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

Antalet kirurgiska ingrepp som utförs med minimal åtkomstteknik ökar på grund av förbättrade återhämtningstider för patienterna. Kirurger utför således ett ökande antal endoskopiska/laparoskopiska ingrepp och opererar under längre perioder. En färsk metaanalys visade att arbetsrelaterade muskel- och skelettskador bland kirurger är vanliga (1) och kirurger är bland dem som löper störst risk för arbetsrelaterad muskel- och skelettnedgång (2). Prevalensen av degenerativ ryggradssjukdom är faktiskt 17 %, rotatorcuff-patologi 18 % och degenerativ ländryggssjukdom är 19 % (1). Kirurgens erfarenhet arbetsrelaterad muskel- och skelettsmärta utöver skada och smärta är mycket utbredd i nacke (48 %), axel (43 %) och rygg (50 %) (13).

Enligt Office for National Statistics i Storbritannien är muskuloskeletala problem bland arbetskraften den näst vanligaste orsaken till frånvaro (17,7 %) och står för 23 dagars frånvaro/år (2). Detta är inte olikt i USA där Bureau of Labor Statistics uppskattar att 62 % av alla arbetsskador och 32 % av uteblivna arbetsdagar beror på muskel- och skelettproblem. Sammantaget tyder dessa data på att muskuloskeletala problem orsakade av karriärer inom kirurgi kan minska den fysiska hälsan, vilket är förknippat med minskad produktivitet, karriärlivslängd och till och med kvaliteten på patientvården.

Robotassisterad laparoskopisk kirurgi (RALS) är en modern teknik som kan hjälpa till att lindra dessa muskuloskeletala problem och därigenom förbättra patientvården. Jämfört med standard laparoskopisk kirurgi (LS) erbjuder RALS stadigare handledsrörelser med minskad stödpunktseffekt, vilket gynnar patienten (3). Det finns framväxande bevis för att RALS är associerat med en lägre frekvens av muskuloskeletala problem (23-80%) än LS (70-100%) (1). RALS kan därför vara ett attraktivt alternativ till LS, trots den höga utrustningskostnaden och den branta inlärningskurvan under träning.

Ingen studie har jämfört kraven från RALS vs. LS på muskuloskeletal trötthet (och efterföljande skaderisk) och om dessa förändringar underbyggs av förändringar i kognitiv trötthet. Utredarna syftar till att avgöra om en karriär som använder RALS är förknippad med bättre muskuloskeletal hälsa för kirurger än standard LS när de utför komplexa minimalt invasiva procedurer.

Hypotesen är att RALS kommer att minska muskuloskeletal trötthet och förekomsten av muskel- och skelettskador hos kirurger jämfört med LS. Om detta stämmer bör RALS få ökat stöd genom att bevara kirurgens hälsa och därmed minska kostnaderna för vårdgivare.

Forskningsämnen (kirurger och patienter) Kirurger: Utredarna kommer att rekrytera kirurger som genomför kirurgiska ingrepp och som har liknande erfarenhetsnivåer mellan RALS- och LS-grupper. Kirurger kommer att fylla i ett frågeformulär om arbetstider och erfarenhet, fysisk aktivitetsnivå (t.ex. sport, cykling till jobbet eller trädgårdsarbete), allmänna hälsotillstånd och muskel- och skelettsymtom under de senaste 12 månaderna med hjälp av standardiserade nordiska frågeformulär för analys av muskel- och skelettsymptom (11) ). Utredarna kommer också att kvantifiera kroppssammansättningen (längd, kroppsvikt, BMI, muskelmassa, fettmassa) med hjälp av kliniskt validerad bioelektrisk impedansanalys. Kirurger kommer i stort sett att matchas för ålder och kirurgisk erfarenhet, antropometri och kön. Patienter: För att slutföra arbetet kommer utredarna att använda data från n = 40 patienter som opereras i RALS och n = 40 LS-grupper som kommer att matchas ålder, kön, BMI och preoperativ riskpoäng.

