Name: a teleoperated robotic system-assisted percutaneous transiliac-transsacral screw fixation technique
Uploaded: 2023-01-06T14:00:00
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L'applicazione di questa tecnica robotica è stata approvata dal comitato etico del Tongji Hospital del Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, ed è conforme alla Dichiarazione di Helsinki del 1975, come rivista nel 2013.
1. Pianificazione preoperatoria
<ol><li>Fissare le pelvi cadaveriche in posizione supina utilizzando una base di piastra fluoroscopica (vedi Tabella dei materiali) inserendo due perni Schanz attraverso il fem...

<ol>
	<li>Bargar, W. L., Bauer, A., B&#246;rner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+and+revision+total+hip+replacement+using+the+Robodoc+system.">Primary and revision total hip replacement using the Robodoc system.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. (354), 82-91 (1998).</li><li>Jacofsky, D. J., Allen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotics+in+arthroplasty:+A+comprehensive+review.">Robotics in arthroplasty: A comprehensive review.</a> Journal of Arthroplasty. 31 (10), 2353-2363 (2016).</li><li>Perfetti, D. C., Kisinde, S., Rogers-LaVanne, M. P., Satin, A. M., Lieberman, I. 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Indipendentemente dal tipo di robot, l'applicazione principale dei robot in ortopedia fornisce uno strumento avanzato per i chirurghi per migliorare l'accuratezza della chirurgia. Tuttavia, l'emergere di robot chirurgici non è un sostituto per i medici. I chirurghi che eseguono interventi chirurgici robotici possono o non possono essere in sala operatoria. I robot chirurgici includono generalmente un sistema di controllo computerizzato, un braccio robotico responsabile dell'operazione e un sistema di navigazione respons...

