Jump to content

Компьютерная хирургия

Компьютерная хирургия
МКБ-9-СМ 00.3

Компьютерная хирургия ( CAS ) представляет собой хирургическую концепцию и набор методов, в которых используются компьютерные технологии для хирургического планирования , а также для руководства или выполнения хирургических вмешательств. CAS также известен как компьютерная хирургия , компьютерное вмешательство , хирургия под визуальным контролем , цифровая хирургия и хирургическая навигация , но эти термины являются более или менее синонимами CAS. CAS является ведущим фактором в развитии роботизированной хирургии .

Общие принципы

[ редактировать ]
Сбор изображений («сегментация») на рабочей станции LUCAS

Создание виртуального образа пациента

[ редактировать ]

Важнейшим компонентом CAS является разработка точной модели пациента. Это можно сделать с помощью ряда технологий медицинской визуализации , включая КТ , МРТ , рентген , ультразвук и многие другие. Для создания этой модели анатомическую область, подлежащую операции, необходимо отсканировать и загрузить в компьютерную систему. Можно использовать ряд методов сканирования, объединяя наборы данных с помощью методов объединения данных . Конечная цель — создание набора 3D- данных , воспроизводящего точную геометрическую ситуацию нормальных и патологических тканей и структур этого региона. Из доступных методов сканирования предпочтение отдается КТ. [1] поскольку известно, что наборы данных МРТ имеют объемные деформации, которые могут привести к неточностям. Примерный набор данных может включать в себя набор данных, составленный из 180 срезов КТ, расположенных на расстоянии 1 мм друг от друга и имеющих размер 512 на 512 пикселей . Контраст набора 3D-данных (десятки миллионов пикселей ) обеспечивает детализацию структур мягких и твердых тканей и, таким образом, позволяет компьютеру различать и визуально разделять для человека различные ткани и структуры. Данные изображения, полученные от пациента, часто включают в себя преднамеренные ориентиры, чтобы иметь возможность позже сопоставить виртуальный набор данных с реальным пациентом во время операции. См. регистрацию пациентов .

Анализ и обработка изображений

[ редактировать ]

Анализ изображений включает в себя манипулирование 3D-моделью пациента для извлечения соответствующей информации из данных. Используя в качестве примера различные уровни контрастности различных тканей на изображении, модель можно изменить, чтобы показать только твердые структуры, такие как кость, или просмотреть поток артерий и вен через мозг.

Диагностика, предоперационное планирование, хирургическое моделирование

[ редактировать ]

С помощью специализированного программного обеспечения собранный набор данных может быть отображен в виде виртуальной трехмерной модели пациента. Хирург может легко манипулировать этой моделью, чтобы обеспечить просмотр под любым углом и на любой глубине в объеме. Таким образом, хирург может лучше оценить случай и поставить более точный диагноз. Более того, хирургическое вмешательство будет запланировано и смоделировано виртуально до того, как будет проведена фактическая операция (компьютерное хирургическое моделирование [CASS]). С помощью специального программного обеспечения хирургический робот будет запрограммирован на выполнение запланированных действий во время фактического хирургического вмешательства.

Хирургическая навигация

[ редактировать ]

В компьютерной хирургии фактическое вмешательство определяется как хирургическая навигация. Используя хирургическую навигационную систему, хирург использует специальные инструменты, которые отслеживаются навигационной системой. Положение отслеживаемого инструмента относительно анатомии пациента показано на изображениях пациента по мере того, как хирург перемещает инструмент. Таким образом, хирург использует систему для «навигации» по местоположению инструмента. Информация, предоставляемая системой о местонахождении инструмента, особенно полезна в ситуациях, когда хирург фактически не может видеть кончик инструмента, например, при минимально инвазивных операциях.

Роботизированная хирургия

[ редактировать ]

Роботизированная хирургия — термин, используемый для обозначения взаимосвязанных действий хирурга и хирургического робота (который запрограммирован на выполнение определенных действий во время процедуры предоперационного планирования). Хирургический робот — это механическое устройство (обычно похожее на роботизированную руку), управляемое компьютером.Роботизированную хирургию можно разделить на три типа в зависимости от степени взаимодействия хирурга во время процедуры: супервизорно-контролируемую, телехирургическую и совместно-контролируемую. [2] В системе с диспетчерским управлением процедура выполняется исключительно роботом, который будет выполнять заранее запрограммированные действия. Телехирургическая система, также известная как дистанционная хирургия , требует, чтобы хирург манипулировал роботизированными руками во время процедуры, а не позволял роботизированным рукам работать по заранее определенной программе. При использовании систем общего управления хирург выполняет процедуру с помощью робота, который уверенно манипулирует инструментом. У большинства роботов режим работы можно выбирать для каждого отдельного вмешательства в зависимости от сложности хирургического вмешательства и особенностей случая.

