Способ определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране
Изобретение относится к медицинской технике. Способ определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране, операционном столе с помощью роботизированного комплекса, визуализирующего анатомию пациента в трехмерной реконструкции и осуществляющего обратную связь с действиями хирурга, нативной анатомии пациента с патологией в режиме компьютерной томографии, определение патологического очага и выбор оптимальной траекторию к нему, выстраивая с помощью роботизированного комплекса на экране рабочей станции траектории движения, с отображением лазером на анатомии пациента точки ввода инструмента до патологического очага, отличающийся тем, что предварительно визуализируют мягкотканную анатомию пациента с помощью набора данных интенсивности, получаемого посредством метода магнитно-резонансной томографии, а после визуализации нативной костной анатомии на операционном столе совмещают их на экране рабочей станции, при этом выбор оптимальной траектории к патологическому очагу осуществляют в два этапа: первый - визуализируя на совмещенном изображении анатомии пациента лазером точки ввода инструмента на коже пациента и оценивая траекторию с учетом возможности удаления мешающих визуализации для хирурга анатомических структур, последующего открытия раны, выполняя разрез кожи над выбранной траекторией, и обеспечивая удаление с нее выбранных анатомических структур, второй - повторно визуализируя непосредственно на операционном столе в текущий момент времени измененную нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совмещая ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции, при этом начальную точку ввода инструмента отображают лазером на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении и проставляют на открытой анатомии пациента с помощью программы Needle точек ввода до 30 мм от первоначального выбора. Технический результат заключается в повышении точности индивидуализированного для пациента позиционирования и ориентирования хирургических инструментов. 3 пр.
Изобретение относится к области медицины, в частности к диагностике и хирургическом вмешательстве с компьютерным ассистированием (CAS), в которых используют компьютерные технологии для хирургического планирования и для контроля или выполнения хирургических вмешательств, и может быть использовано при выполнении микрохирургических вмешательств на позвоночнике, в частности, по поводу грыж межпозвонковых дисков на открытых ранах.
Известен способ определения по меньшей мере одного пригодного пути для движения объекта, в частности, хирургического и/или диагностического устройства, в мягкой ткани человека или ткани животного методом трехмерной визуализации, в том числе с помощью магнитно-резонанаснай томографии (MPT). (R.R. Shamir, L. Joskowicz, L. Antiga, R. I. Foroni and Y. Shoshan. Trajectory planning method for reduced patient risk in image-guided neurosurgery: concept and preliminary results. Proc. SPIE Medical Imaging: Visualization, Image-Guided Procedures, and Modeling, Vol. 7625, pp. 762520I:1-8 (2010). Выбирают вероятное начальное положение опорной точки устройства, определяют возможный путь движения между соответствующим вероятным начальным положением и заданным целевым местоположением опорной точки устройства. На несегментированном изображении ткани оценивают возможный путь движения в качестве пригодного пути в зависимости от информации о локальных экстремумах интенсивности и/или вариации интенсивности, возникающих из данных интенсивности вдоль возможного пути движения. Выходные данные, включающие в себя подходящий путь, отображают на устройстве отображения, входящем в компьютеризированную систему по определению пригодного пути (патент RU 2599865, МПК А61В 34/00 (2016.01), опуб. 20.10.2016). Изобретение позволяет исключить этап сегментации, избежать проблем с неоднородностью интенсивности изображений, добавлять функциональную информацию в этап поиска и отображать информацию о пригодном пути в виде графиков и миниатюр.
Однако использование такого способа для хирургического вмешательства в области, содержащие как мягкотканные, так и костные анатомические структуры, не позволяет получить достаточно точного определения оптимального пути для движения объекта, только с помощью набора данных интенсивности. При применении программы анализа максимума и минимума интенсивности сигнала от критических анатомических структур могут появляться артефакты, что приводит к ошибкам в идентификации критических анатомических структур. Кроме того, изменение расположения анатомии оперируемого объекта непосредственно на операционном столе, особенно при проведении операций на открытой ране, являющимися необходимыми в случае удаления больших патологий, также влияет на точность описанного выше способа.
Здесь и далее под термином «критические анатомические структуры» понимают анатомические структуры, которые нельзя повреждать во время операции, так как возможно развитие осложнений.
