抽象性

这项工作对后脊柱拼接两种方法效果的分析比较共分析并比较了100螺旋管(64手动和36电源驱动),这些螺旋管都使用外科导航系统最终螺旋定位比对初始外科计划使用导航系统,最终螺旋定位分析基础是角偏离这些规划轨迹以及在临界参考平面内螺旋转换电动驱动器被发现微小地减少这些滑动螺旋的角偏差,平均偏差为3.35度,而人工驱动器偏差为3.44度(人工驱动器偏差为3.44度)。 )反之,电动驱动器发现提高关键区域翻译距离,平均偏差为245毫米,人工驱动器偏差为1.54毫米。翻译偏差明显增加 表示可能因采用电动驱动程序而损耗性能

开工导 言

脊椎聚变程序用于处理各种脊椎条件,包括脊椎损伤、因感染或肿瘤造成的脊柱不稳定和异常脊柱曲质侧插仪表常能减轻下背和下边缘的疼痛并纠正异常脊柱几何一号,2..脊椎内部和前后神经组织的存在使得这个过程与其他整形外科相比更容易复杂3..基于这一关切,准确布置滑动螺丝至关重要设计各种外科工具帮助外科医生处理这些过程并提高插入精度以避免严重复杂问题工具中包括导航系统可虚拟可视化脊柱几何轨迹和电动螺旋驱动器以缩短过程时间并减少程序期间外科疲劳这项工作详细分析使用一种电动螺旋盘的结果(POWEREASETM、Medtronic公司、Louisville和CO)并配之以虚拟导航系统(StealthStationS7、Medtronic公司、Louisville和CO)。

二叉后台运动

2.1.外向分解

侧脊核聚变过程 骨质生长介于两个或两个以上脊椎间 最终合并成单骨可能出于各种原因实施此程序,包括脊柱损伤,如变换变化、骨折或跨圆盘损伤、脊柱变形,如骨质疏松或kyphosis一号,2..

PSF程序期间,滑动螺丝插入脊椎柱中一号允许连接棒绑定鼠标稳定或修复脊柱以方便骨增长2)

部分由于脊柱和神经组织受脊柱保护的临界性质,PSF程序涉及各种风险,包括神经组织受损的可能性特别是,不精确滑动螺旋置置造成中值破解或穿孔滑动可能发生复杂问题。螺旋定位差还可能过早松绑螺旋,可能导致引信失效。基于这些原因,大力强调对外科医生进行正确布置滑板螺丝的认真培训。脊柱解剖学专家知识和相关解剖标志与引导训练经验一起对外科医生准确搭建滑板螺丝至关紧要

2.2.旋转导航

精通切片螺丝布置可不使用成像或导航工具由高技能外科医生实现4,5各种导航辅助工具设计来帮助外科医生并增强脊柱聚变程序的总体精度和成功率传统含氟拷贝用多年可视化脊柱,查找并解析异常并评估最终螺旋置置置6,7..更先进技术,如计算断层图导航和含氟剖面导航允许对外科工具对脊柱实时可视化8-10..3D导航显示能显著提高滑动螺旋定位精度并尽量减少中值破解最大威胁神经组织[8,九九..

2.3电源驱动

即便使用导航辅助器插播,脊核聚变程序仍对外科医生构成重大技术挑战,并需要外科医生在整个过程大力体力工作。此外,延长运算时间证明会增加许多最小入侵程序感染风险和其他复杂问题,减少运算时间对病人大有裨益11-14..

鉴于最大限度地减少操作时间以及脊核聚变程序期间外科总体工作的重要性,正在采用电源辅助驱动程序本研究使用电动驱动程序旨在减少螺丝插入时外科疲劳此外,据制造商称,该驱动程序可大为压缩时间,显示抽取滑块所需时间减少51%,插入滑块螺丝所需时间减少55%,如制造商研究所描述[15..

