Ergonomia del chirurgo nella chirurgia laparoscopica robotica vs laparoscopica standard (MURALS)

Il numero di procedure chirurgiche eseguite utilizzando tecniche di accesso minimo è in aumento a causa dei tempi di recupero migliorati per i pazienti. Pertanto, i chirurghi eseguono un numero crescente di procedure endoscopiche/laparoscopiche e operano per periodi più lunghi. Una recente meta-analisi ha mostrato che le lesioni muscoloscheletriche correlate al lavoro tra i chirurghi sono comuni (1) e che i chirurghi sono tra le persone maggiormente a rischio di declino muscoloscheletrico correlato al lavoro (2). Infatti, la prevalenza della malattia degenerativa della colonna vertebrale è del 17%, la patologia della cuffia dei rotatori del 18% e la malattia degenerativa della colonna lombare è del 19% (1). L'esperienza del chirurgo riguarda il dolore muscoloscheletrico correlato al lavoro oltre alle lesioni, e il dolore è altamente prevalente al collo (48%), alla spalla (43%) e alla schiena (50%) (13).

Secondo l'Office for National Statistics nel Regno Unito, i problemi muscoloscheletrici tra la forza lavoro sono la seconda causa più comune di assenza (17,7%) e rappresentano 23 giorni di assenza/anno (2). Questo non è dissimile negli Stati Uniti, dove il Bureau of Labor Statistics stima che il 62% di tutti gli infortuni sul lavoro e il 32% dei giorni persi dal lavoro derivano da problemi muscoloscheletrici. Collettivamente, questi dati suggeriscono che i problemi muscoloscheletrici causati dalle carriere in chirurgia possono ridurre la salute fisica, che è associata a una ridotta produttività, longevità della carriera e persino alla qualità della cura del paziente.

La chirurgia laparoscopica robot-assistita (RALS) è una tecnologia moderna che potrebbe aiutare a mitigare questi problemi muscoloscheletrici e quindi migliorare la cura del paziente. Rispetto alla chirurgia laparoscopica standard (LS), la RALS offre movimenti del polso più stabili con un effetto fulcro ridotto, a vantaggio del paziente (3). Vi sono evidenze emergenti che la RALS è associata a un tasso inferiore di problemi muscoloscheletrici (23-80%) rispetto alla LS (70-100%) (1). RALS può quindi essere un'alternativa interessante a LS, nonostante l'alto costo delle attrezzature e la ripida curva di apprendimento durante l'addestramento.

Nessuno studio ha confrontato le richieste di RALS rispetto a LS sull'affaticamento muscoloscheletrico (e il conseguente rischio di lesioni) e se questi cambiamenti sono sostenuti da cambiamenti nell'affaticamento cognitivo. Gli investigatori mirano a determinare se una carriera che utilizza RALS è associata a una migliore salute muscoloscheletrica per i chirurghi rispetto a LS standard durante l'esecuzione di complesse procedure minimamente invasive.

L'ipotesi è che RALS ridurrà l'affaticamento muscoloscheletrico e la prevalenza di lesioni muscoloscheletriche nei chirurghi rispetto a LS. Se questo è vero, la RALS dovrebbe ricevere un maggiore sostegno preservando la salute del chirurgo e riducendo così i costi per gli operatori sanitari.

Soggetti di ricerca (chirurghi e pazienti) Chirurghi: gli investigatori recluteranno chirurghi che completano le procedure chirurgiche che hanno livelli di esperienza simili tra i gruppi RALS e LS. I chirurghi compileranno un questionario riguardante l'orario di lavoro e l'esperienza, il livello di attività fisica (ad es. sport, andare in bicicletta al lavoro o giardinaggio), le condizioni generali di salute e i sintomi muscoloscheletrici negli ultimi 12 mesi utilizzando i questionari nordici standardizzati per l'analisi dei sintomi muscoloscheletrici (11 ). Gli investigatori quantificheranno anche la composizione corporea (altezza, peso corporeo, indice di massa corporea, massa muscolare, massa grassa) utilizzando l'analisi dell'impedenza bioelettrica validata clinicamente. I chirurghi saranno ampiamente abbinati per età ed esperienza chirurgica, antropometria e sesso. Pazienti: per completare il lavoro, gli investigatori utilizzeranno i dati di n = 40 pazienti operati in RALS e n = 40 gruppi LS che corrisponderanno a età, sesso, indice di massa corporea e punteggio di rischio preoperatorio.

