Phẫu thuật Cột sống Hỗ trợ Robot và Điều hướng. CHƯƠNG 9. CỐ ĐỊNH QUA DA DƯỚI HỖ TRỢ CỦA ROBOT

Phẫu thuật Cột sống Hỗ trợ Robot và Điều hướng – Các Kỹ thuật và Tiến bộ Phẫu thuật. 
Robotic and Navigated Spine Surgery – Surgical Techniques and Advancements. – Imprint: Elsevier. 
Chủ biên: Anand Veeravagu, Michael Y. Wang | Dịch và Chú giải: BSCKII. Trần Trung Kiên, Ths.BS. Lê Đình Sáng.
Bản dịch của cuốn sách này được dịch và xuất bản trực tuyến trên nền tảng Thư viện Medipharm vì mục đích phi lợi nhuận, với mong muốn đóng góp một tài liệu tham khảo chuyên sâu và cập nhật đến với cộng đồng.

CHƯƠNG 9. CỐ ĐỊNH QUA DA DƯỚI HỖ TRỢ CỦA ROBOT

Mark A. Pacult, MD; S. Harrison Farber, MD; Cyrus Elahi, MD, MSc; và Juan S. Uribe, MD

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ

Thực Hành Hiện Tại Và Tiêu Chuẩn Chăm Sóc

Vít chân cung (pedicle screws) đã được đặt để tăng cường hàn khớp cột sống (spinal fusion) từ ít nhất là năm 1959. Trong năm đó, Boucher đã xuất bản một báo cáo trình bày chi tiết việc đặt vít vào thân đốt sống (vertebral body) qua chân cung với kết quả hàn khớp nhìn chung rất xuất sắc. Những chiếc vít chân cung thời kỳ đầu này đi từ mảnh sống (lamina) của đốt sống phía trên xuyên qua chân cung của đốt sống phía dưới, qua đó đạt được trạng thái cố định trong (internal fixation) kết hợp với việc bổ sung mảnh ghép xương xốp (cancellous bone graft) để hàn khớp. Năm 1970, Roy-Camille đã mô tả hệ thống kín đầu tiên bao gồm các vít và nẹp liên chân cung (interpedicular screws and plates); trong hệ thống đó, vít chân cung đóng vai trò như các mỏ neo xương cho một nẹp xuyên chân cung chạy dọc theo cột sống. Kể từ những ngày đầu đó, vít chân cung đã chứng kiến một loạt các biến đổi đáng kinh ngạc trong thiết kế, kỹ thuật đặt và các hệ thống tương thích để cố định cột sống. Việc sử dụng robot để đặt vít chân cung chỉ là chương mới nhất trong một lịch sử đổi mới phong phú và hấp dẫn.

Có hai hiện tượng chính giải thích cho tốc độ đổi mới dẫn đến việc ứng dụng robot trong phẫu thuật cột sống. Thứ nhất, việc đặt vít chân cung mang lại nguy cơ tổn thương thần kinh mạch máu (neurovascular compromise) khi đi ngang qua ống sống (spinal canal). Một chủ đề xuyên suốt trong y văn về vít chân cung liên quan đến độ chính xác của việc đặt vít, cụ thể là tránh xuyên thủng qua xương vỏ (cortical bone). Thứ hai, việc bộc lộ hở (open exposure) cần thiết cho việc đặt vít chân cung theo lịch sử và thường xuyên đòi hỏi phải thao tác mô mềm trên diện rộng, làm tăng nguy cơ tổn thương, bệnh lý chu phẫu (perioperative morbidity), nhiễm trùng và mất vững cột sống (spinal destabilization). Cả hai nhược điểm này đã thúc đẩy sự phát triển của hệ thống định vị hỗ trợ bằng máy tính (computer assisted navigation) và các kỹ thuật qua da (percutaneous techniques) để tăng độ chính xác và giảm tính xâm lấn của việc đặt vít chân cung. Việc đặt vít chân cung dưới sự hỗ trợ của robot dựa vào và kết hợp cả hai kỹ thuật này.

