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एक पोर्सिन मॉडल में एक संवर्धित वास्तविकता हेड-माउंटेड डिस्प्ले का उपयोग करके पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट

Published: May 24, 2024 doi: 10.3791/64474
Automatic Translation
1, 1, 2, 2, 2, 1,3, 1,3
1Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, 2Brainlab AG, 3Capio Spine Center Stockholm, Löwenströmska Hospital

Summary

संवर्धित वास्तविकता हेड-माउंटेड डिस्प्ले, मैजिक लीप, का उपयोग पारंपरिक नेविगेशन सिस्टम के संयोजन में एक उपन्यास वर्कफ़्लो का पालन करके पोर्सिन मॉडल में पेडिकल स्क्रू लगाने के लिए किया गया था। < 2.5 मिनट के औसत सम्मिलन समय के साथ, उप-मिलीमीटर तकनीकी सटीकता और 100% नैदानिक सटीकता गर्ट्ज़बिन के अनुसार हासिल की गई थी।

Abstract

यह प्रोटोकॉल न्यूनतम इनवेसिव पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट के लिए मैजिक लीप हेड-माउंटेड डिस्प्ले (एचएमडी) का उपयोग करके संवर्धित वास्तविकता (एआर) हाइब्रिड नेविगेशन सिस्टम की सटीकता और वर्कफ़्लो का आकलन करने में मदद करता है। कैडेवरिक पोर्सिन नमूनों को एक सर्जिकल टेबल पर रखा गया था और बाँझ कवर के साथ लपेटा गया था। ब्याज के स्तर फ्लोरोस्कोपी का उपयोग कर की पहचान की गई, और एक गतिशील संदर्भ फ्रेम ब्याज के क्षेत्र में एक कशेरुका की spinous प्रक्रिया से जुड़ा हुआ था. शंकु बीम कम्प्यूटरीकृत टोमोग्राफी (सीबीसीटी) का प्रदर्शन किया गया था, और एक 3 डी प्रतिपादन स्वचालित रूप से उत्पन्न हुआ था, जिसका उपयोग पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट की बाद की योजना के लिए किया गया था। प्रत्येक सर्जन को एक एचएमडी के साथ लगाया गया था जो व्यक्तिगत रूप से आंख-कैलिब्रेटेड था और रीढ़ की हड्डी के नेविगेशन सिस्टम से जुड़ा था।

नेविगेशन सिस्टम द्वारा ट्रैक किए गए और एचएमडी में 2 डी और 3 डी में प्रदर्शित किए गए नेविगेट किए गए उपकरणों का उपयोग 33 पेडिकल कैनुलेशन के लिए किया गया था, जिनमें से प्रत्येक का व्यास 4.5 मिमी था। प्रत्येक कैनुलेशन की तकनीकी (नियोजित पथ से विचलन) और नैदानिक (गर्ट्ज़बीन ग्रेड) सटीकता को मापने के लिए एक स्वतंत्र समीक्षक द्वारा पोस्टप्रोसीजरल सीबीसीटी स्कैन का मूल्यांकन किया गया था। प्रत्येक कैनुलेशन के लिए नेविगेशन समय मापा गया था। प्रवेश बिंदु पर तकनीकी सटीकता 1.0 मिमी ± 0.5 मिमी और लक्ष्य पर 0.8 मिमी ± 0.1 मिमी थी। कोणीय विचलन 1.5 ° ± 0.6 ° था, और प्रति कैनुलेशन औसत सम्मिलन समय 141 s ± 71 s था। गर्ट्ज़बिन ग्रेडिंग स्केल (32 ग्रेड 0; 1 ग्रेड 1) के अनुसार नैदानिक सटीकता 100% थी। जब एक पोर्सिन मॉडल में न्यूनतम इनवेसिव पेडिकल कैनुलेशन के लिए उपयोग किया जाता है, तो इस प्रोटोकॉल के साथ सबमिलीमीटर तकनीकी सटीकता और 100% नैदानिक सटीकता प्राप्त की जा सकती है।

Introduction

रीढ़ की हड्डी में और उसके आसपास न्यूरोवास्कुलर संरचनाओं को नुकसान से बचने के लिए पेडिकल स्क्रू का सही स्थान महत्वपूर्ण है। फ्री-हैंड तकनीक का उपयोग करके प्लेसमेंट सटीकता अत्यधिक परिवर्तनशीलहै 1. 3 डी नेविगेशन का उपयोग करके, इंट्राऑपरेटिव फ्लोरोस्कोपी पर आधारित पारंपरिक छवि-निर्देशित विधियों की तुलना में सटीकता में सुधार हुआ है। उच्च सटीकता संशोधन सर्जरी 2,3 के जोखिम को कम कर देता है.

