Évaluation du cadre de pré-positionnement pour la chirurgie robotique d'ablation du névrome acoustique (PPF)

La mastoïdectomie est une intervention chirurgicale otologique courante dans laquelle tout ou partie de la partie mastoïdienne de l'os temporal est retirée à l'aide d'un foret chirurgical. La procédure est réalisée pour traiter des maladies et des infections telles que la mastoïdite et le cholestéatome, et est également réalisée comme une étape d'autres chirurgies, telles que l'approche de la cavité faciale pour l'implantation cochléaire (IC) ou l'approche translabyrinthique pour l'élimination du neurinome acoustique (TANR). Les enquêteurs travaillent sur un nouveau dispositif médical pour assister spécifiquement la procédure TANR. L'objet de cette étude est l'un des composants de ce dispositif, le cadre de pré-positionnement (PPF).

La chirurgie TANR est pratiquée pour enlever les tumeurs bénignes du nerf auditif qui peuvent causer de graves problèmes d'audition et d'équilibre si elles ne sont pas enlevées. La norme de soins actuelle est une mastoïdectomie, suivie d'une labyrinthectomie (excision du labyrinthe de l'oreille interne) pour accéder à la base du crâne, en particulier le conduit auditif interne (IAC), où se trouvent les tumeurs.

Plusieurs structures anatomiques critiques sont intégrées dans l'os mastoïde, y compris le nerf facial, qui contrôle le mouvement du visage, les gros vaisseaux sanguins tels que l'artère carotide et le prolongement intracrânien de la veine jugulaire, et le tegmen, qui est la limite entre la mastoïde et le cerveau. Les chirurgiens sont spécialement formés pour reconnaître et éviter ces structures lors du forage. Le forage pour la chirurgie TANR prend souvent plusieurs heures en raison de la lente progression du foret à travers l'os dur dans la région du labyrinthe. Après ce forage, commence la partie la plus délicate et la plus critique de la chirurgie, c'est-à-dire l'ablation du neurinome acoustique. Les enquêteurs émettent l'hypothèse qu'un robot, guidé par des images préopératoires, peut effectuer le forage pour la chirurgie TANR tout en préservant des marges de sécurité autour des structures critiques permettant ainsi aux chirurgiens de se concentrer sur la délicate étape finale de la chirurgie TANR.

Il existe plusieurs systèmes robotiques disponibles pour les procédures de forage orthopédique telles que l'arthroplastie articulaire et le resurfaçage. Ces systèmes incluent le système RIO (Stryker Mako, Ft. Lauderdale, FL, USA), le ROBODOC Surgical System (Think Surgical Corp., Fremont, CA, USA) et le CASPAR (URS Ortho GMBH & Co. KG, Rastatt, Allemagne). Cependant, ces systèmes ne se sont pas révélés suffisamment précis pour effectuer une chirurgie TANR en toute sécurité et s'appuient sur des systèmes de guidage d'image coûteux pour suivre en continu la position du patient par rapport au robot, afin de garantir que la perceuse guidée par le robot reste dans des marges de sécurité.

Les chercheurs ont précédemment conçu un petit robot léger qui peut être fixé à l'os de la tête d'un patient et fournir la précision requise pour la chirurgie TANR sans système de guidage d'image coûteux.

Pour atteindre un volume de mastoïdectomie complet pour la chirurgie TANR, notre robot doit être correctement positionné par rapport à l'anatomie osseuse temporale d'un patient. Les enquêteurs émettent l'hypothèse qu'un appareil rigide, que les enquêteurs appellent un cadre de pré-positionnement (PPF), peut positionner correctement notre robot pour effectuer le forage pour la chirurgie TANR sur la population de patients. L'objectif de cette étude est d'étudier la première étape de la mise en œuvre de ce système en attachant un PPF à un patient qui subit une chirurgie TANR standard afin de mieux comprendre le temps nécessaire pour effectuer cette étape et optimiser le flux de travail chirurgical.

Le PPF, se fixe directement à la tête des participants derrière l'oreille, à l'aide de vis à os adaptées du matériel de reconstruction crânienne. Ces vis à os sont généralement utilisées dans cette zone du crâne et placées à une profondeur de pénétration similaire de 3,5 mm. La marge de sécurité entre la pointe de la vis et la surface intérieure du crâne sera de 0,25 mm. Dans une étude future, le robot se fixera ensuite à des marqueurs repères sur la surface supérieure du PPF. Notre conception PPF actuelle intègre les données de dix expériences de forage robotique. Six essais ont été réalisés sur des os temporaux excisés et quatre sur des têtes de cadavres entiers. En utilisant les résultats de ces expériences, les chercheurs ont amélioré la forme du PPF pour atteindre de manière optimale la gamme de volumes de mastoïdectomie TANR prévus, et ont également amélioré les jambes du PPF pour faciliter l'implantation rapide et sûre des vis à os.

Le flux de travail chirurgical que les enquêteurs prévoient pour une mastoïdectomie robotique complète sera décrit ici pour le contexte, mais pour être clair, les étapes 7, 8 et 10 ne seront pas effectuées dans l'étude proposée.

1. Avant la chirurgie, un chirurgien segmente manuellement un volume de mastoïdectomie dans une image CT préopératoire à l'aide d'un logiciel expérimental créé à cet effet.
2. Pendant la chirurgie, le PPF est ancré à l'os temporal avec des vis à os auto-perceuses.
3. Une tomodensitométrie peropératoire est acquise de la tête des participants avec le PPF attaché à l'aide d'un scanner portable.
4. L'image TDM peropératoire est enregistrée sur le TDM préopératoire et les segmentations préopératoires sont transformées sur le TDM peropératoire à l'aide de l'enregistrement.
5. Les marqueurs de repère sur le PPF sont localisés dans l'image CT peropératoire, permettant aux données de segmentation préopératoire d'être transformées dans l'espace d'image CT peropératoire.
6. Le mouvement du robot est automatiquement planifié à l'aide d'un logiciel de planification de mastoïdectomie expérimentale.
7. (Le robot est fixé aux marqueurs repères sur le PPF et est activé pour exécuter la trajectoire de forage. Le chirurgien garde le contrôle du robot et peut arrêter ou modifier sa vitesse si nécessaire).
8. (Le robot est retiré du PPF une fois le forage terminé).
9. Le PPF est retiré du participant en desserrant les vis à os.
10. (Le chirurgien effectue les actions chirurgicales manuelles qui suivent le forage de la mastoïdectomie, telles que l'ablation des tumeurs IAC.) Les enquêteurs prévoient de valider cliniquement la conception améliorée du PPF en effectuant les étapes ci-dessus (à l'exclusion des étapes 7, 8 et 10) sur dix participants. Notez que le PPF sera supprimé directement après l'étape 5 lorsque l'image CT a été enregistrée. À l'aide d'un logiciel de planification de mastoïdectomie robotique précédemment développé (étape 6), les enquêteurs calculeront le pourcentage de chaque mastoïdectomie TANR qui est accessible pour une configuration PPF attachée. L'étape 6 sera effectuée une fois les images collectées et n'aura pas d'impact sur la procédure clinique.