ROBOTICA

ROBOTICA

Robotics in Spinal Surgery: The Future is Here

 

Hector Soriano-Baron ,MD, Eduardo-Martinez del Campo MD , Neil R. Crawford, PhD Nicholas Theodore, MD, FAANS, FACS

Division of Neurological Surgery, Barrow Neurological Institute, St. Joseph’s Hospital and Medical Center, Phoenix, Arizona

BARROW QUARTERLY  •  Vol. 26, No. 1  •  2016

Los procedimientos quirúrgicos de la columna vertebral se benefician de la coordinación motora fina, un cirujano altamente experimentado y la mejor tecnología disponible. Los sistemas robóticos se han utilizado en muchas disciplinas quirúrgicas, incluyendo cirugía espinal. Esta revisión presentará las ventajas y desventajas de la cirugía espinal asistida por robot, así como las aplicaciones más comunes y los diferentes tipos de robots utilizados para la cirugía de la columna vertebral. Los sistemas robóticos más utilizados en la cirugía espinal son los sistemas de masterslave y los robots de asistencia de trayectoria. Hasta la fecha, los sistemas robóticos se han utilizado con resultados favorables en varios tipos de cirugía espinal, incluyendo instrumentación posterior, resección tumoral y vertebroplastia. La cirugía espinal asistida por robot es un campo de investigación en curso, y nuevas direcciones de investigación pueden conducir al desarrollo de dispositivos quirúrgicos robóticos muy diferentes en el futuro.

Palabras clave: Navegación, robot, sistemas robóticos, columna vertebral, cirugía

A medida que la cirugía espinal ha evolucionado, se han desarrollado nuevas técnicas para abordar patologías complejas a través de corredores anatómicos más pequeños, lo que conduce a mejores resultados. Los procedimientos quirúrgicos de la columna vertebral se benefician de la coordinación motora fina, de un cirujano altamente experimentado y de la mejor tecnología disponible, 5,9,45 y está claro que los sistemas quirúrgicos robóticos han establecido un punto de apoyo en la medicina como tecnología habilitadora. Utilizando sistemas robóticos se inició con la idea de que los robots mejorarían la destreza quirúrgica mediante la escalado de movimientos y el filtrado de temblores y que también eliminarían los errores relacionados con la fatiga.39,44 Además, los robots deberían tener una precisión superior y una resistencia casi ilimitada y deberían ser capaces de ejecutar los procedimientos convencionales.  En los últimos años, los sistemas robóticos se han utilizado en muchas disciplinas quirúrgicas, incluyendo la ginecología, la urología, la cirugía cardiotorácica, la cirugía vascular y la cirugía general, 45 mientras que los procedimientos espinales asistidos por robot sólo se han vuelto comercialmente disponibles relativamente recientemente .7,12 Presentamos una revisión bibliográfica en inglés de los artículos publicados en los últimos 15 años Que están relacionados con los sistemas robóticos utilizados en la cirugía de la columna vertebral;

 Se excluyeron los artículos relacionados con la imagen y los dispositivos de diagnóstico. El objetivo de esta revisión es presentar el estado actual de la cirugía espinal robótica asistida, incluyendo las ventajas y desventajas de los sistemas robóticos, las aplicaciones más comunes y los diferentes tipos de robots utilizados.

