نظام الملاحة بمساعدة الروبوتية العمود الفقري لوضع المسمار Pedicle
Summary
تقدم هذه المقالة تقنية جراحية موحدة لوضع المسمار بمساعدة الروبوتية باستخدام أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوتية. نحن نقدم بروتوكول خطوة بخطوة ووصف سير العمل والاحتياطات الخاصة بهذا الإجراء.
Abstract
زرع المسمار Pedicle له آثار علاجية ممتازة وغالبا ما يستخدم من قبل الجراحين في جراحة الانصهار الشوكي. ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد تشريح جسم الإنسان ، فإن هذا الإجراء الجراحي صعب وصعب ، خاصة في الجراحة طفيفة التوغل أو المرضى الذين يعانون من تشوهات خلقية وتشوه kyphoscoliosis. بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه ، تؤثر الخبرة الجراحية وتقنية الجراح أيضًا على معدلات الشفاء ومضاعفات المرضى بعد العملية الجراحية. لذلك ، فإن إجراء زرع المسمار بقراءة بدقة هو موضوع دائم للقلق المشترك للجراحين والمرضى. وفي السنوات الأخيرة، ومع التطور التكنولوجي، أصبحت نظم الملاحة بمساعدة الروبوت معتمدة تدريجيا. توفر أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوت هذه للجراحين التخطيط الكامل قبل الجراحة قبل الجراحة. يوفر النظام صورًا ثلاثية الأبعاد أعيد بناؤها لكل فقرة ، مما يسمح للجراحين بفهم الخصائص الفسيولوجية للمريض بسرعة أكبر. كما يوفر صورًا 2D للطائرات المنجلية والتاجية والمحورية والمائلة بحيث يمكن للجراحين إجراء خطة وضع المسمار pedicle بدقة.
وقد أظهرت الدراسات السابقة فعالية أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوت لإجراءات زرع المسمار pedicle، بما في ذلك تقييمات الدقة والسلامة. يهدف هذا البروتوكول خطوة بخطوة إلى تحديد ملاحظة تقنية جراحية موحدة لوضع المسمار بمساعدة الروبوتية.
Introduction
في مجال جراحة العمود الفقري ، جراحة الانصهار الشوكي هو إجراء جراحي أساسي ، وخاصة تثبيت المسمار الخلفي ، والذي يمكن أن يوفر دعمًا من ثلاثة أعمدة للفقرات ويعزز قوة الميكانيكا الحيوية . وهكذا، فقد أصبحت واحدة من العمليات الجراحية الأكثر استخداما1. في العديد من الدراسات المبكرة ، تم تأكيد التأثير السريري لزرع المسمار الخلفي ، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الجراحة للعديد من اضطرابات العمود الفقري المختلفة ، مثل التنكسية والصدمة والحالات المعقدة في العمود الفقري2.
ومع ذلك ، على الرغم من أن جراحة الانصهار الشوكي القطني الخلفي يمكن أن تحقق آثارًا علاجية ممتازة ، إلا أنها لا تزال محفوفة بالمخاطر بسبب تشريح جسم الإنسان. هناك العديد من هياكل الأنسجة الحيوية القريبة من البيديكل، مثل الجهاز العصبي المركزي، والجذور العصبية، والأوعية الدموية الرئيسية. قد يسبب تلف هذه الأنسجة أثناء العملية الجراحية مضاعفات خطيرة ، مثل إصابات الأوعية الدموية ، أو العجز العصبي ، أو تخفيف المسمار2، 3. وعلاوة على ذلك، يتعرض الجراحون والموظفون لإشعاعات إضافية، لا سيما في حالة إجراءات العمود الفقري طفيفة التوغل4. قد يعاني الجراحون من التعب وهزات اليد بعد إجراءات جراحة العمود الفقري المطولة والمملة ، مثل مواضع المسمار ، واستئصال العظام ، وإزالة الضغط العصبي5.
استلزم المعدل غير المرضي لإجراء وضع المسمار في البديكل اقتراح تطبيق نظام ملاحة بمساعدة روبوتية في جراحات العمود الفقري لتحسين دقة الجراحة وسلامة المرضى. وقد أظهرت العديد من الدراسات على أنظمة الملاحة بمساعدة الروبوتية تحسينات في سلامة ودقة ودقة وضع المسمار pedicle، فضلا عن انخفاض التعرض للإشعاع وأوقات المنطوق6،,7،,8،,9،,10. ومع ذلك ، لا يزال هناك حاجة إلى معالجة تخطيط مسار المسمار الشامل ، والتخطيط قبل الجراحة مع الصور ، والنظام الروبوتي الشامل مع جهاز التثبيت ، وبرامج التحكم في الروبوت لتحقيق هذا الهدف. تركز هذه الدراسة على وصف البنية الروبوتية وسير عمل نظام ملاحة ذاتي التطوير (أي نظام ملاحة العمود الفقري Point (PSNS)) لجراحات وضع المسمار بمساعدة الروبوتية.