अनुमान है कि मतलब जीवन प्रत्याशा में वृद्धि जारी रहेगी के साथ, बुजुर्ग रोगियों की बढ़ती संख्या विभिन्न विकृति4 के लिए शल्य चिकित्सा रीढ़ प्रक्रियाओं की आवश्यकता होगी. न्यूनतम इनवेसिव दृष्टिकोण उनकी कम रुग्णता के कारण जमीन हासिल कर रहे हैं, खासकर बुजुर्गोंमें 5,6. हालांकि, ये दृष्टिकोण सटीक नौवहन समाधानों पर निर्भर हैं। चूंकि नेविगेशन छवि-आधारित है, रोगियों और कर्मचारियों के इंट्राऑपरेटिव विकिरण जोखिम को कम करने के प्रयास किए जा रहे हैं 7,8,9,10.

संवर्धित वास्तविकता (एआर) सर्जिकल नेविगेशन में एक उभरती हुई तकनीक है जिसका उद्देश्य ऑपरेटिंग रूम (ओआर)11में सटीकता और प्रभावकारिता में सुधार करना है। एआर कंप्यूटर जनित जानकारी को वास्तविक दुनिया के दृश्य पर सुपरइम्पोज़ करता है। यह विशेष रूप से अच्छी तरह से काम करता है जब एचएमडी के माध्यम से आरोपित जानकारी देखी जाती है। उस उद्देश्य के लिए, हेड-अप डिस्प्ले तकनीक का उपयोग करने वाले एचएमडी ने अपने छोटे आकार, पोर्टेबिलिटी और दृष्टि की सीधी रेखा बनाए रखने की संभावना के कारण ध्यान आकर्षित किया है। एआर नेविगेशन 12,13,14,15,16 के लिए आज बाजार में कई एचएमडी उपलब्ध हैं।

मैजिक लीप हेडसेट एक ऑप्टिकल सी-थ्रू एचएमडी है, जिसमें कई कैमरे, एक गहराई सेंसर और जड़त्वीय माप इकाइयां शामिल हैं, जिनका उपयोग पर्यावरण में हेडसेट की स्थिति और अभिविन्यास को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस अध्ययन का उद्देश्य मैजिक लीप एचएमडी के वर्कफ़्लो का मूल्यांकन करना था, जो एक यथार्थवादी सर्जिकल वातावरण में इंट्राऑपरेटिव इमेजिंग के लिए एक पारंपरिक नेविगेशन सिस्टम और अत्याधुनिक मोबाइल सीबीसीटी डिवाइस के साथ संयुक्त था।

Protocol

प्रक्रिया एक पारंपरिक OR में की गई थी, जो एक रेडियोल्यूसेंट OR टेबल, एक नेविगेशन प्लेटफॉर्म और एक मोबाइल CBCT डिवाइस से लैस थी, जो AR नेविगेशन के लिए उच्च गुणवत्ता की 2D फ्लोरोस्कोपी और 3D CBCT छवियां प्रदान करती है। इस अध्ययन के उद्देश्य के लिए दो पोर्सिन कैडवर्स, जो लंबाई में लगभग 80 सेमी और 45 किलोग्राम थे, का उपयोग किया गया था। नमूनों को व्यावसायिक रूप से खरीदा गया था, और इस प्रयोग के लिए उनके उपयोग के लिए नैतिक परमिट की आवश्यकता नहीं थी। वर्णित वर्कफ़्लो के भीतर उपयोग किए जाने वाले सभी उपकरण, उपकरण और सॉफ़्टवेयर सामग्री की तालिका में सूचीबद्ध हैं। निम्नलिखित चरण-दर-चरण प्रक्रिया का प्रदर्शन किया गया और प्रत्येक नमूने के लिए दोहराया गया।

1. पोर्सिन शव नमूना

  1. ऑपरेटिंग रूम में ऑपरेटिंग टेबल पर पोर्सिन कैडेवर नमूना रखें।
  2. बाँझ कवर में पोर्सिन शव नमूना लपेटें। सर्जिकल क्षेत्र में त्वचा को कवर करने के लिए चीरा फिल्म का प्रयोग करें।