Ventajas de la cirugía espinal robótica asistida

Precisión y Precisión La guía precisa de la imagen en la cirugía de la columna puede ser usada para identificar la posición exacta y la trayectoria durante un procedimiento y es una de las herramientas más importantes en el arsenal del cirujano.11,18,19,23,26,27,30, 37,43,51,52 El desplazamiento erróneo del tornillo puede provocar inestabilidad, así como lesiones neurológicas, vasculares y viscerales. Las complicaciones relacionadas con el desplazamiento se informan en 1% a 54% de las cirugías espinales18, lo que demuestra la necesidad de que los cirujanos mejoren la precisión y la consistencia en la colocación de los tornillos pediculares. Estos altos índices de complicaciones son el principal ímpetu para el desarrollo de sistemas de navegación computarizados y la cirugía de columna vertebral asistida por robotización.50 Los robots pueden potencialmente ayudar a los cirujanos de columna vertebral a mejorar la precisión colocando un tubo guía sobre un objetivo preestablecido y mejorando la precisión escalando los movimientos del cirujano y reduciendo el temblor; Los robots también minimizan la exposición a la radiación.16,20,35 Varios análisis retrospectivos han mostrado tasas de exactitud comparables entre las técnicas de inserción robótica asistida y la de tornillo convencional.18,19,33,48 Pechlivanis et al.33 analizaron la exactitud de colocar 133 tornillos percutáneos lumbares  pediculares mediante cirugía robótica asistida. En el plano axial, el 91,7% se colocó exactamente dentro del pedículo y el 6,8% se desvió menos de 2 mm. En el plano sagital, el 81,2% estaban exactamente dentro del pedículo y el 9,8% se desviaron menos de 2 mm.19 Sukovich et al.48 instrumentaron con éxito 14 pacientes usando cirugía asistida por robot. Los tornillos se colocaron a 1 mm de la trayectoria planificada en el 96% de los pacientes.18,19 En 2014, Marcus et al.29 presentaron una revisión sistemática de 5 grandes estudios que incluyeron 1.308 tornillos pediculares colocados. La colocación asistida por robot se utilizó para 729 tornillos, y la guía fluoroscópica se utilizó para 579 tornillos. Los autores reportaron una precisión satisfactoria en 94,1% de las colocaciones asistida por robot y 92,7% en las colocaciones guiadas por fluoroscopia.

Invasividad mínima En teoría, los sistemas robóticos pueden mejorar la localización intraoperatoria, especialmente en pacientes con una anatomía más desafiante 18,19, al tiempo que permiten el acceso a través de pequeñas incisiones. El desarrollo de manipuladores robóticos más pequeños y pequeños y sistemas de cámara que son capaces de encajar dentro de espacios muy estrechos hacen que estas capacidades sean posibles. La cirugía mínimamente invasiva ofrece varias ventajas al paciente: incisiones más pequeñas, menor riesgo de infección y retracción mínima del músculo, lo que puede disminuir el dolor postoperatorio, el uso de opiáceos y la duración de las estadías en el hospital. 7,21,22,28,34,36,45

Exposición a la radiación Otra ventaja teórica importante es que la cirugía espinal robótica asistida, especialmente la cirugía mínimamente invasiva, puede reducir la exposición a la radiación, ya que la colocación robótica disminuye la necesidad de utilizar fluoroscopia intraoperatoria. Sin embargo, los informes publicados sobre la cantidad de exposición a la radiación son inconsistentes.3,6,45 Choi et al., 10 Lieberman et al.26 y Kantelhardt et al.21 reportaron significativamente menos exposición a la radiación con colocación de tornillo asistido por robot, mientras que Roser et al.39 y Marcus et al.29 mostraron sólo una tendencia hacia menos tiempo de radiación y dosis con cirugía asistida por robot, y Ringel et al.38 y Schizas et al.42 no notaron diferencias. Parece que estas diferencias pueden estar relacionadas con problemas de flujo de trabajo relacionados con el uso de imágenes intraoperatorias. La exposición a la radiación como un peligro para la salud del personal médico es una preocupación cada vez mayor.13,47,49

Tiempo Operativo Teóricamente, si un robot permite un acceso más fácil con respuesta rápida y mantiene una trayectoria quirúrgica precisa  a través de una exposición menos invasiva, el tiempo quirúrgico podría disminuir. Sin embargo, hay que tener en cuenta otros factores relacionados con el tiempo de operación: se necesita tiempo de preparación adicional para montar y registrar un robot y se necesita tiempo de planificación para el cirujano

Para identificar la trayectoria deseada. Los datos actuales indican que la disminución en el tiempo de cirugía debido al rendimiento del robot está compensada por el aumento de la configuración y el tiempo de planificación. La mayoría de los estudios disponibles21,26,27,29,38 no informaron diferencias significativas en el tiempo entre los procedimientos guiados por robot y fluoroscópicos.

