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医学

Implantación coclear robótica para acceso coclear directo

Published: June 16, 2022
doi:
10.3791/64047
, , , , ,
1Department of Otorhinolaryngology, Head and Neck Surgery, Inselspital, Bern University Hospital,University of Bern, 2Hearing Research Laboratory, ARTORG Center for Biomedical Engineering Research,University of Bern, 3Department of Diagnostic and Interventional Neuroradiology,Inselspital, Bern University Hospital

Summary

El implante coclear robótico es un procedimiento para el acceso mínimamente invasivo al oído interno. En comparación con la cirugía convencional, la implantación coclear robótica implica pasos adicionales que deben llevarse a cabo en el quirófano. En este artículo damos una descripción del procedimiento y destacamos los aspectos importantes de la implantación coclear robótica.

Abstract

Los sistemas asistidos por robot ofrecen un gran potencial para una implantación coclear más suave y precisa. En este artículo, proporcionamos una visión general completa del flujo de trabajo clínico para la implantación coclear robótica utilizando un sistema robótico desarrollado específicamente para un acceso coclear directo mínimamente invasivo. El flujo de trabajo clínico involucra a expertos de diversas disciplinas y requiere capacitación para garantizar un procedimiento sin problemas y seguro. El protocolo resume brevemente la historia del implante coclear robótico. La secuencia clínica se explica en detalle, comenzando con la evaluación de la elegibilidad del paciente y cubriendo la preparación quirúrgica, la planificación preoperatoria con el software de planificación especial, la perforación del acceso al oído medio, las imágenes intraoperatorias para confirmar la trayectoria, el fresado del acceso al oído interno, la inserción de la matriz de electrodos y el manejo del implante. Se discuten los pasos que requieren atención especial. Como ejemplo, se presenta el resultado postoperatorio del implante coclear robótico en un paciente con otosclerosis avanzada. Finalmente, el procedimiento se discute en el contexto de la experiencia de los autores.

Introduction

Un implante coclear (IC) es el tratamiento estándar para la pérdida auditiva neurosensorial grave a profunda1. El procedimiento quirúrgico para el implante coclear tiene como objetivo insertar atraumáticamente la matriz de electrodos del implante coclear en la cóclea. Para la implantación, los cirujanos deben proporcionar acceso desde la superficie del hueso temporal a la cóclea. En los procedimientos convencionales, este acceso se crea mediante la eliminación de porciones del hueso mastoideo a través de una mastoidectomía y timpanotomía posterior2.

El implante coclear asistido por robot tiene como objetivo realizar un acceso mínimamente invasivo a través de un pequeño túnel al oído interno para la inserción de la matriz de electrodos. Hasta la fecha, varios sistemas para la implantación coclear asistida por robot están en desarrollo o ya están disponibles en el mercado. Uno de estos sistemas proporciona perforación controlada robóticamente de la mastoides y la inserción del electrodo y ha sido evaluado recientemente en pacientes3. Otro dispositivo es un sistema de guía específico para el paciente para la perforación de túneles y la inserción de electrodos4. Dos sistemas que no proporcionan el túnel de acceso al oído interno, sino más bien la alineación y la inserción motorizada de matrices de electrodos, han recibido recientemente la aprobación de dispositivos médicos en Europa y los Estados Unidos 5,6. La primera implementación clínica de un procedimiento de túnel mínimamente invasivo utilizando un marco de guía estereotáctica fue realizada por Labadie et al.7. El primer sistema robótico y software de planificación aplicado en casos clínicos fue desarrollado a través de la colaboración entre el Centro ARTORG de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Berna y el Departamento de Otorrinolaringología del Hospital Universitario de Berna en Suiza 8,9,10,11. El software y el sistema de planificación fueron comercializados más tarde por una empresa derivada.

Aquí, los autores presentan el protocolo involucrado en la realización del implante coclear robótico con un sistema de implantación coclear robótico dedicado. Se cubren y discuten los aspectos de la selección de pacientes adecuados, la planificación preoperatoria del túnel de acceso y el procedimiento quirúrgico completo. El objetivo de este artículo es presentar una visión general del procedimiento y compartir la experiencia de los autores con el sistema.

