Ergonomia chirurga w laparoskopii wspomaganej robotem a standardowej chirurgii laparoskopowej (MURALS)

Liczba zabiegów chirurgicznych wykonywanych przy użyciu technik minimalnego dostępu rośnie ze względu na krótszy czas rekonwalescencji pacjentów. W związku z tym chirurdzy wykonują coraz większą liczbę zabiegów endoskopowych/laparoskopowych i operują przez dłuższy czas. Niedawna metaanaliza wykazała, że ​​urazy układu mięśniowo-szkieletowego związane z pracą wśród chirurgów są powszechne (1), a chirurdzy należą do osób najbardziej narażonych na pogorszenie stanu układu mięśniowo-szkieletowego związanego z pracą (2). Rzeczywiście, częstość występowania choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa wynosi 17%, patologii pierścienia rotatorów 18%, a choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa lędźwiowego 19% (1). Chirurg doświadcza związanego z pracą bólu mięśniowo-szkieletowego oprócz urazu, a ból jest bardzo rozpowszechniony w szyi (48%), barku (43%) i plecach (50%) (13).

Według Urzędu Statystyk Narodowych w Wielkiej Brytanii problemy układu mięśniowo-szkieletowego wśród pracowników są drugą najczęstszą przyczyną nieobecności (17,7%) i odpowiadają za 23 dni nieobecności w roku (2). Nie inaczej jest w Stanach Zjednoczonych, gdzie Bureau of Labor Statistics szacuje, że 62% wszystkich urazów pracowników i 32% nieobecności w pracy wynika z problemów układu mięśniowo-szkieletowego. Podsumowując, dane te sugerują, że problemy układu mięśniowo-szkieletowego spowodowane karierą w chirurgii mogą pogorszyć zdrowie fizyczne, co wiąże się ze zmniejszoną produktywnością, długowiecznością kariery, a nawet jakością opieki nad pacjentem.

Chirurgia laparoskopowa wspomagana robotem (RALS) to nowoczesna technologia, która może pomóc złagodzić te problemy układu mięśniowo-szkieletowego, a tym samym poprawić opiekę nad pacjentem. W porównaniu ze standardową chirurgią laparoskopową (LS), RALS zapewnia bardziej stabilne ruchy nadgarstka przy zmniejszonym efekcie podparcia, co jest korzystne dla pacjenta (3). Pojawiają się dowody na to, że RALS wiąże się z niższym odsetkiem problemów mięśniowo-szkieletowych (23-80%) niż LS (70-100%) (1). RALS może zatem stanowić atrakcyjną alternatywę dla LS, pomimo wysokich kosztów sprzętu i stromej krzywej uczenia się podczas szkolenia.

Żadne badanie nie porównywało wymagań RALS z LS w zakresie zmęczenia mięśniowo-szkieletowego (i późniejszego ryzyka urazu) ani tego, czy zmiany te są poparte zmianami zmęczenia poznawczego. Badacze mają na celu ustalenie, czy kariera z użyciem RALS wiąże się z lepszym zdrowiem układu mięśniowo-szkieletowego chirurgów niż standardowe LS podczas wykonywania złożonych procedur minimalnie inwazyjnych.

Hipoteza jest taka, że ​​RALS zmniejszy zmęczenie mięśniowo-szkieletowe i częstość występowania urazów mięśniowo-szkieletowych u chirurgów w porównaniu z LS. Jeśli to prawda, RALS powinien otrzymywać większe wsparcie poprzez ochronę zdrowia chirurgów, a tym samym redukcję kosztów ponoszonych przez świadczeniodawców.

Osoby badane (chirurdzy i pacjenci) Chirurdzy: Badacze będą rekrutować chirurgów wykonujących zabiegi chirurgiczne, którzy mają podobny poziom doświadczenia w grupach RALS i LS. Chirurdzy wypełnią kwestionariusz dotyczący czasu pracy i doświadczenia, poziomu aktywności fizycznej (np. uprawianie sportu, dojazdy do pracy na rowerze lub prace w ogrodzie), ogólnego stanu zdrowia i objawów ze strony układu mięśniowo-szkieletowego w ciągu ostatnich 12 miesięcy przy użyciu standaryzowanych kwestionariuszy nordyckich do analizy objawów ze strony układu mięśniowo-szkieletowego (11 ). Badacze określą również skład ciała (wzrost, masę ciała, BMI, masę mięśniową, masę tłuszczową) za pomocą potwierdzonej klinicznie analizy impedancji bioelektrycznej. Chirurdzy będą zasadniczo dobierani pod względem wieku i doświadczenia chirurgicznego, antropometrii i płci. Pacjenci: Aby zakończyć pracę, badacze wykorzystają dane od n = 40 pacjentów operowanych w grupach RALS i n = 40 LS, które będą dopasowane pod względem wieku, płci, BMI i przedoperacyjnej oceny ryzyka.

