직접 인공와우 접근을 위한 로봇 인공와우 이식
Özet
로봇 인공와우 이식은 최소 침습적 내이 접근을 위한 절차입니다. 기존의 수술과 비교할 때, 로봇 인공와우 이식은 수술실에서 수행해야하는 추가 단계를 포함합니다. 이 기사에서는 절차에 대한 설명을 제공하고 로봇 인공와우 이식의 중요한 측면을 강조합니다.
Abstract
로봇 지원 시스템은 더 부드럽고 정밀한 인공와우 이식을 위한 큰 잠재력을 제공합니다. 이 기사에서는 최소 침습적이고 직접적인 인공와우 접근을 위해 특별히 개발된 로봇 시스템을 사용하여 로봇 인공와우 이식을 위한 임상 워크플로우에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다. 임상 워크 플로우에는 다양한 분야의 전문가가 참여하며 원활하고 안전한 절차를 보장하기위한 교육이 필요합니다. 이 프로토콜은 로봇 인공와우 이식의 역사를 간략하게 요약합니다. 임상 순서는 환자 자격 평가 및 수술 준비, 특수 계획 소프트웨어를 사용한 수술 전 계획, 중이 접근의 드릴링, 궤적을 확인하기위한 수술 내 이미징, 내이 접근의 밀링, 전극 어레이의 삽입 및 임플란트 관리로 시작하여 자세히 설명됩니다. 특별한주의가 필요한 단계가 논의됩니다. 예를 들어, 진행성 이공막증을 앓고 있는 환자에서 로봇 인공와우를 이식하는 수술 후 결과가 제시된다. 마지막으로, 절차는 저자의 경험의 맥락에서 논의됩니다.
Introduction
인공와우(CI)는 중증에서 심오한 감각신경성 난청에 대한 표준 치료법입니다1. 인공와우 이식을 위한 외과적 절차는 인공와우 전극 어레이를 인공와우에 외상적으로 삽입하는 것을 목표로 한다. 이식을 위해 외과 의사는 측두골의 표면에서 달팽이관에 접근해야합니다. 종래의 절차에서, 이러한 접근은 유양돌기 절제술 및 후부 tympanotomy2를 통해 유양돌기 뼈의 일부를 제거함으로써 생성된다.
로봇 보조 인공와우 이식은 전극 어레이 삽입을 위해 내이에 작은 터널을 통해 최소 침습적 접근을 수행하는 것을 목표로 합니다. 현재까지 로봇 보조 인공와우 이식을 위한 여러 시스템이 개발 중이거나 이미 시중에 나와 있습니다. 이러한 시스템 중 하나는 유양돌기의 로봇 제어 드릴링 및 전극 삽입을 제공하며 최근 환자3에서 평가되었습니다. 또 다른 장치는 터널 드릴링 및 전극 삽입(4)을 위한 환자별 안내 시스템이다. 내이 접근 터널을 제공하지 않고 오히려 전극 어레이의 정렬 및 전동 삽입을 제공하는 두 시스템은 최근 유럽과 미국에서 의료 기기 승인을 받았습니다 5,6. 입체 전술 안내 프레임을 사용하는 최소 침습적 터널 절차의 첫 번째 임상 구현은 Labadie et al.7에 의해 수행되었다. 임상 사례에 적용된 최초의 로봇 시스템 및 계획 소프트웨어는 베른 대학의 ARTORG 생물 의학 공학 센터와 스위스 베른 대학 병원의 이비인후과 8,9,10,11 간의 협력을 통해 개발되었습니다. 계획 소프트웨어 및 시스템은 나중에 스핀 오프 회사에 의해 상용화되었습니다.
여기에서, 저자들은 전용 로봇 인공와우 이식 시스템을 사용하여 로봇 인공와우 이식을 수행하는 데 관련된 프로토콜을 제시합니다. 적합한 환자를 선택하고, 접근 터널의 수술 전 계획 및 완전한 수술 절차를 다루는 측면이 다루어지고 논의됩니다. 이 기사의 목적은 절차에 대한 개요를 제시하고 저자의 경험을 시스템과 공유하는 것입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서, 로봇 인공와우 이식에 관련된 단계들에 대한 개요가 제시된다. 중요한 부분은 절차에 적합한 후보자를 선택하는 것입니다. 수술 중 안전 마진을 유지할 수 있도록하려면 시술 자격을 보장하기 위해 신중한 후보자 선별 검사를 수행해야합니다. 사실상 계획된 궤적과 안면 신경 사이의 거리는 적어도 0.4mm가되어야합니다. 또한, 코다 팀파니까지의 최소 0.3 mm 거리를 사용할 수 있어야합니다. 수술 당일 수술 전 이미징 후 궤적 계획에 더 많은 유연성을 제공하기 위해 환자 선택에 더 큰 제한을 고려할 수 있습니다.
