MỚI

Thay khớp gối toàn phần bằng robot

Ngày xuất bản: 11/04/2023
Bài được viết được viết bởi PGS.TS. Trần Trung Dũng – Trung tâm Chấn thương chỉnh hình & Y học thể thao – Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Times City
Mục tiêu hiện tại của hệ thống Robot trong thay khớp gối toàn phần là cải thiện độ chính xác trong phẫu thuật, tái tạo bề mặt khớp và tối ưu hoá vị trí các thành phần khớp nhân tạo dựa trên chức năng bình thường của mô mềm và cuối cùng là cái thiện kết quả phẫu thuật. Sự phục hồi giải phẫu với tối ưu hoá sự cân bằng phần mềm, tái tạo lại các trục cơ học và động học khớp gối cho thay những ưu thế của phẫu thuật thay khớp gối có hỗ trợ của robot. Tuy nhiên những đánh giá lâm sàng từ việc cải thiện độ chính xác ớ phẫu thuật thay khớp gối toàn phần có robot hỗ  trợ văn đang là một chủ đề gây tranh cãi.

1. Lịch sử của thay khớp gối bằng robot

Hệ thống robot kết hợp với định vị (navigation) ban đầu được phát triển đế cải thiện kết quả lâm sàng và chức năng của phẫu thuật thay khớp gối toàn phần. Các hệ thống này được phân loại thành 3 loại chính:   

  •  Hệ thống robot thụ động hoạt động dưới sự điều khiển trực tiếp và liên tục của phẫu thuật viên.
  •  Hệ thống robot chủ động thao tác một cách độc lập, không phụ thuộc vào phẫu thuật viên.
  •  Hệ thống bán chủ động cung cấp sự phản hồi giúp tăng khả năng điều khiển dụng cụ của phẫu thuật viên, thường là các phản hồi xúc giác. 

Các hệ thống robot ban đầu bao gồm thụ động hoặc bán chủ động, thường có nhiều hạn chế trong việc cắt xương. Vì vậy chỉ có một số ít các hệ thống này được đưa vào ứng dụng trong lâm sàng.

Hệ thống robot chú động (hay tự động) tự vận hành các thao tác phẫu thuật, độc lập với phẫu thuật viên mà không cần sự trợ giúp nào. Các thiết kế ban đầu đã được phát triển qua một số năm. Trong đó có hệ thống ROBODOC (Curexo Technology, Fremont, California) và CASPAR (URS Ortho, Rastatt, Germany). ROBODOC là hệ thống robot đầu tiên được sử dụng lâm sàng trong phẫu thuật chỉnh hình. Các thử nghiệm lâm sàng ban đầu bắt đầu từ năm 1994, và được phê duyệt bởi FDA năm 2008. Thành công và sự hữu ích của nó đã được chứng minh bởi một loạt các thử nghiệm lâm sàng. Trong 2 nghiên cứu tiến cứu so sánh thay khớp gối toàn phần có sự hỗ trợ của hệ thống ROBODOC và thay khớp gối truyền thống, nhóm sử dụng robot khôi phục trục cơ học chính xác hơn và ít có sự dao động hơn, tuy nhiên thời gian mổ lại kéo dài trung bình hơn so với mổ thay khớp truyền thống là 25 phút, kết quả chức năng theo đánh giá chủ quan của bệnh nhân già không có sự khác biệt. Những hạn chế ban đầu tập trung vào việc gián đoạn phẫu thuật do vận hành máy và kéo dài thời gian phẫu thuật. 

CASPAR là một hệ thống robot tự động khác được phát triển khá sớm. Các kết quả ban đầu chủ yếu là cải thiện tính đồng nhất và khôi phục trục cơ học của chi dưới. nhiều  nghiên cứu đã chứng minh tầm quan trọng của trục cơ học đến chức năng, kết quả phẫu thuật và tuổi thọ của khớp gối toàn phần nhân tạo. Các báo cáo lâm sàng trong giai đoạn đầu ghi nhận sự khôi phục trục cơ học nằm trong khoảng 1° so với 2,6° ở nhóm phẫu thuật thay khớp gối truyền thống. Không có kết quả bất lợi nào được báo cáo.

Hệ thống cánh tay robot tương tác (RIO; MAKO Stryker, Fort Lauderdale, Florida) là một hệ thống haptic sử dụng trong thực hành lâm sàng phẫu thuật thay khớp gối bán phần. Phim chụp cắt lớp vi tính (CLVT) trước mổ được dùng để lên kế hoạch phẫu thuật giúp xác định kích cỡ, vị trí khớp nhân tạo, mức cắt xương; những vấn đề này được xác định và hiệu chinh trong mổ dựa trên động học khớp gối của bệnh nhân. Một số các nghiên cứu cho thấy rằng, khi so sánh với kỹ thuật truyền thống, phẫu thuật thay khớp gối toàn phần với hệ thống robot tăng đáng kể sự chính xác trong tái tạo lại góc nghiêng sau (góc Slope) của mâm chày trên mặt phẳng đứng dọc và sự vuông góc của lát cắt chày trên mặt phẳng đứng ngang. Phẫu thuật thay khớp gối bán phần là một kỹ thuật tương đối mới và khó. Với sự trợ giúp của hệ thống robot, các phẫu thuật viên sẽ tiếp cận với kỹ thuật một cách dễ dàng và chính xác hơn
Máy thay khớp gối