Приложения

[ редактировать ]

Компьютерная хирургия — начало революции в хирургии. Он уже имеет большое значение в высокоточных хирургических областях, но также используется в стандартных хирургических процедурах.

Компьютерная нейрохирургия

[ редактировать ]

Телеманипуляторы впервые были использованы в нейрохирургии в 1980-х годах. хирурга Это позволило добиться большего развития микрохирургии головного мозга (в 10 раз компенсируя физиологический тремор ), повысить точность и точность вмешательства. Это также открыло новые возможности для минимально инвазивной хирургии головного мозга, а также снизило риск послеоперационных осложнений за счет предотвращения случайного повреждения соседних центров.

Компьютерная нейрохирургия также включает операции на позвоночнике с использованием систем навигации и робототехники. В настоящее время доступны следующие навигационные системы: Medtronic Stealth, BrainLab , 7D Surgical и Stryker ; В настоящее время доступны системы робототехники Mazor Renaissance, MazorX, Globus Excelsius GPS и Brainlab Cirq. [3]

Компьютерная челюстно-лицевая хирургия

[ редактировать ]

Навигация по костным сегментам — это современный хирургический подход в ортогнатической хирургии (коррекция аномалий челюстей и черепа), в хирургии височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС) или при реконструкции средней части лица и орбиты . [4]

Он также используется в имплантологии, где можно увидеть доступную кость и смоделировать положение, угол наклона и глубину имплантатов перед операцией. Во время операции хирург руководствуется визуальным и звуковым оповещением. IGI (Имплантология под контролем изображения) — одна из навигационных систем, использующих эту технологию.

Компьютерная имплантационная хирургия (CAIS)

[ редактировать ]

Новые терапевтические концепции, такие как управляемая хирургия, разрабатываются и применяются при установке зубных имплантатов. Хирургия по шаблонам в области имплантационной стоматологии в настоящее время описывается как «компьютерная имплантационная стоматология» (CAIS), которая в настоящее время включает в себя три различные технологии: статическую, динамическую и роботизированную. [5] В Static используются готовые шаблоны для прямой остеотомии и установки имплантатов. [6] Динамическое отслеживание положения сверла в реальном времени с помощью оптической технологии [7] в то время как роботизация включает установку имплантата с помощью автономной роботизированной руки. [8]

Протезирование также планируется и проводится параллельно с хирургическими процедурами. Этапы планирования находятся на переднем плане и выполняются совместно хирургом, стоматологом и зубным техником. Пациенты с адентией одной или обеих челюстей выигрывают от сокращения времени лечения. [ нужна ссылка ]

Что касается пациентов с полной адентией, традиционная поддержка протезов часто оказывается под угрозой из-за умеренной атрофии кости, даже если протезы изготовлены с учетом правильной анатомической морфологии. [ нужна ссылка ]

С помощью конусно-лучевой компьютерной томографии сканируется пациент и имеющийся протез. Кроме того, сканируется и сам протез. Стеклянные жемчужины определенного диаметра помещаются в протез и используются в качестве ориентиров для дальнейшего планирования. Полученные данные обрабатываются и определяется положение имплантатов. Хирург с помощью специально разработанного программного обеспечения планирует установку имплантатов на основе концепции протезирования с учетом анатомической морфологии. После завершения планирования хирургической части создается хирургический шаблон CAD/CAM для установки зубов. Хирургическая шина с опорой на слизистую оболочку обеспечивает точное размещение имплантатов у пациента. Параллельно с этим этапом изготавливается новый протез с опорой на имплантаты. [ нужна ссылка ]

Зубной техник, используя данные предыдущих сканирований, создает модель, отражающую ситуацию после установки имплантата. Протезные соединения – абатменты – уже изготовлены заранее. Длину и наклон можно выбрать. Абатменты прикрепляются к модели в положении, соответствующем ортопедической ситуации. Регистрируется точное положение абатментов. Теперь зубной техник может изготовить протез. [ нужна ссылка ]

