En Spine Robotic-Assisted Navigation System för Pedicle Skruv Placering

Summary

Denna artikel presenterar en standardiserad kirurgisk teknik för robotassisterad pedicle skruv placering med hjälp av robot-assisted navigationssystem. Vi presenterar ett steg-för-steg-protokoll och beskriver arbetsflödet och försiktighetsåtgärderna i den här proceduren.

Abstract

Pedicle skruv implantation har utmärkta behandlingseffekter och används ofta av kirurger i spinal fusion kirurgi. På grund av komplexiteten i människans kropp anatomi, detta kirurgiska ingrepp är svårt och utmanande, särskilt i minimalt invasiv kirurgi eller patienter med medfödda anomalier och kyphoscoliosis deformitet. Utöver de ovan nämnda faktorerna påverkar kirurgens kirurgiska erfarenhet och teknik också patienternas återhämtningsfrekvens och komplikationer efter den kirurgiska operationen. Därför har korrekt utför pedicle skruv implantation är ett ständigt ämne av gemensamt intresse för kirurger och patienter. Under de senaste åren, med den tekniska utvecklingen, har robotstödda navigationssystem gradvis antagits. Dessa robot-assisterad navigationssystem ger kirurger med fullständig preoperativ planering före operationen. Systemet ger 3D rekonstruerade bilder av varje kota, vilket gör att kirurger att förstå patientens fysiologiska egenskaper snabbare. Det ger också 2D-bilder av sagittal, koronal, axiell och sned plan så att kirurger kan exakt utföra pedicle skruv placering plan.

Tidigare studier har visat hur effektiva robotassisterade navigationssystem är för pedicle screw implantation-procedurer, inklusive noggrannhet och säkerhetsbedömningar. Detta steg-för-steg-protokoll syftar till att beskriva en standardiserad kirurgisk teknik anmärkning för robotassisterad pedicle skruv placering.

Introduction

När det gäller spinal kirurgi, spinal fusion kirurgi är ett grundläggande kirurgiskt ingrepp, särskilt bakre pedicle skruv fixering, som kan ge tre kolumner stöd av kotorna och öka styrkan hos biomekanik; således har det blivit en av de vanligaste kirurgiska ingrepp¹. I många tidiga studier, den kliniska effekten av bakre pedicle skruv implantation har bekräftats, och det har använts i stor utsträckning i kirurgi för många olika spinal störningar, såsom degenerativa, traumatiska, och komplicerade spinal villkor².

Men även om den bakre ländryggen spinal fusion kirurgi kan uppnå utmärkt behandling effekter, det är fortfarande riskabelt på grund av den mänskliga kroppen anatomi. Det finns många vitala vävnadsstrukturer nära pedicle, såsom centrala nervsystemet, nervrötter, och huvudsakliga blodkärl. Skadan av dessa vävnader under det kirurgiska ingreppet kan orsaka allvarliga komplikationer, såsom vaskulära skador, neurologiska underskott, eller skruv lossa^2,3. Dessutom utsätts kirurger och personal för ytterligare strålning, särskilt när det gäller minimalt invasiva spinal förfaranden⁴. Kirurger kan uppleva trötthet och hand skakningar efter långa och tråkiga spinal kirurgi förfaranden, såsom skruv placeringar, ben osteotomi, och nerv dekompression⁵.

Den otillfredsställande hastigheten på pedicle skruvplacering förfarandet gjorde att förslaget om en robot-assisted navigationssystem som skall tillämpas i spinal operationer för att förbättra kirurgi noggrannhet och patienternas säkerhet. Flera studier av robotstödda navigationssystem har visat förbättringar i säkerhet, noggrannhet och precision av pedicle skruv placering, samt minskad strålningsexponering och operativa tider^{6,,7,,8,,9,10}. Men grundlig skruv bana planering, preoperativ planering med bilder, omfattande robotsystem med fixeringsenhet, och robot kontroll programvara måste fortfarande åtgärdas för att uppnå detta mål. Denna studie fokuserar på beskrivningen av robotstrukturen och arbetsflödet för ett egenutvecklat navigationssystem (dvs. Point spine navigation system (PSNS)) för robotassisterade pedicle skruvplacering operationer.