وصف النظام والبروتوكول الجراحي
تتضمن PSNS محطة عمل تنقل تتضمن ما يلي. (1) هناك برنامج واجهة المستخدم المسؤولة عن قراءة الصور من خلال إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد (3D) ، والتخطيط قبل الجراحة ، وحساب العلاقة الحركية المكانية ، والتسجيل. (2) يستخدم PSNS أنظمة التوجيه البصري بالأشعة تحت الحمراء لتتبع الوضع المكاني للروبوتات الجراحية والمرضى. يحتوي نظام التوجيه البصري بالأشعة تحت الحمراء على المكونات التالية: ‘1’ جهاز تعقب بصري ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء ويؤدى تحديد المواقع الاستريو من خلال كاميرا مزدوجة (الشكل 1)؛ ‘2’ جهاز تعقب بصري ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء ويؤدى تحديد المواقع ستيريو من خلال كاميرا مزدوجة (الشكل 1)؛ ‘2’ جهاز تعقب بصري ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء ويؤدى وضع ستيريو من خلال كاميرا مزدوجة(الشكل 1)؛‘2’ جهاز تعقب بصري ينبعث منه الضوء بالأشعة تحت الحمراء ويؤدى إلى تحديد ‘2’ كرة علامة يكون لسطحها طلاء عاكس مع خصائص عاكسة لتتبع الأدوات بدقة؛ و(3) أداة ذات إطار مرجعي دينامي (DRF) تتألف من أساس وأربعة مجالات للعلامات. لتجنب فشل تعريف نظام التتبع، يحتوي كل جهاز على تصميم DRF فريد ولا يمكن مشاركته مع بعضه البعض. يتضمن DRF المستخدم إطارًا أساسيًا (BF) متصلًا بقاعدة القطعة اليدوية لتأكيد موضع القطعة اليدوية ، وإطارًا للتأثير النهائي (EF) مرفق ًا بنهاية القطعة اليدوية لتأكيد موضع القطعة اليدوية ، وإطار ً استنسابي (FF) مثبتًا على عظم المريض لتأكيد موضع المريض ، ومسبار يستخدم طرفه لتأكيد الموضع المستهدف في الفضاء ثلاثي الأبعاد. (3) هناك قطعة يد تتألف من ست درجات من الحرية (شعبة الالخاصة بشعبة التجارة) منصة ستيوارت، مع نهاية واحدة من الروبوت مجهزة أداة عملية تستخدم لحفر مسار المسمار. القطعة اليدوية هي نظام ملاحة بمساعدة روبوتية يساعد الجراحين نحو الموضع الدقيق للغرسات ، مثل مسامير البديكل ، أو تحديد مواقع الأدوات الجراحية أثناء جراحة العمود الفقري. يتم تتبع حركة الهدف الجراحي حيث يعوض الروبوت تلقائيًا عن الهدف الصحيح. تم تصميم الروبوت كنظام شبه نشط يقدم إرشادات الأدوات الجراحية. ومع ذلك ، يتم إجراء الجراحة الفعلية من قبل الجراحين. ويوضح الشكل 2مبدأ التشغيل والمعدات .
ويشار PSNS لإجراءات بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر إجراءات العينة التالية: (1) مفتوحة، الحد الأدنى من الغازية، أو جراحة العمود الفقري عن طريق الجلد؛ ‘2’ مفتوحة، وجراحة العمود الفقري البسيطة، أو عن طريق الجلد؛ ‘2’ مفتوحة، وجراحة العمود الفقري البسيطة، أو عن طريق الجلد؛ ‘2’ مفتوحة، أو جراحة العمود الفقري البسيطة؛ ‘2’ مفتوحة، أو جراحة العمود الفقري البسيطة؛ ‘2’ مفتوحة، أو جراحة العمود الفقري البسيطة ‘2’ موقع جراحة العمود الفقري للفقرات الصدرية أو القطنية أو العجزية؛ ‘3’ الانصهار الشوكي الخلفي للصدمات، أو مرض تضيق التنكس، أو عدم الاستقرار، أو الفقار، أو القرص المنفتق، أو الورم، أو العدوى، أو تصحيح تشوه العمود الفقري؛ ‘4’ وضع أجهزة مؤقتة أو دائمة، مثل أسلاك الك أو الإبر، أثناء إجراء عملية رأب الرأس، أو إما استئصال القرص المنقط بالمنظار المنظاري البضع أو المنظاري؛ و (4) استئصال ورم العظام، بما في ذلك استئصال العظام العظمية أو خزعة الورم، حيث وجه الروبوت الإبر أو أسلاك التوجيه إلى موقع فقرة معين. يتم بطلان هذا الإجراء لأولئك الذين يعانون من عدم القدرة على تحمل التخدير أو الإجراء الجراحي أو عندما لم يتم الحصول على صور ملاحة مرضية.
