Name: a teleoperated robotic system-assisted percutaneous transiliac-transsacral screw fixation technique
Uploaded: 2023-01-06T14:00:00
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A aplicação desta técnica robótica foi aprovada pelo comitê de ética do Hospital Tongji da Faculdade de Medicina de Tongji, Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong, e está em conformidade com a Declaração de Helsinque de 1975, revisada em 2013.
1. Planejamento pré-operatório
<ol><li>Fixar as peles cadavéricas na posição supina utilizando uma base de placa fluoroscópica (ver Tabela de Materiais) inserindo dois pinos Schanz através do...

<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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D., 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=TiRobot-assisted+percutaneous+cannulated+screw+fixation+in+the+treatment+of+femoral+neck+fractures:+A+minimum+2-year+follow-up+of+50+patients.">TiRobot-assisted percutaneous cannulated screw fixation in the treatment of femoral neck fractures: A minimum 2-year follow-up of 50 patients.</a> Orthopaedic Surgery. 13 (1), 244-252 (2021).</li><li>Gardner, M. J., Routt, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transiliac-transsacral+screws+for+posterior+pelvic+stabilization.">Transiliac-transsacral screws for posterior pelvic stabilization.</a> Journal of Orthopaedic Trauma. 25 (6), 378-384 (2011).</li><li>Verhey, J. T., Haglin, J. M., Verhey, E. M., Hartigan, D. 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Independentemente do tipo de robô, a aplicação central de robôs em ortopedia fornece uma ferramenta avançada para os cirurgiões melhorarem a precisão da cirurgia. No entanto, o surgimento de robôs cirúrgicos não é um substituto para os médicos. Os cirurgiões que realizam a cirurgia robótica podem ou não estar na sala de cirurgia. Os robôs cirúrgicos geralmente incluem um sistema de controle de computador, um braço robótico responsável pela operação e um sistema de navegação responsável pelo rastr...

A primeira aplicação robótica utilizada em cirurgia ortopédica foi o sistema ROBODOC empregado em 19921. Desde então, os sistemas cirúrgicos assistidos por robôs se desenvolveram rapidamente. A cirurgia assistida por robô melhora a artroplastia, aumentando a capacidade do cirurgião de restaurar o alinhamento do membro e a cinemática fisiológica da articulação2. Na cirurgia da coluna vertebral, a colocação de parafusos pediculares usando um robô é segura e precisa; também reduz a exposição ao cirurgião à radiação3. No entanto, os estudos sobre cirurgia assistida por robô têm sido limitados devido à heterogeneidade das doenças ortopédicas traumáticas. A pesquisa existente sobre cirurgia robótica para trauma ortopédico concentra-se principalmente em parafusos articulares sacroilíacos assistidos por robô e fixação por parafuso púbico de fraturas de anel pélvico4, fixação de parafuso canulado do colo femoral5, ponto de entrada e parafusos de travamento distal em pregas intramedulares 6,7, redução de fratura percutânea 8,9 e tratamento de pacientes gravemente feridos no campo militar10.
A técnica de parafuso percutâneo pode ser realizada utilizando suporte de navegação 2D e 3D. Os parafusos sacroilíaco, coluna anterior, coluna posterior, supraacetabular e mágico são as técnicas percutâneas mais comuns para facturas pélvicas e acetabulares11. A técnica de parafuso transilíaco-transsacral percutâneo permanece desafiadora para os cirurgiões. Uma compreensão da anatomia pélvica e fluoroscopia de raios-X, posicionamento preciso e estabilidade da mão a longo prazo são necessários para este procedimento. O sistema robótico teleoperado pode atender bem a esses requisitos. Este estudo utiliza um sistema robótico teleoperado para completar a fixação percutânea do parafuso transilíaco-transsacral para fraturas do anel pélvico. Os detalhes e o fluxo de trabalho deste protocolo são apresentados abaixo.
Sistema robótico O Sistema de Orientação e Posicionamento Ortopédico Mestre-Escravo (MSOPGS) é composto principalmente por três partes: o Robô cirúrgico (Manipulador de Escravos) com sete graus de liberdade (DOF), o Mestre Manipulador com feedback de força e o console. O sistema tem quatro modos de operação: tração manual, operação mestre-escravo, centro remoto de movimento (ROM) e emergência. A Figura 1 mostra o MSOPPGS; seus principais componentes são brevemente descritos abaixo.
O robô cirúrgico (ver Tabela de Materiais) é um manipulador DOF de sete pré-certificados para integração em produtos médicos12. O robô possui sensores de feedback de força que podem detectar mudanças na força. O braço robótico pode ser operado manualmente ou remotamente. Um sensor de torque é instalado na ponta e mapeado para o "Master Manipulator", permitindo o feedback de força em tempo real. A carga máxima no braço robótico é suficiente para resistir às forças dos tecidos moles e reduzir a vibração dos instrumentos cirúrgicos. O robô é conectado a uma plataforma móvel para adquirir um local de trabalho operacional e garantir a estabilidade. A base é conectada ao "Master Manipulator" e ao sistema operacional e pode processar instruções do sistema operacional.
O "Master Manipulator" é projetado para as indústrias de saúde para controlar com precisão o robô. Este dispositivo oferece sete DOF ativos, incluindo recursos de apreensão de feedback de força de alta precisão. Seu efetor final cobre a amplitude natural de movimento da mão humana. Uma estratégia de controle incremental é usada para obter o controle intuitivo do braço robótico.
O sistema operativo fornece quatro métodos para controlar o braço robótico: tração manual, modo de operação mestre-escravo, centro remoto de movimento (RCM) e emergência. O sistema operatório liga o cirurgião e o robô e fornece alarmes de segurança. O modo de tração manual permite que o manipulador seja arrastado livremente dentro de uma faixa de trabalho específica. O robô é bloqueado automaticamente depois de ser parado por 5 s. No modo mestre-escravo, o cirurgião pode usar o "Mestre Manipulador" para controlar o movimento do braço robótico. O modo RCM permite que o instrumento cirúrgico gire em torno da extremidade do instrumento. O modo RCM é mais adequado para a reorientação na visão da fluoroscopia axial do canal, como o sinal radiográfico lacrimal do canal supraacetabular e a verdadeira visão sacral da via óssea transilíaco-transsacral. O manipulador pode ser usado para frenagem de emergência em qualquer posição. A Figura 2 mostra o fluxo de trabalho do 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