Protocol

Este estudio se realizó de acuerdo con las directrices institucionales y fue aprobado por la junta de revisión institucional local (ID 2020-02561). El paciente dio su consentimiento informado por escrito para el uso posterior de las imágenes y videos. El vídeo muestra los procesos implicados en la realización de la implantación coclear robótica con el software de planificación y el sistema robótico (consulte la Tabla de materiales para obtener más detalles) de acuerdo con el procedimiento descrito por el fabricante. 1. Evaluación de candidaturas de pacientes NOTA: Utilice imágenes de tomografía computarizada preoperatorias existentes para este paso. Actualmente, la implantación coclear robótica con el sistema utilizado en este protocolo solo está disponible de un solo fabricante (consulte la Tabla de materiales) para sistemas de implantes. Consulte el manual de instrucciones de uso del software de planificación para obtener detalles específicos sobre los clics de los botones, los comandos de software y las entradas del usuario. Utilice el software de planificación para cargar imágenes de tomografía computarizada preoperatorias y generar las superficies del hueso temporal, el conducto auditivo externo, los huesecillos, el nervio facial, la cuerda del tímpano y la cóclea. Utilice el software de planificación para planificar una trayectoria virtual a través del receso facial. Confirme una distancia segura entre la trayectoria de perforación y las estructuras anatómicas circundantes. Para garantizar una trayectoria de perforación segura, la distancia de la trayectoria al nervio facial debe ser de al menos 0,4 mm, y la distancia al tímpano de la cuerda debe ser de al menos 0,3 mm. Solo los pacientes con distancias de perforación seguras son elegibles para el implante coclear robótico. Utilice el software de planificación para seleccionar un tamaño de matriz de electrodos adecuado. En casos con audición residual, considere incluir el audiograma preoperatorio para la selección de la matriz de electrodos CI. 2. Inserción del tornillo fiduciario Preparar al paciente en la mesa de quirófano y administrar anestesia general según el procedimiento convencional de implantación coclear. Marque la incisión retroauricular para el implante coclear utilizando un marcador quirúrgico. Realice la incisión, levante el colgajo musculocutáneo y use la cureta para exponer el hueso cortical mastoideo. Marque la posición de los cinco tornillos fiduciarios. Coloque los primeros cuatro tornillos de registro retroauricularmente a aproximadamente 20-30 mm en un patrón trapezoidal. Coloque el quinto tornillo, para la fijación del marcador del paciente, aproximadamente a una distancia del pulgar de los primeros cuatro tornillos y lo más inferior posible.NOTA: Consulte las instrucciones para obtener una ilustración de la disposición de tornillos. Utilice la broca previa y la pieza de mano de perforación para taladrar previamente los orificios para los tornillos, con especial énfasis en que el taladro se mantenga perpendicular a la superficie ósea. Inserte los tornillos en los orificios previamente perforados. Asegúrese de que los tornillos estén firmemente fijados en el hueso.PRECAUCIÓN: Compruebe siempre la estabilidad de los tornillos. En caso de un tornillo suelto, repita el paso 2.3. y paso 2.4. para reposicionar el tornillo. 3. Imagen preoperatoria Realice imágenes por tomografía computarizada (TC) o TC de haz cónico con una resolución mínima de 0,2 mm x 0,2 mm x 0,2 mm según las instrucciones del fabricante. Realice imágenes bajo apnea para reducir los artefactos de movimiento. Exporte las imágenes a través de una memoria USB e impórtelas al software de planificación. Verifique la calidad de los datos de imagen y la visibilidad de todos los tornillos en los datos de TC. 4. Planificación preoperatoria NOTA: Realice la planificación preoperatoria en paralelo con la preparación del paciente (paso 5.) para ahorrar tiempo. Consulte el manual de instrucciones de uso del software de planificación