لاحظ أنه يجب ترخيص وتدريب موظفي العمليات، بما في ذلك جراحي الأعصاب وجراحي العظام، في توجيه الدورات. جميع الإجراءات لتشغيل الروبوت أثناء الجراحة تحتاج إلى اتباع الإجراءات الموحدة الموصى بها لتجنب التسبب في ضرر للمريض أو الجراح. يجب أن يمتلك الجراحون خبرة جراحية تقليدية لضمان إمكانية العودة إلى الأدوات الجراحية التقليدية وإكمال الجراحة عندما يتم تحديد أن الملاحة غير دقيقة ، استنادًا إلى المعرفة التشريحية للجراحين.
Protocol
Representative Results
Discussion
ومنذ عام 1990، حدثت تطورات سريعة في التطبيقات الجراحية التي تنطوي على استخدام الروبوتات. تم تحسين التقنيات الروبوتية المتاحة ، مما أدى إلى تحسين الدقة ، والتغلب على الهزة في أيدي الإنسان ، وتقليل أوقات المطابقة والتسجيل لأنظمة الملاحة15. وتشمل فوائد المساعدة الجراحية للروبوت م…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعمت هذه الدراسة جزئيا من قبل شركة بوينت روبوتيكس Medtech التأسيس، التي وفرت نظام الروبوت. وقدم الموّل الدعم في شكل رواتب لـ X.Y. Xiao وC.W. Chen و H.K. Chou و C.Y. Sung، ولكن لم يكن له أي دور إضافي في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو قرار نشر المخطوطة أو إعدادها.
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 |
References
- Verma, K., Boniello, A., Rihn, J. Emerging techniques for posterior fixation of the lumbar spine. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgery. 24 (6), 357-364 (2016).
- Gaines, R. W. The use of pedicle-screw internal fixation for the operative treatment of spinal disorders. The Journal of Bone and Joint Surgery-American. 82 (10), 1458-1476 (2000).
- Dede, O., Ward, W., Bosch, P., Bowles, A., Roach, J. Using the freehand pedicle screw placement technique in adolescent idiopathic scoliosis surgery: what is the incidence of neurological symptoms secondary to misplaced screws. Spine. 39 (4), 286-290 (2014).
- Costa, F. Erratum: Radiation exposure in spine surgery using an image-guided system based on intraoperative cone-beam computed tomography: analysis of 107 consecutive cases. Journal of Neurosurgery: Spine SPI. 26 (4), 542 (2017).
- Stuer, C., et al. Robotic technology in spine surgery: Current applications and future developments. Intraoperative Imaging. 109, 241-245 (2011).
- Devito, D. P., et al. Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study. Spine. 35 (24), 2109-2115 (2010).
- Fan, Y., et al. Radiological and clinical differences among three assisted technologies in pedicle screw fixation of adult degenerative scoliosis. Scientific Reports. 8 (1), 890 (2018).
- Kantelhardt, S. R., et al. Perioperative course and accuracy of screw positioning in conventional, open robotic-guided and percutaneous robotic-guided, pedicle screw placement. European Spine Joutnal. 20 (6), 860-868 (2011).
- Verma, R., Krishnan, S., Haendlmayer, K., Mohsen, A. Functional outcome of computer-assisted spinal pedicle screw placement: a systematic review and meta-analysis of 23 studies including 5,992 pedicle screws. European Spine Journal. 19 (3), 370-375 (2010).
- Ghasem, A., Sharma, A., Greif, D., Alam, M., Maaieh, M. The Arrival of Robotics in Spine Surgery: A Review of the Literature. Spine. 43 (23), 1670-1677 (2018).
- Roser, F., Tatagiba, M., Maier, G. Spinal robotics: current applications and future perspectives. Neurosurgery. 72 (1), 12-18 (2013).
- Chen, H. Y., et al. Results of using robotic-assisted navigational system in pedicle screw placement. PLoS One. 14 (8), 0220851 (2019).
- . NDI Medical Available from: https://www.ndigital.com/medical/products/polaris-vega (2020)
- Gertzbein, S. D., Robbins, S. E. Accuracy of pedicular screw placement in vivo. Spine. 15 (1), 11-14 (1990).
- Kim, T. T., Johnson, J. P., Pashman, R., Drazin, D. Minimally Invasive Spinal Surgery with Intraoperative Image-Guided Navigation. Biomed Research International. 2016, 5716235 (2016).
- Bailey, S. I., et al. The BWM spinal fixator system. A preliminary report of a 2-year prospective, international multicenter study in a range of indications requiring surgical intervention for bone grafting and pedicle screw fixation. Spine. 21 (17), 2006-2015 (1996).
- Lonstein, J. E., et al. Complications associated with pedicle screws. The Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume. 81 (11), 1519-1528 (1999).
