L’écran de réalité augmentée, Magic Leap, a été utilisé en combinaison avec un système de navigation conventionnel pour placer des vis pédiculaires dans un modèle porcin en respectant un nouveau flux de travail. Avec un temps d’insertion médian de <2,5 min, une précision technique submillimétrique et une précision clinique de 100 % ont été atteintes selon Gertzbein.
Ce protocole permet d’évaluer la précision et le flux de travail d’un système de navigation hybride en réalité augmentée (RA) utilisant l’écran monté sur la tête (HMD) Magic Leap pour un placement de vis pédiculaires peu invasif. Les spécimens porcins cadavériques ont été placés sur une table chirurgicale et drapés de couvertures stériles. Les niveaux d’intérêt ont été identifiés par fluoroscopie, et un cadre de référence dynamique a été attaché à l’apophyse épineuse d’une vertèbre dans la région d’intérêt. La tomographie informatisée à faisceau conique (CBCT) a été réalisée et un rendu 3D a été généré automatiquement, qui a été utilisé pour la planification ultérieure du placement des vis pédiculaires. Chaque chirurgien a été équipé d’un HMD calibré individuellement et connecté au système de navigation de la colonne vertébrale.
Des instruments de navigation, suivis par le système de navigation et affichés en 2D et 3D dans le HMD, ont été utilisés pour 33 canulations pédiculaires d’un diamètre de 4,5 mm chacune. Les scintigraphies CBCT postopératoires ont été évaluées par un examinateur indépendant pour mesurer la précision technique (écart par rapport à la trajectoire prévue) et clinique (grade de Gertzbein) de chaque canulation. Le temps de navigation pour chaque canulation a été mesuré. La précision technique était de 1,0 mm ± 0,5 mm au point d’entrée et de 0,8 mm ± 0,1 mm à la cible. La déviation angulaire était de 1,5° ± 0,6°, et le temps moyen d’insertion par canulation était de 141 s ± 71 s. La précision clinique était de 100 % selon l’échelle de classification de Gertzbein (32 grade 0 ; 1 grade 1). Lorsqu’il est utilisé pour des canulations pédiculaires mini-invasives dans un modèle porcin, une précision technique submillimétrique et une précision clinique de 100 % ont pu être obtenues avec ce protocole.
Le placement correct des vis pédiculaires est important pour éviter d’endommager les structures neurovasculaires dans et autour de la colonne vertébrale. La précision de placement à l’aide de la technique à main levée est très variable1. En utilisant la navigation 3D, la précision est améliorée par rapport aux méthodes traditionnelles guidées par l’image basées sur la fluoroscopie peropératoire. Une plus grande précision réduit le risque de chirurgie de révision 2,3.
Avec l’estimation que l’espérance de vie moyenne continuera d’augmenter, un nombre croissant de patients âgés auront besoin d’interventions chirurgicales de la colonne vertébrale pour diverses pathologies4. Les approches mini-invasives gagnent du terrain en raison de leur morbidité plus faible, en particulier chez les personnes âgées 5,6. Cependant, ces approches dépendent de solutions de navigation précises. Comme la navigation est basée sur l’image, des efforts sont déployés pour réduire l’exposition peropératoire aux rayonnements des patients et du personnel 7,8,9,10.
La réalité augmentée (RA) est une technologie émergente dans la navigation chirurgicale qui vise à améliorer la précision et l’efficacité en salle d’opération (RO)11. La RA superpose des informations générées par ordinateur à une vue du monde réel. Cela fonctionne particulièrement bien lorsque les informations superposées sont vues à travers un HMD. À cette fin, les casques de réalité virtuelle utilisant la technologie d’affichage tête haute ont attiré l’attention en raison de leur petite taille, de leur portabilité et de leur possibilité de maintenir une ligne de vue directe. Plusieurs HMD sont disponibles sur le marché aujourd’hui pour la navigation AR 12,13,14,15,16.
Le casque Magic Leap est un casque optique transparent, comprenant plusieurs caméras, un capteur de profondeur et des unités de mesure inertielle, qui sont utilisées pour déterminer la position et l’orientation du casque dans l’environnement. Le but de cette étude était d’évaluer le flux de travail du Magic Leap HMD, combiné à un système de navigation conventionnel et à un appareil CBCT mobile de pointe, pour l’imagerie peropératoire dans un environnement chirurgical réaliste.
Dans cette étude, un nouveau flux de travail pour le placement de vis pédiculaires mini-invasives à l’aide d’un HMD dans des conditions stériles est décrit et sa précision évaluée. Il existe plusieurs rapports scientifiques sur les systèmes HMD pour la navigation crânienne et rachidienne, dont deux ont obtenu l’approbation de la FDA pour une utilisation clinique17,18. D’autres études ont montré des résultats prometteurs dans l’utilisation des HMD dans des environnements stériles19,20, ainsi qu’une bonne précision dans les études sur les fantômes et les cadavres 12,13,21. Les résultats de l’étude actuelle confirment l’utilité et la faisabilité du flux de travail dans un environnement stérile et peuvent servir de base importante pour l’introduction clinique du dispositif actuel.