Cố định qua da lần đầu tiên được Magerl mô tả vào năm 1984 thông qua việc sử dụng X-quang tăng sáng truyền hình (fluoroscopy) trong mổ. Cụ thể, góc nhìn “mắt cú” (owl’s eye view) trong mặt phẳng chếch dọc theo thân của chân cung nhằm mục đích hỗ trợ phẫu thuật viên đặt vít chân cung qua da mà không cần bộc lộ rộng rãi như phương pháp truyền thống. Những chiếc vít được đặt qua da này được kết hợp với hệ thống cố định ngoài, bởi vì các kỹ thuật để đặt thanh nối chìm (rods) một cách thích hợp theo kiểu xâm lấn tối thiểu vẫn còn sơ khai. Cho đến khi Foley và Gupta phát triển hệ thống Sextant vào năm 2002 (do Medtronic Sofamor Danek sản xuất) thì những tiến bộ lớn mới được tạo ra trong cả định vị ảo trong mổ (thông qua sử dụng X-quang tăng sáng truyền hình ảo) và luồn thanh nối qua da. Việc áp dụng X-quang tăng sáng truyền hình ảo ba chiều (thường được gọi là định vị hỗ trợ bằng máy tính) được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1997, và sự xác thực về độ chính xác của nó trong việc đặt vít chân cung đã được báo cáo rõ ràng. Những tiến bộ trong việc đặt vít qua da nhờ vào hình ảnh trong mổ được đăng ký với máy tính một cách chính xác đã cho phép robot bước vào bối cảnh phẫu thuật hàn khớp cột sống.

Robot là một cỗ máy có thể sao chép các chức năng nhất định của con người. Nhìn chung, ba hệ thống robot khác nhau được sử dụng trong phẫu thuật: hệ thống phẫu thuật từ xa (tele-surgical systems – nơi phẫu thuật viên trực tiếp điều khiển robot), hệ thống điều khiển giám sát (supervisory-controlled systems – nơi phẫu thuật viên lập kế hoạch cho một nhiệm vụ và robot thực hiện nó), và hệ thống điều khiển chia sẻ (shared-control systems – nơi phẫu thuật viên và robot cùng chia sẻ việc hoàn thành nhiệm vụ). Việc sử dụng robot trong phẫu thuật cột sống là duy nhất khi so sánh với việc áp dụng robot trong các lĩnh vực phẫu thuật khác. Phẫu thuật bằng robot trong các lĩnh vực như phẫu thuật tổng quát, phẫu thuật tiết niệu và phẫu thuật phụ khoa có nguồn gốc từ những nhu cầu khác nhau, chẳng hạn như việc quan sát các khu vực trước đây khó tiếp cận. Việc áp dụng phẫu thuật robot trong các lĩnh vực này dựa trên sự phát triển thành công của ống nội soi, dẫn đến các hệ thống phẫu thuật từ xa, chẳng hạn như các hệ thống da Vinci nổi tiếng (của Intuitive Surgical). Các hệ thống như vậy nhằm mục đích cải thiện khả năng phẫu thuật, và ưu thế của robot đạt được bằng cách tăng cường chức năng thao tác bằng tay trong một khoang cơ thể khép kín.

Các Hệ Thống Robot Trong Phẫu Thuật Cột Sống

Phẫu thuật hàn khớp cột sống hiện đại liên quan đến việc đặt thiết bị cấy ghép lặp đi lặp lại theo phương pháp phẫu thuật xâm lấn tối thiểu (minimally invasive surgery – MIS), đi ngang qua các cấu trúc thần kinh mạch máu nhạy cảm. Những lợi thế lý thuyết của robot trong mô hình này là tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, giảm thiểu bộc lộ phẫu thuật và tăng độ chính xác bằng cách loại bỏ sai sót của con người. Các hệ thống robot được sử dụng trong phẫu thuật cột sống ngày nay nhìn chung liên quan đến các hệ thống điều khiển chia sẻ, trong đó kế hoạch trong mổ được thiết kế bởi phần mềm hình ảnh của robot, được phẫu thuật viên xác minh và sửa đổi, đồng thời được thực hiện theo kiểu chia sẻ bởi phẫu thuật viên – người tạo ra đường tiếp cận qua da và đặt thiết bị định vị bằng cánh tay robot có tích hợp hệ thống dẫn đường. Việc định vị hỗ trợ bằng máy tính để thu nhận và đăng ký hình ảnh cho phép robot biết được cánh tay tác động của nó đang ở vị trí nào so với các mục tiêu mong muốn cả trên lý thuyết (trên hình ảnh trước mổ) và trong thực tế (trên bệnh nhân). Mặc dù nhiều hệ thống đã phát triển phần mềm kết hợp và đăng ký hình ảnh độc đáo, sự đổi mới cơ bản của các hệ thống robot cho phẫu thuật cột sống là tự động hóa việc định vị vít để chuẩn bị khoan. Trong khi việc định vị các ống canuy (cannulas), dụng cụ hướng dẫn khoan và vít được tự động hóa, phẫu thuật viên vẫn phải chuẩn bị mô qua các đường rạch da và mạc, đồng thời vận hành các taro (taps), mũi khoan và tuốc nơ vít.