A fixação do parafuso transilíaco-transsacral é um desafio na prática clínica, pois os parafusos precisam romper seis camadas de osso cortical. Os parafusos transilíaco-transsacros fornecem um braço de alavanca mais longo para suportar as forças de cisalhamento verticais perpendiculares. No entanto, o canal do parafuso é tão longo que uma pequena discrepância pode levar a lesões neurovasculares iatrogênicas. O desenvolvimento de robôs médicos melhorou a precisão da cirurgia. O presente protocolo descreve como usar um novo sistema robótico teleoperado para executar a fixação de parafuso transilíaco-transsacral. O robô foi operado remotamente para posicionar o ponto de entrada e ajustar a orientação da manga. As posições dos parafusos foram avaliadas por meio de tomografia computadorizada (TC) pós-operatória. Todos os parafusos foram implantados com segurança, conforme confirmado por fluoroscopia intraoperatória. A TC pós-operatória confirmou que todos os parafusos estavam no osso esponjoso. Este sistema combina a iniciativa do médico com a estabilidade do robô. O controle remoto deste procedimento é possível. A cirurgia assistida por robô tem uma maior capacidade de retenção de posição em comparação com os métodos convencionais. Em contraste com os sistemas robóticos ativos, os cirurgiões têm controle total sobre a operação. O sistema do robô é totalmente compatível com os sistemas de sala de cirurgia e não requer equipamentos adicionais.

Um cirurgião ortopédico sênior completou a cirurgia usando o procedimento descrito. Todos os parafusos (três em S1 e dois em S2) foram fixados. O tempo necessário (desde a primeira fluoroscopia de raios X até a inserção do parafuso) para a inserção de cada um dos cinco parafusos foi de 32 min, 28 min, 26 min, 20 min e 23 min, respectivamente. O tempo de fluoroscopia para cada parafuso foi de aproximadamente 5 min. Embora todos os parafusos estivessem no local correto nas imagens fluoroscópicas intraoperatória...

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

A fixação por parafuso transilíaco-transsacral assistida por sistema robótico teleoperado é uma técnica viável. Os canais de parafuso podem ser implementados com alta precisão devido à excelente liberdade de movimento e estabilidade dos braços robóticos.

