Esiasemointikehyksen arviointi robottiakustisen neurooman poistoleikkaukseen (PPF)

Mastoidektomia on yleinen otologinen kirurginen toimenpide, jossa koko ohimoluun mastoidiosa tai osa siitä poistetaan kirurgisella poralla. Toimenpide suoritetaan sairauksien ja infektioiden, kuten mastoidiitin ja kolesteatoman, hoitoon, ja se suoritetaan myös yhtenä vaiheena muista leikkauksista, kuten kasvojen syvennysmenetelmä sisäkorvaistutuksissa (CI) tai translabyrinttimenetelmä akustisen neurooman poistoon (TANR). Tutkijat työskentelevät uuden lääketieteellisen laitteen parissa, joka auttaa erityisesti TANR-menettelyssä. Tämän tutkimuksen painopiste on yksi tämän laitteen komponenteista, esiasemointikehys (PPF).

TANR-leikkaus suoritetaan hyvänlaatuisten kasvainten poistamiseksi kuulohermosta, jotka voivat aiheuttaa vakavia kuulo- ja tasapainoongelmia, jos niitä ei poisteta. Nykyinen hoitostandardi on mastoidektomia, jota seuraa labyrintektomia (sisäkorvan labyrintin leikkaus), jotta päästään kallon pohjaan, erityisesti sisäiseen kuulokäytävään (IAC), jossa kasvaimet sijaitsevat.

Mastoidiluuhun on upotettu useita kriittisiä anatomisia rakenteita, mukaan lukien kasvohermo, joka ohjaa kasvojen liikettä, suuret verisuonet, kuten kaulavaltimo ja kaulalaskimon kallonsisäinen jatkumo, sekä tegmen, joka on mastoidin välinen raja ja aivot. Kirurgit on erityisesti koulutettu tunnistamaan ja välttämään nämä rakenteet porauksen aikana. TANR-leikkauksen poraus kestää usein useita tunteja, koska pora etenee hitaasti labyrinttialueen kovan luun läpi. Tämän porauksen jälkeen alkaa leikkauksen herkin ja kriittisin vaihe eli akustisen neurooman poisto. Tutkijat olettavat, että robotti voi leikkausta edeltävien kuvien ohjaamana suorittaa porauksen TANR-leikkausta varten säilyttäen samalla turvalliset marginaalit kriittisten rakenteiden ympärillä, jolloin kirurgit voivat keskittyä TANR-leikkauksen herkkään, viimeiseen vaiheeseen.

Ortopedisiin poraustoimenpiteisiin, kuten nivelten nivelleikkauksiin ja pintakäsittelyyn, on saatavilla useita robottijärjestelmiä. Näihin järjestelmiin kuuluu RIO System (Stryker Mako, Ft. Lauderdale, FL, USA), ROBODOC Surgical System (Think Surgical Corp., Fremont, CA, USA) ja CASPAR (URS Ortho GMBH & Co. KG, Rastatt, Saksa). Näiden järjestelmien ei kuitenkaan ole osoitettu olevan riittävän tarkkoja TANR-leikkauksen suorittamiseen turvallisesti, ja ne luottavat kalliisiin kuvanohjausjärjestelmiin, jotka seuraavat jatkuvasti potilaan asentoa robottiin nähden, jotta robottiohjattu pora pysyy turvarajojen sisällä.

Tutkijat suunnittelivat aiemmin pienen kevyen robotin, joka voidaan kiinnittää potilaan pään luuhun ja joka tarjoaa tarvittavan tarkkuuden TANR-leikkaukseen ilman kallista kuvanohjausjärjestelmää.

Jotta saavutetaan koko mastoidektomiatilavuus TANR-leikkauksessa, robottimme on asetettava oikein suhteessa potilaan ohimoluun anatomiaan. Tutkijat olettavat, että jäykkä teline, jota tutkijat kutsuvat esiasemointikehykseksi (PPF), voi sijoittaa robottimme oikein suorittaakseen TANR-leikkauksen porauksen potilaspopulaatiossa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia ensimmäistä vaihetta tämän järjestelmän käyttöönotossa kiinnittämällä PPF potilaaseen, jolle tehdään tavallinen TANR-leikkaus, jotta voidaan ymmärtää paremmin tähän vaiheeseen kuluva aika ja optimoida kirurgisen työnkulku.