Desventajas La principal desventaja de la cirugía espinal asistida por robot es su complejidad tecnológica con respecto a la cirugía fluoroscópica guiada, lo que conduce a un gran aumento en las fuentes potenciales de error quirúrgico. Algunos de estos errores tecnológicos pueden ser difíciles de reconocer para el cirujano inexperto; Por lo tanto, los resultados pobres pueden ocurrir si la tecnología se confía ciegamente. Un error particularmente problemático que se ha documentado con técnicas asistidas por robot es la escasa exactitud entre las imágenes tridimensionales preoperatorias y la anatomía en tiempo real del paciente.50 La fuente de este error puede ser una mala calidad de imagen, un registro inexacto, un seguimiento inexacto o inadecuado del paciente , O una combinación de estos factores. En algunos informes, casos de notable inexactitud se trataron simplemente reprogramando la trayectoria del tornillo unos milímetros por ojo; En otros casos, los tornillos fueron retirados y reposicionados a mano.40 Devito et al.11 informaron sus resultados con la inserción asistida por robot planificada de 3,912 tornillos pediculares. Los cirujanos no pudieron insertar el 16,4% (641) de los tornillos con el sistema robótico debido a un registro inexacto, incapacidad para alcanzar la trayectoria planificada, incapacidad para compensar el movimiento respiratorio, problemas técnicos o la decisión del cirujano de abortar el procedimiento. En 2012, Hu et al.19 informaron los resultados de la prevista inserción asistida por robot de 1.085 tornillos pediculares en 102 pacientes. En estos pacientes, 949 tornillos (87,5% de los tornillos planificados) se insertaron con éxito y 110 tornillos (10,1%) se colocaron manualmente debido al mal registro o problemas relacionados con deformidad, alta

Índice de masa corporal, o mala calidad ósea. Once de los tornillos colocados robóticamente (1,1%) fueron inadecuadamente colocados (extraviado) , sin ningún déficit neurológico. Quince tornillos (1,4%) no fueron colocados debido a la determinación intraoperatoria de que no eran necesarios para la estabilidad de la construcción. Algunos autores han mencionado un posible cambio en el punto de entrada y la trayectoria de la inserción de tornillo con sistemas asistidos por robot cuando la cantidad de tejido blando circundante es excesiva.50 Este desplazamiento debe considerarse cuando se planifica la cirugía en pacientes obesos. Además, algunos autores han informado de una "cánula deslizando" una superficie angular del hueso; Esta situación suele ocurrir lateralmente a la articulación facetaria, lo que conduce a la inexactitud.38,40 Otras desventajas de la cirugía asistida por robot en relación con los métodos fluoroscópicos guiados incluyen el costo de entrenar a todo el equipo quirúrgico en la cirugía robótica, La adopción de nuevas tecnologías y el alto costo del propio sistema quirúrgico robótico.7

Usos de los sistemas robóticos en cirugía espinal La instrumentación posterior con tornillos pediculares y barras  es con mucho el uso más común para los sistemas robóticos en cirugía espinal. Algunos autores han informado que el uso de la localización robótica para colocar tornillos e implantes ha aumentado la precisión y la precisión.41,42,45,48 Los sistemas robóticos también se han utilizado con éxito para otros procedimientos espinales, como resecciones tumorales, vertebroplastias , Bloqueos anestésicos y cirugía de revisión después de cirugía espinal previa, y para condiciones como espondilolistesis, estenosis, espondilosis, espondilitis anquilosante, fracturas vertebrales y osteomielitis.6,19,32

Tipos de Robots Dos grandes categorías de robots quirúrgicos, basados ​​en la entrada que se utiliza

Para controlar los movimientos, se utilizan en la cirugía de la columna vertebral: los sistemas maestro-esclavo y los robots de asistencia de trayectoria. A continuación, describimos un ejemplo prominente, comercialmente disponible para cada uno de estos dos tipos. Los sistemas robóticos utilizados para aplicaciones de diagnóstico o de imagen fueron excluidos de la discusión.

Sistemas maestro-esclavo Con sistemas robóticos maestro-esclavo, el cirujano controla y manipula completamente el sistema maestro y visualiza la operación en una pantalla de video.46 El sistema "esclavo" consiste en actuadores mecánicos que responden con una cierta cantidad de procesamiento de la computadora a entradas Típicamente movimientos del joystick) del cirujano en el sistema principal. El sistema quirúrgico da Vinci (Intuitive Surgical, Inc., Sunnyvale, CA) es el sistema robótico maestro-esclavo más reconocido y utilizado. Fue aprobado para la cirugía general en el año 2000 y ha sido utilizado en los últimos años en varios tipos de cirugía espinal, como fusión intercorporal lumbar anterior, resección tumoral toracolombar, odontoidectomía transoral y eliminación de parásitos, y se ha probado en varios Protocolos de investigación con gran éxito. 6,7,24,25,31,34,38,45 El robot da Vinci se compone de 4 brazos: 3 para la manipulación quirúrgica y 1 para la cámara. Cada brazo tiene 6 grados de libertad y está controlado por 2 controles manuales y 2 pedales. Proporciona señales visuales tridimensionales, lo que permite una disección precisa y un control meticuloso de la hemorragia al escalar el movimiento de la mano del cirujano en relación con el movimiento del brazo robótico y filtrar el temblor. El robot da Vinci también tiene una corta curva de aprendizaje y proporciona un movimiento a mano alzada y una posición ergonómica para el cirujano.14,32 Comparado con otros sistemas robóticos o cirugía tradicional, permite una visualización excelente.7,31,45,53 El aumento de la magnificación y La iluminación del campo quirúrgico permite la disección cuidadosa de estructuras finas como los nervios y los vasos sanguíneos, mejorando sustancialmente los resultados de los pacientes. 4,7,17,31,45,53 Por el contrario, la falta de retroalimentación háptica al cirujano yLa incapacidad del cirujano para estar estacionada en la mesa de operaciones son dos limitaciones notables.46

