Un sistema de navegación asistida por robótica de espinas para la colocación de tornillos de pedicle
Summary
Este artículo presenta una técnica quirúrgica estandarizada para la colocación de tornillos pediculares asistidos por robótica mediante el uso de sistemas de navegación asistidos por robótica. Presentamos un protocolo paso a paso y describimos el flujo de trabajo y las precauciones de este procedimiento.
Abstract
La implantación de tornillos de pedicular tiene excelentes efectos de tratamiento y a menudo es utilizada por los cirujanos en la cirugía de fusión espinal. Sin embargo, debido a la complejidad de la anatomía del cuerpo humano, este procedimiento quirúrgico es difícil y desafiante, especialmente en cirugía mínimamente invasiva o pacientes con anomalías congénitas y deformidad de la cifoscoliosis. Además de los factores antes mencionados, la experiencia quirúrgica y la técnica del cirujano también afectan las tasas de recuperación y complicaciones de los pacientes después de la operación quirúrgica. Por lo tanto, realizar con precisión la implantación de tornillopediculo tiene es un tema constante de preocupación común para los cirujanos y pacientes. En los últimos años, con el desarrollo tecnológico, los sistemas de navegación asistida por robots se han ido adoptando gradualmente. Estos sistemas de navegación asistidos por robots proporcionan a los cirujanos una planificación preoperatoria completa antes de la cirugía. El sistema proporciona imágenes reconstruidas en 3D de cada vértebra, lo que permite a los cirujanos comprender las características fisiológicas del paciente más rápidamente. También proporciona imágenes 2D de planos sagitales, coronales, axiales y oblicuos para que los cirujanos puedan realizar con precisión el plan de colocación de tornillos pediculares.
Estudios anteriores han demostrado la eficacia de los sistemas de navegación asistida por robot para procedimientos de implantación de tornillos pediculares, incluidas evaluaciones de precisión y seguridad. Este protocolo paso a paso tiene como objetivo esbozar una nota de técnica quirúrgica estandarizada para la colocación de tornillopediso asistido por robótica.
Introduction
En el campo de la cirugía espinal, la cirugía de fusión espinal es un procedimiento quirúrgico fundamental, especialmente la fijación del tornillo pedicular posterior, que puede proporcionar soporte de tres columnas de las vértebras y mejorar la fuerza de la biomecánica; por lo tanto, se ha convertido en uno de los procedimientos quirúrgicos más utilizados1. En muchos estudios tempranos, se ha confirmado el efecto clínico de la implantación de tornillo pedicular posterior, y ha sido ampliamente utilizado en la cirugía para muchos trastornos espinales diferentes, tales como condiciones espinales degenerativas, traumáticas y complicadas2.
Sin embargo, aunque la cirugía de fusión espinal lumbar posterior puede lograr excelentes efectos de tratamiento, todavía es riesgoso debido a la anatomía del cuerpo humano. Hay muchas estructuras de tejido vitales cerca del pediculo, como el sistema nervioso central, las raíces nerviosas y los vasos sanguíneos principales. El daño de estos tejidos durante el procedimiento quirúrgico puede causar complicaciones graves, como lesiones vasculares, déficits neurológicos o aflojamiento detornillos2,3. Además, los cirujanos y el personal están expuestos a radiación adicional, especialmente en el caso de procedimientos espinales mínimamente invasivos4. Los cirujanos pueden experimentar fatiga y temblores de manos después de largos y tediosos procedimientos de cirugía espinal, como colocaciones de tornillos, osteotomía ósea y descompresión nerviosa5.
La tasa insatisfactoria del procedimiento de colocación del tornillo pedicular requería la propuesta de que se aplicara un sistema de navegación asistido por robótica en cirugías espinales para mejorar la precisión de la cirugía y la seguridad de los pacientes. Varios estudios sobre sistemas de navegación asistida por robótica han demostrado mejoras en la seguridad, precisión y precisión de la colocación de tornillos pediculares, así como disminución de la exposición a la radiación y tiempos de funcionamiento6,7,8,9,10. Sin embargo, la planificación completa de la trayectoria del tornillo, la planificación preoperatoria con imágenes, el sistema robótico integral con dispositivo de fijación y el software de control de robots todavía necesitan ser abordados para lograr este objetivo. Este estudio se centra en la descripción de la estructura robótica y el flujo de trabajo de un sistema de navegación autodesarrollado (es decir, el sistema de navegación de columna vertebral point (PSNS)) para cirugías de colocación de tornillos pediculares asistidas por robótica.