2. ब्याज के कशेरुक स्तरों की पहचान

  1. सीबीसीटी स्कैनर का उपयोग करके, फ्लोरोस्कोपी द्वारा ब्याज के कशेरुक स्तर की पहचान करें। स्कैनर को वांछित स्थिति में ले जाने, एक्स-रे बीम को संरेखित करने और फ्लोरोस्कोपी स्कैन (चित्रा 1) करने के लिए सीबीसीटी स्कैनर के वायरलेस कंट्रोल टैबलेट का उपयोग करें।
    नोट: टैबलेट पर 2 डी स्कैन की तुरंत समीक्षा की जा सकती है। फ्लोरोस्कोपी स्कैन पर पसलियों की तलाश करके और ऊपर या नीचे की ओर गिनकर कशेरुक के स्तर की पहचान की जाती है।
  2. स्पिनस प्रक्रिया को उजागर करके और समर्पित पेचकश का उपयोग करके क्लैंप को बन्धन करके ब्याज के क्षेत्र में एक स्पिनस प्रक्रिया के लिए रेडियोलुसेंट नेविगेशन गतिशील संदर्भ क्लैंप संलग्न करें। फिर, संदर्भ फ्रेम के चिंतनशील क्षेत्रों को क्लैंप (चित्रा 2) में संलग्न करें।
  3. सीबीसीटी स्कैन करें, और स्कैन को नेविगेशन प्लेटफॉर्म (लैन के माध्यम से )(चित्रा 3)में स्थानांतरित करें। नेविगेशन सिस्टम कैमरा सीबीसीटी स्कैनर और गतिशील संदर्भ फ्रेम को ट्रैक करता है, नेविगेशन प्लेटफॉर्म पर ब्रेनलैब लूप-एक्स स्वचालित पंजीकरण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके स्वचालित रोगी पंजीकरण को सक्षम करता है।
  4. नेविगेशन प्लेटफॉर्म पर स्पाइन एंड ट्रॉमा नेविगेशन सॉफ्टवेयर शुरू करें। शारीरिक स्थलों पर रोगी पंजीकरण की सटीकता को सत्यापित करने के लिए स्पाइनल पॉइंटर और 2 डी नेविगेशन दृश्यों का उपयोग करें।

Figure 1
चित्र 1: सीबीसीटी स्कैनर का वायरलेस कंट्रोल टैबलेट। सीबीसीटी से फ्लोरोस्कोपी छवियों को दिखाने वाली टैबलेट। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: स्पिनस प्रक्रिया से जुड़े क्लैंप की एक योजनाबद्ध तस्वीर। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्रा 3: लूप-एक्स सीबीसीटी। सीबीसीटी संलग्न संदर्भ के साथ लिपटी सुअर शव पर एक स्कैन कर रहा है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

3. साधन अंशांकन

  1. एक नेविगेट ड्रिल गाइड और एक स्क्रू ड्राइवर को नेविगेशन सिस्टम में कैलिब्रेट करें। इस प्रयोजन के लिए, Brainlab रीढ़ की हड्डी में साधन का चयन करें & आघात साधन सेटअप सॉफ्टवेयर, और फिर एक अंशांकन डिवाइस के साथ नेविगेशन प्रणाली के कैमरे के लिए असली साधन पेश. अंशांकन उपकरण के संपर्क में रहते हुए उपकरण को घूर्णन गति में तब तक घुमाएं जब तक कि नेविगेशन सिस्टम उपकरण को पहचान न ले। एक बार कैलिब्रेट करने के बाद, एचएमडी में 2 डी छवियों और 3 डी मॉडल दोनों पर उपकरण को ट्रैक और कल्पना करें।

4. हेड-माउंटेड डिवाइस फिटिंग

  1. सुनिश्चित करें कि प्रत्येक सर्जन मैजिक लीप हेडसेट (एचएमडी) से सुसज्जित है। HMD आणि नेव्हिगेशन प्लॅटफॉर्म एकाच नेटवर्कशी जोडलेले आहेत (HMD साठी WLAN कनेक्शन आणि नेव्हिगेशन प्लॅटफॉर्मसाठी LAN कनेक्शन).
  2. HMD और स्पाइन एंड ट्रॉमा नेविगेशन सॉफ़्टवेयर के बीच संचार स्थापित करने के लिए, नेविगेशन प्लेटफ़ॉर्म की स्क्रीन पर प्रदर्शित QR कोड देखें। यह एचएमडी पर चलने वाले संबंधित मिश्रित वास्तविकता एप्लिकेशन को शुरू करता है और एचएमडी को डेटा का हस्तांतरण करता है।
  3. कुछ सेकंड के लिए एचएमडी के माध्यम से रीढ़ की हड्डी संदर्भ सरणी को देखकर मिश्रित वास्तविकता संरेखण करें। रीढ़ की हड्डी के एक 3 डी मॉडल की प्रतीक्षा करें, सीबीसीटी स्कैन के आधार पर प्रस्तुत किया गया, एचएमडी में नमूने पर सटीक रूप से संवर्धित होने के लिए। 3D ओवरले के अलावा, HMD में प्रदर्शित होने वाले 2D नेविगेशन दृश्यों और 2D नेविगेशन दृश्यों (होवर दृश्य) के ऊपर एक दूसरा 3D मॉडल देखें।