Systembeskrivning och kirurgiskt protokoll
PSNS består av en navigeringsarbetsstation som innehåller följande. (1) Det finns ett användargränssnitt programvara som ansvarar för bildläsning genom tredimensionella (3D) återuppbyggnad, preoperativ planering, rumslig kinematisk relation beräkning och registrering. (2) PSNS använder infraröda optiska styrsystem för att spåra den rumsliga positionen för kirurgiska robotar och patienter. Det infraröda optiska styrsystemet innehåller följande komponenter: i) en optisk spårare som aktivt avger infrarött ljus och utför stereopositionering genom en dubbelkamera (bild 1). ii) En markörsfär vars yta har en reflekterande beläggning med reflekterande egenskaper för exakt verktygsspårning. och iii) ett verktyg med en dynamisk referensram (DRF) som består av en bas och fyra markörsfärer. För att undvika identifieringsfel i spårningssystemet har varje enhet en unik DRF-design och kan inte delas med varandra. Den DRF som används innehåller en basram (BF) fäst vid handstyckets botten för att bekräfta handstyckets position, en sluteffektorram (EF) fäst vid handstyckets ände för att bekräfta handstyckets position, en fiducial ram (FF) förankrad på patientens ben för att bekräfta patientens position och en sond vars spets används för att bekräfta målpositionen i 3D-rymden. (3) Det finns ett handstycke bestående av en sex frihetsgrader (DOF) Stewart plattform, med ena änden av roboten utrustad med ett driftverktyg som används för att borra skruvbanan. Handstycket är ett robotassisterat navigationssystem som hjälper kirurger att exakt placering av implantat, såsom pedicleskruvar, eller placering av kirurgiska verktyg under ryggradskirurgi. Rörelsen av det kirurgiska målet spåras eftersom roboten automatiskt kompenserar för rätt mål. Roboten är utformad som ett halvaktivt system som erbjuder kirurgisk verktygsvägledning; Den faktiska operationen utförs dock av kirurger. Driftsprincipen och utrustningen illustreras i figur 2.

PSNS är indicerat för ingrepp, inklusive men inte begränsat till följande provprocedurer: i) öppen, minimalt invasiv eller perkutan spinalkirurgi, ii) öppen, minimalt invasiv eller perkutan spinalkirurgi, ii) öppen, minimalt invasiv eller perkutan spinalkirurgi, ii) öppen, minimalt invasiv eller perkutan spinalkirurgi, ii) öppen, minimalt invasiv eller perkutan spinalkirurgi, ii) öppen, minimalt invasiv eller perkutan spinal kirurgi, ii ii) Ryggradskirurgi för bröst-, ländryggs- eller sakrala kotor. iii) Bakre spinal fusion för trauma, degenerativ stenos sjukdom, instabilitet, spondylolisthesis, diskbråck, tumör, infektion eller spinal missbildning korrigering; iv) Placering av tillfälliga eller permanenta anordningar, såsom k-trådar eller nålar, när de utför vertebroplasty, eller antingen transforaminal eller interlaminar perkutan endoskopisk lumbar discectomy. och (iv) bentumör excision, inklusive ablation av osteoid osteoma eller tumör biopsi, där roboten riktade nålar eller ledare till en viss vertebral plats. Detta förfarande är kontraindicerat för dem med en oförmåga att tolerera anestesi, kirurgiskt ingrepp, eller när tillfredsställande navigering bilder inte har förvärvats.

Observera att operationspersonalen, inklusive neurokirurger och ortopediska kirurger, måste vara licensierad och utbildad i guidningskurser. Alla procedurer för att använda roboten under operationen måste följa de rekommenderade standardiserade ingreppen för att undvika att skada patienten eller kirurgen. Kirurger måste ha konventionell kirurgisk erfarenhet för att säkerställa att det är möjligt att byta tillbaka till konventionella kirurgiska instrument och slutföra operationen när det bestäms att navigeringen är felaktig, baserat på kirurgernas anatomiska kunskap.

Protocol

Alla förfaranden som följdes var förenliga med de etiska normerna i Taiwans universitetssjukhus (NTUH) forskningsetiska kommitté (REC) och Helsingforsdeklarationen från 1975 (i sin senast ändrade version). Informerat samtycke måste erhållas från alla patienter om ytterligare klinisk prövning förbereds.

