Teleoperatif Robotik Sistem Yardımlı Perkütan Transiliak-Transsakral Vida Fiksasyon Tekniği
Summary
Teleoperatif robotik sistem yardımlı perkütan transiliak-transsakral vida fiksasyonu uygulanabilir bir tekniktir. Vida kanalları, robotik kolların mükemmel hareket özgürlüğü ve stabilitesi sayesinde yüksek hassasiyetle uygulanabilir.
Abstract
Transiliak-transsakral vida fiksasyonu, vidaların altı kortikal kemik katmanını kırması gerektiğinden, klinik pratikte zordur. Transiliak-transsakral vidalar, dikey dikey kesme kuvvetlerine dayanacak daha uzun bir kol kolu sağlar. Bununla birlikte, vida kanalı o kadar uzundur ki, küçük bir tutarsızlık iyatrojenik nörovasküler yaralanmalara yol açabilir. Tıbbi robotların geliştirilmesi, ameliyatın hassasiyetini artırdı. Mevcut protokol, transiliak-transakral vida fiksasyonunu gerçekleştirmek için yeni bir teleoperatif robotik sistemin nasıl kullanılacağını açıklamaktadır. Robot, giriş noktasını konumlandırmak ve manşonun yönünü ayarlamak için uzaktan çalıştırıldı. Vida pozisyonları postoperatif bilgisayarlı tomografi (BT) kullanılarak değerlendirildi. Tüm vidalar, intraoperatif floroskopi kullanılarak doğrulandığı gibi güvenli bir şekilde implante edildi. Postoperatif BT, tüm vidaların cancellous kemiğinde olduğunu doğruladı. Bu sistem, doktorun inisiyatifini Robotun kararlılığı ile birleştirir. Bu prosedürün uzaktan kumandası mümkündür. Robot yardımlı cerrahi, konvansiyonel yöntemlere göre daha yüksek pozisyon tutma kapasitesine sahiptir. Aktif robotik sistemlerin aksine, cerrahlar operasyon üzerinde tam kontrole sahiptir. Robot sistemi ameliyathane sistemleri ile tamamen uyumludur ve ek ekipman gerektirmez.
Introduction
Ortopedik cerrahide kullanılan ilk robotik uygulama 1992 yılında kullanılan ROBODOC sistemidir1. O zamandan beri, robot destekli cerrahi sistemler hızla gelişmiştir. Robot yardımlı cerrahi, cerrahın uzuv hizalamasını ve eklemin fizyolojik kinematiğini geri kazanma yeteneğini artırarak artroplastiyi iyileştirir2. Omurga cerrahisinde, pedikül vidalarının bir robot kullanılarak yerleştirilmesi güvenli ve doğrudur; cerrahın radyasyona maruz kalmasını da azaltır3. Bununla birlikte, travmatik ortopedik hastalıkların heterojenliği nedeniyle robot yardımlı cerrahi ile ilgili çalışmalar sınırlı kalmıştır. Ortopedik travma için robotik cerrahi ile ilgili mevcut araştırmalar ağırlıklı olarak robotik yardımlı sakroiliak eklem vidaları ve pelvik halka kırıklarının kasık vidası fiksasyonu4, femur boynunun kanüle vida fiksasyonu5, intramedüller çivilemede giriş noktası ve distal kilitleme cıvataları 6,7, perkütan kırık redüksiyonu 8,9 ve askeri alanda kritik yaralı hastaların tedavisi10.
Perkütan vida tekniği 2D ve 3D navigasyon desteği kullanılarak gerçekleştirilebilir. Sakroiliak, anterior kolon, posterior kolon, supraasetabuler ve sihirli vidalar pelvik ve asetabuler olgular için en yaygın perkütan tekniklerdir11. Perkütan transiliak-transsakral vida tekniği cerrahlar için zorlu olmaya devam etmektedir. Bu prosedür için pelvik anatomi ve X-ışını floroskopisinin anlaşılması, doğru konumlandırma ve uzun süreli el stabilitesi gereklidir. Teleoperatif robotik sistem bu gereksinimleri iyi karşılayabilir. Bu çalışmada pelvik halka kırıklarında perkütan transiliak-transsakral vida fiksasyonunu tamamlamak için teleoperatif robotik sistem kullanılmıştır. Bu protokolün ayrıntıları ve iş akışı aşağıda sunulmuştur.