Figure 5
चित्रा 4: एचएमडी के माध्यम से दृश्य। एचएमडी के माध्यम से सर्जन का दृष्टिकोण 2 डी और 3 डी दोनों जानकारी प्रस्तुत करता है। 3D ओवरले नियोजित 3D स्क्रू को दिखाता है जिसमें इंस्ट्रूमेंट संरेखण की सहायता करने वाली प्रक्षेपवक्र रेखाएँ होती हैं। निचले 3 डी मॉडल को सुअर की रीढ़ पर संवर्धित किया जाता है; अतिरिक्त जानकारी ऊपर तैरते हुए 2D और 3D अभ्यावेदन में प्रदान की गई है, जिसे वर्चुअल स्पेस में स्वतंत्र रूप से रखा जा सकता है और चालू और बंद किया जा सकता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

5. पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट की योजना बनाना

  1. 3 डी पंजीकृत संवर्धित मॉडल के आधार पर पेडिकल स्क्रू पथों की योजना बनाएं, उन्हें रीढ़ की शारीरिक रचना के साथ संरेखित करें, और एचएमडी (चित्रा 5) में कल्पना करें। नेविगेशन प्लेटफॉर्म के टचस्क्रीन पर स्क्रू पथों की फाइन-ट्यूनिंग करें।

Figure 5
चित्रा 5: पेडिकल स्क्रू पथ योजना। एचएमडी और नेविगेशन पॉइंटर का उपयोग करके पेडिकल स्क्रू के लिए पथ की योजना बनाई जा रही है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

6. पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट की शुरुआत

  1. एचएमडी(चित्रा 6)के माध्यम से दिखाई देने वाले सुपरइम्पोज्ड 3डी मॉडल के आधार पर पेडिकल्स तक न्यूनतम इनवेसिव पहुंच के लिए स्केलपेल के साथ लगभग 2 सेमी लंबी छोटी त्वचा चीरों को बनाएं।
  2. एक न्यूनतम इनवेसिव तकनीक का प्रयोग, नरम ऊतक काटना है, और कशेरुक सतह पर पेडिकल प्रवेश बिंदु तक पहुँच गया है जब तक dilators के साथ नहर फैलाना.
  3. पेडिकल के लिए नियोजित पेंच की लंबाई से मेल खाने के लिए ड्रिल गाइड की गहराई को समायोजित करें। नियोजित पेंच लंबाई नेविगेशन सिस्टम की स्क्रीन पर प्रदर्शित होती है। नियोजित पथ के लिए नेविगेट किए गए ड्रिल गाइड को स्थिति और संरेखित करें।
  4. 4.5 मिमी ड्रिल बिट (चित्रा 7) के साथ पावर ड्रिल का उपयोग करके पेडिकल ड्रिल करें। नियोजित पथ के अनुसार ड्रिल करें; ड्रिल गाइड ड्रिल को नियोजित गहराई से अधिक गहराई तक जाने से रोकता है।
  5. त्वचा चीरा से समय का अनुमान है जब तक नहर प्रत्येक पेडिकल के लिए drilled है.

Figure 6
चित्रा 6: न्यूनतम इनवेसिव चीरों। ऊपर से सुअर का शव रीढ़ की हड्डी के साथ न्यूनतम इनवेसिव चीरों को दर्शाता है। दाईं ओर चिंतनशील क्षेत्रों के साथ संदर्भ है जो स्पिनस प्रक्रिया से जुड़ा हुआ है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्रा 7: पेडिकल्स ड्रिलिंग। पेडिकल को एचएमडी के माध्यम से दिखाई देने वाले नेविगेशन का उपयोग करके पावर ड्रिल के साथ ड्रिल किया जाता है ताकि ड्रिल गाइड को पूर्व-नियोजित पथ पर संरेखित किया जा सके। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

7. पेंच प्लेसमेंट का दृश्य

नोट: मूल्यांकन के दौरान धातु कलाकृतियों से बचने के लिए कोई पेंच नहीं रखा गया था।

  1. सटीकता विश्लेषण के लिए ड्रिल किए गए कशेरुकाओं की एक्स-रे छवियों को प्राप्त करने के लिए एक दूसरा सीबीसीटी करें। सुनिश्चित करें कि कशेरुका में ड्रिल की गई नहर बाद में सटीकता विश्लेषण के लिए उपयोग करने से पहले स्पष्ट रूप से दिखाई दे रही है।