Под термином «операция на открытой ране» понимают такое проведение операции, при котором введение инструмента к паталогическому очагу проводят после разреза мягких тканей и обеспечения безопасного доступа к паталогическому очагу.
Известен, принятый за прототип, способ позиционирования и контроля инструмента на открытой ране при помощи интраоперационного компьютерного томографа "O-arm" и навигационной станции. (Коновалов Н.А., Назаренко А.Г., Асютин Д.С., Старченко В.М., Мартынова М.А. «Анализ эффективности применения интраоперационного конусно-лучевого компьютерного томографа «О-arm» и современной системы навигации в хирургическом лечении заболеваний позвоночника и спинного мозга». Хирургия позвоночника. 2014; (3):54-59). с помощью которого определяют зоны вмешательства, интраоперационного контроля точности установки имплантатов и контроля зон декомпрессии. Первым этапом в операционной перед хирургическим вмешательством в условиях эндотрахеального наркоза с помощью «О-arm» проводят интраоперационное КТ-исследование в режимах 2D и/или 3D-сканирования для точности определения зоны хирургического вмешательства. Затем выполняют разрез и осуществляют доступ к необходимым анатомическим, в том числе костным структурам. На втором этапе на анатомии пациента устанавливают навигационную рамку с "маячками", видимыми камерой навигационной станции и осуществляющей обратную связь с действиями хирурга, затем и с помощью устройства «О-аrm», помещенного в стерильный чехол, выполняется КТ-исследование в режимах 3D-сканирования. Далее данные КТ-изображений передаются на навигационную станцию, где визуализируется полученная анатомия пациента.
Однако при осуществлении этого способа в открытой ране оптимально визуализируются только костные структуры, мягкотканные анатомические структуры (грыжи межпозвонковых дисков, новообразования, сосуды, нервы) практически не визуализируются. Кроме того, при случайном перемещении указанных маячков (движения пациента на столе, или случайное перемещение "маячков" рукой медперсонала) навигационная станция неправильно отражает анатомию пациента на экране навигационной станции относительно собственной анатомии больного, вследствие чего возможны хирургические ошибки или повреждения критических анатомических структур, что снижает безопасность хирургического вмешательства для пациента. Кроме того, использование указанного устройства O-arm, навигационной станции (включающей рабочую станцию и камеру на отдельной стойке) перегружают пространство операционной.
Предлагаемое изобретение решает задачу минимизирования связанных с доступом повреждения тканей и времени выполнения хирургических процедур, при одновременном улучшении результатов хирургического вмешательства за счет повышения точности индивидуализированного для пациента позиционирования и ориентирования хирургических инструментов при определения пригодного пути их движения во время операции, а также контроль положения инструментов относительно анатомии пациента в реальном времени, что значительно повышает безопасность хирургического вмешательства для пациента.
Поставленная задача решается предлагаемым способом определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране, включающем в себя этапы, на которых с помощью роботизированного комплекса, визуализирующего анатомию пациента в трехмерной реконструкции и осуществляющего обратную связь с действиями хирурга:
- визуализируют мягкотканную анатомию пациента с помощью набора данных интенсивности, получаемого посредством метода магнитно-резонансной томографии;
- визуализируют непосредственно на операционном столе нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совмещают ее с изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции роботизированного комплекса;
- определяют патологический очаг и выбирают оптимальную траекторию к нему, выстраивая с помощью роботизированного комплекса максимально короткие траектории и оценивая их с учетом возможности удаления мешающих визуализации для хирурга анатомических структур;
- после чего осуществляют открытие раны, выполняя разрез кожи над выбранной траекторией и обеспечивая удаление с нее выбранных анатомических структур;
- затем повторно визуализируют непосредственно на операционном столе в текущий момент времени измененную нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совмещают ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции;
- после чего хирург, с учетом выбора наиболее короткой безопасной траектории, обходящей критические анатомические структуры, на экране рабочей станции, проставляет начальную точку ввода инструмента на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении, а конечную точку фиксирует на патологическом очаге;
- с помощью роботизированного комплекса выстраивают на экране рабочей станции новую скорректированную траектории движения, и отображают лазером на анатомии пациента ее начальную точку.
В случае необходимости при осуществлении доступа непосредственно к анатомическим структурам часть костных или мягкотканных структур резецируют.
