Elaboración de un simulador tridimensional para la práctica de cirugía abierta y artroscópica de la columna cervical. Agustín Zapata Acosta Universidad Nacional de Colombia Facultad de medicina, Departamento de cirugía Unidad de ortopedia y traumatología Bogotá, Colombia 2018
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Elaboración de un simulador tridimensional para la práctica de
cirugía abierta y artroscópica de la columna cervical.
Agustín Zapata Acosta
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de medicina, Departamento de cirugía
Unidad de ortopedia y traumatología
Bogotá, Colombia
2018
Elaboración de un simulador tridimensional para la práctica de
cirugía abierta y artroscópica de la columna cervical
Agustín Zapata Acosta
Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título
de:
Especialista en Ortopedia y traumatología
Director:
(Especialista en cirugía de columna y acetábulo.) Fernando Torres Romero.
Línea de Investigación:
Simulación medica
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de medicina Departamento de cirugía
Unidad de ortopedia y traumatología
Bogotá, Colombia
2018
A mi familia a mis profesores y pacientes.
Motor y ejemplo de vida.
o
Agradecimientos
Al profesor y maestro Dr. Fernando Torres Romero, docente de la universidad del módulo
de columna, quien con sus conocimientos, su labor cotidiana y ejemplo, motivo el trabajo
constante para la realización de este proyecto.
Resumen y Abstract IX
Resumen La simulación en cirugía ortopédica de columna por medio de modelos virtuales o físicos,
ha demostrado ser un instrumento poderoso para brindarle al profesional las capacidades
técnicas y herramientas necesarias para llevar a cabo procedimientos de alta complejidad
en un ambiente seguro. Sin embargo el uso de un simulador tridimensional real que
ejemplifique los reparos anatómicos y estructuras para la práctica de abordaje anterior de
columna cervical, no se encuentra disponible como recurso de entrenamiento.
Objetivo: realizar un modelo tridimensional de la columna cervical anterior con las
características anatómicas de las diferentes estructuras del cuello, que permitan simular
el abordaje y los procedimientos quirúrgicos en ortopedia. Metodología: Partiendo de
conocimientos quirúrgicos y anatómicos, análisis de tejidos en cirugía y el estudio
comparativo de materiales; se desarrollan tres fases de diseño. Una primera fase en la
cual se crean moldes de estructuras anatómicas a partir de modelos físicos. En la segunda
fase se realiza el diseño y ensamblaje de un simulador en una tabla anatómica que simula
el cuello y una última fase donde se recrea un ambiente quirúrgico de prueba. Resultados:
Es posible recrear todos los tejidos existentes en el abordaje cervical anterior, empleando
silicona, látex, poliuretano y microfibras que recrean la sensación haptica del
procedimiento. Conclusión: Con este simulador se logra adquirir mayor destreza en la
identificación de la anatomía al realizar el abordaje quirúrgico, permitiendo realizar:
osteosíntesis en fracturas de odontoides, artroscopia, disectomias, artrodesis con placas,
reemplazos discales y uso de cajas de fusión intersomática
ILUSTRACIÓN 1MODELO FÍSICO COLUMNA CERVICAL 12 ILUSTRACIÓN 2 MODELO COLUMNA CERVICAL VISTA ANTERIOR 13 ILUSTRACIÓN 3 MOLDE EN SILICONA DE COLUMNA CERVICAL 13 ILUSTRACIÓN 4 ELEMENTO OSEO EN SILICONA 14 ILUSTRACIÓN 5MOLDE DE CUELLO EN SILICONA Y LATEX 14 ILUSTRACIÓN 6MOLDE DE COMPONENTE MUSCULAR DEL CUELLO 15 ILUSTRACIÓN 7CARTILAGO TIROIDES, CRICOIDES Y HUESO HIOIDES 15 ILUSTRACIÓN 8CAJA BASE DE COLUMNA CON IMÁN 16 ILUSTRACIÓN 9COSMESIS CERVICAL EN SILICONA 16 ILUSTRACIÓN 10TORNILLO QUE SUJETA SISTEMA OSEO 17 ILUSTRACIÓN 11ESTRUCTURAS VASCULARES Y ESÓFAGO MAS TRÁQUEA 17 ILUSTRACIÓN 12CAPA EXTERNA, INSERCIÓN DE CARTÍLAGOS 18 ILUSTRACIÓN 13CAPA INTERNA CON ESTRUCTURA VASCULAR Y TRAQUEA 18 ILUSTRACIÓN 14PLATISMA EN DISECCIÓN SUPERFICIAL 19 ILUSTRACIÓN 15ESTRUCTURAS VASCULARES Y TRÁQUEA PLANO PROFUNDO 19 ILUSTRACIÓN 16COLOCACION DE CAJA EN ESPACIO INTERDISCAL 20 ILUSTRACIÓN 17COLOCACION DE PLACA DE FIJACIÓN INTERSOMATICA 20
Contenido XIII
Contenido XIV
Contenido XV
Introducción La literatura mundial promueve y avala el uso de la simulación médica como herramienta
poderosa en la enseñanza de habilidades médico quirúrgicas.