8. रीढ़ की हड्डी को कैनुलेट करना

  1. ब्याज के अगले क्षेत्र को कवर करने के लिए धारा 2, धारा 4, खंड 6 और धारा 7 में वर्णित उपरोक्त प्रक्रिया को दोहराएं जब तक कि पूरी रीढ़ को कैनुलेट नहीं किया जाता है।
  2. दूसरे नमूने का उपयोग करके एक ही प्रक्रिया (वर्गों 1-8) को दोहराएं।

9. छवि विश्लेषण

  1. प्राप्त सीबीसीटी छवियों को नेविगेशन योजना से मिलाएं और प्रक्रिया के दौरान लिए गए प्रयोगशाला नोटों के अनुसार सुधार करें।
  2. एक स्वतंत्र समीक्षक से सभी छवियों का मूल्यांकन करें और गर्ट्ज़बीन ग्रेडिंग स्केल के अनुसार कैनुलेशन को 0 से 3 तक ग्रेड करें। ग्रेड 0 या 1 को सटीक माना जाता है। ग्रेड 2 या 3 को गलत माना जाता है।
  3. नियोजित पथों और कैनुलेशन के प्रक्षेपवक्र को फ्यूज करें, और तकनीकी सटीकता को प्रवेश और लक्ष्य पर पथ से विचलन के रूप में परिभाषित करें। कोणीय विचलन को मापें।

Representative Results

कुल मिलाकर, 33 नेविगेटेड कैनुलेशन किए गए थे। कैनुलेशन प्रति समय और नैदानिक और तकनीकी सटीकता का मूल्यांकन पश्चात सीबीसीटी स्कैन (चित्रा 8) पर किया गया था।

Figure 9
चित्रा 8: एक गर्ट्ज़बीन ग्रेड 0 कैनुलेशन का पोस्टऑपरेटिव स्कैन। स्कैन में पेडिकल कैनुलेशन के लिए सर्जिकल योजना शामिल है, जिसे कोरोनल, अक्षीय और धनु विचारों में प्रस्तुत किया गया है। आभासी पेंच और डिब्बाबंद नहर के करीबी संरेखण पर ध्यान दें। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

कैनुलेशन प्रति औसत सम्मिलन समय 141 एस ± 71 एस (औसत [सीमा]: 151 [43-471]; चित्र 9)।

Figure 10
चित्रा 9: पेडिकल कैनुलेशन समय के वितरण का हिस्टोग्राम और बॉक्स। शीर्ष, पेडिकल कैनुलेशन समय (एन = 33) के वितरण का हिस्टोग्राम; नीचे, संबंधित बॉक्स प्लॉट माध्यिका, इंटरक्वार्टाइल रेंज और एक आउटलायर दिखा रहा है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

सभी 33 कैनुलेशन को गर्ट्ज़बिन ग्रेडिंग स्केल (32 ग्रेड 0; 1 ग्रेड 1; तालिका 1)।

गर्ट्ज़बिन ग्रेड 0 गर्ट्ज़बिन ग्रेड 1 गर्ट्ज़बिन ग्रेड 2 गर्ट्ज़बिन ग्रेड 3 चिकित्सकीय रूप से सटीक नैदानिक रूप से गलत यथार्थता
शिकंजा की संख्या 32 1 0 0 33 0 100%

तालिका 1: गर्ट्ज़बिन ग्रेडिंग स्केल के अनुसार प्रत्यारोपित शिकंजा की नैदानिक सटीकता। ग्रेड 0 या 1 को सटीक माना जाता था। ग्रेड 2 या 3 को गलत माना जाता था।

तकनीकी सटीकता का आकलन करने के लिए, अपने नियोजित पथ से प्रत्येक कैनुलेशन के विचलन को हड्डी के प्रवेश पर और ड्रिल नहर (चित्रा 10)के तल पर मापा गया था। 3 डी माप इंट्राऑपरेटिव स्कैन को फ्यूज करके किया गया था, जिसमें नियोजित कैनुलेशन पथ भी शामिल थे, जिसमें कैनुलेशन के पोस्टऑपरेटिव स्कैन शामिल थे। इन आंकड़ों के आधार पर कोणीय विचलन की गणना की गई थी।

Figure 11
चित्र 10: तकनीकी सटीकता के लिए माप मॉडल का अवलोकन। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

