Kirurg ergonomi i robotassisteret laparoskopisk vs standard laparoskopisk kirurgi (MURALS)

Antallet af kirurgiske indgreb, der udføres med minimal adgangsteknikker, er stigende på grund af forbedrede restitutionstider for patienterne. Kirurger udfører således et stigende antal endoskopiske/laparoskopiske procedurer og opererer i længere perioder. En nylig meta-analyse viste, at arbejdsrelaterede muskel- og skeletskader blandt kirurger er almindelige (1), og kirurger er blandt dem, der har størst risiko for arbejdsrelateret muskel- og skeletnedgang (2). Faktisk er prævalensen af ​​degenerativ rygmarvssygdom 17 %, rotator cuff-patologi 18 %, og degenerativ lændehvirvelsygdom er 19 % (1). Kirurgens oplever arbejdsrelaterede smerter i bevægeapparatet ud over skader, og smerter er meget udbredt i nakke (48%), skulder (43%) og ryg (50%) (13).

Ifølge Office for National Statistics i Storbritannien er muskuloskeletale problemer blandt arbejdsstyrken den næsthyppigste årsag til fravær (17,7 %) og tegner sig for 23 dages fravær/år (2). Dette er ikke ulig i USA, hvor Bureau of Labor Statistics anslår, at 62 % af alle arbejdsskader og 32 % af manglende arbejdsdage skyldes muskuloskeletale problemer. Samlet tyder disse data på, at muskuloskeletale problemer forårsaget af karrierer inden for kirurgi kan reducere det fysiske helbred, hvilket er forbundet med reduceret produktivitet, karrierelængde og endda kvaliteten af ​​patientbehandling.

Robotassisteret laparoskopisk kirurgi (RALS) er en moderne teknologi, der kan hjælpe med at lindre disse muskuloskeletale problemer og derved forbedre patientbehandlingen. I sammenligning med standard laparoskopisk kirurgi (LS) tilbyder RALS mere stabile håndledsbevægelser med en reduceret omdrejningspunktseffekt, hvilket gavner patienten (3). Der er nye beviser for, at RALS er forbundet med en lavere forekomst af muskuloskeletale problemer (23-80%) end LS (70-100%) (1). RALS kan derfor være et attraktivt alternativ til LS, på trods af de høje omkostninger til udstyr og den stejle indlæringskurve under træning.

Ingen undersøgelse har sammenlignet kravene fra RALS vs. LS til muskuloskeletal træthed (og efterfølgende skadesrisiko), og om disse ændringer er underbygget af ændringer i kognitiv træthed. Efterforskerne sigter mod at afgøre, om en karriere, der bruger RALS, er forbundet med bedre muskuloskeletal sundhed for kirurger end standard LS, når de udfører komplekse minimalt invasive procedurer.

Hypotesen er, at RALS vil reducere muskuloskeletal træthed og forekomsten af ​​muskuloskeletale skader hos kirurger sammenlignet med LS. Hvis dette er sandt, bør RALS modtage øget støtte ved at bevare kirurgens helbred og derved reducere omkostningerne for sundhedsudbydere.

Forskningspersoner (kirurger og patienter) Kirurger: Efterforskere vil rekruttere kirurger, der gennemfører kirurgiske procedurer, og som har lignende erfaringsniveauer mellem RALS- og LS-grupper. Kirurger vil udfylde et spørgeskema vedrørende arbejdstid og erfaring, fysisk aktivitetsniveau (f.eks. sport, cykling til arbejde eller havearbejde), generelle helbredstilstande og muskel- og skeletsymptomer inden for de sidste 12 måneder ved hjælp af de standardiserede nordiske spørgeskemaer til analyse af muskel- og skeletsymptomer (11 ). Efterforskerne vil også kvantificere kropssammensætning (højde, kropsvægt, BMI, muskelmasse, fedtmasse) ved hjælp af klinisk valideret bioelektrisk impedansanalyse. Kirurger vil bredt blive matchet for alder og kirurgisk erfaring, antropometri og køn. Patienter: For at fuldføre arbejdet vil efterforskerne bruge data fra n = 40 patienter, der opereres i RALS og n = 40 LS-grupper, som vil blive matchet med alder, køn, BMI og præoperativ risikoscore.

