Evaluación del marco de posicionamiento previo para la cirugía robótica de extracción de neuroma acústico (PPF)

La mastoidectomía es un procedimiento quirúrgico otológico común en el que se extrae toda o parte de la porción mastoidea del hueso temporal con un taladro quirúrgico. El procedimiento se realiza para tratar enfermedades e infecciones como la mastoiditis y el colesteatoma, y ​​también se realiza como un paso de otras cirugías, como el abordaje del receso facial para la implantación coclear (CI) o el abordaje translaberíntico para la extirpación del neurinoma acústico (TANR). Los investigadores están trabajando en un nuevo dispositivo médico para ayudar específicamente con el procedimiento TANR. El enfoque de este estudio es un componente de este dispositivo, el marco de posicionamiento previo (PPF).

La cirugía TANR se realiza para extirpar tumores benignos en el nervio auditivo que pueden causar problemas graves de audición y equilibrio si no se extirpan. El estándar de atención actual es una mastoidectomía, seguida de una laberintectomía (escisión del laberinto del oído interno) para acceder a la base del cráneo, específicamente al canal auditivo interno (IAC), donde se encuentran los tumores.

Varias estructuras anatómicas críticas están incrustadas en el hueso mastoideo, incluido el nervio facial, que controla el movimiento de la cara, vasos sanguíneos grandes como la arteria carótida y la continuación intracraneal de la vena yugular, y el tegmen, que es el límite entre el hueso mastoideo. y el cerebro Los cirujanos están especialmente capacitados para reconocer y evitar estas estructuras al perforar. La perforación para la cirugía TANR a menudo lleva varias horas debido al lento avance de la broca a través del hueso duro en la región del laberinto. Después de esta perforación es cuando comienza la parte más delicada y crítica de la cirugía, es decir, la extirpación del neuroma acústico. Los investigadores plantean la hipótesis de que un robot, guiado por imágenes preoperatorias, puede realizar la perforación para la cirugía TANR mientras conserva márgenes seguros alrededor de las estructuras críticas, lo que permite a los cirujanos concentrarse en la delicada etapa final de la cirugía TANR.

Hay varios sistemas robóticos disponibles para los procedimientos de perforación ortopédica, como la artroplastia y el revestimiento de articulaciones. Estos sistemas incluyen el Sistema RIO (Stryker Mako, Ft. Lauderdale, FL, EE. UU.), el sistema quirúrgico ROBODOC (Think Surgical Corp., Fremont, CA, EE. UU.) y el CASPAR (URS Ortho GMBH & Co. KG, Rastatt, Alemania). Sin embargo, estos sistemas no han demostrado ser lo suficientemente precisos para realizar la cirugía TANR de manera segura y dependen de costosos sistemas de guía de imágenes para rastrear continuamente la posición del paciente en relación con el robot, a fin de garantizar que el taladro guiado por robot se mantenga dentro de márgenes seguros.

Los investigadores diseñaron previamente un pequeño robot liviano que se puede unir al hueso de la cabeza de un paciente y brindar la precisión requerida para la cirugía TANR sin un costoso sistema de guía de imágenes.

Para alcanzar un volumen completo de mastoidectomía para la cirugía TANR, nuestro robot debe colocarse correctamente en relación con la anatomía del hueso temporal del paciente. Los investigadores plantean la hipótesis de que un accesorio rígido, que los investigadores llaman marco de posicionamiento previo (PPF), puede posicionar correctamente nuestro robot para completar la perforación para la cirugía TANR en la población de pacientes. El objetivo de este estudio es investigar el primer paso en la implementación de este sistema al conectar un PPF a un paciente que se somete a una cirugía TANR estándar para comprender mejor el tiempo que lleva realizar este paso y optimizar el flujo de trabajo quirúrgico.

El PPF, se conecta directamente a la cabeza de los participantes detrás de la oreja, utilizando tornillos óseos adaptados de hardware de reconstrucción craneal. Estos tornillos óseos se utilizan normalmente en esta zona del cráneo y se colocan a una profundidad de penetración similar de 3,5 mm. El margen de seguridad desde la punta del tornillo hasta la superficie interior del cráneo será de 0,25 mm. En un estudio futuro, el robot se uniría a marcadores fiduciales en la superficie superior de la PPF. Nuestro diseño PPF actual incorpora datos de diez experimentos de perforación robótica. Se realizaron seis ensayos en huesos temporales extirpados y cuatro en cabezas de cadáveres completos. Utilizando los resultados de estos experimentos, los investigadores mejoraron la forma de la FPP para alcanzar de manera óptima el rango de volúmenes de mastoidectomía TANR planificados, y también mejoraron las patas de la FPP para facilitar la implantación rápida y segura de tornillos óseos.

El flujo de trabajo quirúrgico que los investigadores planean para una mastoidectomía robótica completa se describirá aquí como contexto, pero para que quede claro, los pasos 7, 8 y 10 no se realizarán en el estudio propuesto.

1. Antes de la cirugía, un cirujano segmenta manualmente un volumen de mastoidectomía en una imagen de TC preoperatoria utilizando un software de investigación creado para este fin.
2. Durante la cirugía, la FPP se ancla al hueso temporal con tornillos óseos autoperforantes.
3. Se adquiere una tomografía computarizada intraoperatoria de la cabeza de los participantes con la FPP conectada mediante un escáner de tomografía computarizada portátil.
4. La imagen de TC intraoperatoria se registra en la TC preoperatoria y las segmentaciones preoperatorias se transforman en la TC intraoperatoria mediante el registro.
5. Los marcadores fiduciales en el PPF se localizan en la imagen de TC intraoperatoria, lo que permite que los datos de segmentación preoperatorios se transformen en el espacio de imagen de TC intraoperatoria.
6. El movimiento del robot se planifica automáticamente utilizando un software de planificación de mastoidectomía en investigación.
7. (El robot se sujeta a los marcadores fiduciales en el PPF y se activa para ejecutar la trayectoria de perforación. El cirujano retiene el control de supervisión sobre el robot y puede detener o alterar su velocidad si es necesario).
8. (El robot se retira de la PPF una vez finalizada la perforación).
9. El PPF se retira del participante aflojando los tornillos óseos.
10. (El cirujano completa las acciones quirúrgicas manuales que siguen a la perforación de la mastoidectomía, como la extirpación de tumores IAC). Los investigadores planean validar clínicamente el diseño de FPP mejorado realizando los pasos anteriores (excluyendo los pasos 7, 8 y 10) en diez participantes. Tenga en cuenta que el PPF se eliminará directamente después del paso 5 cuando se haya registrado la imagen CT. Mediante el uso de software de planificación de mastoidectomía robótica previamente desarrollado (paso 6), los investigadores calcularán el porcentaje de cada mastoidectomía TANR que es accesible para una configuración de PPF adjunta. El paso 6 se realizará una vez que se hayan recopilado las imágenes y no afectará el procedimiento clínico.