ANestesi förfarandet kan kategoriseras i tre steg: preoperativ utvärdering av patienten, intraoperativ förvaltning och postoperativa förvaltning. Under preoperativ utvärdering ska alla patientdata, inklusive grundlig historia och fysisk undersökning, samlas in och personalen ska känna igen patientens komorbiditeter och hur de relaterar till patientens bedövningsvård. En grundlig luftvägsundersökning bör utföras, och personalen bör vara medveten om bedövningsalternativ för att formulera en grundläggande bedövningsplan. Under intraoperativ förvaltning bör narkosläkaren kontrollera anestesimaskinens grundläggande funktioner och tillämpa grundläggande fysiologiska monitorer som rekommenderas av American Society of Anesthesiologists, som inkluderar en pulsoximeter, elektrokardiografi, en noninvasiv blodtrycksanordning och en temperaturövervakare, luftvägshanteringsalternativ, farmakologi av induktionsmedel och indikationer under en bedövningsinduktion. Intraoperativa händelser, såsom hypotension, hypertoni, hypoxi och oliguri, måste erkännas, utvärderas och hanteras. Dessutom måste personalen känna igen när patienten uppfyller extubationskriterierna.

1. Preoperativ miljö och planering

OBS: Under operationen bör sterila kirurgiska draperier användas för att förhindra kontakt med oförberedda ytor och för att bibehålla steriliteten på miljöytorna, utrustningen och patientens omgivning. För att minska risken för patogenöverföring till både patienter och operationsteam bör sterila kirurgiska klänningar bäras över skrubbdräkterna av operationsteamet under operationen.

1. Ta bort alla komponenter som kan påverka fluoroskopi från operationsområdet; Detta beror på den kirurgiska planen enligt varje enskild patient.
2. Placera patienten i en utsatt position efter administrering av anestesi och förbered enligt kirurgiska krav.
   OBS: Alla anestesiprocedurer måste utföras under överinseende av en narkosläkare och varje plan bör justeras enligt varje enskild patient.
3. Rengör och sterilisera patientens kirurgiska plats.
4. Täck OP-platsen på patientens kirurgiska plats.
5. Placera den sterila kirurgiska draperiet på patienten, utom vid operationsstället.
6. Förankra FF till patienten; användare kan välja en av följande två metoder efter deras behov.
   1. Förankring till höftbenet (tillämpligt operationsområde: L5 eller S1).
      1. Placera två perkutan trådar (Φ = 1,5 mm) på den bakre höftbensfrönet och kontrollera ingångspunkten under fluoroskopi. Upprepa steget om kirurgen har en oro för ingångspunkten. Markera startpunkten med hjälp av en markörpenna.
      2. För in den första perkutana stiftet (Φ = 5 mm, L = 140 mm) i patientens bakre höftbensföning med hjälp av en borrmaskin (1000 RPM).
      3. Placera FF tillsammans med den första perkutan stift. Justera FF tills den känns igen av den optiska spårningskameran. Fixa FF till den första perkutan stift med hjälp av en skruvmejsel.
      4. Sätt i den andra perkutanstiftet (Φ = 5 mm, L = 140 mm) tillsammans med ett hål på FF med hjälp av en borrmaskin (1000 RPM). Fäst skruven på FF till den andra perkutan stift med skruvmejsel.
         OBS: Enligt manualen för det optiska spårningssystemet kan markörens sfär identifieras inom 3 m från den optiska spåraren.
   2. Förankring till den nuvarande eller angränsande vertebral spinous processen med en klämma tillämpliga kirurgiska plats: bröst, ländryggen, eller sakrala kotor.
      1. Placera en tråd (Φ = 1,5 mm) på patientens rygg som referens under fluoroskopi. Kontrollera operationsfältet under fluoroskopi. Upprepa steget om kirurgen har en oro för det kirurgiska området. Markera operationsfältet med hjälp av en markörpenna.
      2. Incise hudvävnaden på kirurgiska fält med hjälp av en kirurgisk skalpell. Fixa FF till spinous processen med hjälp av en skruvmejsel. På grund av skillnaden mellan benmineraltäthet, har kirurgen avgöra om FF är förankrad på spinous process ordentligt.
7. Kontrollera om PSNS utrustning och komponenter har förberetts, inklusive handstycket, det optiska spårningssystemet, robotarbetsstationen och navigeringsverktygslådan (dvs. sond) (figur 3 och figur 4).
   OBS: Undvik att störa operationspersonalen; Undvik att blockera den optiska spårningskameran. Se till att spåraren är stabil och känns igen av det optiska spårningssystemet. Sterilisera navigationsverktygslådan och placera den på manöverbordet.