इस विधि को पहले फ्रिस्क एट अल.12द्वारा वर्णित किया गया था। प्रदर्शन किए गए 33 पेडिकल कैनुलेशन के लिए, तकनीकी सटीकता प्रवेश बिंदु (चित्रा 11) पर 1.0 मिमी ± 0.5 मिमी (औसत [रेंज]: 1.0 [0.4-3.3]) और 0.8 मिमी ± 0.1 मिमी (औसत [रेंज]: 0.8 [0.6-4.6]) ड्रिल नहर के तल पर थी (चित्र 12)। कोणीय विचलन 1.5 ° ± 0.6 ° (माध्यिका [सीमा]: 1.5 [0.3-5.0]; चित्र 13)।

Figure 12
चित्रा 11: हड्डी प्रवेश बिंदु पर तकनीकी सटीकता। शीर्ष, प्रवेश पर तकनीकी सटीकता; नीचे, संबंधित बॉक्स प्लॉट माध्यिका, इंटरक्वार्टाइल रेंज और एक आउटलायर दिखा रहा है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 13
चित्रा 12: लक्ष्य पर तकनीकी सटीकता (ड्रिल नहर की नोक)। शीर्ष, लक्ष्य पर तकनीकी सटीकता (ड्रिल नहर की नोक); नीचे, संबंधित बॉक्स प्लॉट माध्यिका, इंटरक्वार्टाइल रेंज और आउटलेयर दिखा रहा है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 14
चित्रा 13: नियोजित पथ की तुलना में कोणीय विचलन। शीर्ष, नियोजित पथ से कोण विचलन; नीचे, संबंधित बॉक्स प्लॉट माध्यिका और इंटरक्वार्टाइल रेंज दिखा रहा है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Discussion

इस अध्ययन में, बाँझ स्थितियों में एचएमडी का उपयोग करके न्यूनतम इनवेसिव पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट के लिए एक उपन्यास वर्कफ़्लो का वर्णन किया गया है और इसकी सटीकता का मूल्यांकन किया गया है। कपाल और रीढ़ की हड्डी नेविगेशन के लिए एचएमडी सिस्टम पर कई वैज्ञानिक रिपोर्ट हैं, जिनमें से दो नैदानिक उपयोग17,18 के लिए एफडीए अनुमोदन प्राप्त किया है. अन्य अध्ययनों बाँझ वातावरण 19,20 में एचएमडी की उपयोगिता में आशाजनक परिणाम दिखाया है, साथ ही प्रेत और शवअध्ययन 12,13,21में अच्छी सटीकता से पता चला है. वर्तमान अध्ययन के परिणाम बाँझ वातावरण में वर्कफ़्लो की उपयोगिता और व्यवहार्यता का समर्थन करते हैं और वर्तमान डिवाइस के नैदानिक परिचय के लिए एक महत्वपूर्ण आधार के रूप में काम कर सकते हैं।

यह अध्ययन ओआर में प्रक्रिया के चरण-दर-चरण विवरण द्वारा प्रतिष्ठित है। इंट्राऑपरेटिव सीबीसीटी और एचएमडी सहित एक एकीकृत नेविगेशन अवधारणा का उपयोग करके, ओआर में समय और प्रयास बचाने के लिए रोगी पंजीकरण और छवि ओवरले को स्वचालित किया जा सकता है। एक बार सेटअप पूरा हो जाने के बाद और सर्जन आंखों के अंशांकित एचएमडी से लैस हो जाते हैं, अन्य सभी चरणों को मूल रूप से किया जा सकता है। पेंच प्रक्षेपवक्र की पूर्व-योजना का एक बड़ा फायदा यह है कि सही पथ से किसी भी विचलन को तुरंत कल्पना और सही किया जा सकता है।

जब योजना पूरी हो जाती है, तो प्रक्षेपवक्र को पेडिकल्स के माध्यम से देखा जा सकता है और पेडिकल्स के शारीरिक एंगुलेशन से मेल खाएगा। दूसरों के कोण से मेल नहीं खाने वाले कोई भी प्रक्षेपवक्र स्पष्ट हो जाएंगे, और सर्जन बाद में रॉड प्लेसमेंट की सुविधा के लिए उन्हें सही कर सकता है। नियोजित प्रक्षेपवक्र सहेजे जाते हैं, और फिर उनका उपयोग पश्चात स्कैन में संलयन के बाद तकनीकी सटीकता का आकलन करने के लिए किया जा सकता है। इस संदर्भ में, तकनीकी सटीकता नेविगेशन प्रणाली की इनबाउंड त्रुटि और नियोजित पथ का पालन करने की सर्जन की क्षमता का एक संयोजन है। महत्वपूर्ण रूप से, एक पुष्टिकरण सीबीसीटी करने की संभावना किसी भी पेंच के इंट्राऑपरेटिव संशोधन की अनुमति देती है, जो नेविगेशन के बावजूद, गलत तरीके से रखी जा सकती है।

