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Cirugía computarizada de la fijación de tornillos pediculares. Técnicas y práctica clínica

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E 44-146 Cirugía computarizada de la fijación de tornillos pediculares. Técnicas y práctica clínica P. Merloz, J. Tonetti, M. Milaire, G. Kerschbaumer, S. Ruatti, J. Troccaz, A. Eid El principio básico de los sistemas de cirugía asistida por ordenador (CAO) consiste en localizar en tres dimensiones la posición de los instrumentos quirúrgicos en el campo quirúrgico y en hacer que estos mismos instrumentos aparezcan superpuestos en las imágenes pre o peroperatorias. Los primeros sistemas de CAO para la columna se introdu- jeron a finales de la década de 1980 para optimizar la colocación de tornillos pediculares. Aún se utilizan dos tecnologías: la navegación basada en la tomografía computarizada (TC) y la navegación fluoroscópica, que es una alternativa al sistema basado en TC. Desde finales de la década de 2000, se utilizan tres nuevos sistemas en cirugía raquí- dea. Los amplificadores de brillo denominados tridimensionales (3D) se comportan como verdaderos escáneres de quirófano, proporcionando un efecto similar al de la TC, con una disponibilidad inmediata de imágenes 3D. Las plantillas individuales sirven de ayuda para la colocación de los instrumentos. Desde el punto de vista práctico, se debe disponer de las imágenes de TC y de un sistema de desarrollo rápido de prototipos. Una planifi- cación informatizada permite realizar un orificio orientado en el eje del pedículo, lo que permite a continuación el paso de una broca. Los minirrobots de tipo robot de fijación ósea son más un sistema de ayuda a la colocación de los instrumentos que auténticos robots. Se fijan directamente en la apófisis espinosa vertebral y funcionan basándose en la TC. En comparación con los métodos quirúrgicos convencionales, la navegación pro- porciona un grado elevado de precisión en la colocación de los tornillos pediculares. La superioridad de los sistemas de navegación es evidente cuando se utilizan para corregir y colocar implantes pediculares en las grandes deformaciones raquídeas o en segmentos raquídeos fusionados previamente. Entre los sistemas de navegación utilizados habitual- mente, los metaanálisis muestran que los basados en la TC son un poco más precisos que los de navegación fluoroscópica 2D. Sin embargo, estos dos últimos siguen teniendo una precisión ligeramente menor a la que proporcionan los nuevos sistemas de navega- ción basados en la fluoroscopia 3D. En cuanto a la irradiación, se puede establecer este orden decreciente: fluoroscopia convencional, navegación fluoroscópica 2D, navegación con TC y navegación fluoroscópica 3D. Por último, el tiempo de utilización del quirófano con la fluoroscopia 3D es, como promedio, comparable al que se observa en la cirugía convencional. © 2013 Elsevier Masson SAS. Todos los derechos reservados. Palabras clave: Cirugía de la columna asistida por ordenador; Navegación quirúrgica; Cirugía ortopédica asistida por ordenador; Cirugía de la columna; Cirugía asistida por ordenador Plan Introducción 2 Rese˜ na sobre los principios básicos para la cirugía asistida por ordenador 2 Sistemas pasivos basados en la TC 2 Calibración de la imagen basada en TC (calibración 3D/3D) 2 Calibración de la imagen basada en la TC y en la radiología (calibración 3D-TC/2D-fluoroscopia) 3 Calibración de la imagen basada en la TC y en la ecografía (calibración 3DTC/2,5Decografía) 3 EMC - Técnicas quirúrgicas en ortopedia y traumatología 1 Volume 5 > n 4 > diciembre 2013 http://dx.doi.org/10.1016/S2211-033X(13)65969-1
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� E – 44-146

Cirugía computarizadade la fijación de tornillospediculares. Técnicas y prácticaclínica