开发电动驱动器可帮助提高PSF水平,据作者所知,未对电动驱动器和人工驱动器进行比较精度研究这项工作旨在提供量化数据比较双片螺丝插入

3级方法论

研究方法划分为五部分第一部分简介研究设计第二部分描述人工和功率程序使用隐形和O-arm成像系统(O-Warm外科成像、Medtronic Inc.、Dublipse、IE)收集资料在整个研究期间所有病人都使用这些系统,并使用术内三维扫描和光学跟踪向外科医生提供伪实时反馈工具相对病人解剖第三节描述后处理步骤最后,最后两节详解用于评估程序性能的两种尺度:角偏差和参考点偏差所有研究均根据科罗拉多大学院院审查局核准的测试协议进行(COMIRB协议11-0990)。

3.1.学习设计

本地IRB批准后,连续数组接受后脊核聚变的病人预期会招生,同意参加研究者同意加入研究满足下列兼容性标准的病人有资格注册:(1) 18-75岁者,(2) 计划用O-arm和SeventhStation编程滑动螺旋编程和/或Lumbr后核编程排除标准为(1)怀孕和(2)修改前滑动螺旋仪表所有程序均由2名外科医生执行,临床实践超过10年,包括在铺设滑板螺丝时定期使用导航电动驱动器在学习期间有限时间供外科医生使用,所以所有在研究期间注册的科目都安装电源驱动器螺丝时间框架外注册的病人用人工驱动器安装滑板螺丝

3.2外科程序

向病人施用普通麻醉后,通过开切术实现外科空间访问参考弧死附在病人的脊椎中(典型为悬浮卷积中的脊椎中程),成像系统移位取第3D扫描并安装3D摄像系统扫描抓取脊柱区域并定位参考弧与病人脊柱相关3)

参考弧附加和初始三维扫描后,工具位置和方向通过外科导航系统跟踪并覆盖初始三维扫描可视化允许伪实时导航工具与病人解剖学相关,精度约1至1.4毫米[17-19号..应当指出,所有病人先接触螺丝,而脊柱稳定以尽量减少离参考框架较远的脊柱段运动出错

插入螺丝前,外科医生先采取几个初步步骤首先是插入外科Awlawl通过导航系统跟踪,定位深度为剖面岩柱内,外科医生认为最易中位破解初始轨迹深度位置由操作导航系统技术员保存4)轨迹深度保存后 外科医生继续深插入awl 通过插管插入垂直体 直至外科医生认为awl深度允许螺丝插入技术员保存新轨迹

初始步骤完成后,并保存进和计划轨迹后,外科awl删除并启动螺旋插入(在稀有的硬骨实例中,非导航抓取,最长深度达20毫米也执行)。面向每个病人所有螺丝插入手动或电源驱动器,外科医生对给定病人所有螺丝使用同型驱动器两种工具都包括被动反射标记,以便全插入导航系统对之进行光学跟踪螺丝收缩到最后位置时 驱动轨迹保存到导航系统 做为Screw轨迹包括插入awl插件和螺丝插件后,所有后续螺丝都重复使用

插入所有螺丝后,第二三维扫描即捕捉所有螺丝相对于引用弧的最后位置扫描完成并保存后,引用弧删除在整个研究期间共插入11名病人64手动驱动和36个电动螺丝

3cm3后处理和确定实际轨迹

沿子核聚变过程测试O-arm扫描评估螺丝定置双维扫描(首个Plan和script轨迹和二大显示最后螺旋位置)必须小心对齐并用二扫描作为参考图像合并初始合并扫描通过隐形Stationcrial套件自动完成无法导出三方软件自定义合并最终人工合并由经Medtronic培训的单用户完成,正确操作SeventhStation用户必须视觉对齐两次扫描,直到三大成像平面中任何一个平面(日际平面、剖面平面和横向平面)不存在可见差数个工具,包括缩放、色度和透明度调整都建入Crianal套件中,以便有效精确对齐并合并两个扫描后处理全由单用户执行,但在比较主用户与受过训练二级用户时没有看到统计上的重大差分