Procedura chirurgiczna i ogólny projekt badania Dane będą gromadzone podczas procedur wskaźnikowych: na przykład prostatektomii lub przedniej resekcji przy użyciu RALS lub LS. Przed operacją chirurdzy są wyposażeni zarówno w EMG (do pomiaru zmęczenia mięśni), jak i EEG (do pomiaru zmęczenia poznawczego). Chirurdzy wypełnią serię zatwierdzonych kwestionariuszy przed i po każdej operacji, aby subiektywnie określić obciążenie/ból mięśniowo-szkieletowy i zmęczenie poznawcze.

Badania te prowadzone są w rzeczywistych warunkach chirurgicznych, a kontrolowanie warunków między operacjami jest wyjątkowym wyzwaniem. Z badania wykluczone zostaną wszelkie operacje, w przypadku których komplikacje powodują, że operacja trwa dłużej niż 50% średniego średniego czasu operacji, aby zapobiec zniekształceniu danych w kierunku zmęczenia mięśniowo-szkieletowego. Ten średni średni czas będzie obejmował również określone procedury, np. Prostatektomia - określenie marginesów resekcji poprzez wypreparowanie powięzi miednicy mniejszej i mobilizację pęcherzyków nasiennych, odbytnicy i szyi pęcherza moczowego, określenie i przecięcie nasady stercza; przecięcie szyi pęcherza moczowego, cewki moczowej i prostaty; zespolenie cewki moczowej z szyjką pęcherza moczowego. Chirurgia jelitowa - identyfikacja, przecięcie i podwiązanie nasady; mobilizacja boczna i zachowanie moczowodów oraz zespolenie jelita.

Badacze ocenią ostre zmęczenie, porównując RALS i LS w ramach jednej operacji, która jest pierwszą operacją danego dnia. Aby określić skumulowane zmęczenie (przewlekłe skutki operacji, cel 2), dokonane zostanie porównanie pierwszej i ostatniej operacji pacjenta w dniu, w którym wykonano >2 operacje.

Pomiar zmęczenia mięśniowo-szkieletowego (EMG) Uzasadnienie EMG. W badaniu wykorzystana zostanie elektromiografia (EMG) do określenia ostrych i przewlekłych zmian w wymaganiach układu mięśniowo-szkieletowego związanych z operacjami RALS i LS. Surface EMG to nieinwazyjna procedura, która mierzy aktywność mięśni poprzez rejestrację sygnału elektrycznego generowanego podczas rekrutacji włókien mięśniowych. Jego zdolność do oceny zmęczenia jest znana od dawna (np. (4)) i był szeroko stosowany w wielu populacjach, w tym u sportowców (np. (5)), dentystów (6) i chirurgów (np. (7,8)) EMG będzie zbierane przez 200 sekund (9) w 0, 30, 60, 90 i 120 minutach około 2-godzinnej procedury chirurgicznej. Oprócz tych punktów czasowych, dane EMG będą zbierane podczas ważnych klinicznie zadań (np. zakładanie szwów po zakończeniu operacji, co zazwyczaj trwa 10 minut).

protokół EMG. Chirurdzy przedstawią pisemną świadomą zgodę przed uczestnictwem. Chirurdzy będą wykonywać procedury wskazujące: na przykład prostatektomię lub resekcję przednią przy użyciu RALS lub LS; protokół zbierania danych EMG będzie identyczny. Przed operacją chirurdzy zostaną wyposażeni w bezprzewodowe czujniki EMG. Procedury gromadzenia danych EMG będą zgodne z ustalonymi protokołami dotyczącymi przygotowania miejsca i umieszczenia elektrod, a także gromadzenia, przetwarzania i normalizacji danych (7,12). W skrócie, miejsce to zostanie ogolone i oczyszczone gazikami nasączonymi alkoholem, z elektrodami bipolarnymi umieszczonymi na brzuchu mięśnia i równolegle do włókien mięśnia, w odległości między elektrodami 20 mm (12). Elektrody zostaną umieszczone na mięśniach ramienia, szyi, barku i pleców m.in. mięsień zginacz promieniowy nadgarstka, mięsień dwugłowy, obustronnie od mięśnia czworobocznego i obustronnie od mięśnia prostownika grzbietu. Mięśnie te zostały wybrane na podstawie ostatniej metaanalizy (13). Elektrody są dopasowywane przed zabiegiem chirurgicznym, a elektrody zostaną przykryte fartuchami chirurgicznymi, co pozwoli zachować sterylność sali operacyjnej. Bezprzewodowy system EMG został dobrany tak, aby był minimalnie inwazyjny i nie utrudniał poruszania się chirurga przewodami.