Satava et al,fue el primero que introdujo en concepto de la formación médica basada en
el uso de simuladores a principios de 1990. Sus estudios prospectivos aleatorizados doble
ciego, aportaron una evidencia cuantitativa al entendimiento de esta nueva herramienta
para la enseñanza médica que hoy en día adquiere mayor importancia en el medio
académico. (1,4)
En lo que respecta a la simulación de cirugía ortopedia en columna, se ha avanzado en la
búsqueda de métodos de práctica que puedan brindarle al profesional en entrenamiento
las capacidades técnicas y las herramientas necesarias para llevar a cabo procedimientos
de alta complejidad 3. Las diversas publicaciones han corroborado la utilidad de entrenar
al cirujano de columna en ambientes simulados para el desarrollo de habilidades básicas
favoreciendo un entorno más seguro al paciente y una optimización de los tiempos
quirúrgicos. Sin embargo, el uso de simuladores para el abordaje anterior a la columna
cervical anterior, se limita a modelos de entrenamiento óseo, sin referencia de tejidos
blandos ni reparo anatómico alguno diferente al esqueleto. Esto sin duda alguna, dificulta
la interpretación de las relaciones anatómicas en un segmento tan exigente y complejo
donde se involucran estructuras nerviosas, vasculares y gástricas como lo es el cuello.
2 Introducción
En Colombia hasta la fecha no se han publicado trabajos sobre el desarrollo científico,
elaboración ni manufactura de simuladores secos para la práctica de cirugía ortopédica en
columna cervical anterior que incluyan el abordaje anatómico y permitan realizar
procedimientos en esta porción del raquis.
Estudios que comparan la utilidad de los simuladores a partir de su costo beneficio en
programas curriculares universitarios para residentes de ortopedia y traumatología han
demostrado que a pesar de su costo elevado, es alta la conveniencia del uso de estos, no
solo debido al estímulo constante se enseñanza y aprendizaje, sino que demuestran cómo
se potencia la adquisición de habilidades3,4,5
La palabra háptica proviene del griego hápto que se refiere al tacto7; se define entonces
como la experiencia no visual ni auditiva que percibe el individuo al realizar una tarea. Sin
embargo, el ejercicio quirúrgico además de requerir una representación háptica, exige una
experiencia sensorial visual que ejemplifique la realización de la tarea y esto se basa en la
cosmesis que representa el elemento a intervenir. Es asi como para recrear una
experiencia multisensorial se exigen la combinación de elementos táctiles y visuales que
ofrecen un reto interpretativo a las condiciones hipotéticas reales que se le presentan al
cirujano en un contexto quirúrgico6,7,9
Realizar un modelo tridimensional de la columna cervical anterior con las características
anatómicas de las diferentes estructuras del cuello, que permitan simular el abordaje y los
procedimientos quirúrgicos en ortopedia, permite estimular en el residente la concepción
haptica de las estructuras adyacentes a la columna, creando un ejercicio no solo de tarea
sino de trabajo para complementar el conocimiento integral del procedimiento quirúrgico8.
Introducción 3
Es posible cometer errores en un simulador en seco tridimiensional que emule los reparos
anatómicos vitales, sin embargo su ejecución acarrea la autoevaluación y la puesta en
marcha de mecanismos mentales en búsqueda del error. Obtener esta respuesta
psicologica, como ejercicio quirúrgico antes de abordar un paciente real, así como prever
entre otras el uso y conocimiento del instrumental, la posición de los vasos carotideos,
nervio vago, laríngeo recurrente e intervalos en el abordaje, son la razón que explica
porque la simulación medica cada día se establece más en el campo científico como la
primera medida de entrenamiento que se debe tener antes de entrar a salas de cirugía10,11.
.