सीबीसीटी इंट्राऑपरेटिव नेविगेशन और पोस्टऑपरेटिव सत्यापन के लिए एक प्रसिद्ध और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला इमेजिंग डिवाइस है। सीबीसीटी सी-आर्म से 2 डी छवियों की तुलना में बेहतर गुणवत्ता की 3 डी छवियां प्रदान करता है, जो आमतौर पर रीढ़ की हड्डी की सर्जरी में उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। सीबीसीटी की छवि गुणवत्ता और नैदानिक सटीकता पारंपरिक सीटी के बराबर है। सेटअप और बाँझ ड्रेपिंग के लिए समय की आवश्यकता एक मानक सी-आर्म के समान है, लेकिन बेहतर नैदानिक गुणवत्ता इमेजिंग 22,23,24,25के साथ।

प्रवेश बिंदु और लक्ष्य बिंदु के बीच तकनीकी सटीकता में अंतर इस तथ्य का परिणाम है कि प्रवेश बिंदु पर सटीकता चुने हुए प्रवेश बिंदु पर शरीर रचना पर अत्यधिक निर्भर है। यदि प्रवेश बिंदु हड्डी की सतह पर ढलान पर रखा जाता है, तो हमेशा26,27 स्किविंग का खतरा होता है। जब पेडिकल में प्रवेश किया जाता है, तो कठोर कॉर्टिकल दीवारें डिवाइस का मार्गदर्शन करेंगी, और इसलिए, लक्ष्य पर विचलन छोटा होगा क्योंकि हिलने के लिए कोई जगह नहीं है।

एचएमडी एक 3 डी मॉडल प्रदान करता है जिसे इंट्राऑपरेटिव सीबीसीटी या प्रीऑपरेटिव इमेजिंग से प्रस्तुत किया जाता है और वास्तविक रीढ़ पर संवर्धित किया जाता है। इसके अलावा, यह अक्षीय, धनु और कोरोनल विमानों में 2 डी छवियों को प्रदर्शित करता है, साथ ही एक दूसरा 3 डी मॉडल जिसे सर्जन व्यक्तिगत पसंद के आधार पर वर्चुअल स्पेस में कहीं भी घुमा और स्थिति में रख सकता है। डिस्प्ले सॉफ़्टवेयर के साथ इंटरैक्शन वर्तमान में रिमोट कंट्रोल का उपयोग करके किया जाता है। बाँझ वातावरण में इस रिमोट कंट्रोल का उपयोग करने के लिए, इसे एक बाँझ प्लास्टिक बैग में रखना होगा। यह कई गैर-बाँझ हाथ में उपकरणों के साथ मानक अभ्यास है जिन्हें बाँझ वातावरण में उपयोग किया जाना है। हालांकि, एक नैदानिक वातावरण में, हाथ के इशारों या वॉयस कमांड को प्राथमिकता दी जाएगी। नेविगेशन के दौरान, 2 डी और 3 डी दृश्यों में ट्रैक किए गए उपकरणों के आभासी प्रतिनिधित्व सर्जन की सहायता के लिए दृश्य प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं।

एचएमडी स्वयं विकसित हुआ है, और मैजिक लीप की दूसरी पीढ़ी हल्की है और इसका एक बड़ा क्षेत्र है। देखने का क्षेत्र एचएमडी के उपयोग में एक महत्वपूर्ण कारक है और उन विशेषताओं में से एक का प्रतिनिधित्व करता है जिन्हें लगातार आगे विकसित किया जा रहा है। मैजिक लीप के देखने का क्षेत्र इस प्रयोग के संचालन के लिए पूरी तरह से कुशल था और वर्कफ़्लो के लिए कोई सीमा नहीं थी। प्रत्येक एचएमडी का अपना छोटा कंप्यूटर होता है जिसे सर्जन को अपने बाँझ गाउन के नीचे पहनने की आवश्यकता होती है। एचएमडी और नेविगेशन सिस्टम के बीच संचार वाई-फाई के माध्यम से होता है, और नेटवर्क सीमाओं के परिणामस्वरूप विलंबता हो सकती है। इस उत्पाद के पहले प्रोटोटाइप होने के बावजूद, वर्तमान परिणाम उत्कृष्ट नैदानिक सटीकता और सबमिलीमीटर तकनीकी सटीकता का संकेत देते हैं।