Procedura chirurgica e disegno generale dello studio I dati saranno raccolti durante le procedure indice: ad esempio prostatectomia o resezione anteriore utilizzando RALS o LS. Prima dell'intervento chirurgico, i chirurghi sono dotati sia di EMG (per misurare l'affaticamento muscolare) che di EEG (per misurare l'affaticamento cognitivo). I chirurghi completeranno una serie di questionari convalidati prima e dopo ogni intervento chirurgico per determinare soggettivamente lo sforzo/dolore muscoloscheletrico e l'affaticamento cognitivo.

Questa ricerca viene condotta nella chirurgia della vita reale e il controllo delle condizioni tra le operazioni è particolarmente impegnativo. Lo studio escluderà qualsiasi operazione in cui le complicazioni comportino un intervento chirurgico superiore al 50% del tempo medio medio di intervento chirurgico, per evitare che ciò distorca i dati verso un effetto per l'affaticamento muscoloscheletrico. Questo tempo medio medio includerà anche procedure specifiche, ad es. Prostatectomia - definizione dei margini di resezione sezionando la fascia endopelvica e mobilizzando vescicole seminali, retto e collo vescicale, definendo e sezionando i peduncoli prostatici; sezionare il collo vescicale, l'uretra e la prostata; anastomizzare l'uretra al collo vescicale. Chirurgia intestinale - identificazione, sezionamento e legatura del peduncolo; mobilizzazione laterale e conservazione degli ureteri e anastomosi intestinale.

Gli investigatori valuteranno l'affaticamento acuto confrontando RALS e LS all'interno di un singolo intervento chirurgico che è il primo intervento chirurgico di un dato giorno. Per determinare l'affaticamento cumulativo (effetti cronici dell'intervento chirurgico, obiettivo 2), verrà effettuato un confronto tra il primo e l'ultimo intervento chirurgico del soggetto della giornata in cui sono stati completati >2 interventi chirurgici.

Misurazione della fatica muscoloscheletrica (EMG) Giustificazione EMG. Lo studio utilizzerà l'elettromiografia (EMG) per determinare i cambiamenti acuti e cronici nelle richieste muscoloscheletriche associate alla chirurgia RALS e LS. L'EMG di superficie è una procedura non invasiva che misura l'attività muscolare registrando il segnale elettrico generato durante il reclutamento delle fibre muscolari. La sua capacità di valutare la fatica è stata stabilita da tempo (ad es. (4)) ed è stato ampiamente utilizzato in molte popolazioni, compresi gli atleti (ad es. (5)), dentisti (6) e chirurghi (ad es. (7,8)) L'EMG verrà raccolto per 200 s (9) a 0, 30, 60, 90 e 120 minuti di una procedura chirurgica di ~ 2 ore. Oltre a questi punti temporali, i dati EMG saranno raccolti durante attività clinicamente importanti (ad es. sutura al termine dell'intervento chirurgico, che in genere richiederà 10 minuti).

Protocollo EMG. I chirurghi forniranno il consenso informato scritto prima della partecipazione. I chirurghi completeranno le procedure indice: ad esempio prostatectomia o resezione anteriore utilizzando RALS o LS; il protocollo per la raccolta dei dati EMG sarà identico. Prima dell'intervento chirurgico, i chirurghi saranno dotati di sensori EMG wireless. Le procedure di raccolta dei dati EMG seguiranno i protocolli stabiliti per quanto riguarda la preparazione del sito e il posizionamento degli elettrodi, nonché la raccolta, l'elaborazione e la normalizzazione dei dati (7,12). In breve, il sito sarà rasato e pulito con salviettine imbevute di alcol, con gli elettrodi bipolari posizionati sul ventre del muscolo e paralleli alle fibre del muscolo con una distanza interelettrodica di 20 mm (12). Gli elettrodi verranno posizionati sui muscoli del braccio, del collo, della spalla e della schiena, ad es. muscoli flessori radiali del carpo, muscolo bicipite, bilateralmente dai muscoli trapezi e bilateralmente dal muscolo erettore della colonna vertebrale. Questi muscoli sono stati selezionati sulla base di una recente meta-analisi (13). Gli elettrodi vengono montati prima dello scrub dei chirurghi per l'intervento chirurgico e gli elettrodi saranno coperti da camici chirurgici mantenendo così una sala operatoria sterile. È stato selezionato un sistema EMG wireless in modo che sia minimamente invasivo e non ostacoli il movimento del chirurgo con fili.