La prima applicazione robotica utilizzata in chirurgia ortopedica è stato il sistema ROBODOC impiegato nel 19921. Da allora, i sistemi chirurgici assistiti da robot si sono rapidamente sviluppati. La chirurgia assistita da robot migliora l'artroplastica potenziando la capacità del chirurgo di ripristinare l'allineamento dell'arto e la cinematica fisiologica dell'articolazione2. Nella chirurgia spinale, il posizionamento delle viti peduncolari utilizzando un robot è sicuro e accurato; Riduce anche l'esposizione alle radiazioni del chirurgo3. Tuttavia, gli studi sulla chirurgia assistita da robot sono stati limitati a causa dell'eterogeneità delle malattie ortopediche traumatiche. La ricerca esistente sulla chirurgia robotica per traumi ortopedici si concentra principalmente sulle viti articolari sacroiliache assistite da robot e sulla fissazione a vite pubica delle fratture dell'anello pelvico4, sulla fissazione a vite cannulata del collo del femore5, sul punto di ingresso e sui bulloni di bloccaggio distali nelle chiodature intramidollari 6,7, sulla riduzione delle fratture percutanee 8,9 e sul trattamento di pazienti gravemente feriti in campo militare10.
La tecnica della vite percutanea può essere eseguita utilizzando il supporto di navigazione 2D e 3D. Le viti sacroiliache, anteriore, posteriore, sopraacetabolare e magica sono le tecniche percutanee più comuni per i fatti pelvici e acetabolari11. La tecnica percutanea della vite transiliaca-transsacrale rimane impegnativa per i chirurghi. Per questa procedura sono necessari una comprensione dell'anatomia pelvica e della fluoroscopia a raggi X, un posizionamento accurato e la stabilità della mano a lungo termine. Il sistema robotico teleoperato può soddisfare bene questi requisiti. Questo studio utilizza un sistema robotico teleoperato per completare la fissazione percutanea transiliaca-transsacrale della vite per le fratture dell'anello pelvico. I dettagli e il flusso di lavoro di questo protocollo sono presentati di seguito.
Sistema robotizzato Il Master-Slave Orthopaedic Positioning and Guidance System (MSOPGS) è composto principalmente da tre parti: il robot chirurgico (Slave Manipulator) con sette gradi di libertà (DOF), il Master Manipulator con force feedback e la console. Il sistema ha quattro modalità operative: trazione manuale, funzionamento master-slave, centro di movimento remoto (ROM) e emergenza. La Figura 1 mostra gli MSOPPGS; I suoi componenti principali sono brevemente descritti di seguito.
Il robot chirurgico (vedi Tabella dei materiali) è un manipolatore a sette DOF che è pre-certificato per l'integrazione in prodotti medici12. Il robot ha sensori di feedback di forza in grado di rilevare i cambiamenti di forza. Il braccio robotico può essere azionato manualmente o da remoto. Un sensore di coppia è installato sulla punta e mappato sul "Master Manipulator", consentendo un feedback di forza in tempo reale. Il carico massimo sul braccio robotico è sufficiente per resistere alle forze dei tessuti molli e ridurre lo svolazzamento degli strumenti chirurgici. Il robot è collegato a una piattaforma mobile per acquisire un posto di lavoro operativo e garantire la stabilità. La base è collegata al "Master Manipulator" e al sistema operativo e può elaborare le istruzioni dal sistema operativo.
Il "Master Manipulator" è progettato per le industrie sanitarie per controllare con precisione il robot. Questo dispositivo offre sette DOF attivi, tra cui capacità di presa con feedback di forza ad alta precisione. Il suo effettore finale copre la gamma naturale di movimento della mano umana. Una strategia di controllo incrementale viene utilizzata per ottenere un controllo intuitivo del braccio robotico.
Il sistema operativo fornisce quattro metodi per il controllo del braccio robotico: trazione manuale, modalità operativa master-slave, centro di movimento remoto (RCM) e emergenza. Il sistema operativo collega il chirurgo e il robot e fornisce allarmi di sicurezza. La modalità di trazione manuale consente di trascinare liberamente il manipolatore all'interno di un intervallo di lavoro specifico. Il robot viene bloccato automaticamente dopo essere stato fermato per 5 secondi. Nella modalità master-slave, il chirurgo può utilizzare il "Master Manipulator" per controllare il movimento del braccio robotico. La modalità RCM consente allo strumento chirurgico di ruotare attorno all'estremità dello strumento. La modalità RCM è più adatta al riorientamento sulla vista della fluoroscopia assiale del canale, come il segno radiografico a goccia del canale sopraacetabolare e la vera vista sacrale della via ossea transiliaca-transsacrale. Il manipolatore può essere utilizzato per la frenata di emergenza in qualsiasi posizione. Nella Figura 2 viene illustrato il flusso di lavoro del sistema.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>160-slice CT</td>
			<td>United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd</td>
			<td>uCT780</td>
			<td>Acquire the prescise image and DICOM data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric bone drill</td>
			<td>YUTONG Medical</td>
			<td>None</td>
			<td>Power system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoroscopic plate base</td>
			<td>None</td>
			<td>None</td>
			<td>Fix the cadaveric pelves to operating table</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K-wire</td>
			<td>None</td>
			<td>2.5mm</td>
			<td>Guidewire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Master-Slave Orthopaedic Positioning and Guidance System</td>
			<td>United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd</td>
			<td>None</td>
			<td>A teleoperated robotic system that positions screws for orthopaedic surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics Innovation Suite</td>
			<td>Materialise</td>
			<td>Mimics Medical 21</td>
			<td>Preoperative planning software &#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mobile C-arm</td>
			<td>United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd</td>
			<td>uMC560i</td>
			<td>Low Dose CMOS Mobile C-arm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operating table&#160;</td>
			<td>KELING</td>
			<td>DL&#183;C-I</td>
			<td>Fluoroscopic surgical table</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schanz pins</td>
			<td>Tianjin ZhengTian Medical Instrument Co.,Ltd.</td>
			<td>5.0mm</td>
			<td>Fix the cadaveric pelves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Semi-threaded screw</td>
			<td>Tianjin ZhengTian Medical Instrument Co.,Ltd.</td>
			<td>7.3mm</td>
			<td>Transiliac-Transsacral Screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seven DOF manipulator</td>
			<td>KUKA, Germany</td>
			<td>LBR Med 7 R800</td>
			<td>Device for performing surgical operations</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a teleoperated robotic system-assisted percutaneous transiliac-transsacral screw fixation technique