Пригодность хирургической шины доказана клинически. После этого шина фиксируется с помощью трехточечной системы опорных штифтов. Перед прикреплением рекомендуется провести промывание химическим дезинфицирующим средством. Стержни вводятся через определенные оболочки от вестибулярной к оральной стороне челюсти. Следует учитывать анатомию связок, и при необходимости декомпенсации можно добиться с помощью минимального хирургического вмешательства. Правильная посадка шаблона имеет решающее значение и должна поддерживаться на протяжении всего лечения. Независимо от упругости слизистой оболочки, правильное и стабильное прикрепление достигается за счет фиксации кости.Доступ к челюсти теперь возможен только через втулки, встроенные в хирургический шаблон. С помощью специальных боров через гильзы удаляется слизистая оболочка. Каждый используемый бор имеет втулку, совместимую с втулками шаблона, что гарантирует достижение окончательного положения, но дальнейшее продвижение альвеолярного гребня невозможно. Дальнейшая процедура очень похожа на традиционную установку имплантата. Пилотное отверстие просверливается, а затем расширяется. С помощью шины окончательно устанавливаются имплантаты. После этого шину можно снять. [ нужна ссылка ]

С помощью регистрационного шаблона абатменты можно прикрепить и соединить с имплантатами в заданном положении. Во избежание несоответствий одновременно следует подключать не менее пары абатментов. Важным преимуществом этой методики является параллельное расположение абатментов. Рентгенологический контроль необходим для проверки правильности установки и соединения имплантата и абатмента.

На следующем этапе абатменты покрывают золотыми конусными колпачками, которые представляют собой вторичные коронки. При необходимости переход золотых колпачков на слизистую оболочку можно изолировать с помощью коффердамных колец.

Новый протез соответствует обычному тотальному протезу, но в его основе имеются полости, позволяющие установить вторичные коронки. Протез контролируется в конечном положении и при необходимости корректируется. Полости заполняются самоотверждающимся цементом и протез устанавливается в конечное положение. После процесса самоотверждения золотые колпачки окончательно зацементируются в полостях протеза, и теперь протез можно снять. Избыток цемента может быть удален, и могут потребоваться некоторые корректировки, такие как полировка или недостаточное пломбирование вокруг вторичных коронок.Новый протез устанавливается с использованием конструкции телескопических двойных конусных коронок. В конечном положении протез застегивается на абатментах, чтобы обеспечить адекватную фиксацию.

На одном сеансе пациент получает имплантаты и протез. Временный протез не требуется. Объем хирургического вмешательства сведен к минимуму. Благодаря применению шины отпадает необходимость в отражении мягких тканей. Пациент испытывает меньше кровотечений, отеков и дискомфорта. Также можно избежать таких осложнений, как повреждение соседних структур.Использование 3D-изображений на этапе планирования обеспечивает эффективную связь между хирургом, стоматологом и зубным техником, а любые проблемы можно легко обнаружить и устранить. Каждый специалист сопровождает весь процесс лечения и может осуществляться взаимодействие. Поскольку конечный результат уже запланирован и все хирургические вмешательства проводятся по первоначальному плану, возможность каких-либо отклонений сведена к минимуму. Учитывая эффективность первоначального планирования, общая продолжительность лечения короче, чем при любых других лечебных процедурах.

Компьютерная ЛОР-хирургия

[ редактировать ]

Хирургия под визуальным контролем и CAS в ЛОР обычно состоит из навигации по данным предоперационных изображений, таких как КТ или конусно-лучевая КТ, чтобы помочь обнаружить или избежать анатомически важных структур, таких как зрительный нерв или отверстие лобной пазухи. [9] Для использования в хирургии среднего уха в некоторой степени применяется роботизированная хирургия из-за требований к высокоточным действиям. [10]

Компьютерная ортопедическая хирургия (CAOS)

[ редактировать ]

Применение роботизированной хирургии широко распространено в ортопедии, особенно при рутинных вмешательствах, таких как тотальная замена тазобедренного сустава. [11] или введение транспедикулярного винта во время спондилодеза. [12] Это также полезно для предварительного планирования и определения правильного анатомического положения смещенных костных фрагментов при переломах, обеспечивая хорошую фиксацию путем остеосинтеза , особенно для костей с малым поворотом . Ранние системы CAOS включают HipNav , OrthoPilot и Praxim. Недавно мини-оптические навигационные инструменты под названием Intellijoint HIP . для процедур эндопротезирования тазобедренного сустава были разработаны [13]