Analiza danych EMG. Dane będą gromadzone i analizowane przy użyciu EMG Works (Delsys Inc., Boston, MA, USA), z zalecanymi technikami normalizacji, próbkowania, filtrowania i wygładzania (7). Zapisy EMG we wcześniejszych danych pokazują istotne zmiany podczas zabiegów LS u 70 - 85% chirurgów, głównie w mięśniach karku, ramion, dłoni, dolnej części pleców i kończyn dolnych. Rejestracje mięśni ramienia, szyi, barku i pleców będą monitorowane, ale mięśnie kończyn dolnych nie będą uwzględniane, ponieważ podczas RALS chirurdzy siedzą z dala od pacjenta, a posiadanie podpórek na czoło i podłokietniki znacznie modyfikuje obciążenie kończyn dolnych, porównania mięśni kończyn dolnych w LS nie miarodajne. Po znormalizowaniu sygnału EMG (10) podstawowe zmienne EMG, takie jak częstotliwość i amplituda, mogą dostarczyć informacji o tym, jak zmieniła się rekrutacja włókien mięśniowych, zarówno w jednym mięśniu, jak i w kilku mięśniach (strategie aktywacji/rekrutacji), podczas gdy można również obliczyć wynik zmęczenia (11). Proces normalizacji umożliwia porównywanie mięśni oraz badanie aktywności mięśni w różnych punktach czasowych (tj. w ramach tej samej sesji lub po upływie dłuższego czasu; np. (5,12,13).

Pomiar zmęczenia poznawczego (EEG) Uzasadnienie EEG. W badaniu zostanie wykorzystana elektroencefalografia (EEG) w celu ustalenia, czy ostre lub przewlekłe zmiany w wymaganiach układu mięśniowo-szkieletowego są związane ze zmianami w kontroli motorycznej i zmęczeniem poznawczym. Zmęczenie poznawcze można określić za pomocą środków neurofizjologicznych, takich jak elektroencefalogram. EEG może mierzyć bieżącą aktywność elektryczną mózgu podczas danego zadania, na przykład podczas prowadzenia pojazdu lub podczas operacji. Miary zmęczenia EEG mogą zapewnić obiektywną kwantyfikację stanu poznawczego danej osoby w czasie rzeczywistym, eliminując poleganie na subiektywnych pomiarach, takich jak samoopis lub kwestionariusze, które okazały się niewiarygodne w przypadku umiarkowanych stanów zmęczenia. Mózg oscyluje z wieloma różnymi częstotliwościami w dowolnym momencie, a informacja ta jest zapisywana w EEG. Moc niektórych pasm częstotliwości została wzięta jako wskaźnik zastępczy indeksu zmęczenia poznawczego. W szczególności dowody wskazują, że moc w paśmie alfa (7-13 Hz) jest wrażliwa na zmęczenie (przegląd patrz (14)) i była wykorzystywana do pomiaru zmęczenia kierowcy zarówno w rzeczywistym ruchu drogowym, jak i ćwiczeniach symulacyjnych (15-18) . Kiedy zmęczenie wzrasta, aktywność pasma alfa pojawia się w seriach trwających 500 milisekund, które są znane jako wrzeciona alfa (19). Uważa się, że wrzeciona alfa odzwierciedlają indywidualne stany zmęczenia i można je określić ilościowo pod względem ich szczytowej częstotliwości, czasu trwania i amplitudy, co prowadzi do indywidualnej sygnatury alfa (20).

protokół EEG. Podczas gdy chirurdzy dopasowują elektrody EMG, podobna procedura zostanie przeprowadzona w przypadku bezprzewodowych elektrod EEG. Skóra na głowie zostanie przygotowana zgodnie z wcześniejszym opisem (21), a żel elektrody i nasadka elektrody zostaną nałożone przed nasadką chirurgiczną, dzięki czemu zachowana zostanie sterylność sali operacyjnej. Elektrody zostaną umieszczone nad korą mózgową przy użyciu 8-kanałowego montażu elektrod w celu rejestracji trwających oscylacji EEG podczas operacji przez 200 s (9) w 0, 30, 60, 90 i 120 minutach około 2-godzinnej procedury chirurgicznej. Elektrody będą rozmieszczone zgodnie z międzynarodowym systemem umieszczania elektrod 10-20. Główne kanały EEG będące przedmiotem zainteresowania zostaną umieszczone nad korą potyliczną i ciemieniową, a mianowicie w lokalizacjach elektrod O1, O2, P3, P4, P7, P8, gdzie można wykryć maksymalną aktywność alfa. Oprócz tych punktów czasowych, dane EEG będą zbierane podczas ważnych klinicznie zadań (np. zakładanie szwów po zakończeniu operacji, co zazwyczaj trwa 10 minut). Bezprzewodowy system EEG został dobrany tak, aby był minimalnie inwazyjny i nie powodował rozproszenia lub ograniczenia ruchu przewodów.

