Ergonomie chirurga v roboticky asistované laparoskopické vs. standardní laparoskopické chirurgii (MURALS)

Počet chirurgických zákroků prováděných s použitím technik s minimálním přístupem roste kvůli zkrácené době zotavení pacientů. Chirurgové tak provádějí stále větší počet endoskopických/laparoskopických výkonů a operují delší dobu. Nedávná metaanalýza ukázala, že muskuloskeletální poranění související s prací mezi chirurgy jsou běžná (1) a chirurgové patří k těm, které jsou nejvíce ohroženy poklesem pohybového aparátu souvisejícím s prací (2). Prevalence degenerativního onemocnění páteře je skutečně 17 %, patologie rotátorové manžety 18 % a degenerativního onemocnění bederní páteře 19 % (1). Zkušenosti chirurga s muskuloskeletální bolestí související s prací kromě zranění a bolestí vysoce převládající v krku (48 %), rameni (43 %) a zádech (50 %) (13).

Podle Úřadu pro národní statistiku ve Spojeném království jsou muskuloskeletální problémy mezi pracovní silou druhou nejčastější příčinou nepřítomnosti (17,7 %) a představují 23denní nepřítomnost ročně (2). To není nepodobné v USA, kde Bureau of Labor Statistics odhaduje, že 62 % všech pracovních úrazů a 32 % zameškaných dnů v práci je způsobeno muskuloskeletálními problémy. Souhrnně tyto údaje naznačují, že muskuloskeletální problémy způsobené kariérou v chirurgii mohou snížit fyzické zdraví, což je spojeno se sníženou produktivitou, dlouhověkostí kariéry a dokonce i kvalitou péče o pacienty.

Roboticky asistovaná laparoskopická chirurgie (RALS) je moderní technologie, která by mohla pomoci zmírnit tyto problémy pohybového aparátu a tím zlepšit péči o pacienty. Ve srovnání se standardní laparoskopickou operací (LS) nabízí RALS stabilnější pohyby zápěstí se sníženým účinkem opěrného bodu, což je přínosem pro pacienta (3). Objevují se důkazy, že RALS je spojena s nižší mírou muskuloskeletálních problémů (23–80 %) než LS (70–100 %) (1). RALS proto může být atraktivní alternativou k LS, navzdory vysokým nákladům na vybavení a strmé křivce učení během tréninku.

Žádná studie neporovnávala požadavky RALS vs. LS na muskuloskeletální únavu (a následné riziko zranění) a zda jsou tyto změny podpořeny změnami kognitivní únavy. Cílem vyšetřovatelů je zjistit, zda je kariéra využívající RALS spojena s lepším muskuloskeletálním zdravím pro chirurgy než standardní LS při provádění složitých minimálně invazivních postupů.

Hypotézou je, že RALS sníží muskuloskeletální únavu a prevalenci muskuloskeletálních poranění u chirurgů ve srovnání s LS. Pokud je to pravda, RALS by měla získat zvýšenou podporu prostřednictvím zachování zdraví chirurga, a tím snížení nákladů pro poskytovatele zdravotní péče.

Výzkumné subjekty (chirurgové a pacienti) Chirurgové: Vyšetřovatelé naberou chirurgy dokončující chirurgické postupy, kteří mají podobnou úroveň zkušeností mezi skupinami RALS a LS. Chirurgové vyplní dotazník týkající se pracovní doby a zkušeností, úrovně fyzické aktivity (např. sport, jízda na kole do práce nebo na zahradě), celkový zdravotní stav a muskuloskeletální symptomy za posledních 12 měsíců pomocí standardizovaných severských dotazníků pro analýzu muskuloskeletálních symptomů (11 ). Výzkumníci budou také kvantifikovat tělesné složení (výška, tělesná hmotnost, BMI, svalová hmota, tuková hmota) pomocí klinicky ověřené bioelektrické impedanční analýzy. Chirurgové budou široce přizpůsobeni věku a chirurgickým zkušenostem, antropometrii a pohlaví. Pacienti: K dokončení práce budou vyšetřovatelé používat data od n = 40 pacientů operovaných v RALS a n = 40 LS skupin, které budou odpovídat věku, pohlaví, BMI a předoperačnímu skóre rizika.

