i sistemi di navigazione ed i robot attivi sono usati correntemente nelle thr primary migliaia di...
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I sistemi di navigazione ed irobot attivi
sono usati correntemente nelle THR primary
Migliaia di impianti eseguiti con successo nel mondo
… ma nella CHIRURGIA DI REVISIONE?
R – THR
LA REVISIONE PROTESICAROBOT-ASSISTITA
SISTEMI CAOS PER RT.H.R.
SISTEMI PASSIVI (SISTEMI DI NAVIGAZIONE CHIRURGICA)
?
SISTEMI ATTIVI (STRUMENTI DI ASSISTENZA ROBOTICA)
• APPLICAZIONE VITI DI REPERE (INTERNAL FIDUCIAL PINS Trocanterico e condilare )
• CT 3D
• PLANNING PRE-OPERATORIO
• INTERVENTO (Fasi manuali + Fase di fresatura robotizzata)
PROCEDURAT.H.R. ROBOT-ASSISTED
INTERVENTO T.H.R.
1° Fase : MANUALE Esposizione, osteotomia, impianto coppa
2° Fase: ROBOT Fresatura del Canale Femorale
3° Fase: MANUALE Impianto dello stelo (non cementato) Riduzione - sutura
Maggiore complessità
a) Presenza del vecchio impianto (e del cemento)
b) Bone loss apparenteBone loss reale
(dopo la rimozione dei tessuti patologici)
c) Difficoltà di pianificazione Scarsa qualità dell’imaging
(artefatti da componenti metalliche)
Imprevedibilità delle variabili
Strategia chirurgica basata sulla situazione i.op
R- THR
IMPIANTI NON CEMENTATI
IMPIANTI CEMENTATI
SISTEMI DI NAVIGAZIONE
vs
SISTEMI ROBOTICI ATTIVI
SISTEMI DI NAVIGAZIONEUtilizzabili solo per il cotile
CT based:Difficoltà di planning pre-op
CT free:Difficoltà a reperire i landmarks
anatomici delle pareti e del fondo acetabolari
Inattendibilità del C.O.R.
SCARSAMENTE UTILI
SISTEMI ROBOTICI ATTIVI
Preparazione del canalefatta “a macchina”
Possibilità di rimozione del cemento
Vantaggi potenziali Riduzione del tempo chirurgicoControllo del rischio di frattura
E’ RICHIESTO UN AUMENTO DELLE CAPACITA’ DEL SISTEMA
Capacità Attuali (P-THR)+
Capacità specifiche (R-THR)
Capacità specifiche (R-THR)
Pianificazione pre-op in presenzadel vecchio impianto
e del cemento PLANNING PRE OP
Rimozione del cemento
Registrazione dei dati relativialla “nuova” anatomia
(MATCHING PRE-OP / INTRA-OP)
Ri-pianificazione della nuova situazionePLANNING INTRA OP
Fresatura del canale femorale (in base al nuovo planning)
ROBOT-ASSISTED R – THR
STATO DELL’ARTE
Bargar, Bauer e Börner (U.S. and D) :
30 R-THR con ROBODOC®
Krismer et al. (A) :
20 R-THR con ROBODOC®
Fallimento impianti cementati e non cementati
Steli da revisione non cementati
Protocollo chirurgico P-THR (con pins)
modificato da R.Taylor, L.Joskowicz, M.Borner et al.
Protocollo chirurgico R-THR
IL ROBOT HA ESEGUITO LA RIMOZIONE DEL CEMENTO E LA PREPARAZIONE DEL
CANALE FEMORALE
Risultati consultabili in letteratura
(CORR 1998; CAOS Syllabus 2001)
NUMEROSI PROBLEMI
Primo problemaPLANNING PRE-OPERATORIO R-THR
PLANNING RIMOZIONE CEMENTO+
PLANNING NUOVO IMPIANTO
Inattendibilità del modelloAcquisizione delle immagini
RegistrazioneValutazione del cemento
Acquisizione delle immaginiCT – Artefatti !
SOLUZIONI
Tecniche di 2D/3D image Matching CT + Immagini RX
(RX digitali, Fluoroscopia, CT scout)senza artefatti di ricostruzione
Noisy CT Data + CT Scouts = MARCUS
(Kalvin and Williamson, 1998)
R-THR con ROBODOC
Applicazione viti di repereCondilo femorale: O.K.