2. Rumslig märkning och registrering

1. Överför patientens preoperativa CT-bilder till systemet via DVD eller USB och beskär bildstorleken för att justera orienteringen baserat på kirurgiska behov. Systemet ger virtuella kirurgiska guidade bilder, inklusive sagittal, koronal, axiell och sneda plan, och anpassade 3D-rekonstruktioner för varje kota.
2. Eftersom PSNS-programvaran tillhandahåller märkningsgränssnittet ber du kirurgen att märka varje kota med den främre bakre vyn och sidovyn, vilket skiljer den intervertebrala skivan för de efterföljande stegen som ska identifieras.
3. Välj den optimala skruvlängden och implantatdimensionerna baserat på enhetens programvara.
4. Planera den optimala placeringen och banan för skruven baserat på 3D och multi-planar bild rekonstruktion av preoperative datortomografi.
5. Bekräfta om alla planerade skruvar är korrekta och lämpliga.
6. Ange DRF-övervakningsgränssnittet i PSNS-programvaran som visar flera planarvyer (inkluderar 3D-volym och tre tvärsnittsplan på sidan). Alla DRFs bör vara inne i synområdet i det optiska spårningssystemet (enligt bruksanvisningen är det rekommenderade bästa igenkänningsområdet intervall B.) När DRF-vektorpilen som anger att spåraren visas i användargränssnittet känns den fast igen av spårningssystemet (bild 5).
7. Utför en subperiosteal dissekering bilateralt längs spinous processen, laminae ut till tips av tvärgående processer på alla nivåer. Ta bort fanadledkapslarna för att exponera lederna. Användning av självbehållna upprullningsdon hjälper till vid kotexponering genom att hålla muskulaturen borta åt sidan.
8. Utför registreringsförfaranden, inklusive landmärke registrering och yta matchning. Följ sekvensen nedan för att säkerställa att registreringsresultatet är korrekt.
   1. Registrering av landmärke
      1. Välj minst fyra icke-coplanar funktionspunkter (t.ex. spinous processen, laminar och tvärgående processen) på patientens preoperativa 3D återuppbyggnad CT bilder.
      2. Använd sondspetsen för att hålla kontakten med den första funktionspunkten som valts i steg 2.8.1.1 i det faktiska operationsområdet.
      3. Tryck probe selection på avsökningsvalsknappen på programvarugränssnittet för att bekräfta åtkomstpunkten.
      4. Upprepa steg 2.8.1.2-2.8.1.3 tills de fyra funktionspunkter som valts i steg 2.8.1.1 har bekräftats.
      5. Tryck på beräkningsknappen på programvarugränssnittet. systemet kommer att beräkna resultatet av landmärke registrering och presentera den i programvaran gränssnittet.
      6. Acceptanskriterierna för registreringsnoggrannheten måste uppfylla behoven hos de kliniska indikationerna (<5 mm). Om resultatet inte är tillfredsställande, upprepa steg 2.8.1.1-2.8.1.5 tills registreringsresultatet uppfyller acceptanskriterierna.
         OBS: Se till att giltigheten av att använda sonden för att få lägesinformation för benytan, såsom att rensa mjukvävnaden på benytan och undvika dinglande av sondspetsen vid uppsamlingspunkter.
   2. Matchning av yta
      1. Använd sondspetsen för att kontinuerligt komma i kontakt med någon punkt på benytan i det faktiska operationsområdet.
      2. Tryck på avsökningsvalsknappen på programvarugränssnittet för att bekräfta åtkomstpunkten
      3. Flytta avsökningen (gör avsökningen annorlunda än tidigare plockpunkt) och upprepa steg 2.8.2.1-2.8.2.2 tills minst 50 plockpunkter är klara.
      4. Tryck på beräkningsknappen på programvarugränssnittet. systemet kommer att beräkna ytmatchningsresultatet och presentera det på programvarugränssnittet.
      5. Acceptanskriterierna för registreringsnoggrannheten måste uppfylla behoven hos de kliniska indikationerna (<0,5 mm). Om resultatet inte är tillfredsställande, upprepa steg 2.8.2.1-2.8.2.4 tills registreringsresultaten uppfyller acceptanskriterierna.
9. Använd sonden för att välja uppenbara anatomiska landmärken (t.ex. spinous process, tvärgående processer, fasten gemensamma) av den faktiska kirurgiska området för bekräftelse när registreringsresultatet accepteras (figur 6).
   OBS: Lämplig reflektion och mottagning av det infraröda ljuset måste bibehållas under operationen. Om det optiska spårningssystemet inte kan känna igen markrarna visar programvarugränssnittet en påminnelse om rött ljus. Kameran bör justeras så att det kirurgiska fältet är i mitten av kamerans detektionsområde, och trackern bör skyddas från ljus och blod.