로봇 시스템은 환자에게 계획을 전달하기 위해 신탁 랜드 마크 나사에 의존하기 때문에 안전한 절차를 위해 매우 중요합니다. 외과 의사는 궤적 드릴링에 충분한 공간을 확보하기 위해 신탁 나사의 위치를 신중하게 선택해야합니다. 세 개의 나사로 구성된 선형 배열은 피해야합니다. 또한, 환자 마커에 대한 나사가 시술 내내 마커가 계속 보이도록 위치되도록 보장되어야 한다. 로봇 시스템 사용 지침은 나사 위치에 대한 자세한 지침을 제공합니다. 나사를 배치 할 때 구멍이 유양돌기 뼈의 표면에 수직으로 미리 뚫려 있는지 확인해야합니다. 나사를 단단히 고정하면 절차 중에 움직임이 발생하지 않습니다.
수술 전 영상의 경우, 환자의 호흡 동작이 이미지에서 즉시 식별되지 않을 수 있는 모션 아티팩트를 유발할 수 있지만 나중에 등록 프로세스 중에 절차를 시작하는 데 방해가 되는 오류가 발생할 수 있으므로 무호흡증에서 환자를 스캔해야 합니다. 수술 전 계획을 수행하는 사람이 해부학 적 구조를 자신있게 식별하고 라벨을 붙이기 위해 광범위한 교육을 받았는지 확인해야합니다. 특히, 안면 신경의 과정, chorda tympani, 및 달팽이관에서 표적의 선택 (일반적으로 둥근 창 막의 중심)은 훈련되어야합니다. 안면 신경 생성의 경우, 신경의 과도한 세분화를 통한 추가적인 안전성이 고려되어야합니다. 수술실에서 직접 이미징 방식을 사용할 수 없거나 수술실로 이동할 수있는 이미징 시스템을 사용할 수없는 경우 환자를 이미징을 위해 신경 방사선 부서로 옮겨야합니다. 추가 환자 이송 시간을 고려해야합니다. 수술 전 계획은 시간을 절약하기 위해 환자 이송 및 준비와 병행하여 수행 할 수 있습니다.
팀은 헤드레스트의 헤드 포지셔닝을 광범위하게 훈련하여 환자 마커와 나사가 나중 단계에서 시스템에 표시되도록 해야 합니다. 잘못된 머리 자세는 마커가 보이지 않거나 로봇 팔의 불가능한 운동학을 초래할 수 있습니다. 로봇 인공와우 이식 중 모든 단계에서 모든 나사가 단단히 고정되고 환자 마커가 단단히 부착되며 로봇의 핸드피스가 고정되어 있는지 확인해야합니다.
모바일 영상 장치(예를 들어, 모바일 콘빔 CT)를 이용한 수술내 영상화의 경우, 멸균 드레이핑을 통해 환자의 머리와 머리 받침대의 충분한 클리어런스가 보장되어야 한다. 스캐너가 멸균 드레이프에 닿아 발생하는 모션 아티팩트는 수술 중 이미지의 이미지 품질을 악화시키고 드릴링 시작에 필요한 드릴링된 궤적의 안전성에 대한 의사 결정을 방해할 수 있습니다.
최적의 경우, 둥근 창 막은 로봇 내이 접근 후 보존되어 임플란트 관리와 관련된 연속적인 단계에 의해 도입 될 수있는 뼈 먼지와 혈액으로부터 내이를 밀봉합니다. 내이 접근을 위해서는 신탁 나사와 환자 참조 마커가 필요하므로 나사 배치를위한 충분한 공간을 확보하기 위해 내이 접근 전에 임플란트 침대를 준비하는 것은 권장하지 않습니다. 내이 접근 후 둥근 창 막이 손상되지 않은 경우, 둥근 창은 전극 어레이 삽입이 수행 될 때까지 보호 조치로 일시적으로 덮일 수 있습니다.
