Kirurg ergonomi i robotassistert laparoskopisk kontra standard laparoskopisk kirurgi (MURALS)

Antallet kirurgiske prosedyrer som utføres med minimal tilgangsteknikker er på vei opp på grunn av forbedrede restitusjonstider for pasientene. Kirurger utfører således et økende antall endoskopiske/laparoskopiske prosedyrer og opererer i lengre perioder. En fersk metaanalyse viste at arbeidsrelaterte muskel- og skjelettskader blant kirurger er vanlige (1) og kirurger er blant de som har størst risiko for arbeidsrelatert muskel- og skjelettnedgang (2). Faktisk er prevalensen av degenerativ ryggradssykdom 17 %, rotatorcuff-patologi 18 %, og degenerativ korsryggsykdom er 19 % (1). Kirurgens erfaring med arbeidsrelaterte muskel- og skjelettsmerter i tillegg til skade, og smerter er svært utbredt i nakke (48 %), skulder (43 %) og rygg (50 %) (13).

Ifølge Office for National Statistics i Storbritannia er muskel- og skjelettproblemer blant arbeidsstyrken den nest vanligste årsaken til fravær (17,7 %) og står for 23 dagers fravær/år (2). Dette er ikke ulikt i USA, hvor Bureau of Labor Statistics anslår at 62 % av alle arbeidsskader og 32 % av tapte dager fra jobb skyldes muskel- og skjelettproblemer. Samlet antyder disse dataene at muskel- og skjelettproblemer forårsaket av karrierer innen kirurgi kan redusere fysisk helse, som er assosiert med redusert produktivitet, karrierelengde og til og med kvaliteten på pasientbehandlingen.

Robotassistert laparoskopisk kirurgi (RALS) er en moderne teknologi som kan bidra til å dempe disse muskel- og skjelettproblemene og dermed forbedre pasientbehandlingen. Sammenlignet med standard laparoskopisk kirurgi (LS), tilbyr RALS jevnere håndleddsbevegelser med redusert fulcrum-effekt, og er dermed til fordel for pasienten (3). Det er nye bevis for at RALS er assosiert med lavere forekomst av muskel- og skjelettproblemer (23-80 %) enn LS (70- 100 %) (1). RALS kan derfor være et attraktivt alternativ til LS, til tross for høye kostnader på utstyr og bratt læringskurve under trening.

Ingen studie har sammenlignet kravene til RALS vs. LS på muskel- og skjeletttretthet (og påfølgende skaderisiko) og om disse endringene er underbygget av endringer i kognitiv tretthet. Etterforskerne tar sikte på å finne ut om en karriere som bruker RALS er assosiert med bedre muskel- og skjeletthelse for kirurger enn standard LS når de utfører komplekse minimalt invasive prosedyrer.

Hypotesen er at RALS vil redusere muskel- og skjeletttretthet og forekomsten av muskel- og skjelettskader hos kirurger sammenlignet med LS. Hvis dette er sant, bør RALS få økt støtte gjennom å bevare kirurgens helse og dermed redusere kostnadene for helsepersonell.

Forskningspersoner (kirurger og pasienter) Kirurger: Etterforskere vil rekruttere kirurger som fullfører kirurgiske prosedyrer som har lignende erfaringsnivå mellom RALS- og LS-grupper. Kirurger vil fylle ut et spørreskjema angående arbeidstid og erfaring, fysisk aktivitetsnivå (f.eks. sport, sykling til jobb eller hagearbeid), generelle helsetilstander og muskel- og skjelettsymptomer i løpet av de siste 12 månedene ved å bruke de standardiserte nordiske spørreskjemaene for analyse av muskel- og skjelettsymptomer (11 ). Etterforskerne vil også kvantifisere kroppssammensetning (høyde, kroppsvekt, BMI, muskelmasse, fettmasse) ved hjelp av klinisk validert bioelektrisk impedansanalyse. Kirurger vil stort sett bli matchet for alder og kirurgisk erfaring, antropometri og kjønn. Pasienter: For å fullføre arbeidet vil etterforskerne bruke data fra n = 40 pasienter som blir operert i RALS- og n = 40 LS-grupper som vil samsvare med alder, kjønn, BMI og preoperativ risikoscore.