Chirurgický postup a celkový design studie Údaje budou shromažďovány během indexových výkonů: Například prostatektomie nebo přední resekce s použitím buď RALS nebo LS. Před operací jsou chirurgové vybaveni jak EMG (pro měření svalové únavy), tak EEG (pro měření kognitivní únavy). Chirurgové vyplní řadu ověřených dotazníků před a po každé operaci, aby subjektivně určili muskuloskeletální napětí/bolest a kognitivní únavu.

Tento výzkum se provádí v reálné chirurgii a kontrola podmínek mezi operacemi je jedinečně náročná. Studie vyloučí jakékoli operace, kde komplikace vedou k tomu, že operace zabere více než 50 % průměrné průměrné doby operace, aby se zabránilo zkreslení údajů směrem k účinku na muskuloskeletální únavu. Tento průměrný průměrný čas bude zahrnovat také pro specifické postupy, např. Prostatektomie - vymezení resekčních okrajů disekcí endopelvické fascie a mobilizací semenných váčků, rekta a hrdla močového měchýře, definování a transekce prostatických pediklů; transekce hrdla močového měchýře, močové trubice a prostaty; anastomuje uretru na hrdlo močového měchýře. Chirurgie střev - identifikace, transekce a podvázání pediklu; laterální mobilizace a zachování ureterů a střevní anastomóza.

Vyšetřovatelé vyhodnotí akutní únavu porovnáním RALS a LS v rámci jediné operace, která je první operací v daný den. Pro stanovení kumulativní únavy (chronické účinky operace, cíl 2) bude provedeno srovnání mezi první a poslední operací subjektu v den, kdy byly dokončeny > 2 operace.

Měření muskuloskeletální únavy (EMG) EMG zdůvodnění. Studie bude využívat elektromyografii (EMG) ke stanovení akutních a chronických změn v muskuloskeletálních nárocích spojených s operací RALS a LS. Povrchová EMG je neinvazivní procedura, která měří svalovou aktivitu záznamem elektrického signálu generovaného během náboru svalových vláken. Jeho schopnost hodnotit únavu je již dlouho zavedená (např. (4)) a je široce používán v mnoha populacích, včetně sportovců (např. (5)), zubaři (6) a chirurgové (např. (7,8)) EMG bude odebíráno po dobu 200 s (9) po 0, 30, 60, 90 a 120 minutách ~2hodinového chirurgického zákroku. Kromě těchto časových bodů budou EMG data shromažďována během klinicky důležitých úkolů (např. šití po dokončení operace, která obvykle trvá 10 minut).

EMG protokol. Před účastí poskytnou chirurgové písemný informovaný souhlas. Chirurgové budou dokončovat indexové procedury: Například prostatektomii nebo přední resekci s použitím buď RALS nebo LS; protokol pro sběr EMG dat bude identický. Před operací budou chirurgové vybaveni bezdrátovými EMG senzory. Postupy sběru dat EMG se budou řídit zavedenými protokoly týkajícími se přípravy místa a umístění elektrod, jakož i sběru dat, zpracování a normalizace (7,12). Stručně řečeno, místo bude oholeno a vyčištěno alkoholovými ubrousky s bipolárními elektrodami umístěnými na břiše svalu a paralelně se svalovými vlákny se vzdáleností mezi elektrodami 20 mm (12). Elektrody budou umístěny na svaly paží, krku, ramen a zad, např. m. flexor carpi radialis, m. biceps, oboustranně z m. trapezius a oboustranně z m. erector spinae. Tyto svaly byly vybrány na základě nedávné metaanalýzy (13). Elektrody se nasazují před chirurgickým čištěním a elektrody budou zakryty chirurgickým pláštěm, čímž se udrží sterilní sál. Bezdrátový EMG systém byl zvolen tak, aby byl minimálně invazivní a nebránil chirurgovi v pohybu dráty.

