (pDNA) encoding immunologically important antigens. After the ...

Membrane-SPINE: A Biochemical Tool to Identify Protein-protein Interactions of Membrane Proteins In Vivo

Membrane-SPINE: A Biochemical Tool to Identify Protein-protein Interactions of Membrane Proteins In Vivo

Membran-DORN: Ein Tool, um biochemische Protein-Protein-Interaktionen von Membranproteinen Identifizieren<em&gt; In Vivo</em

Membrane proteins are essential for cell viability and are therefore important therapeutic targets1-3. Since they function in complexes4, methods to ...

Cultivation of Mammalian Cells Using a Single-use Pneumatic Bioreactor System

Anbau von Säugetierzellen mit einem Einweg-Bioreaktorsystem Pneumatische

Recent advances in mammalian, insect, and stem cell cultivation and scale-up have created tremendous opportunities for new therapeutics and personalized ...

Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor

Schnelle Pyrolyse von Biomasse Rückstände in einem Doppelschnecken-Mischreaktor

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for ...

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

Ein leistungsstarkes kompaktes Fotoakustik-Tomographie-System für<em&gt; In vivo</em&gt; Kleintier Gehirn Bildgebung

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

Herstellung und Validierung von einer Orgel-on-Chip-System mit integrierten Elektroden, direkt Transendothelial elektrischen Widerstand zu quantifizieren

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Ein Millimeter Skala Biege-Prüfsystem zur Messung der mechanischen Eigenschaften von marinen Schwamm Knochensplitter

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the ...

Construction of a Multilayered Mesenchymal Stem Cell Sheet with a 3D Dynamic Culture System

Bau eines vielschichtigen mesenchymale Stammzellen-Blatt mit einem 3D dynamische Kultursystem

Stem cell therapy shows a promising future in regenerating injured organ and tissues, and the cell sheet technique has been developed to improve the low ...