Inżynier i Fizyk Medyczny 3/2012 vol. 1
artykuł
/
article
robotyka
/
robotics
131
OrthoPilot wykorzystująca obrazowanie ultrasonograficzne.
W metodzie tej różne aplikacje medyczne sprowadzają się do
trójwymiarowej wizualizacji rzeczywistego położenia narzędzia
chirurgicznego w wirtualnej przestrzeni dwuwymiarowej obra-
zu ultrasonograficznego. Cechy wyróżniające ten system spo-
śród innych to: wykorzystanie ultrasonografii jako obrazowania
śródoperacyjnego oraz łatwość obsługi. Taki wybór jest podyk-
towany przede wszystkim relatywnie niskim kosztem w porów-
naniu do wykorzystania obrazowania przy pomocy CT czy MRI.
System OrthoPilot pozwala także uniknąć negatywnego od-
działywania promieniowania na pacjenta, dzięki czemu zyskuje
znaczną przewagę nad systemem CT.
Chirurgia wspomagana komputerowo
bez obrazów CT
Przyczyna choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego (łac.
arthrosis
)
jest zużycie i zwyrodnieniu tkanek tworzących staw
(
rys. 4). Prowadzi ona do uszkodzenia chrząstki stawowej, po-
wstawania wyrośli kostnych (osteofitów) oraz torbieli pod-
chrzęstnych (geodów).
Arthrosis
jest zespołem chorób dysfunk-
cji, obrzęku i zniekształcenia stawu oraz uporczywego bólu [5].
Całościowa (totalna) protezoplastyka stawu kolanowego jest
uważana obecnie za metodę standardową leczenia zaawansowa-
nych zmian zwyrodnieniowych kolana. W Europie wykonuje się
około 960 tys. zabiegów chirurgicznych rocznie w obrębie biodra
i kolana, w tym 100 tys. zabiegów kolana w samych Niemczech [6].
Chirurg może przeprowadzać nawet kilka takich operacji dzien-
nie (zabieg trwa zaledwie godzinę). Głównym celem leczenia
jest korekcja osi kończyny, która niewątpliwie zależy od popraw-
nej metody operacyjnej. Okres „przeżycia” protezy jest jednym
z głównych kryteriów oceny wyników pooperacyjnych. W 90%
przypadków długość „życia” protezy wynosi 15 lat [7]. Jest to bar-
dzo ważny czynnik, tym bardziej, że protezy implantuje się coraz
młodszym pacjentom (ok. 35 lat), a liczba możliwych implantacji
w ciągu życia jest ograniczona do 2 lub 3. Wynika to z konieczności
odbudowy kości kończyny [8]. W związku z tym dąży się do tego,
aby wyposażyć rynek w implanty i narzędzia, które opóźniają po-
trzebę totalnej protezoplastyki stawu kolanowego. Dzięki takim
metodom, jak osteotomia czy implanty częściowe kolana udaje
się często opóźnić zabieg totalnej protezoplastyki o kilka lat [8].
Przywrócenie prawidłowej osi kończyny jest kluczowym zamie-
rzeniem tego zabiegu (rys. 5). Można sobie wyobrazić, iż cel ten
jest trudny do osiągnięcia przy tradycyjnym zabiegu, w szczegól-
ności przy otyłych kończynach. Rozwój chirurgii wspomaganej
komputerowo ma na celu przedłużenie okresu „przeżycia” im-
plantu przy zwiększeniu dokładności jego osadzania.
Zabieg protezoplastyki wspomagany komputerowo dzieli
się na dwie zasadnicze fazy: planowanie przedoperacyjne i na-
wigację śródoperacyjną. Celem jest zaplanowanie optymalnej
operacji naprawczej na podstawie dokładnej i obiektywnej oce-
ny danego schorzenia. Nawigacja śródoperacyjna ma pomóc
chirurgowi w osiągnięciu wcześniej założonego efektu [9]. Oce-
na geometrii kończyny dolnej w codziennej praktyce lekarskiej
planowania przedoperacyjnego opiera się na wykonaniu zdjęć
rentgenowskich w określonym położeniu nogi. Są to radiogra-
my przednio-tylne (AP), na których wskazuje się symetryczną
pozycję łękotki służącą do oceny pozornego kąta torsji kończy-
ny dolnej, a to z kolei pozwala na prawidłowy odczyt informacji
dotyczących osi nogi.
Jak wspomniano wcześniej, Ortho-
Pilot stanowi kompletne rozwiązanie
pozwalające na nawigację implantu
podczas operacji [10]. Wykonywanie
przedoperacyjnych
tomogramów
nie jest potrzebne i to stanowi naj-
większy atut tego systemu. „Sercem”
zestawu jest jego oprogramowanie
przystosowane do współpracy z chi-
rurgiem. System składa się z trzech
zasadniczych bloków: lokalizującego,
oprogramowania wraz z komputerem
(
rys. 6) i z czujników (rys. 7). Warto
zaznaczyć, że działanie omawianego
systemu opiera się na zasadzie loka-
lizacji przestrzennej czujników, które
są wszczepione w kość udową, pod-
udzia oraz połączone z narzędziem
wskazującym czy chirurgicznym.
System ten, w przeciwieństwie do systemu w neuronawigacji,
wykorzystuje dane anatomiczne pacjenta bez jakiegokolwiek
przedoperacyjnie przeprowadzonego badania obrazowego.
Wykonywane podczas zabiegu ruchy kończyną z zamocowa-
nymi czujnikami umożliwiają przestrzenne określenie środka
obrotu stawu biodrowego, kolanowego i skokowego. Dodatko-
wy pomiar za pomocą narzędzia wskazującego pomaga dobrać
odpowiedni rozmiar implantatu i rejestruje dodatkowe parame-
try geometryczne kończyny. Możliwość stosowania prowadnic
z czujnikami ułatwia dobór właściwego miejsca cięć kostnych
(
rys. 7). Po zamocowaniu prowadnic wykonuje się cięcia kostne
w sposób tradycyjny (rys. 8).
Stosowanie systemu OrthoPilot opracowanego do totalnej
protezoplastyki stawu kolanowego gwarantuje standardyzację
i powtarzalność uzyskanych wyników. Porównanie wyników po-
operacyjnych protezy wprowadzonej Orthopilotem i konwenc-
jonalnie wskazuje na przewagę systemu komputerowego [11].
Chirurgia wspomagana komputerowo
nawigowanym USG w otolaryngologii
Podczas wykonywania zabiegów otolaryngologicznych dąży się
do tego, by – w miarę możliwości – nie usuwać zdrowych frag-
mentów węzłów chłonnych. W tym celu zespół z udziałem au-
tora postanowił opracować system nawigacyjny wspomagający
biopsję laryngologiczną. Procedura ta umożliwia usunięcie tylko
Fot. 4
Choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego (łac. arthrosis)
Fot. 5
Koślawość (łac. genu valgum)
lewej kończyny dolnej. Kluczowym celem
zabiegu chirurgicznego jest przywrócenie
prawidłowej osi kończyny