para la generación de mallas y para obtener detalles específicos sobre los clics de los botones, los comandos de software y las entradas del usuario. Ejecute la detección automática de tornillos fiduciarios en el software de planificación. Generar la malla de la superficie ósea temporal. Generar la malla superficial del canal auditivo externo. Generar las mallas superficiales mallas mallas mallas de superficie malleus e incus. Generar la malla superficial del estribos. Generar la malla de la superficie del nervio facial.PRECAUCIÓN: Asegúrese de segmentar el nervio facial con un margen de seguridad (por ejemplo, 3 vóxeles). Si lo desea, deje que un neurorradiólogo verifique las etiquetas. Generar la malla superficial de la cuerda del tímpano. Genere la malla superficial de la cóclea y especifique la posición objetivo en la cóclea (generalmente el centro de la ventana redonda). Planifique la trayectoria del simulacro y apruebe el plan con el neurorradiólogo. Exporte el plan a un dispositivo de datos para transferirlo al sistema robótico. 5. Preparación del paciente Alinee la cabeza del paciente dentro del reposacabezas de manera que el cuello esté apoyado por el cojín inferior y la nariz del paciente esté alineada con el centro del marco superior del reposacabezas. Asegúrese de que la cabeza del paciente esté suficientemente fija en el reposacabezas.PRECAUCIÓN: La alineación correcta de la cabeza es esencial para la accesibilidad del sistema robótico al sitio quirúrgico. Coloque los electrodos de monitoreo del nervio facial. Coloque los electrodos de aguja bipolar en el orbicularis oculi y el orbicularis oris para monitoreo. Coloque los electrodos de la almohadilla autoadhesiva en la rama superficial del nervio facial para la estimulación. Coloque los electrodos de aguja monopolar en el pecho para la estimulación y el monitoreo. Pruebe la colocación correcta de los electrodos mediante la estimulación de control realizada de acuerdo con las instrucciones de uso del fabricante del sistema robótico. Cubra el sistema robótico y la plataforma de navegación con una cortina estéril. Coloque, alinee y fije el marcador del paciente en el quinto tornillo de modo que sea visible para la cámara de seguimiento del sistema robótico. Asegúrese de que el marcador del paciente esté unido rígidamente y que todas las articulaciones estén firmemente apretadas. Es fundamental evitar cualquier movimiento del marcador del paciente después del proceso de registro. En caso de movimiento, repita el registro. Realice el registro de paciente a plan, que es el proceso para relacionar el plan virtual con el paciente real. Use la pieza de mano con la herramienta de registro y colóquela en cada tornillo fiduciario (cuatro veces). Realice el procedimiento de registro según las instrucciones de uso del fabricante. La pantalla de la plataforma de navegación indica en qué tornillo colocar la herramienta. Después de digitalizar todas las posiciones de los tornillos, se calcula la precisión del registro. Confirme que la precisión del registro es suficiente para continuar comprobando el error de registro fiduciario (FRE). El sistema robótico no permite la continuación del procedimiento si el error de registro fiduciario (FRE) es superior a 0,050 mm. 6. Acceso al oído medio – Fase 1 Inserte la broca en la pieza de mano y conecte la boquilla de riego. Mueva el brazo robótico al campo quirúrgico. La pieza de mano con el taladro se acerca lentamente al sitio quirúrgico. Confirme la alineación de la broca con la trayectoria virtual planificada en el software de planificación. Comience a perforar con el sistema robótico. El sistema perforará con un movimiento de picoteo hasta que se alcance el primer punto de control de seguridad (por encima del hueco facial). Después de alcanzar el primer punto de control de seguridad, mueva el brazo robótico fuera del campo quirúrgico. 