Robotik sistem
Master-Slave Ortopedik Konumlandırma ve Rehberlik Sistemi (MSOPGS) temel olarak üç bölümden oluşur: yedi serbestlik derecesine sahip cerrahi Robot (Slave Manipulator) (DOF), kuvvet geri bildirimine sahip Master Manipülatör ve konsol. Sistemin dört çalışma modu vardır: manuel çekiş, master-slave çalışma, uzak hareket merkezi (ROM) ve acil durum. Şekil 1’de MSOPPG’ler gösterilmektedir; ana bileşenleri aşağıda kısaca açıklanmıştır.
Cerrahi robot (bakınız Malzeme Tablosu), tıbbi ürünlere entegrasyon için önceden sertifikalandırılmış yedi DOF manipülatörüdür12. Robot, kuvvetteki değişiklikleri algılayabilen kuvvet geri besleme sensörlerine sahiptir. Robotik kol manuel veya uzaktan çalıştırılabilir. Uca bir tork sensörü monte edilir ve gerçek zamanlı kuvvet geri bildirimi sağlayan “Ana Manipülatör” ile eşleştirilir. Robotik kol üzerindeki maksimum yük, yumuşak doku kuvvetlerine direnmek ve cerrahi aletlerin çırpınmasını azaltmak için yeterlidir. Robot, operasyonel bir işyeri elde etmek ve istikrarı sağlamak için mobil bir platforma bağlanır. Üs “Master Manipulator” a ve operatif sisteme bağlıdır ve operatif sistemden gelen talimatları işleyebilir.
“Master Manipulator”, sağlık endüstrilerinin Robotu hassas bir şekilde kontrol etmesi için tasarlanmıştır. Bu cihaz, yüksek hassasiyetli kuvvet geri bildirimi kavrama yetenekleri de dahil olmak üzere yedi aktif DOF sunar. Son efektörü, insan elinin doğal hareket aralığını kapsar. Robotik kolun sezgisel kontrolünü sağlamak için artımlı bir kontrol stratejisi kullanılır.
İşletim sistemi, robotik kolu kontrol etmek için dört yöntem sunar: manuel çekiş, master-slave çalışma modu, uzak hareket merkezi (RCM) ve acil durum. Ameliyat sistemi cerrah ve robotu birbirine bağlar ve güvenlik alarmları sağlar. Manuel çekiş modu, manipülatörün belirli bir çalışma aralığında serbestçe sürüklenmesini sağlar. Robot, 5 saniye boyunca durdurulduktan sonra otomatik olarak kilitlenir. Master-slave modunda, cerrah robotik kolun hareketini kontrol etmek için “Master Manipulator” u kullanabilir. RCM modu, cerrahi aletin cihazın ucunun etrafında dönmesine izin verir. RCM modu, supraasetabuler kanalın radyografik gözyaşı damlası işareti ve transiliak-transsakral osseöz yolun gerçek sakral görünümü gibi kanalın eksenel floroskopi görünümünde yeniden yönlendirme için en uygun olanıdır. Manipülatör, herhangi bir pozisyonda acil frenleme için kullanılabilir. Şekil 2 , sistemin iş akışını göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Robotun türünden bağımsız olarak, ortopedide robotların temel uygulaması, cerrahların ameliyatın doğruluğunu artırmaları için gelişmiş bir araç sağlar. Bununla birlikte, cerrahi robotların ortaya çıkması doktorların yerini almaz. Robotik cerrahi yapan cerrahlar ameliyathanede olabilir veya olmayabilir. Cerrahi robotlar genellikle bir bilgisayar kontrol sistemi, operasyondan sorumlu bir robotik kol ve izlemeden sorumlu bir navigasyon sistemi içerir. Robot ve cerrahın nasıl etkileşime girdiğine …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Hiç kimse.
Materials
| 160-slice CT | United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd | uCT780 | Acquire the prescise image and DICOM data |
| Electric bone drill | YUTONG Medical | None | Power system |
| Fluoroscopic plate base | None | None | Fix the cadaveric pelves to operating table |
| K-wire | None | 2.5mm | Guidewire |
| Master-Slave Orthopaedic Positioning and Guidance System | United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd | None | A teleoperated robotic system that positions screws for orthopaedic surgery |
| Mimics Innovation Suite | Materialise | Mimics Medical 21 | Preoperative planning software |
| Mobile C-arm | United Imaging Healthcare Surgical Technology Co. Ltd | uMC560i | Low Dose CMOS Mobile C-arm |
| Operating table | KELING | DL·C-I | Fluoroscopic surgical table |
| Schanz pins | Tianjin ZhengTian Medical Instrument Co.,Ltd. | 5.0mm | Fix the cadaveric pelves |
| Semi-threaded screw | Tianjin ZhengTian Medical Instrument Co.,Ltd. | 7.3mm | Transiliac-Transsacral Screw |
| Seven DOF manipulator | KUKA, Germany | LBR Med 7 R800 | Device for performing surgical operations |
References
- Bargar, W. L., Bauer, A., Börner, M. Primary and revision total hip replacement using the Robodoc system. Clinical Orthopaedics and Related Research. (354), 82-91 (1998).