扫描合并后,必须绘制每种螺旋的最后位置5)使用合并扫描的三个图像平面切入点先取头部与螺旋体交接点,切入点离螺旋中心近,可视检查位置很重要,因为脊螺旋帽头没有固定,因此,试图定义螺旋头端的测量源切入点标记后端点标记螺丝小端以创建最终或“实性”螺丝轨迹Cranial套件为绘制这些轨迹提供数大实用工具,三维视图中三平面同时可视化单点,以提供每一轨迹的精确定位单合并扫描所有轨迹绘制后,表示这些轨迹的数据和描述合并扫描所需旋转和翻译移位的变换矩阵导出文本文件在比较主用户所画轨迹与第二培训用户所画轨迹时或在审查主用户多月分析相同数据时没有发现统计上的重大差分

数据从导航系统导出后,输入MATLAB分析实际轨迹输入点和终端点乘合并转换矩阵后绘制并可视化MATLAB中所有轨迹与隐形Station数据相关联和视觉验证,以确保在绘制轨迹或导出数据时不发生意外错误此时所有数据都准备作最后比较分析

3.4.角偏转

用于评估滑动螺旋定位成功率的常用度量是最终螺旋定位(实轨迹)和预期螺旋定位(Plan轨迹)之间的角偏差假设Plan轨迹和实际轨迹近似相同入口点,预计轨迹间翻译偏差小因此,这些轨迹之间的小角偏差应表示螺旋定位精度初始洞awl作为螺丝切入点,这一假设在大多数情况下应有效还应注意的是,虽然以上确实假设矢量共享源,但这不影响计算角偏差

实际轨迹转换成Plan/Screw轨迹框架后,可使用计算三种轨迹中任一两个之间的角偏差一号)中 并 向量表示两个轨迹比较

除计算实际轨迹和计划轨迹之间的角偏差外,还计算实际轨迹和螺旋轨迹以及螺旋形和计划轨迹之间的角偏差

3.5引用点偏差

角偏差计算是一种常用计算法,用以判定螺旋定位精度,但这一计算法不评估轨迹间可能出现的翻译差分更重要的是,角偏差为确定滑动螺丝总对齐提供了有用的度量值,但不一定表示这些螺丝接近破冰柱岩因滑动片破解(特别是中间滑动片破解)在评估滑动螺旋置放时代表关键故障标准,并因病人或参考弧的任何移动都可能导致意外翻译错误,使用额外度量比较螺旋置置一号)

关键区域通过输入轨迹确定,该轨迹初始记录为aw轨迹端端为awl端点,即地峡内临界深度点不一定表示地峡中心,但估计接近地峡深度,那里穿孔风险最高。

give点CD可获取Plan轨迹向量至CD最接近点新建点用作参考点(RP),RP点和CD点可用于定义块内平面,即关键区域6)

显示中2矢量代数可用查找RP方程中 表示向Plan轨迹方向的单元向量 表示矢量指向从条目矢量开始到Plan矢量开始最后向量 表示向量方向和向量与输入轨迹完全相同,指向点CD

点RP沿Plan轨迹确定后,即用于比较螺旋形和实轨迹7)螺旋轨迹和RP与实轨迹和RP之间的最短距离可计算确定从RP到这个关键区域的总翻译折合微角参考点偏差( < 10度和 < 5毫米,ss从螺旋轨迹到RP的最短距离和从实轨迹到RP可用度量来确定原Plan轨迹在冰柱地峡这一临界区内的精度

此外,由于螺旋轨迹也在导航中,还考虑了实际轨迹从该附加参点的最后参考点偏差问题。图中未显示此轨迹6,为计算目的,Plan轨迹可简单替换为螺旋轨迹

距离标识参考点沿Plan轨迹到实战轨迹(即欧几里得距离)计算 去哪儿 并 表示终端点和实际轨迹切入点正交距离计算出参考点和实际轨迹之间的最短距离

所有计算都用MATLAB用图形绘制参考点、轨迹和距离提供视觉验证

4级结果

结果划分为两节角偏差分析结果提交后再提交参考点分析结果应当指出,本研究的结果预测(并观察)两类样本大小不等和数据分布偏斜正因如此,使用变换法判定 值显示在这些结果中