Analisi dei dati EMG. I dati saranno raccolti e analizzati utilizzando EMG Works (Delsys Inc., Boston, MA, USA), con tecniche raccomandate di normalizzazione, campionamento, filtraggio e smoothing (7). Le registrazioni EMG nei dati precedenti mostrano cambiamenti significativi durante le procedure LS nel 70-85% dei chirurghi, principalmente nei muscoli del collo, delle spalle, delle mani, della parte bassa della schiena e degli arti inferiori. Le registrazioni dei muscoli del braccio, del collo, della spalla e della schiena saranno monitorate ma i muscoli degli arti inferiori non saranno inclusi perché durante la RALS, i chirurghi sono seduti lontano dal paziente e avere sopracciglio e braccioli modifica notevolmente il carico di lavoro sugli arti inferiori rendendo confronti dei muscoli degli arti inferiori in LS non significativi. Una volta che il segnale EMG è stato normalizzato (10), le variabili EMG di base, come la frequenza e l'ampiezza, possono fornire informazioni su come è cambiato il reclutamento delle fibre muscolari, sia a livello di un singolo muscolo che tra più muscoli (strategie di attivazione/reclutamento), mentre si può anche calcolare un punteggio di fatica (11). Il processo di normalizzazione può offrire la possibilità di confrontare i muscoli e di esaminare i diversi punti temporali dell'attività dei muscoli (ad es. nella stessa seduta o dopo che sia trascorso un tempo più lungo; per esempio. (5,12,13).

Misurazione della fatica cognitiva (EEG) Giustificazione EEG. Lo studio utilizzerà l'elettroencefalografia (EEG) per determinare se i cambiamenti acuti o cronici nelle richieste muscoloscheletriche sono associati a cambiamenti nel controllo motorio e all'affaticamento cognitivo. L'affaticamento cognitivo può essere determinato tramite misure neurofisiologiche, come l'elettroencefalogramma. L'EEG può misurare l'attività elettrica in corso del cervello durante un determinato compito, come durante la guida o durante un intervento chirurgico. Le misure EEG della fatica possono fornire una quantificazione oggettiva dello stato cognitivo di un individuo in tempo reale, eliminando la dipendenza da misure soggettive come l'autovalutazione o questionari che si sono rivelati inaffidabili per gli stati di fatica moderata. Il cervello oscilla a un numero di frequenze diverse in un dato momento e questa informazione viene registrata nell'EEG. La potenza di alcune bande di frequenza è stata presa come indicatore dell'affaticamento cognitivo. Nello specifico, le prove indicano che la potenza in banda alfa (7-13 Hz) è sensibile alla fatica (per una revisione vedere (14)), ed è stata utilizzata per misurare la fatica del conducente sia in esercizi di traffico reale che di simulazione (15-18) . Quando la fatica aumenta, l'attività della banda alfa si verifica in raffiche di 500 millisecondi, note come fusi alfa (19). Si ritiene che i fusi alfa riflettano gli stati di affaticamento individuali e possono essere quantificati in termini di frequenza di picco, durata e ampiezza, dando origine alla firma alfa di un individuo (20).

Protocollo EEG. Mentre i chirurghi stanno facendo montare gli elettrodi EMG, una procedura simile sarà completata per gli elettrodi EEG wireless. Il sito cutaneo sulla testa sarà preparato come precedentemente descritto (21) e il gel dell'elettrodo e il cappuccio dell'elettrodo verranno applicati prima del cappuccio chirurgico, mantenendo così la sterilità della sala operatoria. Gli elettrodi verranno posizionati sulla corteccia utilizzando un montaggio di elettrodi a 8 canali per registrare le oscillazioni EEG in corso durante l'intervento chirurgico per 200 s (9) a 0, 30, 60, 90 e 120 minuti di una procedura chirurgica di ~ 2 ore. Gli elettrodi saranno posizionati secondo il sistema internazionale di posizionamento degli elettrodi 10-20. I principali canali EEG di interesse saranno posizionati sopra la corteccia occipitale e parietale, vale a dire le posizioni degli elettrodi O1, O2, P3, P4, P7, P8 dove può essere rilevata la massima attività alfa. Oltre a questi punti temporali, i dati EEG saranno raccolti durante attività clinicamente importanti (ad es. sutura al termine dell'intervento chirurgico, che in genere richiederà 10 minuti). È stato selezionato un sistema EEG wireless in modo che sia minimamente invasivo e non causi distrazioni o restrizioni dovute al movimento dei fili.