La fissazione della vite transiliaca-transsacrale è impegnativa nella pratica clinica poiché le viti devono sfondare sei strati di osso corticale. Le viti transiliache-transsacrali forniscono un braccio di leva più lungo per resistere alle forze di taglio verticali perpendicolari. Tuttavia, il canale della vite è così lungo che una piccola discrepanza può portare a lesioni neurovascolari iatrogene. Lo sviluppo di robot medici ha migliorato la precisione della chirurgia. Il presente protocollo descrive come utilizzare un nuovo sistema robotico teleoperato per eseguire il fissaggio transiliaco-transsacrale della vite. Il robot è stato azionato a distanza per posizionare il punto di ingresso e regolare l'orientamento del manicotto. Le posizioni delle viti sono state valutate utilizzando la tomografia computerizzata postoperatoria (TC). Tutte le viti sono state impiantate in modo sicuro, come confermato utilizzando la fluoroscopia intraoperatoria. La TC postoperatoria ha confermato che tutte le viti erano nell'osso spugnoso. Questo sistema combina l'iniziativa del medico con la stabilità del robot. Il controllo remoto di questa procedura è possibile. La chirurgia assistita da robot ha una maggiore capacità di mantenimento della posizione rispetto ai metodi convenzionali. A differenza dei sistemi robotici attivi, i chirurghi hanno il pieno controllo dell'operazione. Il sistema robotico è completamente compatibile con i sistemi di sala operatoria e non richiede apparecchiature aggiuntive.

Un chirurgo ortopedico senior ha completato l'intervento chirurgico utilizzando la procedura descritta. Tutte le viti (tre in S1 e due in S2) sono state fissate. Il tempo impiegato (dalla prima fluoroscopia a raggi X all'inserimento della vite) per l'inserimento di ciascuna delle cinque viti è stato rispettivamente di 32 min, 28 min, 26 min, 20 min e 23 min. Il tempo di fluoroscopia per ogni vite è stato di circa 5 minuti. Sebbene tutte le viti fossero nel posto corretto sulle immagini fluoroscopiche intraoperatorie, d...

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A Teleoperated Robotic System-Assisted Percutaneous Transiliac-Transsacral Screw Fixation Technique

Il fissaggio a vite transiliaco-transsacrale transiliaco transiliaco assistito da sistema robotico teleoperato è una tecnica fattibile. I canali a vite possono essere implementati con elevata precisione grazie all'eccellente libertà di movimento e stabilità dei bracci robotici.

Una tecnica di fissaggio a vite transiliac-transsacrale transiliaca transsacrale assistita da sistema robotico teleoperato

Transiliac-transsacral screw fixation is challenging in clinical practice as the screws need to break through six layers of cortical bone. ...