При выстраивании траекторий движения инструмента непосредственно хирургом он может передвигать конечную и/или начальную точку до 30 мм в любом направлении.
Наиболее точное определение траектории движения хирургического и/или диагностического инструмента в предлагаемом способе получают при использовании в качестве роботизированного комплекса, визуализирующего анатомию пациента в трехмерной реконструкции и осуществляющего обратную связь с действиями хирурга ангиографической роботизированной системы Artis zeego, содержащую программы 3D-сканирования роботизированной С-дугой, 3D-3D fusion и iGuide.
При этом программы:
3D-сканирования роботизированной С-дугой предназначена для визуализации непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативной костной анатомии пациента в режиме компьютерной томографии;
3D-3D fusion предназначена для совмещения изображений мягкотканной анатомии (магнитно-резонансной томографии) и костной анатомии (компьютерной томографии);
и Syngo Needle Guidance предназначена для проведения инструмента под флюороскопическим контролем по выбранной траектории, выстраивая ее между выбранными хирургом точками и визуализируя ее как на экране отображения в операционной, так и на экране рабочей станции роботизированного комплекса Artis zeego.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении распознавания анатомии, которая визуализируется глазом хирурга, что более достоверно и исключает ошибки программы и артефакты, обеспечивая точное позиционирование хирургического и/или диагностического устройства в хирургии позвоночника на открытой ране, исключая ошибки некорректного уровня позвоночного сегмента, и обеспечивает малоинвазивность доступа.
Проведенные патентные исследования и анализ научно-медицинской информации, отражающей существующий уровень технологий оперативного лечения дегенеративных поражений позвоночника, не выявили способов, содержащих такие признаки как: визуализация непосредственно на операционном столе в текущий момент времени измененной нативной костной анатомии пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совмещении ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции, так и проставлении после этого начальной точки ввода инструмента на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении, и отображении ее лазером на измененной анатомии пациента, а также предлагаемую совокупность признаков. В связи с чем можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения «новизна».
Новая совокупность и взаимосвязь приемов предлагаемого способа обеспечивают достижение нового непредсказуемого технологического медицинского результата в решении поставленной задачи, а именно совокупности следующих результатов:
- малоинвазивность доступа к патологическому очагу;
- полное исключение риска интраоперационного повреждения критических анатомических структур (сосудов, нервов);
- максимальная точность и безопасность траектории движения устройства в ране;
- значительное сокращение времени хирургического вмешательства.
Из вышеизложенного следует, что заявляемый способ соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Возможность его осуществления подтверждена изложенными в заявке приемами и средствами, следовательно, предлагаемое решение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость. Таким образом, предлагаемый способ может быть эффективно применен в нейрохирургических и вертебрологических клиниках России и СНГ.
Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают применение предлагаемого способа.
Пример 1. Способ определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране при удалении выпавшей грыжи диска 0L5-S1.
Больная Р, 71 года, диагноз: Поясничный остеохондроз, секвестрированная грыжа диска L5-S1, радикулопатия S1 справа поступала с жалобами на интенсивные боли в пояснице и правой ноге по задней поверхности бедра и голени, резко усиливающиеся в положении сидя и при ходьбе до нестерпимых и ослабляющиеся в положении лежа. ВАШ (визуальная аналоговая шкала) 8 баллов.
Пациентке выполнена магнитно-резонансная томография поясничного отдела позвоночника на дооперационном этапе, где визуализирована секвестрированная латеральная правосторонняя грыжа диска L5-S1 с миграцией секвестра за тело S1 позвонка и грубой компрессией правого корешка.
Учитывая данные клинико-неврологического обследования, результаты дополнительных методов исследования, выраженный болевой синдром, устойчивый к консервативной терапии, пациентке показано оперативное лечение - микродискэктомия L5-S1.
Операцию проводили в гибридной операционной с помощью ангиографической роботизированной системы Artis zeego. Дата операции 01.06.2016. Особенности оперативного вмешательства: протокол операции №177.
После обработки операционного поля раствором антисептика, под внутривенным наркозом с использованием ИВЛ (искусственной вентиляции легких), в положении больного «лежа на животе» с разгрузочными валиками под грудную клетку и таз. Роботизированной С-дугой Artis zeego была выполнена разметка кожи для определения позвоночного сегмента L5-S1.