Hiện tại, các hệ thống robot từ ba nhà sản xuất đã có sự phê duyệt của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (US Food and Drug Administration – FDA) để sử dụng trong đặt vít chân cung qua da. Tổng quan ngắn gọn về các hệ thống này được cung cấp dưới đây và trong Bảng 9.1.

Bảng 9.1: Các hệ thống robot thế hệ hiện tại được FDA phê duyệt.

Hệ Thống Mazor

Hệ thống robot đầu tiên được FDA phê duyệt được phát triển bởi Mazor Robotics (Caesarea, Israel) và có tên là SpineAssist. Hệ thống này được gắn vào bệnh nhân bằng cách cố định vào mỏm gai (spinous process) (nếu sử dụng đường mổ hở) hoặc vào mào chậu (iliac crest) bằng đinh Steinman (nếu sử dụng đường qua da). Các bước cơ bản trong quá trình vận hành của nó bao gồm: (1) thu nhận chụp cắt lớp vi tính (computed tomography – CT) trước mổ; (2) lập kế hoạch trước mổ với quỹ đạo vít và kích thước vít được vẽ ra thông qua phần mềm của hệ thống trên hình ảnh trước mổ; (3) gắn khung định vị vào bệnh nhân và đặt các mốc quy chiếu (fiducial landmarks) trên bệnh nhân; (4) thu nhận hình ảnh X-quang tăng sáng truyền hình về cột sống của bệnh nhân và đồng bộ hóa các hình ảnh này với CT trước mổ bằng phần mềm của hệ thống; và (5) căn chỉnh các cánh tay robot đến các vị trí đã định và sau đó đặt đinh Kirschner (Kirschner wires – K-wire), dụng cụ nong (dilators), taro và vít.

Các mô hình tiếp theo bao gồm Mazor Renaissance (được FDA phê duyệt năm 2011) và Mazor X (được FDA phê duyệt năm 2016). Cả hai hệ thống robot này đều có những cải tiến để giải quyết các vấn đề được báo cáo của Mazor SpineAssist, chẳng hạn như trượt mũi khoan trên mạc hoặc xương (skiving). Mazor X cũng có camera quang học để ghi nhận trường mổ nhằm tránh va chạm giữa cánh tay robot và các dụng cụ trong mổ.

Vào năm 2018, Medtronic (Dublin, Ireland) đã mua lại Mazor Robotics và tích hợp phần mềm điều hướng tàng hình (stealth navigation software) trước mổ của họ với robot Mazor X, tạo thành phiên bản Mazor X Stealth, được FDA cấp phép vào năm 2018.

Rosa One

Robot cột sống ROSA được Medtech SA (Montpellier, Pháp) phát triển và nhận được giấy phép của FDA vào năm 2016. Nó bao gồm một trạm gắn trên sàn có gắn cánh tay robot linh hoạt và một camera gắn trên sàn riêng biệt để ghi hình các mốc quy chiếu gắn trên bệnh nhân. Hệ thống hoạt động bằng cách chụp CT trong mổ khi cánh tay robot đặt một hộp quy chiếu nằm trên khu vực quan tâm của cột sống. Hình ảnh CT được phẫu thuật viên sử dụng để lập kế hoạch phẫu thuật trên màn hình cảm ứng gắn ở chân đế cánh tay robot. Sau đó, cánh tay robot di chuyển vào vị trí đã được xác định trước này vì nó nhận diện được các mốc cột sống từ mạng lưới quy chiếu nằm bên trên. Các dụng cụ được hệ thống quy chiếu theo dõi trong suốt quá trình phẫu thuật, và các ống nong, taro, cũng như vít thích hợp được đặt. Tương tự như hệ thống Mazor, cánh tay robot di chuyển từng dụng cụ vào đúng vị trí, nhưng thao tác khoan và bắt vít do phẫu thuật viên thực hiện.