 Robots de Asistencia de Trayectoria Los robots quirúrgicos de asistencia a la trayectoria están diseñados para posicionar un efector sobre un objetivo para un procedimiento de inserción estereotáctica preciso. En algunos sistemas, el objetivo, el sitio de inserción y la trayectoria pueden estar prácticamente planeados en imágenes preoperatorias, que pueden incluir radiografías simples, tomografía computarizada y resonancia magnética. La planificación virtual permite al cirujano visualizar con seguridad la trayectoria, evitar regiones críticas y realizar cambios si es necesario. El posicionamiento del efector final se registra en una imagen preoperatoria y se ajusta automáticamente mediante un ordenador de control, que dirige el sistema de motor robótico basado en su interpretación de la imagen intraoperatoria. Este control robótico asegura la adherencia al camino prácticamente planificado. Este tipo de robot es, por tanto, capaz de posicionarse de forma autónoma en base a información de imagen y es capaz de moverse manual o automáticamente en alineación con una trayectoria fija con respecto al paciente, permitiendo al cirujano controlar manualmente los instrumentos quirúrgicos.1,2

SpineAssist (Mazor Robotics, Ltd., Caesarea, Israel), un robot de miniatura aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos, se utiliza para guiar la colocación de tornillos pediculares y se ha evaluado en múltiples estudios.8,11,21,45 SpineAssist Se utiliza para guiar al cirujano a la posición deseada con respecto a un plan preoperatorio cargado en una estación de trabajo preoperatoriamente, dejando la inserción del tornillo enteramente al cirujano.1,2 Según Barzilay et al., Los cirujanos necesitan usar SpineAssist en aproximadamente 5 casos para Familiarizarse con el sistema y en 10 casos adicionales para poder operar la tecnología de forma independiente. Estos 15 casos deberían idealmente concentrarse en 2 a 4 semanas de uso intensivo del sistema.1 En 2014, Barzilay et al.3 presentaron un análisis retrospectivo de SpineAssist en el que 33 pacientes con 60 fracturas de compresión vertebral  se sometió a un aumento del cuerpo vertebral asistido por robótica por 2 cirujanos inyectando simultáneamente cemento a 2 niveles bajo fluoroscopia pulsada. La precisión del sistema robótico fue del 98,8%.

Conclusiones La colocación de tornillos pediculares asistida por robot puede reducir significativamente la tasa de desplazamiento erróneo del tornillo. La cirugía robótica asistida es especialmente útil en pacientes con deformidad severa y en cirugías mínimamente invasivas y de revisión en las que se ocultan los puntos de referencia anatómicos. La exposición a la radiación del equipo quirúrgico puede reducirse significativamente si se pueden adquirir imágenes antes de la cirugía. Los sistemas quirúrgicos robóticos son un campo floreciente, y las nuevas direcciones de investigación y los avances tecnológicos pueden conducir al desarrollo de dispositivos quirúrgicos robóticos muy diferentes en el futuro. Los robots de masterslave y trayectoria comercialmente disponibles están ganando aceptación por la comunidad quirúrgica, y la tecnología continúa mejorando, con la probabilidad de que la cirugía asistida robótica pueda convertirse en el estándar de cuidado en el futuro. El robot maestro-esclavo ideal daría retroalimentación háptica al cirujano y permitiría al cirujano estar estacionado en la mesa de operaciones. El robot de trayectoria ideal estaría posicionado de forma autónoma para una trayectoria dada basada en un plan preoperatorio o intraoperatorio, no interrumpiría el flujo de trabajo quirúrgico e integraría sin problemas la guía de imagen.

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