В рабочую станцию системы Artis zeego были загружены данные предоперационной магнитно-резонансной томографии.
После чего в режиме компьютерной томографии с помощью режима 3D-3D fusion Artis zeego визуализировали непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативную костную анатомию пациента с патологией и совместили ее на экране рабочей станции с изображение мягкотканной анатомии, полученной с помощью магнитно-резонансной томографии.
Определена мягкотканная патология в виде секвестрированной грыжи диска, располагающаяся вне прямого визуального контроля хирурга за телом S1 позвонка и ее положение относительно костных структур. На совмещенном изображении визуализированы критические анатомические структуры (дуральный мешок, корешки спинного мозга). Для исключения резекции костных структур и риска повреждения критических анатомических структур в виде дурального мешка и корешков, а также полного удаления выпавшей грыжи диска принято решение провести операцию на открытой ране.
Для чего на экране рабочей станции на совмещенном изображении хирург отметил точкой (конечная точка) визуализированный патологический очаг в виде секвестрированной грыжи диска L5-S1 и, наметив несколько точек предполагаемого ввода инструмента на коже пациентки. С помощью программы syngo Needle Guidance были выстроены максимально короткие траектории, обходящие дуральный мешок и корешки спинного мозга и сделавшие доступным прямой визуальный контроль хирургом секвестра за телом S1 позвонка. После чего из них была выбрана оптимальная траектория к патологическому очагу от предполагаемой точки ввода инструмента на коже пациента с учетом возможности обхода мешающих прямому визуальному контролю хирурга на экране устройства отображения анатомических структур, а именно часть костной дужки S1 позвонка. Открытие раны осуществили путем линейного разреза кожи над остистыми отростками L5-S1 справа длиной 2 см в области отображаемой лазером на коже начальной точки ввода инструмента и разведения мышц ранорасширителем.
После скелетирования и обнажения дужки S1 позвонка (открытия раны) для уточнения траектории движения хирургического инструмента, а также для исключения резекции костной ткани, повторно визуализировали непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совместили ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции.
Затем хирург, с учетом выбора наиболее короткой безопасной траектории, обходящей критические анатомические структуры, на экране рабочей станции, проставил начальную точку ввода инструмента на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении, а конечную точку зафиксировал на патологическом очаге. Активизировав программу системы Artis zeego в режиме syngo Needle Guidance на экране рабочей станции получили проложенную ею траекторию между проставленными хирургом точками. После выстраивания программой траектории введения инструмента хирург с помощью джойстика на мобильном пульте в операционной передвинул начальную точку на 23 мм, скорректировав ее размеры и максимальную безопасность для дурального мешка и корешков, наметив траекторию движения под выделенным лазером фрагментом костной структуры. Начальную точку выбранной оптимальной траектории движения инструмента отобразили лазером на анатомии пациента.
По выбранной траектории с выполнением флюороскопического контроля положения инструмента в ране относительно выстроенной траектории посредством режима syngo Needle Guidance, без резекции костной структуры под выделенным лазером фрагментом костной структуры был введен микроинструмент. Под операционным микроскопом справа на уровне L5-S1 было выполнено удаление секвестра грыжи диска с помощью микрокусачек.
Таким образом, в соответствии с заявляемым способом была определена траектория введения инструмента в зону расположения секвестрированной грыжи, которую удалось удалить без резекции костной ткани, без повреждения критических анатомических структур и максимально малоинвазивно.
Корешок S1 свободен. Выполненная с целью контроля декомпрессии интраоперационная компьютерная томография показала, что секвестр удален. Проведено послойное ушивание раны с оставлением трубчатого дренажа под мышцами.
Результаты лечения: болевой корешковый синдром регрессировал, походка нормализовалась, ВАШ 0 баллов.
05.08.2016 г выполнен послеоперационный контроль: МРТ поясничного отдела позвоночника - данных за рецидив грыжи диска не получено, секвестр удален полностью.
С помощью используемого метода исключен риск повреждения критических анатомических структур (дурального мешка и корешков), минимизирован доступ к патологическому очагу, обеспечен визуальный контроль проведения инструмента, время операции сократилось на 15 минут относительно стандартной микродискэктомии..