3. Robotmontering och rörelse

1. Täck handstycket med steriliseringsdraperier och installera de kirurgiska instrumenten på roboten (t.ex. trocar (Φ = 5 mm) och k-pin (Φ = 1,8 mm)).
2. Justera vinkeln och positionen för handstycket i rymden enligt följande anvisningar (steg 3.2.1-3.2.2) så att handstycket ligger inom kompensationsområdet (inom ett avstånd av en centimeter och en medföljande vinkel på 4 grader från den planerade banan).
   1. Vinkeljustering: Vrid vinkeln på handstycket i rymden så att de två cirklarna som representerar handstyckets vinkel sammanfaller på programvarugränssnittet.
   2. Positionsjustering: Horisontellt och vertikalt flytta handstyckets position i rymden, så att punkterna som representerar handstyckets position på programvarugränssnittet är i linje med startpunkterna för den planerade banan.
      OBS: När steg 3.2.1 och 3.2.2 är klara samtidigt aktiverar handstycket automatiskt den aktiva kompensationsfunktionen för att bibehålla instrumentets vinkel och position så att det överensstämmer med den förplanerade banan (figur 7).
3. Bestäm robotens driftstatus genom att bedöma markörfärgen på roboten som visas på användargränssnittet. Om den är grön kan den användas, om den är röd kan den inte användas.
   OBS: Om handstycket kommer i kontakt med patienten eller de omgivande hindren kan en nödstoppsknapp ovanför navigationsarbetsstationshuset tryckas in av kirurgen eller teknikern. Regelbundet underhåll av roboten bör utföras. Plattformen måste kalibreras om för kinematikparametrarna efter 250 användningsområden. Trocar och k-pin måste kasseras efter en enda användning.

4. Pedicle beredning och skruv insättning

1. Aktivera handstyckets borrfunktion och borra instrumenten monterade på fronten (inklusive K-stift: Φ = 1,8 mm och trocar: Φ = 5 mm) i patientens kropp längs den planerade banan.
2. Använd c-armen för att bekräfta k-pin och trocars position.
3. Om k-pin- och trokarpositionerna inte är korrekta under fluoroskopi, ta bort k-pin och trocar. Borra sedan i pedicle igen med hjälp av handstycket tills k-pin- och trokarinsatsen i utsatta lägen under fluoroskopi (se 4.3.1-4.3.2).
   1. Under AP-vy bestämmer du om instrumentet är beläget i det ovala området som bildas av pedicle i perspektivbilden.
   2. Under LAT-vyn, bestäm om instrumentet ligger inom pedikelns och kotans räckvidd.
4. Byt ut K-pin och trocar mot ledare (Φ = 1,5 mm, L = 400 mm) när positionerna är lämpliga.
5. För in pedicleskruven genom ledare.
6. Upprepa steg 4.1–4.4 för att slutföra alla kirurgiska planeringsvägar.
   OBS: När det gäller postoperativ behandling bör patienterna övervakas i recovery-enheten efter anestesi (PACU) och de postoperativa analgesialternativen bör väljas. De grundläggande PACU-händelserna, såsom illamående, smärta, hypotoni, hypertoni och hypoxi, bör utvärderas. Dessutom bör personalen känna igen när patienten uppfyller kriterierna för PACU ansvarsfrihet.

Representative Results

Säkerhet och noggrannhet för robotassisterade pedicle skruv placeringar har tagits upp i flera studier^6,11. Vi matchar kotorna med preoperativa planeringsbilder under ett optiskt spårningssystem i den föreslagna metoden. Efter att ha fastställt den planerade kirurgiska vägen överfördes denna information till handstycket genom handstycket styrenheten. Navigationssystemet integrerar spårningsinformationen och visar den på monitorn under operationen. Dessutom visar skärmen entrévägen på ryggraden och instrumentens positioner.