P. Merloz, J. Tonetti, M. Milaire, G. Kerschbaumer, S. Ruatti, J. Troccaz,A. Eid

El principio básico de los sistemas de cirugía asistida por ordenador (CAO) consiste enlocalizar en tres dimensiones la posición de los instrumentos quirúrgicos en el campoquirúrgico y en hacer que estos mismos instrumentos aparezcan superpuestos en lasimágenes pre o peroperatorias. Los primeros sistemas de CAO para la columna se introdu-jeron a finales de la década de 1980 para optimizar la colocación de tornillos pediculares.Aún se utilizan dos tecnologías: la navegación basada en la tomografía computarizada(TC) y la navegación fluoroscópica, que es una alternativa al sistema basado en TC.Desde finales de la década de 2000, se utilizan tres nuevos sistemas en cirugía raquí-dea. Los amplificadores de brillo denominados tridimensionales (3D) se comportan comoverdaderos escáneres de quirófano, proporcionando un efecto similar al de la TC, conuna disponibilidad inmediata de imágenes 3D. Las plantillas individuales sirven de ayudapara la colocación de los instrumentos. Desde el punto de vista práctico, se debe disponerde las imágenes de TC y de un sistema de desarrollo rápido de prototipos. Una planifi-cación informatizada permite realizar un orificio orientado en el eje del pedículo, lo quepermite a continuación el paso de una broca. Los minirrobots de tipo robot de fijaciónósea son más un sistema de ayuda a la colocación de los instrumentos que auténticosrobots. Se fijan directamente en la apófisis espinosa vertebral y funcionan basándose enla TC. En comparación con los métodos quirúrgicos convencionales, la navegación pro-porciona un grado elevado de precisión en la colocación de los tornillos pediculares. Lasuperioridad de los sistemas de navegación es evidente cuando se utilizan para corregiry colocar implantes pediculares en las grandes deformaciones raquídeas o en segmentosraquídeos fusionados previamente. Entre los sistemas de navegación utilizados habitual-mente, los metaanálisis muestran que los basados en la TC son un poco más precisosque los de navegación fluoroscópica 2D. Sin embargo, estos dos últimos siguen teniendouna precisión ligeramente menor a la que proporcionan los nuevos sistemas de navega-ción basados en la fluoroscopia 3D. En cuanto a la irradiación, se puede establecer esteorden decreciente: fluoroscopia convencional, navegación fluoroscópica 2D, navegacióncon TC y navegación fluoroscópica 3D. Por último, el tiempo de utilización del quirófanocon la fluoroscopia 3D es, como promedio, comparable al que se observa en la cirugíaconvencional.© 2013 Elsevier Masson SAS. Todos los derechos reservados.

Palabras clave: Cirugía de la columna asistida por ordenador; Navegación quirúrgica;Cirugía ortopédica asistida por ordenador; Cirugía de la columna;Cirugía asistida por ordenador

Plan

■ Introducción 2■ Resena sobre los principios básicos para la cirugía

asistida por ordenador 2

■ Sistemas pasivos basados en la TC 2Calibración de la imagen basada en TC (calibración3D/3D) 2Calibración de la imagen basada en la TC y en laradiología (calibración 3D-TC/2D-fluoroscopia) 3Calibración de la imagen basada en la TC y en laecografía (calibración 3DTC/2,5Decografía) 3

EMC - Técnicas quirúrgicas en ortopedia y traumatología 1Volume 5 > n◦4 > diciembre 2013http://dx.doi.org/10.1016/S2211-033X(13)65969-1

E – 44-146 � Cirugía computarizada de la fijación de tornillos pediculares. Técnicas y práctica clínica

■ Otros métodos para el calibración de la imagen 3Calibración de la imagen basada en la resonanciamagnética 3Calibración de imagen multimodal 3

■ Alternativas a la navegación basada en TC 3Fluoroscopia virtual (o fluoroscopia 2D) 3Fluoroscopia en tres dimensiones (o fluoroscopia 3D) 3

■ Sistemas semiactivos 4■ Sistemas activos 5■ Interés, ventajas e inconvenientes de los distintos

sistemas 5Navegación basada en TC frente al método convencional 6Navegación basada en la fluoroscopia 2D frente almétodo convencional 6Navegación basada en la fluoroscopia 3D 6Otras puntualizaciones 7

■ Conclusión 7

� IntroducciónLos sistemas de cirugía asistida por ordenador (CAO) se

introdujeron a finales de la década de 1980 para la ciru-gía estereotáxica en neurocirugía, con el fin de ayudar alcirujano a que pudiese introducir una sonda en el interiordel encéfalo sin un acceso directo de la zona operada. Laidea fundamental de las tecnologías de CAO consiste enaumentar la precisión del procedimiento, reducir la mor-bilidad (complicación relacionada con el procedimientoque no era inicialmente objeto de CAO) y el carácterinvasivo (accesos amplios) de las intervenciones quirúr-gicas, reducir las dosis de rayos X administradas y mejorarlos protocolos quirúrgicos permitiendo unos estudiospostoperatorios eficaces, basados en la grabación de lasintervenciones quirúrgicas (que, gracias a la informática,pueden registrarse basándose en la planificación preopera-toria y el control radiográfico postoperatorio). El principiobásico de los sistemas de CAO consiste en localizar en tresdimensiones la posición de los instrumentos quirúrgicosen el campo quirúrgico y en representar estos mismosinstrumentos en las imágenes preoperatorias (tomogra-fía computarizada [TC] o resonancia magnética [RM]) ointraoperatorias (imágenes radiográficas). Desde comien-zos de la década de 1990, las tecnologías de CAO se hanextendido a otras aplicaciones en ortopedia, en especial ala cirugía de la columna, debido a la doble dificultad clí-nica y tecnológica que la cirugía del esqueleto axial puedegenerar.