7. Comprobación de seguridad por imágenes intraoperatorias Retire el marcador de paciente del paciente. Inserte y empuje la varilla de referencia de trayectoria dentro del túnel perforado. Cubra la cabeza del paciente con drapeados estériles. Realice imágenes por TC o TC con haz cónico con la ayuda del equipo del departamento de neurorradiología. Cargue los datos de la TC en el software de planificación y confirme junto con el neurorradiólogo que la trayectoria es segura. Consulte las instrucciones de uso del software de planificación para obtener más detalles. Retire el drapeado y la varilla de referencia de trayectoria. 8. Acceso al oído medio – Fase 2 Vuelva a colocar el marcador de paciente. Asegúrese de que el marcador del paciente esté unido rígidamente y que todas las articulaciones estén firmemente apretadas. Repita el registro colocando la pieza de mano con la herramienta de registro en cada uno de los tornillos fiduciarios para la digitalización de la posición. Después de digitalizar todas las posiciones de los tornillos, se calcula la precisión del registro. Confirme que la precisión del registro es suficiente para continuar. Inserte la broca en la pieza de mano. Confirme la alineación de la broca con el túnel de perforación y continúe perforando hasta que se alcance el primer punto de estimulación del nervio facial. Inserte la sonda del nervio facial para verificar la integridad del nervio facial. Después, el sistema robótico perforará hasta el siguiente punto de estimulación del nervio facial. En total, se probarán cinco puntos de estimulación del nervio facial. Continúe perforando hasta que se alcance la cavidad timpánica. 9. Acceso al oído interno NOTA: El acceso al oído interno es un procedimiento semiautomático que el cirujano puede detener en cualquier momento para una inspección visual. Retire la broca de la pieza de mano del sistema robótico e inserte la broca de diamante para acceder al oído interno. Utilice el puntero de trayectoria para verificar el objetivo durante el fresado. Encienda el sistema robótico para fresar el voladizo óseo. El sistema se detendrá automáticamente después del avance para garantizar que se logre una apertura suficiente para la matriz de electrodos, mientras que el objetivo es preservar la membrana de la ventana redonda. Confirme el acceso al oído interno a través de un endoscopio o mediante un microscopio a través de un colgajo timpanomeatal. 10. Gestión del implante e inserción de electrodos Retire el marcador del paciente y los cinco tornillos fiduciarios. Si aún no se ha realizado, haga un colgajo timpanomeatal para visualizar el promontorio coclear. Marque la posición del cuerpo del implante utilizando la plantilla quirúrgica y prepare el bolsillo del implante. Fresar el canal de plomo para el exceso de plomo del electrodo usando un taladro otológico. Limpie el túnel perforado con succión e irrigación. Abra manualmente la membrana redonda de la ventana con un pico. Inserte el tubo guía de inserción en el túnel perforado. El tubo asegurará que la matriz de electrodos esté protegida contra la sangre y el polvo óseo y se dirija al acceso del oído interno. Fije el cuerpo del implante coclear en el bolsillo e inserte manualmente la matriz de electrodos a través del tubo guía de inserción. Marque el cable del electrodo para indicar la inserción completa a través del tubo guía de inserción. Utilice el tubo guía de inserción como referencia, es decir, colocándolo junto a la matriz de electrodos de modo que el extremo medial del tubo guía esté alineado con la profundidad de inserción prevista, por ejemplo, el contacto más externo. Luego, marque la matriz en el extremo lateral del tubo guía. Después de alcanzar la profundidad de inserción final, retire el tubo guía de inserción. Fije la matriz de electrodos con grasa y coloque el exceso de electrodo como un bucle en la cavidad mastoidea como en la implantación coclear convencional. 11. Telemetría del implante y cierre de la herida Realizar telemetría de impedancia y registrar potenciales de acción compuestos evocados eléctricamente para el monitoreo de la respuesta nerviosa12. Cierre la herida con puntos desechables.