Analiza danych EEG. Dane będą gromadzone i analizowane przy użyciu Enobio 8 5G (Neuroelectrics, Cambridge, MA, USA) przy użyciu standardowych technik odniesienia, próbkowania, filtrowania i wygładzania (21). Badacze porównają szczytową moc alfa oraz czas trwania i amplitudę wrzeciona alfa w RALS w porównaniu z LS. Zmiany w widmach mocy EEG, szczególnie w paśmie częstotliwości alfa, zostaną wykorzystane do monitorowania czujności i dostarczą kluczowych informacji na temat tego, czy zmęczenie poznawcze leży u podstaw jakiegokolwiek zmęczenia mięśniowo-szkieletowego. Badanie będzie również w stanie określić, jak czujność zmienia się w czasie podczas operacji za pomocą widma mocy EEG.

Pomiary aktywności fizycznej chirurga i zdrowia układu mięśniowo-szkieletowego Bardzo ważne jest, aby na zmęczenie układu mięśniowo-szkieletowego chirurgów nie miało wpływu nic innego niż środowisko pracy. Będziemy używać akcelerometrii trójosiowej co tydzień podczas zbierania danych, aby mierzyć i upewnić się, że chirurdzy nie zmieniają swoich wzorców aktywności fizycznej (a tym samym nie stają się silniejsi ani słabsi). Odżywianie ma również kluczowe znaczenie dla rozwoju siły, podobnie jak złe odżywianie może prowadzić do utraty siły. Dlatego chirurdzy będą wypełniać 3-dniowe dzienniczki żywieniowe i analizować dietę w odstępach tygodniowych przez cały okres zbierania danych.

Statystyka i analiza danych. Obliczanie mocy: Aby osiągnąć cel 1, badacze przewidują różnicę w zmęczeniu mięśniowo-szkieletowym o 20% między RALS i LS na podstawie ograniczonych dostępnych dowodów (1). Dlatego też, w oparciu o przewidywaną wielkość efektu (d Cohena) wynoszącą 0,82, zostanie przeprowadzona rekrutacja 40 osób w RALS i 40 osób w LS (całkowita wielkość próby n = 80). Liczby te zostaną dopasowane między operacjami prostaty i jelit. W celu 2 dane sugerują, że poziom zmęczenia między ostatnią operacją danego dnia a pierwszą będzie większy niż różnica w celu 1 (d Cohena 0,90), dlatego do tego pytania badawczego potrzeba 27 osób/grupę. Wreszcie, w celu 3, aby zbadać, czy zmiany w zmęczeniu mięśniowo-szkieletowym są poparte zmianami w kontroli motorycznej i zmęczeniu poznawczym, badacze przewidują wielkość efektu 0,85 między RALS i LS i dlatego wykorzystają dane z grupy 31 do zbadania tego efektu. Obliczenie mocy a priori zostanie użyte do obliczenia wymaganej wielkości próbki przy użyciu G*Power 3 (22). Konserwatywnie wybrano niższą z trzech wartości do obliczenia mocy (wielkość efektu 0,82). Zakładając, że d Cohena na poziomie 0,82 wymaga 40 uczestników na grupę, aby uzyskać 90% mocy do wykrycia różnicy między grupami, przy współczynniku alfa równym 0,05.

Analiza statystyczna: Aby określić różnice w zmęczeniu mięśniowo-szkieletowym i poznawczym w RALS i LS, zostanie wykorzystany model mieszany ANOVA lub odpowiednik nieparametryczny. Dane i wnioski zebrane pod koniec badania będą stanowić podstawę rekomendacji zarówno w literaturze naukowej (publikacje), jak i rozpowszechnianych na konferencjach pod koniec projektu (patrz wykres Gantta). Badanie jest platformą do opracowania mocnych argumentów dotyczących długoterminowego wpływu na układ mięśniowo-szkieletowy u chirurgów wykonujących zabiegi z minimalnym dostępem w RALS.