Cette étude se distingue par la description étape par étape de la procédure dans la salle d’opération. Grâce à un concept de navigation intégré, y compris le CBCT peropératoire et le HMD, l’enregistrement du patient et la superposition d’images peuvent être automatisés pour gagner du temps et des efforts dans la salle d’opération. Une fois la configuration terminée et les chirurgiens équipés du HMD calibré pour les yeux, toutes les autres étapes peuvent être effectuées de manière transparente. Un grand avantage de la planification préalable des trajectoires de vis est que tout écart par rapport à la trajectoire correcte peut être immédiatement visualisé et corrigé.
Lorsque la planification est terminée, les trajectoires peuvent être vues à travers les pédicules et correspondront aux angulations anatomiques des pédicules. Toute trajectoire ne correspondant pas à l’angulation des autres deviendra évidente et le chirurgien pourra alors les corriger pour faciliter la mise en place ultérieure de la tige. Les trajectoires planifiées sont enregistrées et peuvent ensuite être utilisées pour évaluer la précision technique après la fusion aux scans postopératoires. Dans ce contexte, la précision technique est une combinaison de l’erreur entrante du système de navigation et de la capacité du chirurgien à respecter la trajectoire prévue. Il est important de noter que la possibilité d’effectuer un CBCT de confirmation permet la révision peropératoire de toute vis qui, malgré la navigation, pourrait être mal placée.
Le CBCT est un appareil d’imagerie bien connu et largement utilisé pour la navigation peropératoire et la vérification postopératoire. CBCT fournit des images 3D de qualité supérieure aux images 2D d’un arceau, un appareil couramment utilisé en chirurgie de la colonne vertébrale. La qualité d’image et la précision diagnostique de la CBCT sont comparables à celles de la tomodensitométrie conventionnelle. Le temps requis pour la mise en place et le drapage stérile est similaire à celui d’un arceau standard, mais avec une imagerie de bien meilleure qualité diagnostique 22,23,24,25.
La différence de précision technique entre le point d’entrée et le point cible est le résultat du fait que la précision au point d’entrée dépend fortement de l’anatomie au point d’entrée choisi. Si le point d’entrée est placé sur une pente à la surface de l’os, il y a toujours un risque de saut26,27. Lorsque le pédicule est pénétré, les parois corticales rigides guident le dispositif et, par conséquent, la déviation au niveau de la cible est plus faible car il n’y a pas de place pour le mouvement.
Le HMD fournit un modèle 3D qui est rendu à partir de la CBCT peropératoire ou de l’imagerie préopératoire et augmenté sur la colonne vertébrale réelle. De plus, il affiche des images 2D dans les plans axial, sagittal et coronal, ainsi qu’un deuxième modèle 3D que le chirurgien peut faire pivoter et positionner n’importe où dans l’espace virtuel, selon ses préférences personnelles. L’interaction avec le logiciel d’affichage s’effectue actuellement à l’aide d’une télécommande. Pour utiliser cette télécommande dans un environnement stérile, il faudrait la placer dans un sac en plastique stérile. Il s’agit d’une pratique courante avec plusieurs appareils portatifs non stériles qui doivent être utilisés dans des environnements stériles. Cependant, dans un environnement clinique, les gestes de la main ou les commandes vocales seraient préférables. Pendant la navigation, des représentations virtuelles des instruments suivis dans les vues 2D et 3D fournissent un retour visuel pour aider le chirurgien.
Le HMD lui-même a évolué, et la deuxième génération de Magic Leap est plus légère et a un champ de vision plus large. Le champ de vision est un facteur important dans l’utilisation des HMD et représente l’une des caractéristiques qui est constamment développée. Le champ de vision du Magic Leap était pleinement efficace pour mener cette expérience et ne posait aucune limite au flux de travail. Chaque HMD a son propre petit ordinateur que le chirurgien doit porter sous sa blouse stérile. La communication entre le casque et le système de navigation se fait via Wi-Fi, et les limitations du réseau peuvent entraîner une latence. Bien que ce produit soit le premier prototype, les résultats actuels indiquent une excellente précision clinique et une précision technique submillimétrique.
Les limites de cette étude sont la petite taille de l’échantillon et le modèle porcin et cadavérique. Les effets possibles de la respiration et des saignements sur la précision n’ont pas pu être évalués. Bien qu’une technique peu invasive ait été utilisée, aucune vis n’a été insérée. Cependant, les canaux à vis étaient facilement visibles et permettaient une évaluation précise de la précision sans interférence d’artefacts métalliques. En conclusion, cet article fournit une description détaillée d’un nouveau flux de travail pour la navigation HMD AR. Lorsqu’il est utilisé pour des canulations pédiculaires mini-invasives dans un modèle porcin, une précision technique submillimétrique et une précision clinique de 100 % ont pu être obtenues.
The authors have nothing to disclose.
Aucun.
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