Kirurgisk procedur och övergripande studiedesign Data kommer att samlas in under indexprocedurer: Till exempel prostatektomi eller främre resektion med antingen RALS eller LS. Före operationen utrustas kirurger med både EMG (för att mäta muskeltrötthet) och EEG (för att mäta kognitiv trötthet). Kirurger kommer att fylla i en serie validerade frågeformulär före och efter varje operation för att subjektivt bestämma muskuloskeletal belastning/smärta och kognitiv trötthet.

Denna forskning bedrivs inom verklig kirurgi och att kontrollera förhållandena mellan operationerna är en unik utmaning. Studien kommer att utesluta alla operationer där komplikationer leder till att operationen tar mer än 50 % av den genomsnittliga operationstiden, för att förhindra att detta snedvrider data mot en effekt för muskel- och skelettutmattning. Denna genomsnittliga tid kommer också att omfatta för specifika procedurer, t.ex. Prostatektomi - definiera resektionsmarginaler genom att dissekera den endopelvisa fascian och mobilisera sädesblåsor, ändtarm och blåshas, ​​definiera och transektera prostatapelarna; genomskärning av blåshalsen, urinröret och prostata; anastomosering av urinröret till blåshalsen. Tarmkirurgi - identifiering, transektion och ligering av pedikeln; lateral mobilisering och bevarande av urinledare, och tarmanastomos.

Utredarna kommer att bedöma akut trötthet genom att jämföra RALS och LS inom en enda operation som är den första operationen för en viss dag. För att fastställa den kumulativa tröttheten (kroniska effekter av operation, mål 2) kommer en jämförelse att göras mellan patientens första och sista operation för dagen då >2 operationer har genomförts.

Mätning av muskuloskeletal trötthet (EMG) EMG motivering. Studien kommer att använda elektromyografi (EMG) för att fastställa akuta och kroniska förändringar i muskuloskeletala krav i samband med RALS- och LS-kirurgi. Surface EMG är en icke-invasiv procedur som mäter muskelaktivitet genom att registrera den elektriska signal som genereras under muskelfiberrekrytering. Dess förmåga att bedöma trötthet har länge varit etablerad (t.ex. (4)) och det har använts i stor utsträckning i många populationer, inklusive idrottare (t.ex. (5)), tandläkare (6) och kirurger (t.ex. (7,8)) EMG kommer att samlas in i 200 s (9) vid 0, 30, 60, 90 och 120 minuter av ett ~2-timmars kirurgiskt ingrepp. Utöver dessa tidpunkter kommer EMG-data att samlas in under kliniskt viktiga uppgifter (t.ex. suturering efter avslutad operation, vilket vanligtvis tar 10 minuter).

EMG-protokoll. Kirurger kommer att ge skriftligt informerat samtycke innan deltagande. Kirurger kommer att slutföra indexprocedurer: Till exempel prostatektomi eller främre resektion med antingen RALS eller LS; protokollet för EMG-datainsamling kommer att vara identiskt. Innan operationen kommer kirurger att förses med trådlösa EMG-sensorer. EMG-datainsamlingsprocedurerna kommer att följa etablerade protokoll avseende platsförberedelse och elektrodplacering, såväl som datainsamling, bearbetning och normalisering (7,12). Kortfattat kommer området att rakas och rengöras med spritservetter, med de bipolära elektroderna placerade på magen av muskeln och parallellt med muskelns fibrer med ett avstånd mellan elektroderna på 20 mm (12). Elektroder kommer att placeras på muskler i arm, nacke, axel och rygg t.ex. flexor carpi radialis muskler, bicepsmuskeln, bilateralt från trapeziusmusklerna och bilateralt från muskeln erector spinae. Dessa muskler har valts ut baserat på en färsk metaanalys (13). Elektroder monteras före kirurgens skrubbning för operation och elektroderna kommer att täckas av operationsrockar och därigenom upprätthålla en steril teater. Ett trådlöst EMG-system har valts så att det är minimalt invasivt och inte hindrar en kirurgs rörelse med ledningar.

