Hodnocení předpolohovacího rámu pro robotickou operaci odstranění akustického neuromu (PPF)

Mastoidektomie je běžný otologický chirurgický zákrok, při kterém se odstraní celá mastoidní část spánkové kosti nebo její část pomocí chirurgického vrtáku. Procedura se provádí k léčbě onemocnění a infekcí, jako je mastoiditida a cholesteatom, a je také prováděna jako jeden krok k dalším operacím, jako je obličejový recesní přístup pro kochleární implantaci (CI) nebo translabyrintový přístup pro odstranění akustického neuromu (TANR). Vyšetřovatelé pracují na novém lékařském zařízení, které má konkrétně pomoci s postupem TANR. Zaměřením této studie je jedna součást tohoto zařízení, předpolohovací rám (PPF).

Operace TANR se provádí k odstranění benigních nádorů na sluchovém nervu, které mohou způsobit vážné problémy se sluchem a rovnováhou, pokud nejsou odstraněny. Současným standardem péče je mastoidektomie, po níž následuje labyrintektomie (excize labyrintu vnitřního ucha), aby se získal přístup k lební spodině, konkrétně k vnitřnímu zvukovodu (IAC), kde se nacházejí nádory.

V mastoidní kosti je zabudováno několik kritických anatomických struktur, včetně lícního nervu, který řídí pohyb obličeje, velkých krevních cév, jako je krční tepna a intrakraniální pokračování jugulární žíly, a tegmen, což je hranice mezi mastoidem. a mozek. Chirurgové jsou speciálně vyškoleni, aby tyto struktury při vrtání rozpoznali a vyhnuli se jim. Vrtání pro operaci TANR často trvá několik hodin kvůli pomalému postupu vrtáku tvrdou kostí v oblasti labyrintu. Po tomto vrtání začíná nejchoulostivější a nejkritičtější část operace, tj. odstranění akustického neuromu. Vyšetřovatelé předpokládají, že robot, vedený předoperačními snímky, může provádět vrtání pro operaci TANR při zachování bezpečných okrajů kolem kritických struktur, což umožňuje chirurgům soustředit se na jemnou konečnou fázi operace TANR.

Existuje několik robotických systémů dostupných pro ortopedické vrtací procedury, jako je kloubní artroplastika a resurfacing. Tyto systémy zahrnují systém RIO (Stryker Mako, Ft. Lauderdale, FL, USA), operační systém ROBODOC (Think Surgical Corp., Fremont, CA, USA) a CASPAR (URS Ortho GMBH & Co. KG, Rastatt, Německo). Tyto systémy se však neprokázaly dostatečně přesné, aby bezpečně provedly operaci TANR, a spoléhají na drahé obrazové naváděcí systémy, které nepřetržitě sledují polohu pacienta vzhledem k robotu, aby bylo zajištěno, že robotem řízená vrtačka zůstane v bezpečných mezích.

Vyšetřovatelé již dříve navrhli malého lehkého robota, který lze připojit ke kosti pacientovy hlavy a poskytuje požadovanou přesnost pro operaci TANR bez drahého systému navádění obrazu.

Aby bylo možné dosáhnout celého objemu mastoidektomie pro operaci TANR, musí být náš robot správně umístěn vzhledem k anatomii spánkové kosti pacienta. Vyšetřovatelé předpokládají, že pevný přípravek, který vyšetřovatelé nazývají rám pro předběžné umístění (PPF), dokáže správně umístit našeho robota, aby dokončil vrtání pro operaci TANR na populaci pacientů. Cílem této studie je prozkoumat první krok při implementaci tohoto systému připojením PPF k pacientovi, který podstupuje standardní operaci TANR, aby bylo možné lépe porozumět času potřebnému k provedení tohoto kroku a optimalizovat chirurgický pracovní postup.

PPF se připevňuje přímo k hlavě účastníků za uchem pomocí kostních šroubů upravených z hardwaru pro rekonstrukci lebky. Tyto kostní šrouby se typicky používají v této oblasti lebky a jsou umístěny v podobné hloubce průniku 3,5 mm. Bezpečnostní okraj od špičky šroubu k vnitřnímu povrchu lebky bude 0,25 mm. V budoucí studii by se pak robot připojil k základním značkám na horním povrchu PPF. Náš současný návrh PPF zahrnuje data z deseti experimentů s robotickým vrtáním. Šest pokusů bylo provedeno na vyříznutých spánkových kostech a čtyři byly provedeny na celých hlavách mrtvol. Pomocí výsledků z těchto experimentů výzkumníci zlepšili tvar PPF, aby optimálně dosáhli rozsahu plánovaných objemů TANR mastoidektomie, a také zlepšili nohy PPF, aby usnadnili rychlou a bezpečnou implantaci kostních šroubů.

Chirurgický pracovní postup, který vyšetřovatelé plánují pro úplnou robotickou mastoidektomii, zde bude popsán pro kontext, ale aby bylo jasno, kroky 7, 8 a 10 nebudou v navrhované studii provedeny.

1. Před operací chirurg ručně segmentuje mastoidektomický objem v předoperačním CT obrazu pomocí vyšetřovacího softwaru vytvořeného pro tento účel.
2. Během operace se PPF ukotví do spánkové kosti pomocí samořezných kostních šroubů.
3. Pomocí přenosného CT skeneru je pořízen intraoperační CT snímek hlavy účastníků s připojeným PPF.
4. Intraoperační CT obraz je registrován na předoperační CT a předoperační segmentace jsou pomocí registrace transformovány na intraoperační CT.
5. Základní markery na PPF jsou lokalizovány v intraoperačním CT obrazu, což umožňuje transformaci předoperačních segmentačních dat do intraoperačního prostoru CT obrazu.
6. Pohyb robota je automaticky plánován pomocí vyšetřovacího softwaru pro plánování mastoidektomie.
7. (Robot je připevněn k základním značkám na PPF a je aktivován, aby provedl trajektorii vrtání. Chirurg si ponechává kontrolu nad robotem a v případě potřeby může zastavit nebo změnit jeho rychlost).
8. (Robot je odstraněn z PPF po dokončení vrtání).
9. PPF se z účastníka odstraní uvolněním kostních šroubů.
10. (Chirurg dokončí manuální chirurgické úkony, které následují po vrtání po mastoidektomii, jako je odstranění nádorů IAC.) Výzkumníci plánují klinicky ověřit vylepšený design PPF provedením výše uvedených kroků (kromě kroků 7, 8 a 10) na deseti účastnících. Pamatujte, že PPF bude odstraněno přímo po kroku 5, když byl CT snímek zaregistrován. Pomocí dříve vyvinutého softwaru pro plánování robotické mastoidektomie (krok 6) vyšetřovatelé vypočítají procento každé mastoidektomie TANR, které je dosažitelné pro připojenou konfiguraci PPF. Krok 6 bude proveden po shromáždění snímků a nebude mít vliv na klinický postup.