इस अध्ययन की सीमाएं छोटे नमूने का आकार और पोर्सिन, कैडेवरिक मॉडल हैं। सटीकता पर श्वास और रक्तस्राव के संभावित प्रभावों का मूल्यांकन नहीं किया जा सका। हालांकि एक न्यूनतम इनवेसिव तकनीक का उपयोग किया गया था, कोई शिकंजा नहीं डाला गया था। हालांकि, पेंच नहरें आसानी से दिखाई दे रही थीं और धातु कलाकृतियों के हस्तक्षेप के बिना सटीकता के सटीक मूल्यांकन की अनुमति दी गई थी। अंत में, यह पत्र एचएमडी एआर नेविगेशन के लिए एक उपन्यास वर्कफ़्लो का विस्तृत विवरण प्रदान करता है। जब एक पोर्सिन मॉडल में न्यूनतम इनवेसिव पेडिकल कैनुलेशन के लिए उपयोग किया जाता है, तो सबमिलीमीटर तकनीकी सटीकता और 100% नैदानिक सटीकता प्राप्त की जा सकती है।

Disclosures

नैदानिक संस्थानों (एचएफ, जीबी, ईई, और एई-टी) से संबद्ध लेखकों में से कोई भी विषय, सामग्री, या उपकरण या किसी भी प्रतिस्पर्धी सामग्री के साथ वित्तीय हित नहीं रखता है और ब्रेनलैब से कोई भुगतान प्राप्त नहीं करता है। ए.ई.-टी अक्टूबर 2022 तक ब्रेनलैब के लिए सलाहकार रहा है। ब्रेनलैब (जेडब्ल्यू, एफटी, और एलडब्ल्यू) से जुड़े अन्य लेखकों के विषय वस्तु, सामग्री और उपकरणों में वित्तीय हित हैं, इस अर्थ में कि वे ब्रेनलैब के कर्मचारी हैं। इन लेखकों और/या ब्रेनलैब द्वारा डेटा, पांडुलिपि संरचना और पांडुलिपि निष्कर्षों पर प्रभाव की सीमा प्रयोगों के लिए तकनीकी ज्ञान और समर्थन तक सीमित थी, साथ ही छवि डेटा का तकनीकी विश्लेषण भी किया गया था। हितों के टकराव के बिना लेखकों के पास सभी डेटा लेबलिंग, डेटा विश्लेषण, प्रकाशन के लिए प्रस्तुत जानकारी और पांडुलिपि में तैयार किए गए समग्र निष्कर्षों का पूर्ण नियंत्रण था। इस आलेख में वर्णित प्रोटोटाइप प्रणाली वर्तमान में एक शोध प्रोटोटाइप है और व्यावसायिक उपयोग के लिए नहीं है।

Acknowledgments

कोई नहीं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Instrument tracking array spine & trauma 4-marker Brainlab
Curve Navigation System Brainlab Navigation System
Figure 1
Disposable clip-on remote control Brainlab SmartClip
Drill guide tube, handle with marker spheres, drill guide depth control insertable, drill bits Brainlab Drill guide and accessories
Expedium DePuy Synthes Screwdriver
Figure 3
Instrument calibration matrix Brainlab Instrument Calibration Matrix
Figure 4
Loop-X Brainlab CBCT scanner
Figure 5
Magic Leap 2 Magic leap Inc. Mixed Reality headset
Figure 6
Navigation pointer spine  Brainlab Navigation Pointer
Figure 7
Spine reference array for reference clamp carbon (4-Sphere Geometry) Brainlab Spine Reference Array
Figure 8
Spine reference clamp carbon with slider Brainlab Spine Reference Clamp 
Figure 9
TruSystem 7500 Trumpf Operating table
Software
Mixed Reality Spine Navigation App for Magic Leap Brainlab Run on Curve Navigation System
Version: 2.0
PDM Brainlab Run on Curve Navigation System
Version: 4.2
Spine & Trauma Instrument Setup Brainlab Run on Curve Navigation System
Version: 6.2
Spine & Trauma Navigation 2.0 Brainlab Run on Curve Navigation System
Version: 1.6

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चिकित्सा अंक 207 संवर्धित वास्तविकता न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी पेडिकल स्क्रू रीढ़ की सर्जरी सर्जिकल नेविगेशन मिश्रित वास्तविकता हेड-माउंटेड डिस्प्ले
एक पोर्सिन मॉडल में एक संवर्धित वास्तविकता हेड-माउंटेड डिस्प्ले का उपयोग करके पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट
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Frisk, H., Burström, G., Weinzierl, J., Westernhagen, L., Tranchant, F., Edström, E., Elmi-Terander, A. Pedicle Screw Placement Using an Augmented Reality Head-Mounted Display in a Porcine Model. J. Vis. Exp. (207), e64474, doi:10.3791/64474 (2024).

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