I vår tidigare studie^12,en låg total skruv felplacering på 1,7% från totalt 59 skruvar placerades på 30 svin kotor genom PSNS visades (Figur 8). Kirurgiska ingrepp fortsatte smidigt när du använder PSNS och dessa 59 pedicle skruvar bedömdes av postoperativa datortomografi. 51 skruvar (86.4%) föll i grupp A, 7 skruvar (11,9%) föll i grupp B och 1 skruv (1,7 %) föll i grupp E enligt Gertzbein-Robbins klassificering¹². Inga spinal kanal perforeringar eller skador på andra större fartyg hittades och alla pedicle skruvar sattes in inom den säkra zonen. Vi spelade in tips position data med en frekvens av 60 Hz och en linjär regressionskurva beräknades med den optiska spårningssystemet under operationen. Skillnader inklusive vinkel, kortaste avstånd och ingångspunkt mellan den faktiska pedicle skruvposition och preoperative planering väg spelades också¹².

Figur 1: Arbetsprincip för optiskt spårningssystem¹³. Den optiska trackern avger aktivt infrarött ljus och utför stereopositionering via dubbel kamera. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2: Arbetsprinciper för ryggradsnavigeringssystemet. Tillämpningsprocessen av systemet inkluderar robotkontroll, användargränssnitt och optisk avkänning Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Bild 3: Spine navigationssystem, inklusive handstycke, optiskt spårningssystem, robotarbetsstation och navigering verktygslåda. (dvs sond) Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Bild 4: Schematiskt diagram över konfigurationen av operationssalen, användare måste hänvisa till det schematiska diagrammet för att ställa in PSNS i operationssalen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5: DRF-övervakningsgränssnitt i programvaran. Användare kan bekräfta den aktuella statusen för alla DRFs enligt visningen i gränssnittet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6: Verifieringsgränssnittet för verifiering av registreringsnoggrannhet i programvaran. Använd sonden för att välja en specifik anatomisk funktion (t.ex. spinous process, tvärgående processer, fasettled) i det faktiska kirurgiska området, och systemet kommer att beräkna avståndet från sondspetsen till den anatomiska funktionen som referens för noggrannhet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Bild 7: Navigationsgränssnitt i programvaran. Med hjälp av en 3D rekonstruerad benmodell och virtualiserad pedicle skruv för att ge vägledning för den kirurgiska vägen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 8: Postoperativa datortomografi bedömda enligt Gertzbein- och Robbins-klassificering med ett exempel på klass A (a), grad B (b) och grad E (c)¹⁴. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

Sedan 1990 har det skett en snabb utveckling inom kirurgiska tillämpningar som involverar användning av robotar. Den tillgängliga robottekniken har optimerats, vilket resulterar i förbättrad noggrannhet, övervinna tremor i mänskliga händer, och minskade matchnings- och registreringstider för navigationssystem¹⁵. Fördelarna med kirurgisk robot hjälp inkluderar: (1) omedelbar standardisering utan långa inlärningsprocesser; (2) kirurger kan exakt följa den preoperativa planen, som läggs ovanpå en CT-baserad bild genom användargränssnittet; 3. Minskning av strålningsexponeringen för kirurger och driftspersonal. och (4) förbättrad noggrannhet, särskilt när de står inför komplexa anatomi eller komplicerad revision kirurgi.

Trots den allmänt accepterade användningen av pedicle skruvar, frihand pedicle placering tekniker beror till stor del på anatomiska landmärken, bildguider, och kirurger erfarenhet. Även med erfarna kirurger, implantatet felplacering priser är i intervallet 5,1-31%, som beskrivs i flera översyn studier^3,16. Många kirurger accepterar avvikelser mellan 2 och 3 mm samtidigt bedöma noggrannheten i skruvlägen, eftersom denna avvikelsehastighet sällan blir symptomatisk. Lonstein et al. rapporterade att 5,1% av 4.790 skruvar brutit mot kortikala ben i sin meta-analys studie, och cirka 0,2% av dessa orsakade neurologiska symtom¹⁷. Dessutom kan även mindre skruvavvikelser resultera i symtom och kirurger kan vara tveksamma till att operera igen. Därför är ett stort antal system som erbjuder spinal bild vägledning såsom elektromagnetisk navigering, intraoperativ 3D-fluoroskopi och CT-navigering, perkutan referensramar och robotstyrd kirurgi under forskning eller klinisk användning. Dessa tekniker gör det möjligt för kirurger att bestämma exakta preoperativa och intraoperativa utförande planer, inklusive pedicle skruv längd och diameter, även i närvaro av allvarliga missbildningar och brist på funktionella landmärken.