Representative Results

El implante coclear robótico es particularmente adecuado para casos con condiciones anatómicas difíciles. Aquí, se presentan los resultados postoperatorios en un paciente con otosclerosis muy avanzada. La figura 1 muestra una imagen de TC preoperatoria. El estado avanzado de la otosclerosis ha desintegrado el hueso petroso, haciendo que la cóclea sea apenas discernible. El resultado postoperatorio se ilustra en la Figura 2. Se puede ver el pequeño acceso al túnel. En este caso, se utilizó la planificación quirúrgica para identificar preoperatoriamente un acceso óptimo de inserción al oído interno. Se puede ver la inserción exitosa de la matriz de electrodos, con una profundidad de inserción angular de aproximadamente 270 °. Figura 1: Implantación coclear robótica en un paciente con otosclerosis muy avanzada. El corte de tomografía computarizada axial del hueso temporal izquierdo muestra la cóclea apenas discernible (elipse roja). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 2: Implantación coclear robótica en un paciente con otosclerosis muy avanzada. Imagen postoperatoria que muestra el túnel perforado y la matriz de electrodos insertada. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

Aquí, se presenta una visión general de los pasos involucrados en la implantación coclear robótica. Una parte importante es la selección de candidatos adecuados para el procedimiento. Para garantizar que se puedan mantener los márgenes de seguridad durante la cirugía, se debe realizar una cuidadosa selección de candidatos para garantizar la elegibilidad para el procedimiento. La distancia entre la trayectoria virtualmente planificada y el nervio facial debe ser de al menos 0,4 mm. Además, debe estar disponible al menos una distancia de 0,3 mm a la cuerda del tímpano. Para proporcionar más flexibilidad en la planificación de la trayectoria después de las imágenes preoperatorias el día de la cirugía, se pueden considerar límites aún mayores para la selección del paciente.

Como el sistema robótico se basa en los tornillos de referencia fiducial para transferir el plan al paciente, son de importancia central para un procedimiento seguro. El cirujano debe seleccionar cuidadosamente las posiciones de los tornillos fiduciales para asegurarse de que haya suficiente espacio disponible para la perforación de trayectoria. Se debe evitar una disposición lineal de tres tornillos. Además, debe asegurarse de que el tornillo para el marcador del paciente esté colocado de tal manera que el marcador permanezca visible durante todo el procedimiento. Las instrucciones de uso del sistema robótico proporcionan directrices detalladas para el posicionamiento del tornillo. Al colocar los tornillos, debe asegurarse de que los orificios estén previamente perforados perpendicularmente a la superficie del hueso mastoideo. La fijación ajustada de los tornillos garantiza que no se produzca ningún movimiento durante el procedimiento.

Para las imágenes preoperatorias, los pacientes deben ser escaneados en apnea, ya que el movimiento respiratorio del paciente puede causar artefactos de movimiento que pueden no ser inmediatamente identificables en las imágenes, pero más adelante durante el proceso de registro pueden causar errores que impiden comenzar el procedimiento. Debe asegurarse de que la persona que realiza la planificación preoperatoria haya recibido una amplia capacitación para identificar y etiquetar con confianza las estructuras anatómicas. En particular, el curso del nervio facial, la cuerda del tímpano y la selección del objetivo en la cóclea (generalmente el centro de la membrana de la ventana redonda) deben ser entrenados. Para la generación del nervio facial, se debe considerar la seguridad adicional a través de la sobresegmentación del nervio. En caso de que no haya una modalidad de imagen disponible directamente en la sala de operaciones o no se pueda transportar un sistema de imágenes móvil a la sala de operaciones, el paciente debe ser transferido al departamento neurorradiológico para obtener imágenes. El tiempo adicional de transferencia del paciente debe ser considerado. La planificación preoperatoria se puede realizar en paralelo con la transferencia y preparación del paciente para ahorrar tiempo.

El equipo debe entrenar ampliamente el posicionamiento de la cabeza en el reposacabezas para garantizar que el marcador y los tornillos del paciente sean visibles para el sistema en etapas posteriores. La posición incorrecta de la cabeza puede resultar en la invisibilidad de los marcadores o cinemática inviable del brazo robótico. En todas las etapas durante la implantación coclear robótica, debe asegurarse de que todos los tornillos estén bien fijados, que el marcador del paciente esté sujeto rígidamente y que la pieza de mano del robot esté fija.