Máy thay khớp gối

Các hệ thống robot trong phẫu thuật thay khớp gối
a. hệ thống CASPAR, b. hệ
thống ROBOTDOC, c. hệ thong MAKO

2  Một số yếu tố quan trọng trong phẫu thuật thay khớp gối bằng Robot

2 .1 Trục cơ học

Tầm quan trọng của trục cơ học đến tuổi thọ của khớp gối nhân tạo đã được nhiều tài liệu ghi nhận [40],[49],[50]. Đây là một biến sổ phẫu thuật đã được báo cáo có sự khác biệt đáng kể. Sự thay đổi trục cơ học lớn hơn 5° ở hơn 30% bệnh nhân đã được báo cáo ở một số nghiên cứu.

Phẫu thuật thay khớp gối toàn phần  có robot hỗ trợ được dùng để so sánh 02 phương pháp cắt xương dựa trên sự chính xác của việc khôi phục trục cơ học và các lát cắt xương lồi cầu đùi . Kỹ thuật cắt xương dựa trên việc cắt xương đùi và xương chày vuông góc với trục cơ học,  Kỹ thuật cắt xương khác lại cắt xương theo giải phẫu, tức là cắt xương chày vẹo trong ớ mặt phẳng đứng ngang và cắt xương đùi vẹo ngoài đối xứng để tạo ra trục cơ học trung tính. Một hệ thống robot đã được dùng trong nghiên cứu tiến cứu ngẫu nhiên ờ hơn ] 00 bệnh nhân so sánh giữa 2 phương pháp cắt xương này. Không có Sự khác biệt trong độ lỏng gối vẹo trong – ngoài, điểm WOMAC, biên độ vận động và điểm Harris Hip [58].

2.2 Sự thay đổi khe khớp gối (Joint line)

Sự thay đổi của khe khớp gối lớn hơn 5 min có liên quan đến kết quả phẫu thuật kém, bao gồm xương bánh chè bị xuống thấp, cấn xương bánh chè, và đau mặt trước gối. Các nghiên cứu khác cho rằng sự thay đổi khe khớp gối có thể dẫn đến mất vừng ở khoảng nửa gấp [59].CÓ rất ít các nghiên cứu tập trung vào sự chính xác của khe khớp gối. 

2.3 Thời gian phẫu thuật

Việc tập trung vào giảm các sai lệch và tăng độ chính xác sẽ làm tăng thời gian phẫu thuật. Dựa vào một số khó khăn ban đầu với hệ thống ROBODOC, các nghiên cứu đà tập trung vào hệ thống này .Các lỗi phổ biến nhất thường xảy ra sau khi bắt đầu giai đoạn cắt xương [32], Có nhiều tăng thì phẫu thuật có thể xảy ra gián đoạn, với các nghiên cứu khác báo cáo tỷ lệ nhỏ hơn 5% [52], Bất kể tỷ lệ gián đoạn phẫu thuật thể nào, việc tăng thời gian phẫu thuật được cho là yếu tố nguy cơ gây nhiễm trùng khớp [61]. Đây vẫn là một nhược điểm lớn của phẫu thuật thay khớp gối với sự hỗ trợ của robot.

3. Những đổi mới trong tương lai của phẫu thuật thay khớp gối với sự hỗ trợ của robot 

Thiết kế hiện tại tập trung vào giảm sự sai lệch và cải thiện độ chính xác trên kết quả X-quang. Những thiết kế Robot trong tương lai sẽ tập trung vào vật liệu cấy ghép giúp tái tạo lại động học bình thường của khớp gối. Những đổi mới này sẽ được thực hiện theo cách đơn giản hoá quy trình và giúp các phẫu thuật viên tiếp cận kỹ thuật dễ dàng hơn. Rất khó để dự đoán được các công nghệ mới sẽ được sử dụng trong phẫu thuật thay khớp gối có robot hỗ trợ. Các lĩnh vực then chốt bao gồm phân tích trước mổ, cảm biến trong mổ, và thiết bị kiểm soát tự động.

Lập kế hoạch trước mổ với công nghệ robot hiện nay thường liên quan đến một Số phương tiện chẩn đoán hình ảnh, như CT hay X-quang, để đánh dấu quy chiếu các mốc giải phẫu vào cho hệ thống robot đế xác định ranh giới và kế hoạch phẫu thuật.