내이에 대한 접근이 확립 된 후, 외과 의사는 접근을 시각화하기 위해 다른 기술을 사용할 수 있습니다. tympanomeatal flap 또는 직접 내시경 검사를 통한 현미경 검사가 가능합니다. 그러나, 이후 전극 어레이 삽입을 위해, 필요한 경우(13) 전극 어레이에 직접 접근할 수 있도록 tympanomeatal 플랩을 수행하는 것이 좋다. 전극 어레이 리드는 삽입 전에 표시되어 유양돌기 뼈의 표면에서 완전한 삽입을 나타낼 수 있습니다. 또한 삽입 중에 삽입 가이드 튜브를 사용하여 혈액 및 뼈 먼지와의 접촉을 피하고 전극 어레이를 삽입 궤적(14)으로 제한하는 것이 좋습니다.
제시된 절차는 이비인후과 미세 수술 분야에서 작업 자율 로봇 공학을 적용합니다. 이 절차의 잠재적 이점으로는 달팽이관에 대한 재현 가능하고 최소 침습적 접근, 궁극적으로 표적화 된 전극의 정확한 삽입이 포함되어있어 향후 CI 환자 풀을 확장 할 수 있습니다. 시스템의 현재 한계는 재료 및 숙련 된 직원에 대한 추가 비용, 더 긴 수술 기간 및 여전히 수동으로 수행 된 전극 삽입과 관련이 있습니다. 현재 로봇 인공와우 이식은 기존의 인공와우 이식(약 1.5시간)보다 더 많은 시간(약 4시간)을 필요로 한다. 따라서 환자의 상태도 적격성을 고려해야합니다.
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 비디오 제작 및 사진 촬영을 위해 Otorhinolaryngology, 두경부 외과, Inselspital, Bern University Hospital의 Gianni Pauciello에게 감사드립니다. 우리는 또한 Stefan Henle 박사와 마취학 및 통증 의학과, Inselspital, Bern University Hospital의 팀과 Inselspital, Bern University Hospital, Bern University Hospital의 진단 및 중재 신경 방사선학과 팀에게 감사드립니다.
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. |
Referanslar
- Wimmer, W., Weder, S., Caversaccio, M., Kompis, M. Speech intelligibility in noise with a pinna effect imitating cochlear implant processor. Otology & Neurotology. 37 (1), 19-23 (2016).
- Lenarz, T. Cochlear implant – State of the art. GMS Current Topics in Otorhinolaryngology -Head and Neck Surgery. 16, (2018).
- Klopp-Dutote, N., Lefranc, M., Strunski, V., Page, C. Minimally invasive fully ROBOT-assisted cochlear implantation in humans: Preliminary results in five consecutive patients. Clinical Otolaryngology. 46 (6), 1326-1330 (2021).
- Kluge, M., Rau, T., Lexow, J., Lenarz, T., Majdani, O. Untersuchung der Genauigkeit des RoboJig für die minimal-invasive Cochlea-Implantat-Chirurgie. Laryngo-Rhino-Otologie. 97, 10602 (2018).
- Barriat, S., Peigneux, N., Duran, U., Camby, S., Lefebvre, P. P. The use of a robot to insert an electrode array of cochlear implants in the cochlea: A feasibility study and preliminary results. Audiology and Neurotology. 26 (5), 361-367 (2021).
- . Clinical Trials.gov Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04577118 (2022)
- Labadie, R. F., et al. Minimally invasive image-guided cochlear implantation surgery: First report of clinical implementation. The Laryngoscope. 124 (8), 1915-1922 (2014).
- Caversaccio, M., et al. Robotic middle ear access for cochlear implantation: First in man. PLOS One. 14 (8), 0220543 (2019).
- Weber, S., et al. Instrument flight to the inner ear. Science Robotics. 2 (4), 4916 (2017).
- Bell, B., et al. In vitro accuracy evaluation of image-guided robot system for direct cochlear access. Otology & Neurotology. 34 (7), 1284-1290 (2013).
- Caversaccio, M., et al. Robotic cochlear implantation: Surgical procedure and first clinical experience. Acta Oto-Laryngologica. 137 (4), 447-454 (2017).
- Dillier, N., et al. Measurement of the electrically evoked compound action potential via a neural response telemetry system. The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 111, 407-414 (2002).
- Wimmer, W., et al. Cone beam and micro-computed tomography validation of manual array insertion for minimally invasive cochlear implantation. Audiology and Neuro-Otology. 19 (1), 22-30 (2014).
- Wimmer, W., et al. Electrode array insertion for minimally invasive robotic cochlear implantation with a guide tube. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 11, 80-81 (2016).