Para las imágenes intraoperatorias que utilizan dispositivos móviles de imágenes (p. ej., TC de haz cónico móvil), se debe garantizar un espacio suficiente para la cabeza del paciente y el reposacabezas con el drapeado estéril. Los artefactos de movimiento causados por el escáner que toca la cortina estéril podrían empeorar la calidad de imagen de la imagen intraoperatoria e impedir la toma de decisiones sobre la seguridad de la trayectoria perforada requerida para comenzar la perforación.

En un caso óptimo, la membrana de ventana redonda se conserva después del acceso robótico del oído interno, sellando el oído interno del polvo óseo y la sangre que podrían introducirse por los pasos consecutivos involucrados en el manejo del implante. Como los tornillos fiduciales y el marcador de referencia del paciente son necesarios para el acceso al oído interno, no se recomienda preparar el lecho del implante antes del acceso al oído interno para garantizar suficiente espacio para la colocación del tornillo. En caso de que la membrana de la ventana redonda no esté intacta después del acceso al oído interno, la ventana redonda podría cubrirse temporalmente como medida de protección hasta que se realice la inserción de la matriz de electrodos.

Después de establecer el acceso al oído interno, el cirujano puede usar diferentes técnicas para visualizar el acceso. Es posible la inspección microscópica a través de un colgajo timpanomeatal o la inspección endoscópica directa. Sin embargo, para la inserción posterior de la matriz de electrodos, recomendamos realizar un colgajo de tympanomeatal para proporcionar acceso directo a la matriz de electrodos, si es necesario13. El cable de la matriz de electrodos se puede marcar antes de la inserción para indicar inserciones completas en la superficie del hueso mastoideo. También recomendamos utilizar el tubo guía de inserción durante la inserción para evitar el contacto con sangre y polvo óseo y para restringir la matriz de electrodos a la trayectoria de inserción14.

El procedimiento presentado aplica la robótica autónoma de tareas en el campo de la microcirugía otológica. Las ventajas potenciales del procedimiento incluyen el acceso reproducible y mínimamente invasivo a la cóclea y, en última instancia, la inserción específica y precisa de electrodos, lo que podría ampliar el grupo de pacientes con IC en el futuro. Las limitaciones actuales del sistema son los costos adicionales asociados para el material y el personal capacitado, la mayor duración quirúrgica y la inserción de electrodos que aún se realiza manualmente. Actualmente, el implante coclear robótico requiere más tiempo (aproximadamente 4 h) que el implante coclear convencional (aproximadamente 1,5 h). Por lo tanto, la condición del paciente también debe considerarse para la elegibilidad.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores agradecen a Gianni Pauciello, Departamento de Otorrinolaringología, Cirugía de Cabeza y Cuello, Inselspital, Hospital Universitario de Berna, por la producción de video y fotografía. También agradecemos al Dr. Stefan Henle y al equipo del Departamento de Anestesiología y Medicina del Dolor, Inselspital, Hospital Universitario de Berna y al equipo del Departamento de Neurorradiología Diagnóstica e Intervencionista, Inselspital, Hospital Universitario de Berna, Berna, Suiza.

Materials

Cochlear implant MED-EL, Austria
HEARO Consumable Set CAScination, Switzerland REF 50176 CE-labelled
HEARO Instrument Set CAScination, Switzerland REF 30123 CE-labelled
HEARO System Components CAScination, Switzerland CE-labelled
Mobile cone beam CT scanner XORAN Xcat if not availalbe, imaging needs to be performed in the neuroradiological department
OTOPLAN CAScination, Switzerland REF 20125 CE-labelled
Planning laptop Any computer with enough performance is suitable, software OTOPLAN installed
USB Stick A surgical plan that was created with OTOPLAN is transferred to the HEARO system via a USB flash drive.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Caversaccio, M., Mantokoudis, G., Wagner, F., Aebischer, P., Weder, S., Wimmer, W. Robotic Cochlear Implantation for Direct Cochlear Access. J. Vis. Exp. (184), e64047, doi:10.3791/64047 (2022).
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