Uma Técnica de Fixação de Parafuso Transilíaco-Transsacral Percutâneo Assistido por Sistema Robótico Teleoperado

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

A fixação do parafuso transilíaco-transsacral é uma tarefa desafiadora na prática clínica. A cirurgia robótica assistida por sistema teleoperado oferece uma solução para a dificuldade de colocação do parafuso transilíaco-transsacral. Usando esta técnica, os cirurgiões podem realizar procedimentos fora da sala de cirurgia, evitando assim o perigo de exposição à radiação.Além disso, a cirurgia assistida por robô tem uma maior capacidade de retenção de posição em comparação com o método convencional. Essa tecnologia pode ser combinada com tecnologias de navegação 3D, realidade virtual, realidade aumentada e realidade mista para colocação de parafusos percutâneos no acetábulo pélvico. Para uma fixação eficiente, os médicos devem ser hábeis em colocar os parafusos sacroilíacos usando à mão livre sob fluoroscopia antes de usar esta técnica.Para começar, fixe as peles cadavéricas na posição supina usando uma base de placa fluoroscópica, inserindo dois pinos de Schanz através do fêmur. Na posição supina, coloque as espinhas ilíacas posteriores superiores simultaneamente na prancha e as vértebras lombares paralelas ao chão. Usando o módulo CAD Med do software de planejamento pré-operatório, crie um cilindro da imagem da pelves e defina o tamanho do cilindro digitando o diâmetro e o comprimento.Coloque o cilindro no corpo vertebral S1 ou S2 e ajuste a orientação da linha média do cilindro nas imagens axiais e coronais. Verifique a relação entre a borda do cilindro e o osso cortical em cada imagem. Fixe a pelve na posição supina na mesa de operação fluoroscópica.Em seguida, coloque o robô no lado ipsilateral a 45 graus da mesa de operação, com o braço C perpendicular à mesa de operação no lado contralateral. Em seguida, coloque a estação de trabalho do manipulador mestre fora da sala de cirurgia. Fixe o fabricante da posição da grade com fita adesiva no lado ipsilateral.Selecione a área de destino por um marcador de posição de grade na visão lateral verdadeira do sacro. Certificando-se de que o modo de tração manual no console seja selecionado e iniciado, arraste o braço robótico para a área geral do ponto de entrada do parafuso transilíaco-transsacral S1 ou S2. Visualizando a verdadeira visão lateral do sacro, opere o manipulador mestre no modo de operação mestre-escravo e ajuste a ponta da manga distal para estar localizada na área de entrada do fio-guia.Depois de selecionar o modo centro de movimento remoto, ou RCM, continue a fluoroscopia do braço C para a visão sacral lateral. Ajuste o centro da manga do fio-guia em círculos concêntricos para ser consistente com o canal do parafuso. Trave o braço robótico e insira um fio-guia de 2,5 milímetros através do íleo contralateral usando uma broca elétrica.Em seguida, remova o robô no modo de tração manual. Gire o braço C para os ângulos de entrada e saída para verificar se o fio-guia rompeu ou entrou em contato com o córtex sacral interno e posterior e o canal nervoso sacral. Insira um parafuso semirosqueado de 7,3 milímetros ao longo do fio-guia até o córtex ilíaco contralateral.Avalie a posição do parafuso na entrada pélvica, na saída e na vista lateral. Importar os dados da tomografia computadorizada adquirida para o software de planejamento pré-operatório no formato DICOM, para obter a posição do parafuso nas imagens coronal, sagital e axial da pelve. Imagens de reconstrução TC pós-operatória e radiografias para avaliar a colocação do parafuso mostraram que nenhum parafuso penetrou no osso cortical e todos os parafusos estavam completamente no osso esponjoso.Imagens de reconstrução por TC sagital do sítio da linha média sugeriram que o parafuso está localizado no S1 e não entrou no canal sacral, como visto na imagem axial do relíquia. Além disso, o parafuso é seguro, como visto na imagem de reconstrução da TC coronal em rescorte. A verdadeira visão lateral do sacro revelou que o parafuso está localizado inteiramente dentro do osso e está a uma distância segura do córtex sacral anterior e posterior e do canal nervoso sacral nas imagens de entrada e saída.O controle remoto deste procedimento é possível. As principais coisas neste protocolo são a precisão e a estabilidade do modo de operação mestre-escravo e do modo RCM. Espera-se que este método se torne uma parte essencial da telemedicina no futuro.

Research

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