Descripción del sistema y protocolo quirúrgico
El PSNS consta de una estación de trabajo de navegación que incluye lo siguiente. (1) Existe un software de interfaz de usuario responsable de la lectura de imágenes a través de la reconstrucción tridimensional (3D), la planificación preoperatoria, el cálculo de relaciones cinemáticas espaciales y el registro. (2) El PSNS utiliza sistemas de guía óptica infrarroja para rastrear la posición espacial de los robots quirúrgicos y los pacientes. El sistema de guía óptica infrarroja contiene los siguientes componentes: (i) un rastreador óptico que emite activamente luz infrarroja y realiza el posicionamiento estéreo a través de una cámara dual(Figura 1); (ii) una esfera de marcador cuya superficie tenga un recubrimiento reflectante con propiedades reflectantes para el seguimiento preciso de la herramienta; y (iii) una herramienta con un marco de referencia dinámico (DRF) que comprende una base y cuatro esferas de marcador. Para evitar el error de identificación del sistema de seguimiento, cada dispositivo tiene un diseño DRF único y no se puede compartir entre sí. El DRF utilizado incluye un marco base (BF) unido a la base de la pieza de mano para confirmar la posición de la pieza de mano, un marco de efecto final (EF) unido al extremo de la pieza de mano para confirmar la posición de la pieza de mano, un marco fiduciario (FF) anclado en el hueso del paciente para confirmar la posición del paciente, y una sonda cuya punta se utiliza para confirmar la posición objetivo en el espacio 3D. (3) Hay una pieza de mano que comprende una plataforma Stewart de seis grados de libertad (DOF), con un extremo del robot equipado con una herramienta de operación utilizada para perforar la trayectoria del tornillo. La pieza de mano es un sistema de navegación asistido por robótica que ayuda a los cirujanos a la colocación precisa de implantes, como tornillos pediculares, o el posicionamiento de herramientas quirúrgicas durante la cirugía espinal. El movimiento del objetivo quirúrgico se rastrea a medida que el robot compensa automáticamente el objetivo correcto. El robot está diseñado como un sistema semiactivo que ofrece guía de herramientas quirúrgicas; sin embargo, la cirugía real es realizada por cirujanos. El principio de funcionamiento y el equipo se ilustran en la Figura 2.
PSNS está indicado para procedimientos que incluyen pero no se limitan a los siguientes procedimientos de muestra: (i) cirugía espinal abierta, mínimamente invasiva o percutánea; (ii) sitio de cirugía espinal para vértebras torácicas, lumbares o sacras; (iii) fusión espinal posterior para traumatismos, enfermedad de la estenosis degenerativa, inestabilidad, espondilolistesis, hernia de disco, tumor, infección o corrección de la deformidad espinal; (iv) la colocación de dispositivos temporales o permanentes, como k-wires o agujas, mientras se realiza la vertebroplastia, o una discectomía lumbar endoscópica percutánea transforaminal o interlaminar; y (iv) escisión tumoral ósea, incluyendo la ablación de osteoma osteoide o biopsia tumoral, en la que el robot dirigió agujas o cables guía a una ubicación vertebral dada. Este procedimiento está contraindicado para aquellos con incapacidad para tolerar la anestesia, el procedimiento quirúrgico, o cuando no se han adquirido imágenes de navegación satisfactorias.
Tenga en cuenta que el personal de la operación, incluidos los neurocirujanos y cirujanos ortopédicos, debe tener licencia y estar capacitado en cursos de guía. Todos los procedimientos para operar el robot durante la cirugía deben seguir los procedimientos estandarizados recomendados para evitar causar daño al paciente o cirujano. Los cirujanos deben poseer experiencia quirúrgica convencional para asegurarse de que es posible volver a los instrumentos quirúrgicos convencionales y completar la cirugía cuando se determina que la navegación es inexacta, basada en el conocimiento anatómico de los cirujanos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Desde 1990, ha habido rápidos desarrollos en aplicaciones quirúrgicas que implican el uso de robots. Las tecnologías robóticas disponibles han sido optimizadas, lo que se traduce en una mayor precisión, superando el temblor en las manos humanas y reduciendo los tiempos de emparejamiento y registro de los sistemas de navegación15. Los beneficios de la asistencia quirúrgica para robots incluyen: (1) estandarización inmediata sin largos procesos de aprendizaje; (2) los cirujanos pueden seguir…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio fue parcialmente apoyado por Point Robotics Medtech Incorporation, que proporcionó el sistema de robots. El fundero proporcionó apoyo en forma de salarios para X.Y. Xiao, C.W. Chen, H.K. Chou y C.Y. Sung, pero no tuvo ningún papel adicional en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.
Materials
| 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 |
Riferimenti
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