Компьютерная висцеральная хирургия

[ редактировать ]

С появлением компьютерной хирургии в общей хирургии был достигнут большой прогресс в направлении минимально инвазивных подходов. Лапароскопия в абдоминальной и гинекологической хирургии является одним из преимуществ, позволяющих хирургическим роботам выполнять рутинные операции, такие как холецистэктомия или даже гистерэктомия. В кардиохирургии общие системы управления могут выполнять замену митрального клапана или желудочковую стимуляцию путем небольшой торакотомии. В урологии хирургические роботы внесли свой вклад в лапароскопические подходы к пиелопластике, нефрэктомии или вмешательствам на предстательной железе. [14] [15]

Компьютерные вмешательства на сердце

[ редактировать ]

Приложения включают фибрилляцию предсердий и сердечную ресинхронизирующую терапию. Для планирования процедуры используется предоперационная МРТ или КТ. Предоперационные изображения, модели или информация о планировании могут быть зарегистрированы на интраоперационном рентгеноскопическом изображении для управления процедурами. [ нужна ссылка ]

Компьютерная радиохирургия

[ редактировать ]

Радиохирургия также использует передовые роботизированные системы. КиберНож — это такая система, в которой на роботизированной руке установлен легкий линейный ускоритель. Он направлен на опухолевые процессы, используя скелетные структуры в качестве эталонной системы (система стереотаксической радиохирургии). Во время процедуры рентгеновские лучи в реальном времени используются для точного позиционирования устройства перед введением луча излучения. Робот может компенсировать дыхательное движение опухоли в режиме реального времени. [16]

Преимущества

[ редактировать ]

CAS начинается с предпосылки гораздо лучшей визуализации операционного поля, что позволяет проводить более точную предоперационную диагностику и четкое планирование хирургического вмешательства за счет использования хирургического планирования в предоперационной виртуальной среде . Таким образом, хирург может легко оценить большинство хирургических трудностей и рисков и иметь четкое представление о том, как оптимизировать хирургический подход и снизить хирургическую заболеваемость. Во время операции компьютерное руководство повышает геометрическую точность хирургических жестов, а также уменьшает дублирование действий хирурга. Это значительно улучшает эргономику операционной, снижает риск хирургических ошибок, сокращает время операции и улучшает результат операции. [17]

Недостатки

[ редактировать ]