- Jacofsky, D. J., Allen, M. Robotics in arthroplasty: A comprehensive review. Journal of Arthroplasty. 31 (10), 2353-2363 (2016).
- Perfetti, D. C., Kisinde, S., Rogers-LaVanne, M. P., Satin, A. M., Lieberman, I. H. Robotic spine surgery: Past, present and future. Spine. 47 (13), 909-921 (2022).
- Long, T., et al. Comparative study of percutaneous sacroiliac screw with or without TiRobot assistance for treating pelvic posterior ring fractures. Orthopaedic Surgery. 11 (3), 386-396 (2019).
- Duan, S. J., et al. Robot-assisted percutaneous cannulated screw fixation of femoral neck fractures: Preliminary clinical results. Orthopaedic Surgery. 11 (1), 34-41 (2019).
- Lei, H., Sheng, L., Manyi, W., Junqiang, W., Wenyong, L. A biplanar robot navigation system for the distal locking of intramedullary nails. International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 6 (1), 61-65 (2010).
- Oszwald, M., et al. Robotized access to the medullary cavity for intramedullary nailing of the femur. Technology and Health Care. 18 (3), 173-180 (2010).
- Hung, S. S., Lee, M. Y. Functional assessment of a surgical robot for reduction of lower limb fractures. International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 6 (4), 413-421 (2010).
- Dagnino, G., et al. Image-guided surgical robotic system for percutaneous reduction of joint fractures. Annual Review of Biomedical Engineering. 45 (11), 2648-2662 (2017).
- Garcia, P., et al. Trauma Pod: A semi-automated telerobotic surgical system. International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 5 (2), 136-146 (2009).
- Gaensslen, A., Müller, M., Nerlich, M. . Acetabular Fractures: Diagnosis, Indications, Treatment Strategies. , (2017).
- LBR Med: A collaborative robot for medical applications. KUKA Available from: https://www.kuka.com/en-cn/industries/health-care/kuka-medical-robotics/lbr-med (2023)
- Gras, F., et al. 2D-fluoroscopic navigated percutaneous screw fixation of pelvic ring injuries–A case series. BMC Musculoskeletal Disorders. 11, 153 (2010).
- Innocenti, B., Bori, E. Robotics in orthopaedic surgery: Why, what and how. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 141 (12), 2035-2042 (2021).
- Chen, A. F., Kazarian, G. S., Jessop, G. W., Makhdom, A. Robotic technology in orthopaedic surgery. Journal of Bone and Joint Surgery. 100 (22), 1984-1992 (2018).
- D’Souza, M., et al. Robotic-assisted spine surgery: History, efficacy, cost, and future trends. Robotic surgery. 6, 9-23 (2019).
- Dagnino, G., et al. Navigation system for robot-assisted intra-articular lower-limb fracture surgery. International Journal for Computer Assisted Radiology and Surgery. 11 (10), 1831-1843 (2016).
- Füchtmeier, B., et al. Reduction of femoral shaft fractures in vitro by a new developed reduction robot system ‘RepoRobo. Injury. 35, 113-119 (2004).
- Schuijt, H. J., Hundersmarck, D., Smeeing, D. P. J., vander Velde, D., Weaver, M. J. Robot-assisted fracture fixation in orthopaedic trauma surgery: A systematic review. OTA International. 4 (4), 153 (2021).
- Wang, J. Q., et al. Percutaneous sacroiliac screw placement: A prospective randomized comparison of robot-assisted navigation procedures with a conventional technique. Chinese Medical Journal. 130 (21), 2527-2534 (2017).
- Zhu, Z. D., et al. TiRobot-assisted percutaneous cannulated screw fixation in the treatment of femoral neck fractures: A minimum 2-year follow-up of 50 patients. Orthopaedic Surgery. 13 (1), 244-252 (2021).
- Gardner, M. J., Routt, M. L. Transiliac-transsacral screws for posterior pelvic stabilization. Journal of Orthopaedic Trauma. 25 (6), 378-384 (2011).
- Verhey, J. T., Haglin, J. M., Verhey, E. M., Hartigan, D. E. Virtual, augmented, and mixed reality applications in orthopedic surgery. International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 16 (2), 2067 (2020).