Пример 2. Способ определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой при удалении грыжи диска L4-L5, L5-S1 с радикулопатией.
Больной А., 18 лет. Диагноз: Поясничный остеохондроз, грыжи диска L4-L5, L5-S1 с радикулопатией. Жалобы на боли в пояснице с иррадиацией в правую ягодицу и ногу по задне-наружной поверхности бедра и голени, онемение в правой ноге, судороги в икроножной мышце. В неврологическом статусе -симптомы радикулопатии L5, S1 справа.
Пооперационный МРТ поясничного отдела позвоночника показал грыжи диска L4-L5, L5-S1, на уровне L4-L5 определился секвестр, располагающийся в позвоночном канала на уровне тела L5 позвонка, и грубо компремирующий правый корешок.
В гибридной операционной, где находится ангиографическая роботизированная система Artis zeego, выполнено хирургическое малоинвазивное вмешательство 12.12.2016 операция: Дискэктомия Особенности оперативного вмешательства: протокол операции №434.
После обработки операционного поля раствором антисептика, под внутривенным наркозом с использованием ИВЛ, в положении больного «лежа на животе» с разгрузочными валиками под грудную клетку и таз, роботизированной С-дугой Artis zeego была выполнена разметка кожи в 2D режиме роботизированной С-дугой для определения позвоночных сегментов L4-L5, L5-S1. В рабочую станцию системы Artis zeego были загружены данные предоперационной магнитно-резонансной томографии.
После чего в режиме компьютерной томографии с помощью режима 3D-3D fusion Artis zeego визуализировали непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативную костную анатомию пациента с патологией и совместили ее на экране рабочей станции с изображение мягкотканной анатомии, полученной с помощью магнитно-резонансной томографии.
Определена мягкотканная патология в виде секвестрированной грыжи диска, располагающаяся вне прямого визуального контроля хирурга за телом L5 позвонка и ее положение относительно костных структур. На совмещенном изображении визуализированы критические анатомические структуры (дуральный мешок, корешки спинного мозга). Для исключения резекции костных структур и риска повреждения критических анатомических структур в виде дурального мешка и корешков, а также полного удаления выпавшей грыжи диска принято решение провести операцию на открытой ране.
Для чего на экране рабочей станции на совмещенном изображении хирург отметил точкой (конечная точка) визуализированный патологический очаг в виде секвестрированной грыжи диска L4-L5 и, наметив несколько точек предполагаемого ввода инструмента на коже пациента. С помощью программы syngo Needle Guidance были выстроены максимально короткие траектории, обходящие дуральный мешок и корешки спинного мозга и сделавшие доступным прямой визуальный контроль хирургом секвестра за телом L5 позвонка. После чего из них была выбрана оптимальная траектория к патологическому очагу от предполагаемой точки ввода инструмента на коже пациента с учетом возможности обхода мешающих прямому визуальному контролю хирурга на экране устройства отображения анатомических структур, а именно часть костной дужки L5 позвонка. Открытие раны осуществили путем линейного разреза кожи над остистыми отростками L4-S1 справа длиной 3 см в области отображаемой лазером на коже начальной точки ввода инструмента и разведения мышц ранорасширителем.
После скелетирования и обнажения дужки L5 позвонка (открытия раны) для уточнения траектории движения хирургического инструмента, а также для исключения резекции костной ткани у пациента юношеского возраста и предотвращения нестабильности позвоночного сегмента, повторно визуализировали непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совместили ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции.
Затем хирург, с учетом выбора наиболее короткой безопасной траектории, обходящей критические анатомические структуры, на экране рабочей станции, проставил начальную точку ввода инструмента на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении, а конечную точку зафиксировал на патологическом очаге. Активизировав программу системы Artis zeego в режиме syngo Needle Guidance на экране рабочей станции получили проложенную ею траекторию между проставленными хирургом точками. После выстраивания программой траектории введения инструмента хирург с помощью джойстика на мобильном пульте в операционной передвинул начальную точку на 12 мм, проведя ее под выделенным лазером фрагментом костной структуры дужки L5 позвонка и, таким образом, скорректировав ее размеры и максимальную безопасность для дурального мешка и корешков Начальную точку выбранной оптимальной траектории движения инструмента отобразили лазером на анатомии пациента.