� Resena sobre los principiosbásicos para la cirugíaasistida por ordenador

La primera fase de cualquier intervención quirúrgicaasistida por ordenador consiste en percibir la información.

La segunda fase es la fundamental e implica la cali-bración de las imágenes o el establecimiento de lacorrespondencia de las imágenes.

La tercera y última fase permite lograr de forma precisay fiable los objetivos y la estrategia óptima de guiado dela intervención, de acuerdo con la planificación (aunqueesto no es obligatorio) establecida en el preoperatorio.

� Sistemas pasivos basadosen la TC

Existen tres de estos sistemas y requieren una calibra-ción de la imagen.

Cuadro 1.Principales ventajas e inconvenientes de los distintos sistemaspropuestos para la navegación de los tornillos pediculares.

Técnicas Ventajas Inconvenientes

Calibración de laimagen basadaen TC (a partirde puntos o deadquisición desuperficie)

Imagen 3DcompletaDensidad ósea

ImágenespreoperatoriasRadiación(paciente)Técnica a cieloabierto

Fluoroscopia 2D No requiereimagenpreoperatoriaNo requierecalibraciónFacilidad de usoRobustez

Imagen 2DNo permiteproyección axialRadiación(paciente + personal)

Fluoroscopia 3D No requiereimagenpreoperatoriaNo requierecalibraciónImagen similar ala TC (3D)

Radiación(paciente + personal)Coste

Plantillas (amedida)

Imagen basadaen TCNo requierecalibración

Sistemasemiactivo

Robots Sistema activoBasados en TC

Coste

TC: tomografía computarizada.

Calibración de la imagen basada en TC(calibración 3D/3D)

La calibración de imagen basada en la TC (o navegaciónbasada en TC) fue la primera técnica descrita [1–4]. Se realizaa «cielo abierto» y la calibración se puede efectuar de dosformas diferentes.

Por identificación de puntos anatómicos dereferencia

Esta técnica consiste en identificar los puntos anató-micos de referencia en el modelo tridimensional de lavértebra operada, reconstruida a partir de los cortes deTC preoperatorios.

Por marcado de superficie (Cuadro 1)

El sistema más sofisticado consiste en realizar unmarcado de superficie de forma intraoperatoria digita-lizando una serie de puntos a nivel del arco posteriorde la vértebra operada, tomados de forma aleatoria conun palpador localizado en el espacio, hasta constituiruna «nube de puntos». En la práctica, se requieren50-80 puntos. A continuación, estos puntos se fusio-nan con los puntos de superficie del modelo 3D de lamisma vértebra reconstruida a partir de los cortes deTC adquiridos en la fase preoperatoria. Esta fusión se rea-liza punto a punto y la calibración de imagen se denominarígida.

En este caso, se trata de una tecnología de calibraciónde la imagen por marcado de superficie [1, 5–7] o calibración«3D/3D». Esta técnica suele usarse como complemento dela previa (identificación de puntos anatómicos de refe-rencia), para mejorar la precisión de la calibración deimagen inicial. Una vez que se ha validado la calibraciónde la imagen, se puede realizar la navegación propia-mente dicha (Fig. 1), bajo la responsabilidad exclusiva del

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Figura 1. Imagen de navegación por una vértebra lumbar (trasuna calibración de la imagen basada en TC). La interfaz de usua-rio de la consola de navegación permite al cirujano visualizaren el monitor la progresión de sus herramientas (p. ej., bro-cas) en el pedículo de una vértebra lumbar (en este caso, L3con escoliosis lumbar) en 3D y en tiempo real (proyección fron-tal + lateral + axial + modelo 3D).

cirujano, por lo que se denomina «sistema pasivo». La pre-cisión suele ser inframilimétrica y la excelente fiabilidadde este método ha permitido reducir de forma considera-ble la tasa de tornillos no estrictamente intrapediculares[2, 7, 8].

