Тотальное эндопротезирование коленного сустава (ТЭКС) является одной из самых
эффективных и технологичных операций не только в ортопедии, тем более что только в США ежегодно выполняется более 700 000 оперативных вмешательств и количество их продолжает расти. Поэтому ТЭКС привлекает внимание со стороны множества производителей робототехнических хирургических систем (РТХС).
Внедрение в робототехническую ортопедию тактильных систем обратной связи, позволили применить их при эндопротезировании суставов нижних конечностей в активном варианте применения без участия хирурга-ортопеда. РТХС позволяют создать индивидуальный хирургический план с учетом всех специфических анатомических особенностей пациента, а также обеспечить точность в работе хирурга и безопасность пациента, улучшить рентгенографические результаты и надежно корригировать механическую ось конечности, обеспечить высокие ожидаемые функциональные результаты и выживаемость имплантатов.
Активная роботизированная хирургическая система (АРХС) обеспечивает выполнение полной автоматизированной резекции костей и формирование костного ложа протеза коленного сустава при помощи специального костного бора, также использует предоперационное КТ-планирование и интраоперационную регистрацию, однако резекция происходит в полном автоматическом режиме под визуальным (хирурга) и компьютерном контроле, данная система сегодня прошла процесс клинической апробации в США, получено разрешение на ее применения.
Роботизированная хирургическая (ортопедическая) система помогает хирургам в планировании и проведении ортопедических операций, а именно - осуществлять полную замену суставов. Система включает в себя два основных компонента:
• рабочая станция трехмерного планирования (РСТП) обрабатывает данные компьютерной томографии пациента (КТ) и дает возможность хирургу, посредством данного технического устройства, разработать предоперационный план, который включает в себя расчет осей коленного сустава и выбор линии резекции бедренной и большеберцовой костей с учетом индивидуальных анатомических особенностей пациента, подбор и позиционирование имплантатов, все это сохраняется на компакт-диске и передается на компьютерное роботизированное режущее устройство (КРРУ).
Работа хирургической системы имеет три фазы
1. Предоперационное планирование начинается с подробного КТ оперируемого сустава и всей нижней конечности пациента, для определения размеров и «качества» кости, точного определения оси конечности и различных деформаций. Результаты КТ обеспечивают информацию для предоперационного планирования на рабочей станции (РСТП).
2. Создание трехмерного (3D) виртуального образа сустава пациента, который выполняет хирург, используя трехмерную планировочную рабочую станцию (РСТП) для преобразования данных КТ. Хирург выбирает имплантат, определяет оптимальное размещение и выравнивание, и создает предоперационный план.
3. На основе персонализированного предоперационного плана пациента хирург использует компьютеризованного робота (КРУ) для выполнения резекции кости и ее подготовки для размещения протеза коленного сустава. Когда данный этап пройден, роботизированная хирургическая (ортопедическая) система включается и под визуальным контролем хирурга-ортопеда выполняет костные опилы бедренной и большеберцовой костей с высокой точностью. После чего ортопеду остается примерить и проверить работу искусственного сустава, окончательно имплантировать эндопротез и закрыть рану.
После этого диск с данными компьютерной томографии загружается в компьютерную установку TPLAN и начинается процесс планирования операции. В процессе планирования на первом этапе обрабатываются все срезу компьютерной томограммы (около 1000 шт.) на каждом из которых определяется контур среза бедренной и большеберцовой костей, на основании которого на втором этапе планирования строится виртуальная модель конечности пациента.
Далее на третьем этапе планирования в данную виртуальную модель «имплантируется» виртуальный эндопротез коленного сустава, определятся все необходимые оси и уровни резекции, которые можно изменять в любой плоскости, до достижения положения протеза, удовлетворяющего требованиям производителя, знаниям и опыту хирурга. На данном этапе возможны консультации и внесения любых приемлемых изменений плана операции и типа протеза.
При достижении необходимых параметров план утверждается хирургом и записывается на отдельный индивидуальный лазерный диск, который после записи маркируется (Ф. И. О. пациента, идентификационный номер, сторона операции и дата планирования).
После записи диска и обязательного его дублирования, для обеспечения безопасности пациента, этап планирования заканчивается.
Пациента консультирует анестезиолог и проводится стандартный протокол предоперационной подготовки пациента.
Перед проведением операции проводится поверка и калибровка всех систем робота в операционном зале инженером-робототехником и подготовка его к работе. При отсутствии каких-либо проблем планирования, пациента подают в операционную, выполняют анестезию (как правило спинальную с внутривенной седацией)
Далее приступают к фиксации робота к конечности пациента специальными трансоссальными фиксаторами (рисунок 9), и приступают к процессу регистрации робота. Данный процесс представляет из себя регистрацию и совмещение точек компьютерной томографии и соответствующего виртуального прототипа бедренной и большеберцовой костей, которые были созданы при планировании операции. После этого робот начинает «видеть» перед собой реальную кость.
Для удобства выполнения данной процедуры, на экране монитора робота, весь процесс регистрации протекает в реальном режиме времени и пространстве, Программа построена таким образом, что пропустить или неправильно обозначить данные ориентиры невозможно, робот будет требовать точного выполнения всех маркировочных дествий до их завершения, при каких-либо неточностях, сбоях, движении пациента или конечности, данные будут зафиксированы, проанализрованы и при сдвигах более 1 мм, система остановит процесс и потребует повторной регистрации.
Фреза роботизированной хирургической системы двигается с высокой точностью и скоростью вращения до 8000 оборотов в минуту. В процессе резекции кости роботизированная система ведет постоянный контроль положения бедренной и большеберцовой костей. При этом оперирующий хирург следит за работой робота.
После окончания работы хирургического робота коленной сустав готов к следующем этапу – примерке протеза и балансировке связочного аппарата
Таким образом хирургическое лечение тяжелых форм артроза коленного сустава выходит на первое место по количеству операций эндопротезирования, основной проблемой которых является точность планирования и позиционирования протеза, а также выполнение резекции бедренной и большеберцовой костей. Развивающаяся в настоящее время быстрыми темпами робототехника, может помочь решить эти актуальные проблемы. Внедряемые активные роботизированные хирургические системы позволяют надежно и безопасно исключить «человеческий фактор», что обеспечивает высокое качество выполняемых ТЭКС.
Хирурги
Директор клиники, Заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии катастроф д. м. н., доцент
Врач травматолог-ортопед, д. м. н., профессор кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф
Заведующий травматолого-ортопедическим отделением, к. м. н., доцент кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф
Врач травматолог-ортопед, аспирант кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф