Name: a teleoperated robotic system-assisted percutaneous transiliac-transsacral screw fixation technique
Uploaded: 2023-01-06T14:00:00
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La aplicación de esta técnica robótica fue aprobada por el comité de ética del Hospital Tongji del Tongji Medical College, Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, y cumple con la Declaración de Helsinki de 1975, revisada en 2013.
1. Planificación preoperatoria
<ol><li>Fije las pelves cadavéricas en posición supina usando una base de placa fluoroscópica (ver Tabla de materiales) insertando dos clavijas de Schanz a través del fémur. En po...

<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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Independientemente del tipo de robot, la aplicación principal de los robots en ortopedia proporciona una herramienta avanzada para que los cirujanos mejoren la precisión de la cirugía. Sin embargo, la aparición de robots quirúrgicos no es un reemplazo para los médicos. Los cirujanos que realizan cirugía robótica pueden o no estar en la sala de operaciones. Los robots quirúrgicos generalmente incluyen un sistema de control por computadora, un brazo robótico responsable de la operación y un sistema de navegació...

La primera aplicación robótica utilizada en cirugía ortopédica fue el sistema ROBODOC empleado en 19921. Desde entonces, los sistemas quirúrgicos asistidos por robot se han desarrollado rápidamente. La cirugía asistida por robot mejora la artroplastia al mejorar la capacidad del cirujano para restaurar la alineación de la extremidad y la cinemática fisiológica de la articulación2. En la cirugía espinal, la colocación de tornillos pediculares utilizando un robot es segura y precisa; También reduce la exposición del cirujano a la radiación3. Sin embargo, los estudios sobre cirugía asistida por robot han sido limitados debido a la heterogeneidad de las enfermedades ortopédicas traumáticas. La investigación existente sobre cirugía robótica para traumatismos ortopédicos se centra principalmente en tornillos de articulación sacroilíaca asistida por robot y fijación con tornillo púbico de fracturas de anillo pélvico4, fijación con tornillo canulado del cuello femoral5, punto de entrada y pernos de bloqueo distal en clavos intramedulares 6,7, reducción de fracturas percutáneas 8,9 y el tratamiento de pacientes gravemente heridos en el campo militar10.
La técnica de tornillo percutáneo se puede realizar utilizando soporte de navegación 2D y 3D. Los tornillos sacroilíaco, columna anterior, columna posterior, supraacetabular y mágico son las técnicas percutáneas más comunes para las fabricaciones pélvicas y acetabulares11. La técnica percutánea de tornillo transilíaco-transsacral sigue siendo un desafío para los cirujanos. Se requiere una comprensión de la anatomía pélvica y la fluoroscopia de rayos X, el posicionamiento preciso y la estabilidad de la mano a largo plazo para este procedimiento. El sistema robótico teleoperado puede cumplir bien con estos requisitos. Este estudio utiliza un sistema robótico teleoperado para completar la fijación percutánea de tornillo transilíaco-transsacral para fracturas de anillos pélvicos. Los detalles y el flujo de trabajo de este protocolo se presentan a continuación.
Sistema robótico El sistema de posicionamiento y guía ortopédico maestro-esclavo (MSOPGS) se compone principalmente de tres partes: el robot quirúrgico (manipulador esclavo) con siete grados de libertad (DOF), el manipulador maestro con retroalimentación de fuerza y la consola. El sistema tiene cuatro modos de funcionamiento: tracción manual, operación maestro-esclavo, centro de movimiento remoto (ROM) y emergencia. La figura 1 muestra los MSOPPGS; Sus principales componentes se describen brevemente a continuación.
El robot quirúrgico (ver Tabla de materiales) es un manipulador de siete DOF que está precertificado para su integración en productos médicos12. El robot tiene sensores de retroalimentación de fuerza que pueden detectar cambios en la fuerza. El brazo robótico se puede operar de forma manual o remota. Se instala un sensor de par en la punta y se asigna al "Master Manipulator", lo que permite la retroalimentación de fuerza en tiempo real. La carga máxima en el brazo robótico es suficiente para resistir las fuerzas de los tejidos blandos y reducir el aleteo de los instrumentos quirúrgicos. El robot está conectado a una plataforma móvil para adquirir un lugar de trabajo operativo y garantizar la estabilidad. La base está conectada al "Master Manipulator" y al sistema operativo y puede procesar instrucciones del sistema operativo.
El "Master Manipulator" está diseñado para que las industrias de la salud controlen con precisión el robot. Este dispositivo ofrece siete DOF activos, incluidas capacidades de agarre de retroalimentación de fuerza de alta precisión. Su efector final cubre el rango natural de movimiento de la mano humana. Se utiliza una estrategia de control incremental para lograr un control intuitivo del brazo robótico.
El sistema operativo proporciona cuatro métodos para controlar el brazo robótico: tracción manual, modo de operación maestro-esclavo, centro de movimiento remoto (RCM) y emergencia. El sistema operativo vincula al cirujano y al robot y proporciona alarmas de seguridad. El modo de tracción manual permite que el manipulador sea arrastrado libremente dentro de un rango de trabajo específico. El robot se bloquea automáticamente después de haber sido detenido durante 5 s. En el modo maestro-esclavo, el cirujano puede usar el "Manipulador maestro" para controlar el movimiento del brazo robótico. El modo RCM permite que el instrumento quirúrgico gire alrededor del extremo del instrumento. El modo RCM es el más adecuado para la reorientación en la vista de fluoroscopia axial del canal, como el signo de lágrima radiográfica del canal supraacetabular y la verdadera vista sacra de la vía ósea transilíaco-transsacral. El manipulador se puede utilizar para el frenado de emergencia en cualquier posición. La figura 2 muestra el flujo de trabajo 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 fijación con tornillo transilíaco-transsacral es un desafío en la práctica clínica, ya que los tornillos deben atravesar seis capas de hueso cortical. Los tornillos transilíaco-transsacrales proporcionan un brazo de palanca más largo para soportar las fuerzas de cizallamiento vertical perpendiculares. Sin embargo, el canal de tornillo es tan largo que una discrepancia menor puede conducir a lesiones neurovasculares iatrogénicas. El desarrollo de robots médicos ha mejorado la precisión de la cirugía. El presente protocolo describe cómo utilizar un nuevo sistema robótico teleoperado para ejecutar la fijación de tornillos transilíaco-transacral. El robot se operó de forma remota para colocar el punto de entrada y ajustar la orientación de la manga. Las posiciones de los tornillos se evaluaron mediante tomografía computarizada (TC) postoperatoria. Todos los tornillos se implantaron de forma segura, como se confirmó mediante fluoroscopia intraoperatoria. La TC postoperatoria confirmó que todos los tornillos estaban en el hueso esponjoso. Este sistema combina la iniciativa del médico con la estabilidad del robot. El control remoto de este procedimiento es posible. La cirugía asistida por robot tiene una mayor capacidad de retención de posición en comparación con los métodos convencionales. A diferencia de los sistemas robóticos activos, los cirujanos tienen control total sobre la operación. El sistema robótico es totalmente compatible con los sistemas de quirófano y no requiere equipo adicional.

Un cirujano ortopédico senior completó la cirugía utilizando el procedimiento descrito. Todos los tornillos (tres en S1 y dos en S2) estaban asegurados. El tiempo necesario (desde la primera fluoroscopia de rayos X hasta la inserción del tornillo) para insertar cada uno de los cinco tornillos fue de 32 min, 28 min, 26 min, 20 min y 23 min, respectivamente. El tiempo de fluoroscopia para cada tornillo fue de aproximadamente 5 min. Aunque todos los tornillos estaban en el lugar correcto en las imágenes fluoroscópicas...

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

La fijación robótica con tornillo transilíaco-transsacral asistida por sistema robótico teleoperado es una técnica factible. Los canales de tornillo se pueden implementar con alta precisión debido a la excelente libertad de movimiento y estabilidad de los brazos robóticos.

Una técnica de fijación de tornillo transilíaco-transsacral percutánea asistida 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. ...

La fijación con tornillo transilíaco-transsacral es una tarea difícil en la práctica clínica. La cirugía asistida por sistema robótico teleoperado ofrece una solución a la dificultad de la colocación de tornillos transilíaco-transsacros. Usando esta técnica, los cirujanos pueden realizar procedimientos fuera de la sala de operaciones, evitando así el peligro de exposición a la radiación.Además, la cirugía asistida por robot tiene una mayor capacidad de retención de posición en comparación con el método convencional. Esta tecnología se puede combinar con tecnologías de navegación 3D, realidad virtual, realidad aumentada y realidad mixta para la colocación percutánea de tornillos en el acetábulo pélvico. Para una fijación eficiente, los médicos deben ser expertos en la colocación de los tornillos sacroilíacos a mano alzada bajo fluoroscopia antes de usar esta técnica.Para comenzar, fije las pelves cadavéricas en posición supina utilizando una base de placa fluoroscópica insertando dos clavijas de Schanz a través del fémur. En posición supina, coloque las espinas ilíacas superiores posteriores simultáneamente en la tabla y las vértebras lumbares paralelas al piso. Utilizando el módulo Med CAD del software de planificación preoperatoria, cree un cilindro de la imagen de la pelvesa y defina el tamaño del cilindro escribiendo el diámetro y la longitud.Coloque el cilindro en el cuerpo vertebral S1 o S2 y ajuste la orientación de la línea media del cilindro en las imágenes axiales y coronales. Compruebe la relación entre el borde del cilindro y el hueso cortical en cada imagen. Fijar la pelvis en posición supina en la mesa de operaciones fluoroscópica.Luego coloque el robot en el lado ipsilateral a 45 grados de la mesa de operaciones, con el brazo en C perpendicular a la mesa de operaciones en el lado contralateral. A continuación, coloque la estación de trabajo del manipulador maestro fuera de la sala de operaciones. Fije el fabricante de posición de la rejilla con cinta adhesiva en el lado ipsilateral.Seleccione el área objetivo mediante un marcador de posición de cuadrícula en la vista lateral verdadera del sacro. Para asegurarse de que el modo de tracción manual en la consola esté seleccionado e iniciado, arrastre el brazo robótico al área general del punto de entrada del tornillo transilíaco-transsacral S1 o S2. Visualizando la verdadera vista lateral del sacro, opere el manipulador maestro en el modo de operación maestro-esclavo y ajuste la punta del manguito distal para ubicarla en el área de entrada del alambre guía.Después de seleccionar el modo de centro de movimiento remoto, o RCM, continúe con la fluoroscopia del brazo en C para la vista sacra lateral. Ajuste el centro del manguito del alambre guía en círculos concéntricos para que sea coherente con el canal de tornillo. Bloquee el brazo robótico e inserte un alambre guía de 2,5 milímetros a través del íleon contralateral con un taladro eléctrico.A continuación, retire el robot en modo de tracción manual. Gire el brazo en C hacia los ángulos de entrada y salida para verificar que el alambre guía se haya roto o haya entrado en contacto con la corteza sacra interior y posterior y el canal del nervio sacro. Inserte un tornillo semiroscado de 7,3 milímetros a lo largo del alambre guía hasta la corteza ilíaca contralateral.Evalúe la posición del tornillo en la entrada pélvica, la salida y la vista lateral. Importe los datos adquiridos de la tomografía computarizada en el software de planificación preoperatoria en formato DICOM, para obtener la posición del tornillo en imágenes coronales, sagitales y axiales de la pelvis. Las imágenes de reconstrucción por TC postoperatorias y las radiografías para evaluar la colocación del tornillo mostraron que ningún tornillo penetró en el hueso cortical, y todos los tornillos estaban completamente en el hueso esponjoso.Las imágenes de reconstrucción por TC sagital del sitio de la línea media sugirieron que el tornillo está ubicado en el S1 y no entró en el canal sacro, como se ve en la imagen axial de recorte. Además, el tornillo es seguro, como se ve en la imagen de reconstrucción de TC coronal de recorte. La verdadera vista lateral del sacro reveló que el tornillo se encuentra completamente dentro del hueso y está a una distancia segura de la corteza sacra anterior y posterior y del canal del nervio sacro en las imágenes de entrada y salida.El control remoto de este procedimiento es posible. Las claves de este protocolo son la precisión y estabilidad del modo de operación maestro-esclavo y el modo RCM. Se espera que este método se convierta en una parte esencial de la telemedicina en el futuro.

Research

JoVE Journal

Engineering

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Investigación

Ingeniería

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