По выбранной траектории с выполнением флюороскопического контроля положения инструмента в ране относительно выстроенной траектории посредством режима syngo Needle Guidance, без резекции костной структуры под выделенным лазером фрагментом костной структуры дужки L5 позвонка был введен микроинструмент. Под операционным микроскопом справа на уровне L4-L5 было выполнено удаление секвестра грыжи диска с помощью микрокусачек.
Таким образом, в соответствии с заявляемым способом была определена траектория введения инструмента в зону расположения секвестрированной грыжи, которую удалось удалить без резекции костной ткани, без повреждения критических анатомических структур и максимально малоинвазивно.
Корешок L5 свободен. Выполненная с целью контроля декомпрессии интраоперационная компьютерная томография показала, что секвестр удален. Затем была выполнена микродискэктомия на уровне L5-S1, удалена правосторонняя грыжа диска, корешок S1 также свободен.
Проведено послойное ушивание раны с оставлением трубчатого дренажа под мышцами.
Результаты лечения: болевой корешковый синдром регрессировал, походка нормализовалась, ВАШ 0 баллов.
Через месяц после операции выполнена контрольная магнитно-резонансная томография - секвестрированная грыжа диска L4-L5 удалена полностью, секвестр, располагавшийся за телом L5 позвонка, удален. Также удалена грыжа диска L5-S1.
С помощью используемого метода исключен риск повреждения критических анатомических структур (дурального мешка и корешков), минимизирован доступ к патологическому очагу, обеспечен визуальный контроль проведения инструмента, время операции сократилось на 18 минут относительно стандартной микродискэктомии на двух уровнях, а также удалось избежать резекции костной дужки L5 позвонка у пациента юношеского возраста и возникновения риска нестабильности позвоночного сегмента.
Пример 3. Способ определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране для полного удаления оссифицированной секвестрированной грыжи диска и остеофитов, сдавливающих нервные корешки, с последующим устранением нестабильности сегмента L5-S1 с помощью транспедикулярной фиксации с резекцией мешающих ей части суставных отростков
Больной К., 30 лет. Диагноз: дегенеративный стеноз позвоночного канала на уровне L5-S1 с радикулопатией. Сопутствующий диагноз: Сахарный дибет 2 типа неосложненного течения. Ожирение 1 ст. Поступал с жалобами на выраженные боли в пояснично-крестцовой области с иррадиацией в ноги, больше в правую, по задней поверхности бедра и голени, онемение в пальцах ног. В неврологическом статусе: радикулопатия S1 с 2 сторон. Локально: атрофия мышц левой голени. ВАШ 7 баллов
Больному на дооперационном этапе выполнено МРТ поясничного отдела позвоночника. На изображениях визуализировали оссифицированную секвестрированную грыжу диска L5-S1, распространяющуюся парамедианно, задние остеофиты тела S1, на всем протяжении межтелового промежутка, задний остеофит тела 15 позвонка, преимущественно в парамедианных правых отделах канала. На КТ изображении также визуализированы критические анатомические структуры (дуральный мешок, корешки спинного мозга). Рентгенография поясничного отдела позвоночника с функциональными пробами выявила нестабильность сегмента L5-S1.
Для исключения риска повреждения критических анатомических структур в виде дурального мешка и корешков, а также полного удаления оссифицированной секвестрированной грыжи диска и остеофитов, сдавливающих нервные корешки, принято решение провести операцию на открытой ране,
Учитывая данные клинико-неврологического обследования, результаты дополнительных методов исследования, выраженный болевой синдром, устойчивый к консервативной терапии, пациенту показано оперативное лечение - микродискэктомия L5-S1 с резекцией, части дужки S1 позвонка, и устранение нестабильности сегмента L5-S1 с помощью транспедикулярной фиксации при выполнении которой часть костных структур (суставных отростков L5-S1) необходимо резецировать.
В гибридной операционной, где находится ангиографическая роботизированная система Artis zeego, выполнено хирургическое малоинвазивное вмешательство 02.08.2018 г.