Gran Trocantere: ?Bone loss – Via di accesso con osteotomia
Mobilizzazione viti durante le manovre di estrazione stelo
SOLUZIONIScelta di casi “idonei”
Tecnica di registrazione “pinless” (2D/3D Image Matching o
Percutaneous US )
REGISTRAZIONE
Valutazione del cemento
Estensione e spessore del manto Qualità dell’interfaccia
a) Revisioni cementate con manto sottile
Revisioni non cementate
PROGRAMMA DI PLANNING P – THR
SOLUZIONEAggiunta al software del planning pre-op P-THR
di un modulo per la segmentazione e la rimozione del cemento
(Interactive cement cut-volume module)
b) Revisioni cementate con manto spesso
Necessità di “segmentare” il cemento
creando un contorno che lo identifichi dall’osso
e definisca la superficie che deve essere rimossa
Secondo Problema
RIMOZIONE CEMENTO (Robot machining)
Esecuzione solo della rimozione cementoFresatura del canale solo se cemento assente
o sottileTempi lunghi (fino a 2 ore!)
Particolare attenzione ad una costante irrigazione del canale per lo sviluppo
di elevate temperaturespecialmente nella porzione distale
(Nogler et al., 2001)
RACCORDO PAZIENTE/ROBOT
Fragilità dell’osso !
Sistemi di collegamento meno “aggressivi”
Terzo Problema
Quarto problema (unsolved)INTEGRAZIONE DATIPRE-OP / INTRA-OP
Il planning pre-op dovrebbe essere confrontato e registrato
con la situazione intra-op
L’anatomia può essere cambiata dopo la rimozione
del vecchio impianto e del cemento
Per pianificare il nuovo impianto
è necessario ricostruire un nuovo modello intra-op
su cui il robot può lavorare
Come potremo acquisire le immagini per il piano intra-op ?
(Virtual) Fluoroscopy
Matching Surface
Percutaneous US
Quinto problema (unsolved)
PLANNING DELLE ALTRE VARIABILI(Acetabolo – parametri geometrici
Lunghezza dell’arto)
ATTUALE PROCEDURA R-THR ROBOT-ASSISTITA
APPLICAZIONE VITI DI REPERE – CT 3D
PLANNING PRE-OPERATORIO ORTHODOC® WS(Modulo di correzione degli artefatti Marcus
Planning rimozione cemento – Planning nuovo impianto)
INTERVENTO MANUALE : Rimozione vecchio impianto (e di parte del cemento)
INTERVENTO ROBOT: Rimozione cemento/Fresatura del canale femorale
Termine MANUALE dell’intervento
R.Taylor, L.Joskowicz, M.Borner et al., 1998
SVILUPPOPROCEDURA R-THR ROBOT-ASSISTITA
FIDUCIAL PINS– CT 3D
PLANNING PRE-OPERATORIO(Modulo di correzione degli artefatti
Planning rimozione cemento + Planning nuovo impianto)
INTERVENTO MANUALE : Rimozione vecchio impianto
INTERVENTO ROBOT: Rimozione cemento (CEMENT CUT VOLUME)
REGISTRAZIONE NUOVI DATI(Integrazione dati CT pre-op con fluoroscopia intra-op)
PLANNING INTRA OP.
INTERVENTO ROBOT: Fresatura del canale femorale (NEW IMPLANT CUT VOLUME)
Termine MANUALE dell’intervento
R.Taylor, L.Joskowicz, M.Borner et al., 1998
CONCLUSIONI
R-THRUn target ottimale per il lavoro del robot
Puo’ RIDURRE le complicazioni, il danno osseo, la fatica e l’impiego di tempo
associati alla rimozione del cemento
Potrà MIGLIORARE l’adesione osso/protesiattraverso la precisione di impianto
… ma E’ ANCORA MOLTO SPERIMENTALE !
Sono necessari ulteriori e numerosimiglioramenti del sistema
ICAOS 2002: MINARO(Minimal Invasive NAvigation and RObotics)
Intra-operative fluoroscopic navigationSemiautomatic segmentation and 3D
Reconstruction of bone cementRobotic milling
Grazie!Grazie!Grazie!