Kirurgisk prosedyre og overordnet studiedesign Data vil bli samlet inn under indeksprosedyrer: For eksempel prostatektomi eller fremre reseksjon ved bruk av enten RALS eller LS. Før operasjonen blir kirurger utstyrt med både EMG (for å måle muskeltretthet) og EEG (for å måle kognitiv tretthet). Kirurger vil fylle ut en serie validerte spørreskjemaer før og etter hver operasjon for subjektivt å bestemme muskel- og skjelettbelastning/smerte og kognitiv tretthet.

Denne forskningen utføres innen kirurgi i det virkelige liv, og det er en unik utfordring å kontrollere forhold mellom operasjoner. Studien vil ekskludere alle operasjoner der komplikasjoner resulterer i at operasjonen tar utover 50 % av gjennomsnittlig operasjonstid, for å forhindre at dette forvrider dataene mot en effekt for muskel- og skjeletttretthet. Denne gjennomsnittlige tiden vil også inkludere for spesifikke prosedyrer, f.eks. Prostatektomi - definere reseksjonsmarginer ved å dissekere endopelvic fascia og mobilisere sædblærer, rektum og blærehals, definere og transektere prostatas pedikler; transeksjon av blærehalsen, urinrøret og prostata; anastomosering av urinrøret til blærehalsen. Tarmkirurgi - identifisere, transektere og ligere pedikkelen; lateral mobilisering og bevaring av urinledere, og tarmanastomose.

Etterforskerne vil vurdere akutt tretthet ved å sammenligne RALS og LS innenfor en enkelt operasjon som er den første operasjonen på en gitt dag. For å bestemme den kumulative utmattelsen (kroniske effekter av kirurgi, mål 2), vil det bli foretatt sammenligning mellom forsøkspersonens første og siste operasjon for dagen når >2 operasjoner er gjennomført.

Måling av muskel- og skjeletttretthet (EMG) EMG-begrunnelse. Studien vil bruke elektromyografi (EMG) for å bestemme akutte og kroniske endringer i muskel- og skjelettbehov forbundet med RALS- og LS-kirurgi. Surface EMG er en ikke-invasiv prosedyre som måler muskelaktivitet ved å registrere det elektriske signalet som genereres under muskelfiberrekruttering. Dens evne til å vurdere tretthet har lenge vært etablert (f.eks. (4)), og det har vært mye brukt i mange populasjoner, inkludert idrettsutøvere (f.eks. (5)), tannleger (6) og kirurger (f.eks. (7,8)) EMG vil bli samlet inn i 200 s (9) ved 0, 30, 60, 90 og 120 minutter av en ~2-timers kirurgisk prosedyre. I tillegg til disse tidspunktene vil EMG-data samles inn under klinisk viktige oppgaver (f. suturering etter fullført operasjon, som vanligvis vil ta 10 minutter).

EMG-protokoll. Kirurger vil gi skriftlig informert samtykke før deltakelse. Kirurger vil fullføre indeksprosedyrer: For eksempel prostatektomi eller fremre reseksjon ved bruk av enten RALS eller LS; protokollen for EMG-datainnsamling vil være identisk. Før operasjonen vil kirurger være utstyrt med trådløse EMG-sensorer. EMG-datainnsamlingsprosedyrene vil følge etablerte protokoller angående stedforberedelse og elektrodeplassering, samt datainnsamling, prosessering og normalisering (7,12). Kort fortalt vil stedet bli barbert og renset med spritservietter, med de bipolare elektrodene plassert på magen av muskelen og parallelt med muskelfibrene med en avstand mellom elektrodene på 20 mm (12). Elektroder vil bli plassert på muskler i arm, nakke, skulder og rygg f.eks. flexor carpi radialis muskler, biceps muskel, bilateralt fra trapezius muskler, og bilateralt fra erector spinae muskel. Disse musklene er valgt basert på en fersk metaanalyse (13). Elektroder monteres før kirurgens skrubb for kirurgi, og elektroder vil bli dekket av kirurgiske kjoler og dermed opprettholde et sterilt teater. Et trådløst EMG-system er valgt slik at det er minimalt invasivt og ikke hindrer en kirurgs bevegelse med ledninger.