Kirurgisk procedure og overordnet undersøgelsesdesign Data vil blive indsamlet under indeksprocedurer: For eksempel prostatektomi eller anterior resektion ved brug af enten RALS eller LS. Før operationen bliver kirurger udstyret med både EMG (til at måle muskeltræthed) og EEG (til at måle kognitiv træthed). Kirurger vil udfylde en række validerede spørgeskemaer før og efter hver operation for subjektivt at bestemme muskuloskeletal belastning/smerte og kognitiv træthed.

Denne forskning udføres i det virkelige liv, og det er en enestående udfordring at kontrollere forhold mellem operationer. Undersøgelsen vil udelukke alle operationer, hvor komplikationer resulterer i, at operationen tager mere end 50 % af den gennemsnitlige operationstid, for at forhindre, at dette skævvrider dataene mod en effekt for muskel- og skelettræthed. Denne gennemsnitlige gennemsnitlige tid vil også omfatte for specifikke procedurer, f.eks. Prostatektomi - definering af resektionsmarginer ved at dissekere endopelvis fascia og mobilisering af sædblærer, rektum og blærehals, definering og gennemskæring af prostatas pedikler; gennemskæring af blærehalsen, urinrøret og prostata; anastomosering af urinrøret til blærehalsen. Tarmkirurgi - identifikation, gennemskæring og ligering af pedikelen; lateral mobilisering og bevarelse af urinledere og tarm anastomose.

Efterforskerne vil vurdere akut træthed ved at sammenligne RALS og LS inden for en enkelt operation, som er den første operation på en given dag. For at bestemme den kumulative træthed (kroniske effekter af operation, mål 2) vil der blive foretaget sammenligning mellem forsøgspersonens første og sidste operation på dagen, hvor >2 operationer er gennemført.

Måling af muskuloskeletal træthed (EMG) EMG-begrundelse. Undersøgelsen vil anvende elektromyografi (EMG) til at bestemme akutte og kroniske ændringer i muskel- og skeletkrav forbundet med RALS- og LS-kirurgi. Surface EMG er en ikke-invasiv procedure, der måler muskelaktivitet ved at registrere det elektriske signal, der genereres under muskelfiberrekruttering. Dens evne til at vurdere træthed har længe været etableret (f.eks. (4)), og det har været meget brugt i mange befolkningsgrupper, herunder atleter (f.eks. (5)), tandlæger (6) og kirurger (f.eks. (7,8)) EMG vil blive indsamlet i 200 s (9) ved 0, 30, 60, 90 og 120 minutter af en ~2-timers kirurgisk procedure. Ud over disse tidspunkter vil EMG-data blive indsamlet under klinisk vigtige opgaver (f.eks. suturering efter afslutning af operationen, hvilket typisk vil tage 10 minutter).

EMG protokol. Kirurger vil give skriftligt informeret samtykke forud for deltagelse. Kirurger vil gennemføre indeksprocedurer: For eksempel prostatektomi eller anterior resektion ved brug af enten RALS eller LS; protokollen for EMG-dataindsamling vil være identisk. Før operationen vil kirurger blive udstyret med trådløse EMG-sensorer. EMG-dataindsamlingsprocedurerne vil følge etablerede protokoller vedrørende forberedelse af stedet og elektrodeplacering, samt dataindsamling, behandling og normalisering (7,12). Kort fortalt vil stedet blive barberet og renset med spritservietter, med de bipolære elektroder placeret på maven af ​​musklen og parallelt med musklens fibre med en inter-elektrodeafstand på 20 mm (12). Elektroder vil blive placeret på muskler i arm, nakke, skulder og ryg f.eks. flexor carpi radialis muskler, biceps muskel, bilateralt fra trapezius musklerne og bilateralt fra muskelen erector spinae. Disse muskler er udvalgt på baggrund af en nylig meta-analyse (13). Elektroder monteres før kirurgers skrub til operation, og elektroder vil blive dækket af operationskitler og derved opretholde et sterilt teater. Et trådløst EMG-system er valgt, så det er minimalt invasivt og ikke hæmmer en kirurgs bevægelse med ledninger.