EMG analýza dat. Data budou shromažďována a analyzována pomocí EMG Works (Delsys Inc., Boston, MA, USA), s doporučenými technikami normalizace, vzorkování, filtrování a vyhlazování (7). EMG záznamy v předchozích datech ukazují významné změny během LS výkonů u 70 - 85 % chirurgů, především v oblasti krku, ramen, rukou, dolní části zad a svalů dolních končetin. Záznamy ze svalů paží, krku, ramen a zad budou monitorovány, ale svaly dolních končetin nebudou zahrnuty, protože během RALS chirurgové sedí daleko od pacienta a opěrky obočí a rukou značně mění zátěž na dolní končetiny. srovnání svalů dolních končetin u LS nemá význam. Jakmile je signál EMG normalizován (10), základní proměnné EMG, jako je frekvence a amplituda, mohou poskytnout informace o tom, jak se změnil nábor svalových vláken, a to jak v jednom svalu, tak i v několika svalech (strategie aktivace / náboru), zatímco lze také vypočítat skóre únavy (11). Proces normalizace může umožnit porovnávání mezi svaly a také zkoumat aktivitu svalů v různých časových bodech (tj. v rámci stejné relace nebo po uplynutí delší doby; např. (5,12,13).

Měření kognitivní únavy (EEG) EEG zdůvodnění. Studie bude používat elektroencefalografii (EEG) ke zjištění, zda akutní nebo chronické změny v muskuloskeletálních nárocích jsou spojeny se změnami v motorické kontrole a kognitivní únavě. Kognitivní únava může být určena pomocí neurofyziologických opatření, jako je elektroencefalogram. EEG může měřit probíhající elektrickou aktivitu mozku během daného úkolu, například při řízení nebo během operace. EEG měření únavy může poskytnout objektivní kvantifikaci kognitivního stavu jednotlivce v reálném čase, čímž se zbaví spoléhání se na subjektivní měření, jako je self-report nebo dotazníky, u kterých bylo zjištěno, že jsou nespolehlivé pro stavy střední únavy. Mozek v kteroukoli chvíli osciluje na řadě různých frekvencí a tato informace se zaznamenává do EEG. Síla určitých frekvenčních pásem byla brána jako proxy pro indexování kognitivní únavy. Konkrétně důkazy naznačují, že výkon v alfa pásmu (7–13 Hz) je citlivý na únavu (přehled viz (14)) a byl použit k měření únavy řidiče jak při cvičeních v reálném provozu, tak v simulačních cvičeních (15–18). . Když se únava zvyšuje, dochází k aktivitě alfa-pásma v dávkách 500 milisekund, které jsou známé jako alfa vřetena (19). Alfa vřetena jsou považována za odraz individuálních únavových stavů a ​​lze je kvantifikovat z hlediska jejich maximální frekvence, trvání a amplitudy, což vede k individuálnímu alfa podpisu (20).

EEG protokol. Zatímco chirurgové mají nasazené elektrody EMG, podobný postup bude dokončen pro bezdrátové elektrody EEG. Místo kůže na hlavě bude připraveno, jak bylo popsáno dříve (21) a elektrodový gel a kryt elektrody budou aplikovány před chirurgickým krytem, ​​čímž se zachová sterilita chirurgického sálu. Elektrody budou umístěny nad kortexem pomocí 8kanálové elektrodové montáže pro záznam probíhajících EEG oscilací během operace po dobu 200 s (9) po 0, 30, 60, 90 a 120 minutách ~2hodinového chirurgického zákroku. Elektrody budou umístěny podle mezinárodního systému umístění elektrod 10-20. Hlavní zájmové EEG kanály budou umístěny nad okcipitálním a parietálním kortexem, jmenovitě umístění elektrod 01, O2, P3, P4, P7, P8, kde lze detekovat maximální alfa aktivitu. Kromě těchto časových bodů budou data EEG shromažďována během klinicky důležitých úkolů (např. šití po dokončení operace, která obvykle trvá 10 minut). Bezdrátový EEG systém byl zvolen tak, aby byl minimálně invazivní a nezpůsoboval rozptylování nebo omezení pohybem drátů.

Analýza dat EEG. Data budou shromažďována a analyzována pomocí Enobio 8 5G (Neuroelectrics, Cambridge, MA, USA) za použití standardních referenčních, vzorkovacích, filtračních a vyhlazovacích technik (21). Vyšetřovatelé budou porovnávat špičkový výkon alfa a trvání a amplitudu vřetena alfa v RALS ve srovnání s LS. Změny v EEG výkonových spektrech, konkrétně ve frekvenčním pásmu alfa, budou využity k monitorování bdělosti a poskytnou zásadní informace o tom, zda kognitivní únava je základem jakékoli muskuloskeletální únavy. Studie bude také schopna identifikovat, jak se bdělost mění v průběhu času během operace prostřednictvím energetických spekter EEG.

Měření fyzické aktivity chirurga a zdraví pohybového aparátu Je životně důležité, aby únavu pohybového aparátu u chirurgů neovlivňovalo nic jiného než pracovní prostředí. Během sběru dat budeme každý týden používat tříosé akcelerometry, abychom změřili a zajistili, že chirurgové nemění vzorce své fyzické aktivity (a tedy nezesílí nebo neslábnou). Výživa je také rozhodující pro rozvoj síly, stejně jako špatná výživa může vést ke ztrátě síly. Chirurgové proto budou během období sběru dat v týdenních intervalech vyplňovat 3denní deníky potravin a analýzu stravy.

Statistika a analýza dat. Výpočet síly: K dosažení cíle 1 vyšetřovatelé očekávají rozdíl v muskuloskeletální únavě 20 % mezi RALS a LS na základě omezených dostupných důkazů (1). Proto bude na základě předpokládané velikosti účinku (Cohenovo d) 0,82 proveden nábor 40 subjektů v RALS a 40 subjektů v LS (celková velikost vzorku n = 80). Tato čísla budou porovnána mezi operacemi prostaty a střev. V cíli 2 data naznačují, že úroveň únavy mezi poslední operací dne oproti první bude větší než rozdíl v cíli 1 (Cohenovo d 0,90), proto je pro tuto výzkumnou otázku zapotřebí 27 subjektů/skupina. Konečně v cíli 3 prozkoumat, zda jsou změny v muskuloskeletální únavě podpořeny změnami v motorické kontrole a kognitivní únavě, vyšetřovatelé předpokládají velikost účinku 0,85 mezi RALS a LS, a proto použijí data ze skupiny 31/skupina ke studiu tohoto účinku. A priori výpočet výkonu bude použit k výpočtu požadované velikosti vzorku pomocí G*Power 3 (22). Konzervativně byla zvolena nižší ze tří hodnot pro výpočet výkonu (velikost efektu 0,82). Za předpokladu, že Cohenovo d je 0,82, vyžaduje 40 účastníků na skupinu pro 90% sílu k detekci rozdílu mezi skupinami při alfa 0,05.

Statistická analýza: K určení rozdílů v muskuloskeletální a kognitivní únavě u RALS a LS bude použit smíšený model ANOVA nebo neparametrický ekvivalent. Data a závěry získané na konci studie budou sloužit jako doporučení jak ve vědecké literatuře (publikacích), tak k šíření na konferencích ke konci projektu (viz Ganttův diagram). Studie je platformou pro vytvoření silného argumentu týkajícího se dlouhodobých muskuloskeletálních účinků na chirurgy provádějící minimální přístupové procedury v RALS.