Esta tecnología de calibración de imagen basada en TCy «a cielo abierto» proporciona imágenes en tres dimen-siones e informaciones sobre la densidad ósea (Cuadro 1).En cambio, presenta el inconveniente de requerir unaTC preoperatoria (con la consiguiente irradiación parael paciente) y un acceso quirúrgico convencional. Estatécnica suele aumentar la duración de la intervención(menos de 5 minutos por vértebra). Por otra parte, existennumerosas dificultades relacionadas con la calibración dela imagen (y que no dependen del ordenador), que suelendeberse a la adquisición de datos intraoperatorios impre-cisos (puntos que deben digitalizarse). Estas dificultadespueden desalentar al usuario, al menos en la fase de apren-dizaje [2, 6–8]. Estos sistemas de navegación basados en laTC y «a cielo abierto» siguen siendo los más precisos en laactualidad.

Calibración de la imagen basadaen la TC y en la radiología(calibración 3D-TC/2D-fluoroscopia)

Se pueden utilizar otras técnicas para la calibra-ción de la imagen. Suele tratarse de establecer lacorrespondencia de las imágenes de TC preoperatoriasde la vértebra intervenida con los datos radiográfi-cos intraoperatorios obtenidos con un amplificador debrillo.

Calibración de la imagen basadaen la TC y en la ecografía(calibración 3D-TC/2,5D-ecografía)

El uso de la ecografía como prueba de imagen intra-operatoria también es muy interesante. Se sabe que lasondas ultrasónicas no atraviesan el tejido óseo, sino quese reflejan en su superficie.

� Otros métodos parael calibración de la imagenCalibración de la imagen basadaen la resonancia magnética

El uso de la RM en ortopedia como prueba de imagenpreoperatoria es mucho menos habitual, porque siemprees difícil segmentar los contornos óseos vertebrales en lasimágenes de RM [1, 5].

Calibración de imagen multimodalEn realidad, cualquier forma de imagen se puede

«registrar» cuando se dispone de una base de TC (3D-TC).

� Alternativasa la navegación basada en TC

La calibración de imagen no es por fuerza un paso obli-gatorio y hay varios sistemas bien definidos (sobre todobasados en la fluoroscopia) que pueden prescindir de él.

Fluoroscopia virtual (o fluoroscopia 2D)(Cuadro 1)

Los amplificadores de brillo modernos proporcionanimágenes de buena calidad y pueden utilizarse para rea-lizar unas intervenciones quirúrgicas precisas, aunquetienen el inconveniente de estar ligeramente ampliadasy deformadas en la periferia. La colocación de una mirade calibrado adecuada en el receptor del amplificadorde brillo permite corregir y/o suprimir los fenómenos deampliación y de deformación. Además, la imagen radio-gráfica, filtrada por la rejilla de calibrado y tratada porordenador, puede estar libre de fenómenos de distorsión.En estas condiciones, y siempre que dicha mira de cali-brado esté provista de esferas reflectoras para ser localizadaen el espacio, se puede proyectar en la interfaz visual laimagen de los instrumentos (provistos a su vez de esferasreflectantes) y visualizarlos en tiempo real con un nivel deprecisión excelente. Después de las adquisiciones y de latransferencia al ordenador de varias imágenes fluoroscópi-cas (frontal, lateral, en ocasiones oblicua), el amplificadorde brillo se retira del campo quirúrgico y la navegaciónpuede empezar de inmediato, en tiempo real y simultá-neamente en varias proyecciones radiográficas.

La fluoroscopia virtual, que apareció hace ya variosanos, es una herramienta práctica y fácil de utilizar, queen la actualidad se sigue empleando ampliamente, al igualque la técnica de navegación basada en TC con marcadode superficie.

La fluoroscopia virtual permite prescindir de estaexploración específica preoperatoria [9, 10] y, por tanto, decualquier técnica de calibración de la imagen (Cuadro1). El inconveniente de este método es que sólo pro-porciona una información bidimensional, pues suprimecualquier posibilidad de proyección axial. Por tanto, laprecisión del sistema es menor que la de un sistemaclásico basado en TC, como se ha descrito en ciertas publi-caciones [2, 11, 12]. Además, conlleva una irradiación en elquirófano (paciente y personal) con un amplificador debrillo, que no siempre es fácil de manejar.