EMG dataanalyse. Data vil blive indsamlet og analyseret ved hjælp af EMG Works (Delsys Inc., Boston, MA, USA), med anbefalede normaliserings-, prøveudtagnings-, filtrerings- og udjævningsteknikker (7). EMG-registreringer i tidligere data viser signifikante ændringer under LS-procedurer hos 70 - 85 % af kirurger, hovedsageligt i nakke, skuldre, hænder, lænd og underekstremitetsmuskler. Optagelserne fra muskler i arm, nakke, skulder og ryg vil blive overvåget, men musklerne i underekstremiteterne vil ikke blive inkluderet, fordi under RALS sidder kirurger væk fra patienten, og at have pande- og armlæn væsentligt ændrer arbejdsbelastningen på underekstremiteterne. sammenligninger af underekstremitetsmuskler i LS ikke meningsfulde. Når først EMG-signalet er blevet normaliseret (10), kan basale EMG-variabler, såsom frekvens og amplitude, give information om, hvordan muskelfiberrekruttering har ændret sig, både ved en enkelt muskel såvel som på tværs af flere muskler (aktiverings-/rekrutteringsstrategier), mens en træthedsscore kan også beregnes (11). Normaliseringsprocessen kan give mulighed for at sammenligne mellem muskler samt undersøge musklernes aktivitet forskellige tidspunkter (dvs. inden for samme session eller efter længere tid er gået; f.eks. (5,12,13).

Måling af kognitiv træthed (EEG) EEG-begrundelse. Undersøgelsen vil bruge elektroencefalografi (EEG) til at afgøre, om akutte eller kroniske ændringer i muskuloskeletale krav er forbundet med ændringer i motorisk kontrol og kognitiv træthed. Kognitiv træthed kan bestemmes via neurofysiologiske mål, såsom elektroencefalogrammet. EEG'et kan måle hjernens igangværende elektriske aktivitet under en given opgave, såsom under kørsel eller under operation. EEG-mål for træthed kan give en objektiv kvantificering af et individs kognitive tilstand i realtid, hvilket fjerner afhængighed af subjektive mål, såsom selvrapportering eller spørgeskemaer, der har vist sig at være upålidelige for moderate træthedstilstande. Hjernen svinger med en række forskellige frekvenser på et givet tidspunkt, og denne information registreres i EEG. Styrken af ​​visse frekvensbånd er blevet taget som en proxy til at indeksere kognitiv træthed. Specifikt tyder beviser på, at alfabåndseffekt (7-13 Hz) er følsom over for træthed (for en gennemgang, se (14)), og er blevet brugt til at måle førertræthed både i reel trafik og simulationsøvelser (15-18) . Når trætheden øges, opstår alfa-båndaktiviteten i udbrud på 500 millisekunder, som er kendt som alfa-spindler (19). Alfa-spindler anses for at afspejle individuelle træthedstilstande og kan kvantificeres i form af deres spidsfrekvens, varighed og amplitude, hvilket giver anledning til en persons alfa-signatur (20).

EEG protokol. Mens kirurger får monteret EMG-elektroder, vil en lignende procedure blive gennemført for de trådløse EEG-elektroder. Hudstedet på hovedet vil blive forberedt som tidligere beskrevet (21), og elektrodegelen og elektrodehætten påføres før den kirurgiske hætte, hvorved steriliteten af ​​det kirurgiske teater bevares. Elektroder vil blive placeret over cortex ved hjælp af en 8-kanals elektrodemontage for at optage igangværende EEG-oscillationer under operation i 200 s (9) ved 0, 30, 60, 90 og 120 minutter af en ~2-timers kirurgisk procedure. Elektroder vil blive placeret i henhold til det internationale elektrodeplaceringssystem 10-20. De vigtigste EEG-kanaler af interesse vil blive placeret over den occipitale og parietale cortex, nemlig elektrodeplaceringerne O1, O2, P3, P4, P7, P8, hvor maksimal alfa-aktivitet kan detekteres. Ud over disse tidspunkter vil EEG-data blive indsamlet under klinisk vigtige opgaver (f. suturering efter afslutning af operationen, hvilket typisk vil tage 10 minutter). Et trådløst EEG-system er valgt, så det er minimalt invasivt og ikke forårsager distraktion eller begrænsning på grund af bevægelse af ledninger.