Компьютерная хирургия имеет ряд недостатков. Стоимость многих систем исчисляется миллионами долларов, что делает их крупными инвестициями даже для крупных больниц. Некоторые люди полагают, что усовершенствования в технологиях, такие как тактильная обратная связь , увеличение скорости процессора и более сложное и мощное программное обеспечение, приведут к увеличению стоимости этих систем. [18] Еще одним недостатком является размер системы. Эти системы занимают относительно большую площадь. Это важный недостаток в сегодняшних и без того переполненных операционных залах. И хирургической бригаде, и роботу может быть сложно разместиться в операционной. [18]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Мишковски Р.А., Зинсер М.Дж., Риттер Л., Нойгебауэр Дж., Кив Э., Золлер Дж.Э. (2007b)Интраоперационная навигация в челюстно-лицевой области на основе трехмерных изображений, полученных с помощью конусно-лучевого устройства. Int J Оральная челюстно-лицевая хирургия 36: 687-694
  2. ^ Бэйл Р.Дж., Мельцер А. и др.: Робототехника для интервенционных процедур. Информационный бюллетень Европейского общества сердечно-сосудистых и интервенционных радиологов, 2006 г.
  3. ^ Малхам, Грегори М; Уэллс-Куинн, Томас (2019). «Что моей больнице следует купить дальше? Рекомендации по приобретению и применению средств визуализации, навигации и робототехники в хирургии позвоночника» . J Хирургия позвоночника . 5 (1): 155–165. дои : 10.21037/jss.2019.02.04 . ПМК   6465454 . ПМИД   31032450 .
  4. ^ Мармулла Р., Нидердельманн Х.: Компьютерная навигация по костным сегментам. J Cranio-Maxillofac Surg 26: 347-359, 1998 г.
  5. ^ Пимхаокхам, Атифан; Джиаранухарт, Сириманас; Кабусая, Бусана; Арунджароенсук, Сирида; Суббалеха, Кесканья; Маттеос, Никос (октябрь 2022 г.). «Может ли компьютерная имплантация улучшить клинические результаты и снизить частоту и интенсивность осложнений в имплантологии? Критический обзор» . Пародонтология 2000 . 90 (1): 197–223. дои : 10.1111/прд.12458 . ISSN   0906-6713 . ПМЦ   9805105 . ПМИД   35924457 .
  6. ^ Каевсири, Дечават; Панмекиате, Сунтра; Суббалеха, Кесканья; Маттеос, Никос; Пимхаокхам, Атифан (июнь 2019 г.). «Точность статической и динамической компьютерной имплантации в пространстве одного зуба: рандомизированное контролируемое исследование» . Клинические исследования оральных имплантатов . 30 (6): 505–514. дои : 10.1111/clr.13435 . ISSN   0905-7161 .
  7. ^ Йимардж, Павина; Суббалеха, Кесканья; Дханесуан, Канит; Сириватана, Кити; Маттеос, Никос; Пимхаокхам, Атифан (декабрь 2020 г.). «Сравнение точности положения имплантата для несъемных зубных протезов с опорой на два имплантата с использованием статической и динамической компьютерной имплантационной хирургии: рандомизированное контролируемое клиническое исследование» . Клиническая имплантологическая стоматология и связанные с ней исследования . 22 (6): 672–678. дои : 10.1111/cid.12949 . ISSN   1523-0899 .
  8. ^ Ким, Тэхен (10 июня 2023 г.). «Будущее статично или динамично? – Имплантация + Стоматология – Никос Маттеос» . Проверено 1 октября 2023 г.
  9. ^ Хирургическая минимально-инвазивная эндоназальная резекция опухоли.
  10. ^ Berlinger NT: Роботизированная хирургия - втискивание в узкие места . Медицинский журнал Новой Англии 354:2099-2101, 2006 г.
  11. ^ Хаакер Р.Г., Стокхайм М., Камп М., Профф Г., Брайтенфельдер Дж., Оттерсбах А.: Компьютерная навигация повышает точность размещения компонентов при тотальном эндопротезировании коленного сустава. Клин Ортоп Релат Рес 433:152-9, 2005 г.
  12. ^ Манбачи А., Кобболд Р.С., Гинзберг Х.Дж.: «Управляемая установка транспедикулярных винтов: методы и обучение». Spine J. Январь 2014 г.; 14(1): 165-79.
  13. ^ Папроски В.Г., Мьюир Дж.М. Intellijoint HIP®: 3D-мини-оптический навигационный инструмент для повышения интраоперационной точности во время тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. Мед Девайс (Окл). 18 ноября 2016 г.; 9: 401–408.
  14. ^ Мунтенер М., Урсу Д., Патрисиу А., Петрисор Д., Стояновичи Д.: Роботизированная хирургия простаты. Expert Rev Med Devices 3(5):575-84
  15. ^ Гийонно, Бертран: Какая робототехника в урологии? Текущая точка зрения. Европейская урология. 43: 103-105 2003
  16. ^ Швейкард А., Шиоми Х. и Адлер Дж. (2004). Отслеживание дыхания в радиохирургии. Медицинская физика, 31(10), 2738-2741.
  17. ^ Патил, Северная Каролина; Дхандапани, С; и др. (октябрь 2020 г.). «Дифференциальное независимое влияние интраоперационного использования навигационных и угловых эндоскопов на хирургический исход эндоназальной эндоскопии при опухолях гипофиза: проспективное исследование» . Нейрохирург Реп . 44 (4): 2291–2298. дои : 10.1007/s10143-020-01416-x . ПМИД   33089448 . S2CID   224824578 .
  18. ^ Jump up to: а б Ланфранко, Энтони (2004). «Роботизированная хирургия: современный взгляд» . Анналы хирургии . 239 (1): 14–21. дои : 10.1097/01.sla.0000103020.19595.7d . ПМК   1356187 . ПМИД   14685095 .
  19. ^ «ASL — ASL помогает нейрохирургам и роботам, вычисляет деформации мозга в реальном времени» . asl.org.il.
[ редактировать ]

СМИ, связанные с компьютерной хирургией, на Викискладе?

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e841267ff5fc795ee73c75ec5e1608ad__1711342680
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e8/ad/e841267ff5fc795ee73c75ec5e1608ad.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Computer-assisted surgery - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)