Analisi dei dati EEG. I dati saranno raccolti e analizzati utilizzando Enobio 8 5G (Neuroelectrics, Cambridge, MA, USA) utilizzando tecniche standard di riferimento, campionamento, filtraggio e smoothing (21). Gli investigatori confronteranno la potenza alfa di picco e la durata e l'ampiezza del fuso alfa, in RALS rispetto a LS. I cambiamenti negli spettri di potenza EEG, in particolare nella banda di frequenza alfa, saranno utilizzati per monitorare la vigilanza e forniranno informazioni cruciali sul fatto che l'affaticamento cognitivo sia alla base dell'affaticamento muscoloscheletrico. Lo studio sarà anche in grado di identificare come la vigilanza cambia nel tempo durante l'intervento chirurgico attraverso gli spettri di potenza EEG.

Misurazioni dell'attività fisica del chirurgo e della salute muscoloscheletrica È fondamentale che l'affaticamento muscoloscheletrico nei chirurghi non sia influenzato da nient'altro che dall'ambiente di lavoro. Utilizzeremo l'accelerometro triassiale ogni settimana durante la raccolta dei dati per misurare e garantire che i chirurghi non cambino i loro schemi di attività fisica (e quindi diventino più forti o più deboli). Anche la nutrizione è fondamentale nello sviluppo della forza, proprio come una cattiva alimentazione può portare alla perdita di forza. Pertanto, i chirurghi completeranno diari alimentari di 3 giorni e analisi dietetiche a intervalli settimanali durante il periodo di raccolta dei dati.

Statistica e analisi dei dati. Calcolo della potenza: per raggiungere l'obiettivo 1, i ricercatori prevedono una differenza nell'affaticamento muscoloscheletrico del 20% tra RALS e LS sulla base delle prove limitate disponibili (1). Pertanto, sulla base di una dimensione dell'effetto prevista (Cohen's d) di 0,82, verrà effettuato il reclutamento di 40 soggetti in RALS e 40 soggetti in LS (dimensione totale del campione n = 80). Questi numeri saranno abbinati tra gli interventi chirurgici alla prostata e all'intestino. Nell'obiettivo 2, i dati suggeriscono che il livello di affaticamento tra l'ultimo intervento chirurgico della giornata rispetto al primo sarà maggiore della differenza nell'obiettivo 1 (Cohen's d 0.90), pertanto per questa domanda di ricerca sono richiesti 27 soggetti/gruppo. Infine, nell'obiettivo 3 di indagare se i cambiamenti nell'affaticamento muscoloscheletrico sono sostenuti da cambiamenti nel controllo motorio e nell'affaticamento cognitivo, i ricercatori prevedono una dimensione dell'effetto di 0,85 tra RALS e LS e pertanto utilizzeranno i dati del gruppo 31 per studiare questo effetto. Verrà utilizzato un calcolo di potenza a priori per calcolare la dimensione del campione richiesta utilizzando G*Power 3 (22). Conservativamente, è stato scelto il più basso dei tre valori per il calcolo della potenza (una dimensione dell'effetto di 0,82). Supponendo che una d di Cohen di 0,82 richieda 40 partecipanti per gruppo per una potenza del 90% per rilevare una differenza tra i gruppi, con un alfa di 0,05.

Analisi statistica: per determinare le differenze nell'affaticamento muscoloscheletrico e cognitivo in RALS e LS, verrà utilizzato un modello misto ANOVA o un equivalente non parametrico. I dati e le conclusioni raggiunte alla fine dello studio daranno forma alle raccomandazioni sia nella letteratura scientifica (pubblicazioni) sia alla diffusione durante le conferenze verso la fine del progetto (vedi diagramma di Gantt). Lo studio è la piattaforma per sviluppare un caso forte per quanto riguarda gli effetti muscoloscheletrici a lungo termine sui chirurghi che eseguono procedure di accesso minimo in RALS.