EEG dataanalyse. Data vil blive indsamlet og analyseret ved hjælp af Enobio 8 5G (Neuroelectrics, Cambridge, MA, USA) ved brug af standardreference-, prøveudtagnings-, filtrerings- og udjævningsteknikker (21). Efterforskere vil sammenligne peak alfa effekt og alfa spindel varighed og amplitude i RALS sammenlignet med LS. Ændringer i EEG-effektspektre, specifikt i alfa-frekvensbåndet, vil blive brugt til at overvåge årvågenhed og vil give afgørende information om, hvorvidt kognitiv træthed, understøtter enhver muskel- og skelettræthed. Undersøgelsen vil også være i stand til at identificere, hvordan årvågenhed ændrer sig over tid under operationen gennem EEG-effektspektrene.

Målinger af kirurgens fysiske aktivitet og muskuloskeletale sundhed Det er afgørende, at muskel- og skelettræthed hos kirurgerne ikke påvirkes af andet end arbejdsmiljøet. Vi vil bruge tri-aksial accelerometer hver uge gennem dataindsamlingen for at måle og sikre, at kirurger ikke ændrer deres fysiske aktivitetsmønstre (og dermed bliver stærkere eller svagere). Ernæring er også kritisk i udviklingen af ​​styrke, ligesom dårlig ernæring kan føre til styrketab. Derfor vil kirurger gennemføre 3-dages maddagbøger og diætanalyser med ugentlige intervaller i hele dataindsamlingsperioden.

Statistik og dataanalyse. Kraftberegning: For at imødekomme mål 1, forventer efterforskerne en forskel i muskuloskeletal træthed på 20 % mellem RALS og LS baseret på den begrænsede evidens, der er tilgængelig (1). Derfor, baseret på en forudsagt effektstørrelse (Cohens d) på 0,82, vil rekruttering af 40 forsøgspersoner i RALS og 40 forsøgspersoner i LS (samlet stikprøvestørrelse n = 80) blive udført. Disse tal vil blive matchet mellem prostata- og tarmoperationer. I mål 2 tyder data på, at niveauet af træthed mellem dagens sidste operation i forhold til den første vil være større end forskellen i mål 1 (Cohens d 0,90), derfor kræves 27 forsøgspersoner/gruppe til dette forskningsspørgsmål. Til sidst i mål 3 for at undersøge, om ændringer i bevægeapparatet er underbygget af ændringer i motorisk kontrol og kognitiv træthed, forventer forskerne en effektstørrelse på 0,85 mellem RALS og LS og vil derfor bruge data fra 31/gruppen til at studere denne effekt. En A priori-effektberegning vil blive brugt til at beregne den nødvendige prøvestørrelse ved hjælp af G*Power 3 (22). Konservativt er den laveste af de tre værdier til effektberegningen (en effektstørrelse på 0,82) valgt. Hvis man antager, at en Cohen's d på 0,82 kræver 40 deltagere pr. gruppe for 90 % effekt for at detektere en forskel mellem grupperne, ved en alfa på 0,05.

Statistisk analyse: For at bestemme forskelle i muskuloskeletal og kognitiv træthed i RALS og LS, vil en blandet model ANOVA eller ikke-parametrisk ækvivalent blive brugt. De data og konklusioner, der er ankommet i slutningen af ​​undersøgelsen, vil informere om anbefalinger både i videnskabelig litteratur (publikationer) og formidling på konferencer mod slutningen af ​​projektet (se Gantt-diagrammet). Undersøgelsen er platformen til at udvikle en stærk case vedrørende de langsigtede muskuloskeletale effekter på kirurger, der udfører minimale adgangsprocedurer i RALS.