4.1.角偏转

所有螺丝角偏差计算遍历人工组和电源组图中显示这些结果8.总体看,人工驱动螺丝显示所有对比轨迹(Plan对实、screw对实和Plan对Screet对Screw)均偏差较高(Plan对实比较为3.44度对3.35度)。但这些差异对于人工驱动器和电源驱动器之间的任何比较而言在统计上都无关重要( , , 计划对实,Screw对实,Plan对Screet,Resp.)

4.2引用点偏差

参考点偏差计算出手动和电源组比较结果显示图九九.人工驱动显示所有测试轨迹均值偏差较低均值1.54毫米、2.30毫米和1.94毫米对手动驱动器和2.45毫米对电动驱动器和2.5毫米对均值对均值对比平均差相对小,与角偏差相对比,但发现这一差在统计学上意义重大,用于对实战轨迹与Plan轨迹进行最重要的比较( 和实战对螺旋轨迹 )Screw对Plan轨迹使用此度量并没有发现统计意义 )预想,因为这两个轨迹完全依赖导航工具,不依赖螺丝柱内的最后位置

5级结论

研究结果显示,使用电动驱动器比人工滑动螺旋驱动器少一些性能损失角向偏离Plan轨迹在统计上无关紧要,方法优于电动驱动器,但关键区域具有统计意义的翻译误差显示电动驱动器不太能精确跟踪Plan轨迹穿透冰柱柱,可能增加该地区穿孔风险然而,本研究中未观察到穿孔

6级讨论

本研究为评估滑动螺旋定位性能提供新颖度量法,使用滑动内参考点比较三维轨迹前文工作依赖对X光和CT扫描的简单审查,据我们所知,前文工作没有试图使用参考点偏差等参数评估螺丝布局

从这项研究得出的结论完全基于这里所介绍的参数应当指出,本文的目的不是对人工驱动器与电源驱动器进行风险-效益分析,而是分析两种重要的性能尺度:角偏差和参考点偏差

参考点偏差度量法据我们所知以前未曾使用过,而角偏差度量法则在其他研究中使用以3D导航获取滑动螺丝定位精度19号..本研究中角偏差平均值不超出前几次研究所观察值范围

常用获取成功螺旋置位法之一是Gertzbein-Robins标准,该标准定义成功基础是螺旋破插管距离20码..这种方法是一种有用的定性方法,可确定整体程序成功率,但解决该方法并不适合获取外科工具小性能差异

多因素可能影响外科医生选择使用特定工具,而不同的工具可能带来不同风险和收益,因此必须认识到这些工具对具体病人和程序的局限性。如前所述,本研究使用电动驱动程序有若干潜在优势,可抵消此处指出的一些性能风险。特别是预测过程时间下降可能给病人和外科医生带来压倒性好处。受感染风险下降往往出自短小入侵程序,这实际上可能比所观察到的关键区域精度下降要重要得多。

此外,驱动器对外科医生的长期影响是需要考虑的一个重要因素。人工工具最小侵入程序往往需要外科医生长时间强力物理演练短期内可产生局部性肌肉疲劳症,可能妨碍外科医生快速精确执行程序的能力最重要的是,重复使用这些工具和程序所要求的水平可能导致外科医生长时间受重复压力伤害,进一步阻塞他们在操作室的耐受性

改善工效学并缩短插入时间可为外科医生和病人带来重大利益然而,本研究完全没有评价过程长度和外科疲劳症据我们所知,目前没有独立进行的研究证明这些撞击与电源驱动器在此使用因此,尽管这项研究有结果,但仍需要进一步努力确定电动驱动器总体性能是否对患者结果产生优劣重大影响

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突