Fluoroscopia en tres dimensiones(o fluoroscopia 3D) (Cuadro 1)

Hace algo menos de 10 anos aparecieron en elmercado los amplificadores de brillo denominados

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Figura 2. Sistema de fluoroscopia 3D + navegación. El con-junto fuente-receptor se coloca alrededor de la mesa deoperaciones y su rotación motorizada permite adquirir de formaperiódica imágenes en un rango de 180◦.

Figura 3. Sistema de fluoroscopia 3D + navegación. Las imá-genes adquiridas durante la rotación del brazo en «C» sereconstruyen y después se presentan en las pantallas del sistemacomo los cortes de TC que se usan de forma habitual, es decir, enun modo «seudo-3D» (imágenes coronales, sagitales y axiales),lo que proporciona un efecto similar al de la TC.

tridimensionales (3D). Estos sistemas están dotados de unbrazo en «C» sobre el que el emisor y el receptor se pue-den desplazar de forma sinérgica, opuesta e isocéntrica. Elconjunto fuente-receptor se coloca alrededor de la mesade operaciones y su rotación motorizada permite adquirirde forma periódica imágenes con un incremento angu-lar variable (pero siempre significativo) en un rango deal menos 180◦ (Fig. 2). Las imágenes adquiridas durantela rotación del brazo en «C» se reconstruyen y despuésse presentan en las pantallas del sistema como las pla-cas de TC que se utilizan habitualmente, es decir, de unmodo «seudo-3D» (imágenes coronales, sagitales y axia-les), lo que crea un efecto «similar a la TC» [13–16]. Al igualque con la fluoroscopia virtual bidimensional (cf supra),se puede acoplar a un sistema de navegación, que per-mite visualizar los instrumentos quirúrgicos (Fig. 3) encada proyección simultáneamente en tiempo real [14–16].La fluoroscopia 3D tiene la ventaja de que proporcionauna imagen en tres dimensiones en tiempo real coninformación sobre la densidad ósea, sin pruebas de ima-gen preoperatorias ni etapa de calibración de la imagen(Cuadro 1). Es fiable, fácil de utilizar y resulta ser unaherramienta especialmente útil para los procedimien-tos percutáneos [16]. En cambio, sólo funciona realmente

Figura 4. Escáner de quirófano (imagen de Y. Bricault). Elúltimo avance de la fluoroscopia 3D está representado por elescáner de quirófano. En este caso, se utiliza para los procedi-mientos de radiología intervencionista.

bien para volúmenes pequenos (codo, muneca, pie). Enotros casos (grandes volúmenes, como la pelvis, caderao columna) la imagen suele tener una calidad mediocre.La integración de un receptor plano de silicio de grandesdimensiones (30 × 30 cm) que permite obtener imágenesde muy alta calidad, a la vez que suprime las limitacio-nes relacionadas con los fenómenos de ampliación y dedistorsión de la imagen, debería resolver este problema.La fluoroscopia 3D conlleva una irradiación en el quiró-fano (paciente y personal) y expone a los problemas dela aparatosidad y de manejo del brazo en «C» [16], que seresolverán gracias a la motorización completa. La evolu-ción final de la fluoroscopia 3D corresponde al escáner dequirófano (Fig. 4), que está disponible en muy pocos cen-tros. Suelen ser aparatos móviles, situados en el suelo oen el techo del quirófano y pueden contar con funcio-nes robotizadas [16]. Varias observaciones muy recientes,aún no publicadas, sobre la utilización de estos sistemasreflejan una tasa muy baja de reintervenciones por ano-malías de colocación de los tornillos (porque el controltras la implantación se realiza de forma intraoperatoriainmediata) y una irradiación sensiblemente menor que laobservada con las técnicas convencionales. Sin embargo,esto todavía está por demostrar de forma oficial. Su apa-ratosidad obliga a utilizar quirófanos de un promedio de80 m2, organizados para una utilización compartida entrevarias especialidades (neurocirugía, ortopedia, cirugíamaxilofacial, cirugía otorrinolaringológica [ORL], cirugíacardíaca).

� Sistemas semiactivos (Cuadro 1)

Radermacher, desde comienzos de la década de 1990 enAlemania, propuso la técnica de las plantillas individua-les para la colocación de los tornillos pediculares [17, 18].La herramienta propuesta sirve de ayuda para la coloca-ción de los instrumentos. Desde el punto de vista práctico,en una primera etapa se debe contar con una explora-ción mediante TC de la vértebra o vértebras operadas. Acontinuación, los datos digitales se transmiten hacia untaller que dispone de un sistema de elaboración rápidade prototipos, capaz de realizar en muy poco tiempoun molde del arco posterior de la vértebra o vértebrasque se van a operar. Una planificación informatizadapermite realizar un orificio orientado en el eje del pedí-culo y que posibilita el paso de una broca. Una vezque la plantilla está estéril, se acopla manualmente enel arco vertebral posterior de dicha vértebra (Fig. 5). Acontinuación, basta con realizar el orificio pedicular ydespués, una vez retirada la plantilla, el atornillado [19, 20].