La fissazione della vite transiliaca-transsacrale è un compito impegnativo nella pratica clinica. La chirurgia assistita da sistema robotico teleoperato offre una soluzione alla difficoltà del posizionamento della vite transiliaco-transsacrale. Utilizzando questa tecnica, i chirurghi possono eseguire procedure al di fuori della sala operatoria, evitando così il pericolo di esposizione alle radiazioni.Inoltre, la chirurgia assistita da robot ha una maggiore capacità di mantenimento della posizione rispetto al metodo convenzionale. Questa tecnologia può essere combinata con la navigazione 3D, la realtà virtuale, la realtà aumentata e le tecnologie di realtà mista per il posizionamento percutaneo delle viti nell'acetabolo pelvico. Per una fissazione efficiente, i medici dovrebbero essere esperti nel posizionare le viti sacroiliache usando la mano libera sotto fluoroscopia prima di utilizzare questa tecnica.Per iniziare, fissare le pelvi cadaveriche in posizione supina utilizzando una base di piastra fluoroscopica inserendo due perni di Schanz attraverso il femore. In posizione supina, posizionare contemporaneamente sulla tavola entrambe le spine iliache superiori posteriori e le vertebre lombari parallele al pavimento. Utilizzando il modulo CAD Med del software di pianificazione preoperatoria, creare un cilindro dell'immagine del bacino e definire la dimensione del cilindro digitando il diametro e la lunghezza.Posizionare il cilindro nel corpo vertebrale S1 o S2 e regolare l'orientamento della linea mediana del cilindro sulle immagini assiali e coronali. Controlla la relazione tra il bordo del cilindro e l'osso corticale in ogni immagine. Fissare il bacino in posizione supina sul tavolo operatorio fluoroscopico.Quindi posizionare il robot sul lato omolaterale a 45 gradi rispetto al tavolo operatorio, con il braccio a C perpendicolare al tavolo operatorio sul lato controlaterale. Quindi, posizionare la postazione di lavoro del manipolatore principale all'esterno della sala operatoria. Fissare il creatore di posizione della griglia con nastro adesivo sul lato omolaterale.Selezionare l'area di destinazione tramite un indicatore di posizione della griglia sulla vista laterale reale dell'osso sacro. Assicurandosi che la modalità di trazione manuale sulla console sia selezionata e avviata, trascinare il braccio robotico nell'area generale del punto di ingresso della vite transiliaca-transsacrale S1 o S2. Visualizzazione della vera vista laterale dell'osso sacro, azionare il manipolatore master nella modalità operativa master-slave e regolare la punta del manicotto distale in modo che si trovi nell'area di ingresso del filo guida.Dopo aver selezionato la modalità centro di movimento remoto, o RCM, continuare la fluoroscopia del braccio C per la vista sacrale laterale. Regolare il centro del manicotto del filo guida in cerchi concentrici per essere coerente con il canale della vite. Bloccare il braccio robotico e inserire un filo guida di 2,5 millimetri attraverso l'ileo controlaterale utilizzando un trapano elettrico.Quindi rimuovere il robot in modalità di trazione manuale. Ruotare il braccio a C verso gli angoli di ingresso e uscita per verificare che il filo guida abbia sfondato o abbia contattato la corteccia sacrale interna e posteriore e il canale nervoso sacrale. Inserire una vite semifilettata da 7,3 millimetri lungo il filo guida verso la corteccia iliaca controlaterale.Valutare la posizione della vite nell'ingresso pelvico, nell'uscita e nella vista laterale. Importare i dati di scansione TC acquisiti nel software di pianificazione preoperatoria in formato DICOM, per ottenere la posizione della vite nelle immagini coronali, sagittali e assiali del bacino. Le immagini di ricostruzione TC post-operatoria e le radiografie per valutare il posizionamento della vite hanno mostrato che nessuna vite penetrava nell'osso corticale e tutte le viti erano completamente nell'osso spugnoso.Le immagini di ricostruzione TC sagittale del sito della linea mediana hanno suggerito che la vite si trova nell'S1 e non è entrata nel canale sacrale, come si vede sull'immagine assiale della reside. Inoltre, la vite è sicura, come si vede sull'immagine di ricostruzione TC coronale. La vera vista laterale dell'osso sacro ha rivelato che la vite si trova interamente all'interno dell'osso e si trova a una distanza di sicurezza dalla corteccia sacrale anteriore e posteriore e dal canale nervoso sacrale sulle immagini di ingresso e uscita.Il controllo remoto di questa procedura è possibile. Gli elementi chiave di questo protocollo sono la precisione e la stabilità della modalità operativa master-slave e della modalità RCM. Questo metodo dovrebbe diventare una parte essenziale della telemedicina in futuro.

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