EMG-dataanalyse. Data vil bli samlet inn og analysert ved hjelp av EMG Works (Delsys Inc., Boston, MA, USA), med anbefalte normaliserings-, prøvetakings-, filtrerings- og utjevningsteknikker (7). EMG-registreringer i tidligere data viser signifikante endringer under LS-prosedyrer hos 70 - 85 % av kirurgene, hovedsakelig i nakke, skuldre, hender, korsrygg og underekstremitetsmuskler. Opptakene fra muskler i arm, nakke, skulder og rygg vil bli overvåket, men muskler i underekstremiteter vil ikke bli inkludert, fordi under RALS sitter kirurgene borte fra pasienten og å ha bryn- og armlener endrer arbeidsbelastningen på underekstremitetene betydelig. sammenligninger av underekstremitetsmuskler i LS ikke meningsfylt. Når EMG-signalet er normalisert (10), kan grunnleggende EMG-variabler, som frekvens og amplitude, gi informasjon om hvordan muskelfiberrekruttering har endret seg, både ved en enkelt muskel så vel på tvers av flere muskler (aktiverings- / rekrutteringsstrategier), mens en utmattelsesscore kan også beregnes (11). Normaliseringsprosessen kan gi mulighet til å sammenligne mellom muskler samt undersøke musklenes aktivitet på forskjellige tidspunkter (dvs. innen samme økt eller etter lengre tid har gått; f.eks. (5,12,13).

Måling av kognitiv utmattelse (EEG) EEG-begrunnelse. Studien vil bruke elektroencefalografi (EEG) for å avgjøre om akutte eller kroniske endringer i muskel- og skjelettbehov er assosiert med endringer i motorisk kontroll og kognitiv tretthet. Kognitiv tretthet kan bestemmes via nevrofysiologiske mål, som for eksempel elektroencefalogrammet. EEG kan måle den pågående elektriske aktiviteten til hjernen under en gitt oppgave, for eksempel under kjøring eller under operasjon. EEG-mål for utmattelse kan gi en objektiv kvantifisering av et individs kognitive tilstand i sanntid, og fjerne avhengighet av subjektive mål som selvrapportering eller spørreskjemaer som har vist seg å være upålitelige for moderate utmattelsestilstander. Hjernen oscillerer med en rekke forskjellige frekvenser til enhver tid, og denne informasjonen registreres i EEG. Kraften til visse frekvensbånd har blitt tatt som en proxy for å indeksere kognitiv tretthet. Spesielt tyder bevis på at alfabåndseffekt (7-13 Hz) er følsom for tretthet (for en gjennomgang, se (14)), og har blitt brukt til å måle førertrøtthet både i reell trafikk og simuleringsøvelser (15-18) . Når trettheten øker, oppstår alfa-båndaktiviteten i utbrudd på 500 millisekunder, som er kjent som alfa-spindler (19). Alfaspindler anses å reflektere individuelle utmattelsestilstander og kan kvantifiseres i form av deres toppfrekvens, varighet og amplitude, noe som gir opphav til et individs alfasignatur (20).

EEG-protokoll. Mens kirurger får montert EMG-elektroder, vil en lignende prosedyre bli fullført for de trådløse EEG-elektrodene. Hudstedet på hodet vil bli klargjort som tidligere beskrevet (21), og elektrodegelen og elektrodehetten påføres før den kirurgiske hetten, og opprettholder dermed steriliteten til det kirurgiske teateret. Elektroder vil bli plassert over cortex ved hjelp av en 8-kanals elektrodemontering for å registrere pågående EEG-oscillasjoner under operasjonen i 200 s (9) ved 0, 30, 60, 90 og 120 minutter av en ~2-timers kirurgisk prosedyre. Elektroder vil bli plassert i henhold til det internasjonale elektrodeplasseringssystemet 10-20. De viktigste EEG-kanalene av interesse vil være plassert over occipital og parietal cortex, nemlig elektrodeplasseringer O1, O2, P3, P4, P7, P8 hvor maksimal alfa-aktivitet kan påvises. I tillegg til disse tidspunktene vil EEG-data samles inn under klinisk viktige oppgaver (f. suturering etter fullført operasjon, som vanligvis vil ta 10 minutter). Et trådløst EEG-system er valgt slik at det er minimalt invasivt og ikke forårsaker distraksjon eller begrensning på grunn av bevegelse av ledninger.