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C

D

Figura 5. Plantillas (A-D). Las plantillas individuales sirven de ayuda para la colocación delos instrumentos. Desde el punto de vista práctico, se debe disponer de una exploración deTC y de un sistema de elaboración de prototipos rápido. Una planificación informatizadapermite realizar un orificio orientado en el eje del pedículo, lo que permite después realizarel taladro (imagen de K. Radermacher). 1. Broca; 2. tornillo pedicular; 3. orificio de taladrodentro de la plantilla; 4. plantilla personalizada; 5. médula espinal; 6. nervio raquídeo;7. vasos sanguíneos.

Esta técnica muy específica se caracteriza por el hechode que, aunque algunos procedimientos quirúrgicos seenfrentan a limitaciones mecánicas, el guiado en la direc-ción óptima definida antes de la intervención recae bajola responsabilidad del cirujano (Cuadro 1). Las plantillasindividuales (o guías de taladro en este caso) se denomi-nan «semiactivas», porque están a medio camino entre lossistemas «pasivos» descritos previamente y los robots o sis-temas «activos» que se describen a continuación [17, 18]. Latécnica de las plantillas individuales para la colocación delos tornillos pediculares se ha utilizado de forma muy limi-tada hasta finales de la década de 2000. En la actualidad,ha reaparecido (sobre todo en Asia) de forma espectacularen la cirugía raquídea [21, 22], siguiendo en dicho ámbito ala tendencia actual para la colocación de las prótesis derodilla.

� Sistemas activos (Cuadro 1)

En la cirugía raquídea, los sistemas activos o robots qui-rúrgicos no presentan ninguna semejanza con los sistemasconocidos en cirugía ortopédica a comienzos de la décadade 2000. Estos últimos desaparecieron enseguida porqueeran inadecuados debido sobre todo a su origen industrial.Un robot quirúrgico o sistema activo realiza un trabajoautónomo e independiente del cirujano, según un planpreestablecido en la etapa preoperatoria [1, 5]. Hasta dondellegan nuestros conocimientos, no existe ningún robotque funcione de este modo con aplicación en la cirugíaraquídea.

Los sistemas que han aparecido recientemente respon-den al concepto de robot de fijación ósea. Estos aparatosson, por definición [23–25], de pequeno volumen y sonmás bien unos sistemas de ayuda para la colocación delos instrumentos que auténticos robots, porque el ciru-jano mantiene el control sobre el procedimiento [1, 5]. Elmejor ejemplo es el sistema Spine Assist, aún denominadoRenaissance. Se trata de un sistema de posicionamientode instrumentos creado inicialmente para la colocaciónde los tornillos pediculares (Cuadro 1). Es muy compactoy ligero (Fig. 6). Se fija directamente en la apófisis espinosavertebral. Se basa en la TC (necesidad de una planificación

preoperatoria) y su funcionamiento está optimizado parauna cirugía a cielo abierto o percutánea (calibración deimagen basada en TC-fluoroscopia: 3D-TC/2D fluoro-scopia). Su geometría hexapodal le permite contar conseis grados de libertad (tres desplazamientos angularesy tres desplazamientos lineales). Este concepto es verda-deramente innovador, porque abre el camino a sistemasminiaturizados que se fijan directamente en el paciente yque pueden ayudar al cirujano a colocar sus instrumen-tos [26, 27]. Recientemente han aparecido posibilidades paranuevas indicaciones, sobre todo en neurocirugía [28].

Uno de los inconvenientes del sistema es que nopermite el control directo de la colocación de los implan-tes. Para realizar esta etapa, hay que volver a comenzarun procedimiento de calibración de la imagen 3D-TC/2D-fluoroscopia intraoperatorio (nueva adquisiciónintraoperatoria de imágenes 2D-fluoroscopia, seguida dela fusión con las imágenes 3D-TC).