Bước tiếp tico là vượt qua cả chẩn đoán hình ảnh để đánh giá chuyển động của khớp gối trước khi bị thay đổi bời bệnh lý thoái hóa khớp. Kế hoạch trước phẫu thuật sẽ được sử dụng để tái tạo giải phẫu và động học mong muốn. Các thiết bị robot kiểm soát sẽ hỗ trợ cho các dụng cụ cất hiện tại định vị khớp nhân tạo theo kế hoạch trước phẫu thuật, Các thiết bị định vị đóng một vai trò quan trọng trong khả năng xác định vị trí trong không gian của robot. Các kỹ thuật định vị truyền thống dựa vào CT, màn huỳnh quang tăng sáng, và mốc cơ học để xác định giải phẫu. Việc điều chỉnh và hướng dẫn của các thiết bị định vị này dựa trên các thiết bị quang học và điện từ rườm rà, Việc phát triển các thiết bị mới, chẳng hạn như cắt xương không cần định vị, có khả năng loại bỏ sự cần thiết của dụng cụ đặc trưng cho thành phần khớp nhân tạo cùng với các phương tiện định vị truyền thống

Các cảm biến trong mổ sẽ rất cần thiết cho việc thực hiện phẫu thuật theo kế hoạch trước mồ. Đo áp lực và điểm tiếp xúc trên các khớp và dụng cụ cấy ghép khi khớp vận động sẽ định lượng lioa việc kiểm soát cân bằng phần mềm hiện tại dựa vào cảm giác. Bác sĩ phẫu thuật sẽ được cung cấp thông tin phản hồi theo thời gian thực để cái thiện các lát cắt xương, sức căng phần mềm, và cân bằng dây chằng để đạt được kết quả hoàn hảo. Khái niệm “thử nghiệm” khớp gối sẽ được xác định lại. Thay vì xác định rằng các thành phần khớp nhân tạo có kích thước chính xác hay không, việc tái tạo động học đau gối sẽ được xem xét. Những lily đối này sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị điều khiển bằng robot, nơi mà các thiết bị phản hồi xúc giác (haptic) sẽ cung cấp phản hồi riêng biệt để hỗ trợ cho phẫu thuật viên. Hiện có nhiều loại cảm biến đang được phát triển.

Phản hồi xúc giác (haptic) đã trở thành một sự đổi mới quan trọng trong phẫu thuật có hỗ trợ robot. Hệ thống định vị với hỗ trợ của máy tính được sử dụng đế tham chiếu các mốc giải phẫu để xác định vị trí của thành phần khớp nhân tạo trong không gian. Các thiết bị phản hồi xúc giác cho phép các ranh giới được xác định trước từ công nghệ định vị này giúp robot trở thành trợ lý phẫu thuật thay cho phẫu thuật viên. Thay vì một hệ thống tự động mà robot kiểm soát các lát cắt mà không có sự hỗ trợ của phẫu thuật viên, robot sẽ tạo ra lực đề kháng khi phẫu thuật viên đi chệch khỏi kế hoạch trước mổ [66]. Một thách thức trong phẫu thuật dựa vào thiết bị phản hồi xúc giác (haptic) là giữ cho các phản hồi được ổn định và rõ ràng, Việc sử dụng các haptic giúp tăng độ chính xác và hiệu quả.

Các cảm biến trong mổ sẽ định lượng các lực tác động vào khớp để xác định sự phục hồi động học bình thường của khớp. Động lực học của các thành phần khớp nhân tạo sẽ được xác định lại bằng phép đo thời gian thực cho phép tối ưu động lực học thông qua việc tinh chỉnh các lát cắt xương và cân bằng phần mềm. Hệ thống robot cho phép điều chỉnh chính xác trong mổ dựa trên cấu hình động học tối ưu của khớp gối bệnh nhân.

Các bề mặt mô phỏng sinh học sẽ trở thành các phần quan trọng của dụng cụ cấy ghép, giúp cho khớp gối nhân tạo bắt chước chuyển động của khớp gối nguyên thuỷ. Điều này đòi hỏi một sự hiểu biết về động học bình thường của bệnh nhân. I lình dạng phức tạp của bề mặt khớp sẽ được yêu cầu để tạo ra các động học phù hợp với động học bình thường. Mục tiêu cuối cùng của những bề mặt này là tái tạo hệ thống liên kết 4 thanh của khớp gối. Các thành phần lớp nhân tạo sẽ được đặt sao cho chức năng khớp gối được phục hồi như khớp gối bình thường. Phần mềm sẽ trở nên cân bằng hơn giữa khoảng gấp và khoảng duỗi và phù hợp với động học bình thường khớp gối. Có thể đối chiếu với gối bên lành hoặc dựa trên dữ liệu nghiên cứu giải phẫu.

>>> Xem thêm: Navigation trong phẫu thuật thay khớp gối

facebook
775

Bài viết liên quan

Thuốc liên quan

Bình luận0

Đăng ký
Thông báo về
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
Xem tất cả bình luận

Bài viết cùng chuyên gia