Особенности оперативного вмешательства: протокол операции №289
После обработки операционного поля раствором антисептика, под внутривенным наркозом с использованием ИВЛ, в положении больного «лежа на животе» с разгрузочными валиками под грудную клетку и таз. Роботизированной С-дугой Artis zeego была выполнена разметка кожи для определения позвоночного сегмента L5-S1.
В рабочую станцию системы Artis zeego были загружены данные предоперационной магнитно-резонансной томографии.
После чего в режиме компьютерной томографии с помощью режима 3D-3D fusion Artis zeego визуализировали непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативную костную анатомию пациента с патологией и совместили ее на экране рабочей станции с изображение мягкотканной анатомии, полученной с помощью магнитно-резонансной томографии.
На экране рабочей станции на совмещенном изображении хирург отметил точкой (конечная точка) визуализированный патологический очаг в виде оссифицированной грыжи диска L5-S1 и, наметив несколько точек предполагаемого ввода инструмента на коже пациента. С помощью программы syngo Needle Guidance были выстроены максимально короткие траектории, обходящие дуральный мешок и корешки спинного мозга и сделавшие доступным прямой визуальный контроль хирурга оссифицированной секвестрированной грыжи диска и остеофитов. После чего из них была выбрана оптимальная траектория к патологическому очагу от предполагаемой точки ввода инструмента на коже пациента с учетом возможности обхода мешающих прямому визуальному контролю хирурга на экране устройства отображения анатомических структур, а именно части костной дужки S1 позвонка. Открытие раны осуществили путем линейного разреза кожи над остистыми отростками L5-S1 с 2 сторон длиной 5 см в области, отображаемой лазером на коже начальной точки ввода инструмента, и разведения мышц ранорасширителем. Скелетированы дужки L5, S1 позвонков и минимально резецирована часть костной дужки S1 позвонка. После чего для уточнения траектории движения хирургического инструмента, а также для исключения избыточной резекции дужки S1 позвонка, повторно визуализировали непосредственно на операционном столе в текущий момент времени нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совместили ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции.
Затем хирург, с учетом выбора наиболее короткой безопасной траектории, обходящей критические анатомические структуры, на экране рабочей станции, проставил начальную точку ввода инструмента на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении, а конечную точку зафиксировал на патологическом очаге. Активизировав программу системы Artis zeego в режиме syngo Needle Guidance на экране рабочей станции получили проложенную ею траекторию между проставленными хирургом точками. После выстраивания программой траектории введения инструмента хирург с помощью джойстика на мобильном пульте в операционной передвинул начальную точку на 20 мм, скорректировав ее размеры и максимальную безопасность для дурального мешка и корешков и проведя ее через ножку S1 позвонка. Начальную точку выбранной оптимальной траектории движения инструмента отобразили лазером на анатомии пациента.
По выбранной траектории с выполнением флюороскопического контроля положения инструмента в ране относительно выстроенной траектории посредством режима syngo Needle Guidance, после минимальной резекциии дужки S1 2 мм под нее был введен микроинструмент. Под операционным микроскопом справа на уровне L5-S1 было выполнено удаление оссифицированной секвестрированной грыжи диска с помощью микрокусачек.
Таким образом, в соответствии с заявляемым способом была определена траектория введения инструмента в зону расположения секвестрированной грыжи, которую удалось удалить с минимальной резекцией (2 мм) без повреждения критических анатомических структур и максимально малоинвазивно.
Затем с помощью высокоскоростной нейрохирургической дрели выполнили удаление остеофитов с целью декомпрессии корешков S1. Выполненная с целью контроля декомпрессии интраоперационная компьютерная томография показала, что секвестр грыжи удален, остеофиты также удалены.
С целью устранения нестабильности оперированного сегмента L5-S1 было принято решение провести его транспедикулярную фиксацию с предварительной резекцией суставных отростков L5-S1.
Полученное изображение интраоперационной компьютерной томографии после резекции костной ткани (остеофитов) и резекции суставных отростков вновь совместили в режиме 3D-3D fusion Artis zeego на экране рабочей станции с изображением мягкотканной анатомии, полученной с помощью магнитно-резонансной томографии. Для исключения риска повреждения критических анатомических структур в виде дурального мешка и корешков, а также правильного корректного проведения винтов фиксирующей транспедикулярной системы включен режим syngo Needle Guidance.