� Interés, ventajase inconvenientesde los distintos sistemas

Se han publicado varios trabajos recientes sobre la pre-cisión de la colocación de implantes pediculares en lasregiones torácica y lumbar con o sin utilización de unsistema de navegación, comparando la precisión obte-nida con distintos tipos de estos sistemas: basado en TC,fluoroscopia 2D y 3D. Entre 1997 y 2010, se recopila-ron 43 publicaciones (28 clínicas, 14 estudios en cadáveresy un estudio en un modelo). Entre los estudios clíni-cos, tres eran ensayos clínicos aleatorizados, cuatro eranestudios prospectivos comparativos y 21 eran estudiosretrospectivos comparativos [29]. Se suele admitir que laevaluación de la precisión de la colocación de los implan-tes pediculares [30–33] se realiza a partir de una exploraciónde TC, utilizando el baremo siguiente (clasificación entres grupos): tornillo estrictamente intrapedicular, tor-nillo extrapedicular (perforación del hueso cortical de0-2 mm) y tornillo extrapedicular (perforación del huesocortical de 2-4 mm).

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A

B

Figura 6. Robot. El sistema Renaissance (A, B) es un dispositivode colocación de los instrumentos creado inicialmente para lacolocación de tornillos pediculares. Es muy compacto y se fijadirectamente en la apófisis espinosa vertebral. Funciona a partirde la TC y su geometría hexapodal le permite tener seis gradosde libertad.

Navegación basada en TC frente almétodo convencional

La frecuencia de tornillos extrapediculares alcanza el14% con el método convencional frente al 4,5% comopromedio con asistencia; el 1,5% de los tornillos perforanel pedículo más de 4 mm en la cirugía convencional y nin-guno con cirugía asistida. Todos los trabajos que describenexperiencias in vitro muestran que la navegación basadaen TC disminuye el riesgo de implantación extrapedicularde los tornillos y que estos datos son significativos desdeel punto de vista estadístico. Los estudios in vitro ofrecenlas mismas conclusiones [29].

Cuando existe una rotación vertebral (p. ej., en las esco-liosis), la inserción de los tornillos pediculares es másdifícil, porque la orientación de los pedículos es atípica,con el anadido del carácter dismórfico habitual. La tasa

de perforaciones alcanza el 11% cuando los tornillos secolocan de forma convencional, frente a un 1,8% cuandose utiliza la navegación basada en TC. En estos casos, lasdistintas publicaciones también insisten en el carácter sig-nificativo de la evaluación estadística. El uso de un sistemade navegación basado en la TC proporciona una mayorseguridad y más precisión cuando se colocan tornillospediculares para corregir las escoliosis [6, 29, 34, 35].

Cuando la columna se ha sometido previamente a unaartrodesis por fusión posterior, y la cirugía es una rein-tervención, la precisión de la colocación de los tornillospediculares aumenta si se utiliza un sistema de navegaciónbasado en la TC respecto a la cirugía convencional. Lossistemas de navegación basados en la TC pueden propor-cionar imágenes que pasan por los planos de los pedículosvertebrales, lo que permite evitar los errores que puedendeberse a la modificación de la anatomía del espacio defusión posterior [36, 37]. La navegación se muestra como unaherramienta muy útil en estas dos últimas situaciones(deformación o fusión raquídea) y aunque todos los auto-res coinciden en indicar que la navegación basada en laTC proporciona un nivel de precisión muy bueno, con-viene senalar que aún se han publicado pocos estudios ycon series cortas, que no permiten realizar una evaluaciónestadística de los resultados [29, 36, 37].

Navegación basadaen la fluoroscopia 2D frente al métodoconvencional

La navegación fluoroscópica 2D es más eficaz que latécnica convencional [12, 38, 39]. La tasa de tornillos extra-pediculares con la fluoroscopia 2D es mucho menor a laobservada con la técnica convencional. Sin embargo, losresultados no son estadísticamente significativos [11, 12, 40].Cuando se compara la precisión de la implantación de lostornillos pediculares utilizando la navegación basada en laTC y la navegación basada en la fluoroscopia 2D, se apre-cia que la tasa de tornillos extrapediculares observada conla navegación basada en la TC es menor a la observadacon la navegación basada en la fluoroscopia 2D [11, 12, 40].Estos resultados no son realmente significativos desde elpunto de vista estadístico. Se ha demostrado [39] que eluso de la navegación fluoroscópica 2D es preciso y efi-caz para la colocación de los tornillos toracolumbares deT10 a S1 cuando la columna está fusionada a nivel pos-terolateral y que esto puede evitar la realización de unalaminoforaminotomía. Este tipo de sistema de navegaciónproporciona al cirujano un mapa virtual que permite eluso de las técnicas denominadas mínimamente invasivasy/o percutáneas [29, 41]. Por último, en comparación conla técnica convencional, la navegación fluoroscópica 2Dpermite reducir de forma significativa el tiempo de coloca-ción de los tornillos, así como el tiempo de irradiación [42].