EEG-dataanalyse. Data vil bli samlet inn og analysert ved bruk av Enobio 8 5G (Neuroelectrics, Cambridge, MA, USA) ved bruk av standard referanse-, samplings-, filtrerings- og utjevningsteknikker (21). Etterforskere vil sammenligne topp alfaeffekt og alfaspindelvarighet og amplitude i RALS sammenlignet med LS. Endringer i EEG-effektspektra, spesielt i alfa-frekvensbåndet, vil bli brukt til å overvåke årvåkenhet, og vil gi avgjørende informasjon om hvorvidt kognitiv tretthet, underbygger eventuell muskel- og skjeletttretthet. Studien vil også kunne identifisere hvordan årvåkenhet endres over tid under operasjon gjennom EEG-effektspektra.

Målinger av kirurgens fysiske aktivitet og muskel- og skjeletthelse Det er viktig at muskel- og skjeletttretthet hos kirurgene ikke påvirkes av annet enn arbeidsmiljøet. Vi vil bruke tri-aksialt akselerometer hver uke gjennom datainnsamlingen for å måle og sikre at kirurger ikke endrer sine fysiske aktivitetsmønstre (og dermed blir sterkere eller svakere). Ernæring er også kritisk i utviklingen av styrke, akkurat som dårlig ernæring kan føre til styrketap. Derfor vil kirurger fullføre 3-dagers matdagbøker og kostholdsanalyser med ukentlige intervaller gjennom hele datainnsamlingsperioden.

Statistikk og dataanalyse. Kraftberegning: For å møte mål 1, forventer etterforskerne en forskjell i muskel- og skjeletttretthet på 20 % mellom RALS og LS basert på begrenset tilgjengelig bevis (1). Basert på en predikert effektstørrelse (Cohens d) på 0,82, vil det derfor bli gjennomført rekruttering av 40 forsøkspersoner i RALS og 40 forsøkspersoner i LS (total prøvestørrelse n = 80). Disse tallene vil bli matchet mellom prostata- og tarmoperasjoner. I mål 2 tyder data på at tretthetsnivået mellom dagens siste operasjon kontra den første vil være større enn forskjellen i mål 1 (Cohens d 0,90), derfor kreves det 27 forsøkspersoner/gruppe for dette forskningsspørsmålet. Til slutt i mål 3 for å undersøke om endringer i muskel- og skjeletttretthet underbygges av endringer i motorisk kontroll og kognitiv tretthet, forventer etterforskerne en effektstørrelse på 0,85 mellom RALS og LS og vil derfor bruke data fra 31/gruppen for å studere denne effekten. En A priori-effektberegning vil bli brukt til å beregne den nødvendige prøvestørrelsen ved å bruke G*Power 3 (22). Konservativt er den laveste av de tre verdiene for effektberegningen (en effektstørrelse på 0,82) valgt. Forutsatt at en Cohens d på 0,82 krever 40 deltakere per gruppe for 90 % kraft for å oppdage en forskjell mellom grupper, med en alfa på 0,05.

Statistisk analyse: For å bestemme forskjeller i muskel- og skjeletttretthet i RALS og LS, vil en blandet modell ANOVA eller ikke-parametrisk ekvivalent benyttes. Dataene og konklusjonene som kommer på slutten av studien vil informere om anbefalinger både i vitenskapelig litteratur (publikasjoner) og formidling på konferanser mot slutten av prosjektet (se Gantt-diagram). Studien er plattformen for å utvikle en sterk sak angående de langsiktige muskel- og skjeletteffektene på kirurger som utfører minimale tilgangsprosedyrer i RALS.