Användningen av robotassisterade pedicle skruv placeringar är uppmuntrande på grund av dess noggrannhet på upp till 98,3%¹². Trots den totala höga noggrannheten hos pedicle skruvplacering under PSNS, robotsystemet misslyckades med att tillräckligt registrera 10-20% av villkoren under vår testning. Under förhållanden som hög grad av krökning, fetma, benskörhet, lossning av tidigare placerad hårdvara under revision kirurgi, dålig kvalitet intraoperativ fluoroskopisk avbildning, fysiska begränsningar av handstycket utökningsbarhet, enhetsfel, mekanisk rörelse och tekniska problem, kan resultera i svårigheter med registreringen och kan kräva att återgå till en frihand pedicle skruv placering. Spine kirurger bör ha traditionell kirurgisk erfarenhet för att avgöra om navigationssystemet fungerar på lämpligt sätt och kunna byta till traditionell kirurgi om robotsystemet misslyckas. Dessutom är PSNS för närvarande indicerat för thorakolumbal pedicle skruvimplantation, och noggrannheten i detta system är 2 mm. Vid klinisk kirurgi är feltoleransen för cervikal pedicle skruv implantation cirka 0,2-0,5 mm; Således är detta system inte lämpligt för livmoderhalskirurgi för närvarande.

PSNS bestående av ett handstycke kan användas i kombination med kirurgiska verktyg för att direkt borra i kotan. Enhetens fotavtryck är litet och upptar lite utrymme i operationssalen. Dessa funktioner skiljer sig från andra navigationsrobotarkokirurgi system, vilket gör spinal navigering kirurgi mer flexibel och bekväm för kirurger. PSNS består av bildregistrering och matchningsteknik, robot- och navigationsteknik samt exakt utrustningstillverkning. Systemet förlitar sig på att dessa komponenter fungerar tillsammans på rätt sätt eftersom fel kan uppstå om någon av dessa komponenter misslyckas. Den rumsliga placeringen av anatomin vid operationsområdet kommer att vara relativt fixerad efter att bilderna har förvärvats. Faktorer som överdrivet mjukdelsstörningar, dekompression eller osteotomi, långa segmentoperationer över 3 kotor eller mängden andningsvattenvolym kan orsaka navigationsavvikelser. Om kirurgen misstänker en navigationsavvikelse kan sonden användas för att välja de anatomiska landmärkena för bekräftelse (t.ex. spinous process eller fastleder). Om positionen är korrekt kan åtgärden fortsätta. Om positionen är felaktig är dock vissa möjliga orsaker och lösningar följande: (1) Den dynamiska referensramen-fiducialramen flyttas under operationen. Kirurgen bör begränsa den dynamiska referensramen-fiducial ram och registrering igen. (2) Det finns relativ förskjutning mellan de anatomiska strukturerna, såsom efter deformitetskorrigering, som orsakas av operationen. Kirurgen bör skanna fluoroskopi för att få nya bilder för kirurgi. Enligt tidigare publicerad forskning, robot-assisterad navigationssystem kan minska den tid det tar för varje pedicle skruv insättning; Dock ökar den operativa tiden på grund av roboten setup och registrering¹⁰.

Det finns fortfarande flera begränsningar av robotassisterad kirurgi, såsom registreringsproblem, inklusive svårigheter att få tillgång till landmärke, inkompatibilitet i minimalinvasiv kirurgi och tidskrävande, patienter som exponeras för ytterligare strålning, verktygslävning på grund av brist på live-intraoperativ feedback, inverkan på traditionell ryggträning, beroende av teknik och höga kostnader. PSNS har vissa begränsningar: för det första måste kirurgen spendera tid för att lära sig PSNS-systemet noggrant; för det andra är det tungt för kirurgerna att hålla den. Vårt team kommer att fokusera på att göra användarens inlärningskurva enklare och ge en stödjande arm för att minska vikten på handstycket. Vi anser dock att det sker en kontinuerlig utveckling inom robotstödda navigationssystem, som har potential att förbättra kirurgiska resultat.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dynamic reference frames	POINT
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	POINT
Handpiece	POINT
Handpiece holder	POINT
Handpiece stand	POINT
K-pin	POINT
Optical tracker	NDI
Passive spheres	NDI
Probe	POINT
Sterile box	POINT
Sterile drape	POINT
Trocar	POINT
Workstation cart	POINT