Navegación basadaen la fluoroscopia 3D

A primera vista, la navegación fluoroscópica 3D semuestra como una herramienta interesante, porque com-bina las ventajas del efecto TC y las de la navegaciónfluoroscópica 2D. La navegación fluoroscópica 3D pro-porciona de forma preoperatoria verdaderas imágenestridimensionales [10, 13–16].

La navegación fluoroscópica 3D permite disminuir deforma significativa la tasa de tornillos mal colocados, puesla tasa de penetraciones extrapediculares alcanza el 2% envarias series, mientras que con la cirugía convencional,alcanza el 23% en los casos de escoliosis o de cifosis. Estosmismos estudios muestran que la navegación 3D permitereducir el tiempo global de la intervención, así como ladosis de radiación administrada, en especial en los casos

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de deformación raquídea. Las diferencias observadas sonsignificativas desde el punto de vista estadístico [40, 43–45].

Cuando se compara la navegación fluoroscópica 3Dcon la navegación basada en la TC (serie de más de1.000 tornillos colocados con asistencia), se observa quela tasa de perforaciones alcanza el 9% con esta segunda,frente al 6,6% con la navegación basada en la fluorosco-pia 3D. Esta diferencia es significativa desde el punto devista estadístico [45].

Otras puntualizacionesLa navegación basada en la TC aumenta ligeramente

la duración de la intervención propiamente dicha. Esteprocedimiento también presenta un inconveniente fun-damental, referente a la curva de aprendizaje para efectuaruna calibración de la imagen de calidad. Además, esta téc-nica requiere una TC preoperatoria, lo que debe tenerse encuenta cuando se miden las dosis de irradiación adminis-tradas al paciente [12, 25, 41, 46].

La navegación fluoroscópica 2D no requiere calibraciónde la imagen y permite reducir la duración de la interven-ción propiamente dicha respecto a la técnica basada enla TC. Además, permite reducir la duración de la irradia-ción, sobre todo cuando se compara con la fluoroscopiaconvencional [25, 38, 45].

En lo que respecta a la irradiación, se puede establecer elsiguiente orden descendente: fluoroscopia convencional,navegación fluoroscópica 2D, navegación basada en TC ynavegación fluoroscópica 3D [25, 29, 46–48].

� ConclusiónEn comparación con los métodos quirúrgicos conven-

cionales, la navegación proporciona un grado elevado deprecisión a la hora de colocar los tornillos pediculares. Lasuperioridad de los sistemas de navegación es evidentecuando se utilizan para corregir y colocar los implan-tes pediculares en las grandes deformaciones raquídeaso en segmentos raquídeos fusionados previamente. Delos tres sistemas de navegación que se suelen utilizar, losmetaanálisis muestran que los sistemas de navegaciónbasados en la TC son ligeramente más precisos que lossistemas de navegación basados en fluoroscopia 2D. Sinembargo, estos dos últimos tienen una precisión ligera-mente inferior a la que proporcionan los nuevos sistemasde navegación basados en fluoroscopia 3D. En cuanto a lairradiación, la navegación con fluoroscopia 3D parece quese asocia a menos irradiación que la fluoroscopia conven-cional, pero, sobre todo, permite un control inmediatointraoperatorio que elimina el riesgo de reintervenciónpor un implante mal colocado. El tiempo de ocupacióndel quirófano con la navegación fluoroscópica 3D parecesuperponible al relacionado con la técnica convencional.

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J. Troccaz.Laboratoire TIMC (Technique de l’imagerie, de la modélisation et de la cognition), Institut d’ingénierie de l’information de santé (IN3S),Faculté de médecine, 38706 La Tronche cedex, France.

A. Eid.Clinique universitaire d’orthopédie-traumatologie, CHU Albert-Michallon, BP 217, 38043 Grenoble cedex 09, France.

Cualquier referencia a este artículo debe incluir la mención del artículo: Merloz P, Tonetti J, Milaire M, Kerschbaumer G, Ruatti S, TroccazJ, et al. Cirugía computarizada de la fijación de tornillos pediculares. Técnicas y práctica clínica. EMC - Técnicas quirúrgicas en ortopediay traumatología 2013;5(4):1-8 [Artículo E – 44-146].

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