Затем хирург, с учетом выбора наиболее короткой безопасной траектории, обходящей критические анатомические структуры, на экране рабочей станции, проставил начальную точку ввода инструмента на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении, а конечную точку зафиксировал на середине тела L5 позвонка. Активизировав программу системы Artis zeego в режиме syngo Needle Guidance на экране рабочей станции получили проложенную ею траекторию между проставленными хирургом точками. После выстраивания программой траектории введения инструмента хирург с помощью джойстика на мобильном пульте в операционной передвинул начальную точку на 10 мм, скорректировав ее размеры и максимальную безопасность для дурального мешка и корешков, проведя ее точно через ножки L5 позвонка. Начальную точку выбранной оптимальной траектории движения инструмента отобразили лазером на анатомии пациента.
По выбранной траектории с выполнением флюороскопического контроля положения инструмента в ране относительно выстроенной траектории посредством режима syngo Needle Guidance ввели два винта в тело L5 позвонка транспедикулярно.
Точно таким же способом провели винты в тело S1 позвонка по выбранным безопасным траекториям.
Таким образом, в соответствии с заявляемым способом была определена траектория введения инструмента в тела L5, S1 позвонков строго через ножки позвонков (транспедикулярно), без повреждения критических анатомических структур, полностью исключив риск их повреждения и максимально малоинвазивно.
Выполнена интраоперационная компьютерная томография - положение винтов в телах и ножках позвонков корректное. Смонтирована четырехвинтовая система Viper II без поперечного соединения
Проведено послойное ушивание раны с оставлением трубчатого дренажа под мышцами.
Результаты лечения: болевой корешковый синдром регрессировал, ВАШ 0-1 балл
Через месяц после операции выполнена магнитно-резонансеая томография - дискоостеофитный комплекс L5-S1 удален, компрессии нервных структур не определяется.
С помощью используемого метода исключен риск повреждения критических анатомических структур (дурального мешка и корешков), минимизирован доступ к патологическому очагу, обеспечен визуальный контроль проведения инструмента, обеспечено безопасное и корректное введение винтов в тела позвонков, время операции сократилось на 35 минут относительно стандартной дискэктомии и транспедикулярной фиксации.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемое изобретение решает задачу определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране, минимизируя связанные с доступом повреждения тканей и время выполнения хирургических процедур, при одновременном улучшении результатов хирургического вмешательства за счет повышения точности индивидуализированного для пациента позиционирования и ориентирования хирургических инструментов во время операции, а также контроль положения инструментов относительно анатомии пациента в реальном времени, что значительно повышает безопасность хирургического вмешательства для пациента.
Способ определения траектории движения инструмента в хирургии позвоночника на открытой ране, операционном столе с помощью роботизированного комплекса, визуализирующего анатомию пациента в трехмерной реконструкции и осуществляющего обратную связь с действиями хирурга, нативной анатомии пациента с патологией в режиме компьютерной томографии, определение патологического очага и выбор оптимальной траекторию к нему, выстраивая с помощью роботизированного комплекса на экране рабочей станции траектории движения, с отображением лазером на анатомии пациента точки ввода инструмента до патологического очага, отличающийся тем, что предварительно визуализируют мягкотканную анатомию пациента с помощью набора данных интенсивности, получаемого посредством метода магнитно-резонансной томографии, а после визуализации нативной костной анатомии на операционном столе совмещают их на экране рабочей станции, при этом выбор оптимальной траектории к патологическому очагу осуществляют в два этапа: первый - визуализируя на совмещенном изображении анатомии пациента лазером точки ввода инструмента на коже пациента и оценивая траекторию с учетом возможности удаления мешающих визуализации для хирурга анатомических структур, последующего открытия раны, выполняя разрез кожи над выбранной траекторией, и обеспечивая удаление с нее выбранных анатомических структур, второй - повторно визуализируя непосредственно на операционном столе в текущий момент времени измененную нативную костную анатомию пациента с патологией в режиме компьютерной томографии и совмещая ее с первоначальным изображением мягкотканной анатомии на экране рабочей станции, при этом начальную точку ввода инструмента отображают лазером на линии, соответствующей коже пациента на дооперационном мягкотканном изображении и проставляют на открытой анатомии пациента с помощью программы Needle точек ввода до 30 мм от первоначального выбора.