EMG-dataanalys. Data kommer att samlas in och analyseras med hjälp av EMG Works (Delsys Inc., Boston, MA, USA), med rekommenderade normaliserings-, provtagnings-, filtrerings- och utjämningstekniker (7). EMG-registreringar i tidigare data visar signifikanta förändringar under LS-procedurer hos 70 - 85 % av kirurgerna, främst i nacke, axlar, händer, nedre rygg och nedre extremitetsmuskler. Registreringarna från musklerna i arm, nacke, axel och rygg kommer att övervakas men musklerna i de nedre extremiteterna kommer inte att inkluderas eftersom under RALS sitter kirurger borta från patienten och att ha ögonbryns- och armstöd avsevärt förändrar arbetsbelastningen på de nedre extremiteterna. jämförelser av underbensmuskler i LS inte meningsfulla. När EMG-signalen har normaliserats (10), kan grundläggande EMG-variabler, såsom frekvens och amplitud, ge information om hur muskelfiberrekryteringen har förändrats, både vid en enskild muskel och över flera muskler (aktiverings-/rekryteringsstrategier), medan ett utmattningsvärde kan också beräknas (11). Normaliseringsprocessen kan ge möjligheten att jämföra mellan muskler samt undersöka musklernas aktivitet olika tidpunkter (dvs. inom samma session eller efter att en längre tid har förflutit; t.ex. (5,12,13).

Mätning av kognitiv trötthet (EEG) EEG motivering. Studien kommer att använda elektroencefalografi (EEG) för att avgöra om akuta eller kroniska förändringar i muskuloskeletala krav är associerade med förändringar i motorisk kontroll och kognitiv trötthet. Kognitiv trötthet kan fastställas via neurofysiologiska åtgärder, såsom elektroencefalogrammet. EEG kan mäta den pågående elektriska aktiviteten i hjärnan under en viss uppgift, till exempel när du kör bil eller under operation. EEG-mått på trötthet kan ge en objektiv kvantifiering av en individs kognitiva tillstånd i realtid, vilket tar bort beroendet av subjektiva mått såsom självrapportering eller frågeformulär som har visat sig vara opålitliga för måttliga trötthetstillstånd. Hjärnan oscillerar med ett antal olika frekvenser vid varje given tidpunkt, och denna information registreras i EEG. Kraften hos vissa frekvensband har tagits som en proxy för att indexera kognitiv trötthet. Specifikt tyder bevis på att alfabandseffekten (7-13 Hz) är känslig för trötthet (för en recension se (14)), och har använts för att mäta förarens trötthet både i verklig trafik och simuleringsövningar (15-18) . När tröttheten ökar uppstår alfabandsaktiviteten i skurar på 500 millisekunder, som är kända som alfaspindlar (19). Alfaspindlar anses reflektera individuella utmattningstillstånd och kan kvantifieras i termer av deras toppfrekvens, varaktighet och amplitud, vilket ger upphov till en individs alfasignatur (20).

EEG-protokoll. Medan kirurger har EMG-elektroder monterade, kommer en liknande procedur att slutföras för de trådlösa EEG-elektroderna. Hudstället på huvudet kommer att förberedas som tidigare beskrivits (21) och elektrodgelen och elektrodlocket kommer att appliceras före det kirurgiska locket, för att därigenom bibehålla steriliteten hos den kirurgiska teatern. Elektroder kommer att placeras över cortex med hjälp av ett 8-kanals elektrodmontage för att registrera pågående EEG-svängningar under operation i 200 s (9) vid 0, 30, 60, 90 och 120 minuter av en ~2-timmars kirurgisk procedur. Elektroderna kommer att placeras enligt det internationella elektrodplaceringssystemet 10-20. De viktigaste EEG-kanalerna av intresse kommer att placeras över occipital- och parietalbarken, nämligen elektrodplatserna O1, O2, P3, P4, P7, P8 där maximal alfaaktivitet kan detekteras. Utöver dessa tidpunkter kommer EEG-data att samlas in under kliniskt viktiga uppgifter (t. suturering efter avslutad operation, vilket vanligtvis tar 10 minuter). Ett trådlöst EEG-system har valts så att det är minimalt invasivt och inte orsakar distraktion eller begränsningar på grund av rörelser av ledningar.