PPF kiinnittyy suoraan osallistujien päähän korvan taakse käyttämällä luuruuveja, jotka on mukautettu kallon jälleenrakennuslaitteistosta. Näitä luuruuveja käytetään tyypillisesti tällä kallon alueella ja ne asetetaan samanlaiselle tunkeutumissyvyydelle 3,5 mm. Turvamarginaali ruuvin kärjestä kallon sisäpintaan on 0,25 mm. Tulevassa tutkimuksessa robotti kiinnittyy sitten PPF:n yläpinnalla oleviin vertailumerkkeihin. Nykyinen PPF-suunnittelumme sisältää tiedot kymmenestä robottiporauskokeesta. Kuusi koetta suoritettiin leikatuilla ohimoluilla ja neljä koko ruumiinpäällä. Näiden kokeiden tulosten avulla tutkijat paransivat PPF:n muotoa saavuttaakseen optimaalisesti suunnitellut TANR-mastoidektomiatilavuudet ja paransivat myös PPF:n jalkoja helpottaakseen luuruuvien nopeaa ja varmaa implantointia.

Kirurginen työnkulku, jonka tutkijat suunnittelevat täydelliselle robottimastoidektomialle, kuvataan tässä kontekstin vuoksi, mutta selvyyden vuoksi vaiheita 7, 8 ja 10 ei suoriteta ehdotetussa tutkimuksessa.

1. Ennen leikkausta kirurgi segmentoi manuaalisesti mastoidektomiatilavuuden ennen leikkausta TT-kuvassa tähän tarkoitukseen luodulla tutkimusohjelmistolla.
2. Leikkauksen aikana PPF ankkuroidaan ohimoluun itseporautuvilla luuruuveilla.
3. Osallistujien päästä tehdään leikkauksensisäinen CT-skannaus PPF:n kanssa kannettavalla CT-skannerilla.
4. Leikkauksensisäinen TT-kuva rekisteröidään preoperatiiviseen TT:hen ja leikkausta edeltävät segmentaatiot muunnetaan intraoperatiiviseksi TT:ksi rekisteröinnin avulla.
5. PPF:n perusmerkit sijoittuvat leikkauksensisäiseen CT-kuvaan, jolloin leikkausta edeltävät segmentointitiedot voidaan muuntaa intraoperatiiviseen CT-kuvatilaan.
6. Robotin liike suunnitellaan automaattisesti käyttämällä tutkivaa mastoidektomian suunnitteluohjelmistoa.
7. (Robotti on kiinnitetty PPF:n viitemerkkeihin ja aktivoituu suorittamaan porauksen liikeradan. Kirurgi säilyttää robotin valvonnan ja voi tarvittaessa pysäyttää tai muuttaa sen nopeutta).
8. (Robotti poistetaan PPF:stä porauksen päätyttyä).
9. PPF poistetaan osallistujasta löysäämällä luuruuveja.
10. (Kirurgi suorittaa manuaaliset kirurgiset toimenpiteet, jotka seuraavat mastoidektomiaporausta, kuten IAC-kasvainten poistaminen.) Tutkijat suunnittelevat kliinisesti validoivansa parannetun PPF-suunnittelun suorittamalla yllä olevat vaiheet (pois lukien vaiheet 7, 8 ja 10) kymmenelle osallistujalle. Huomaa, että PPF poistetaan heti vaiheen 5 jälkeen, kun CT-kuva on rekisteröity. Käyttämällä aiemmin kehitettyä robottimastoidektomian suunnitteluohjelmistoa (vaihe 6) tutkijat laskevat kunkin TANR-mastoidektomian prosenttiosuuden, joka on saavutettavissa liitetyllä PPF-kokoonpanolla. Vaihe 6 suoritetaan, kun kuvat on kerätty, eikä se vaikuta kliiniseen toimenpiteeseen.