EEG-dataanalys. Data kommer att samlas in och analyseras med hjälp av Enobio 8 5G (Neuroelectrics, Cambridge, MA, USA) med standardtekniker för referenser, sampling, filtrering och utjämning (21). Utredarna kommer att jämföra topp alfaeffekt och alfaspindelns varaktighet och amplitud, i RALS jämfört med LS. Förändringar i EEG-effektspektra, särskilt i alfafrekvensbandet, kommer att användas för att övervaka vakenhet, och kommer att ge avgörande information om huruvida kognitiv trötthet, underbygger eventuell muskuloskeletal trötthet. Studien kommer också att kunna identifiera hur vakenhet förändras över tid under operation genom EEG-effektspektra.

Mätningar av kirurgens fysiska aktivitet och muskuloskeletala hälsa Det är viktigt att muskel- och skelettutmattning hos kirurgerna inte påverkas av annat än arbetsmiljön. Vi kommer att använda tri-axiell accelerometer varje vecka under datainsamlingen för att mäta och säkerställa att kirurger inte ändrar sina fysiska aktivitetsmönster (och därmed blir starkare eller svagare). Näring är också avgörande för utvecklingen av styrka, precis som dålig kost kan leda till styrkeförlust. Därför kommer kirurger att fylla i 3-dagars matdagböcker och kostanalyser med veckointervall under hela datainsamlingsperioden.

Statistik och dataanalys. Effektberäkning: För att ta itu med mål 1, förutser utredarna en skillnad i muskuloskeletal trötthet på 20 % mellan RALS och LS baserat på det begränsade bevis som finns tillgängligt (1). Baserat på en förväntad effektstorlek (Cohens d) på 0,82 kommer därför rekrytering av 40 försökspersoner i RALS och 40 försökspersoner i LS (total urvalsstorlek n = 80) att genomföras. Dessa siffror kommer att matchas mellan prostata- och tarmoperationer. I mål 2 tyder data på att trötthetsnivån mellan dagens sista operation mot den första kommer att vara större än skillnaden i mål 1 (Cohens d 0,90), därför krävs 27 försökspersoner/grupp för denna forskningsfråga. Slutligen i mål 3 för att undersöka om förändringar i muskuloskeletal trötthet underbyggs av förändringar i motorisk kontroll och kognitiv trötthet, förutser utredarna en effektstorlek på 0,85 mellan RALS och LS och kommer därför att använda data från 31/gruppen för att studera denna effekt. En A priori effektberäkning kommer att användas för att beräkna den erforderliga sampelstorleken med hjälp av G*Power 3 (22). Konservativt har det lägre av de tre värdena för effektberäkningen (en effektstorlek på 0,82) valts. Om man antar att ett Cohens d på 0,82 krävs 40 deltagare per grupp för 90 % effekt för att upptäcka skillnader mellan grupperna, vid ett alfa på 0,05.

Statistisk analys: För att bestämma skillnader i muskuloskeletal och kognitiv trötthet i RALS och LS kommer en blandad modell ANOVA eller icke-parametrisk motsvarighet att användas. Data och slutsatser som kommer fram i slutet av studien kommer att ge rekommendationer både i vetenskaplig litteratur (publikationer) och spridning vid konferenser mot slutet av projektet (se Gantt-diagram). Studien är plattformen för att utveckla ett starkt fall angående de långsiktiga muskuloskeletala effekterna på kirurger som utför minimala åtkomstprocedurer i RALS.