1. Planteamiento del problema y objetivos
Comprender la anatomía tridimensional de la columna cervical, involucra el entendimiento
de múltiples disciplinas y sistemas que tienen relación en el cuello. Es asi como todas las
estructuras vitales tienen relación anatómica con la columna cervical anterior y se
involucran en su abordaje, pero la anatomía aplicada a este último, más que contar con
las estructuras, exige la relación e interconexión de las mismas, así como la interacción
anatómica que ellas presentan en un campo quirúrgico como punto de referencia a la hora
de realizar el procedimiento quirúrgico3,4,5. Es por este motivo que la realización de un
simulador incluye la revisión de la relación anatómica de los componentes que se
involucran en un espacio intermuscular y nervioso donde se interrelacionan entre si para
dar la concepción de un espacio tridimensional. Así mismo es necesario tratar
componentes y materiales utilizados para emular las características táctiles en el tejido13,15.
En Colombia existe una deficiencia en la formación simulada de especialistas. Si bien
algunas universidades cuentan ya con laboratorios de prácticas, la adquisición de equipos
y el mantenimiento de los mismos o acceso de estudiantes a ellos sigue siendo precaria
por los altos costos y dificultades en su adquisición. Se hace necesario entonces estimular
la creación nacional de simuladores que permitan a bajo costo, tener acceso a dichos
recursos con la tecnología existente en el país y aplicando los altos estándares académicos
y el prestigio con la que cuenta la comunidad científica para dar este tipo de aportes a la
sociedad médica14,16,17.
1.1 Objetivo general
Realizar un modelo seco tridimensional de la columna cervical anterior con las
características anatómicas de las diferentes estructuras del cuello, que permita simular el
abordaje y los procedimientos quirúrgicos en ortopédia.
6 Título de la tesis o trabajo de investigación
1.2 Objetivos específicos
Desarrollar un modelo tridimensional del cuello que permita identificar las diferentes
estructuras anatómicas que se visualizan en los diferentes abordajes de la columna
cervical anterior, reproduciendo la sensación haptica de los tejidos.
Fabricar un simulador óseo de la columna cervical anterior, compatible con la densidad
ósea, en el cual se puedan realizar diferentes tipos de osteosíntesis utilizando placas,
tornillos, clavos y dispositivos intervertebrales
2. Marco teórico
2.1 Relaciones anatómicas en la movilidad del cuello
En la columna cervical encontramos diferentes tipos de movimientos no solo de flexión
como de extensión del cuello sino el pivote de la cabeza en torno al eje vertebral. Para
lograr realizar estos movimientos encontramos 3 piezas óseas que se interrelacionan
estrechamente, las cuales son el hueso occipital, la vértebra cervical atlas (C1) y la
vértebra cervical Axis (C2) 9,10.
La articulación atlanto-occipital es una articulación sinovial de tipo elipsoidea (bicondílea
doble) en la cual los dos cóndilos del occipital se articulan en las carillas articulares del
atlas, esta articulación está reforzada por los ligamentos anteriores, posteriores y laterales,
además de la membrana Atlanto-occipital posterior. La articulación Atlanto-Axoidea se
compone por dos articulaciones distintas. La articulación Atlanto-axoidea lateral, la cual es
una articulación de tipo sinovial plana que se encuentra entre las apófisis articulares de
una vértebra y las apófisis articulares de la vértebra sub-siguiente. Y la articulación Atlanto-
axoidea medial, gracias a esta articulación se presenta la gran libertad de movimiento de
la cabeza con respecto al eje de la columna cervical; tiene dos superficies articulares que
son el anillo del atlas y la apófisis odontoides del axis. La articulación presenta su
estabilidad gracias a la membrana tectoria, la cual se extiende desde el foramen magno
hasta la cara posterior del axis y está conformada por los ligamentos: occipito-axoideo
medio y los ligamentos occipito-axoideos laterales. Finalmente, la apófisis odontoides se
encuentra sujeta al foramen magno mediante los ligamentos alares y el ligamento del
vértice del diente.15,16,17
8 Título de la tesis o trabajo de investigación
La articulación entre el axis (C2) y la tercera vértebra cervical (C3) presenta escasa
movilidad a diferencia de la porción más inferior de la columna cervical donde se presentan
acentuados movimientos de flexión, extensión, inclinación lateral y rotación.18
10
La amplitud del movimiento de flexoextensión del cuello es de aproximadamente 90 a 60°
de extensión y de 30 a 40°de flexión, la rotación del cuello es aproximadamente de 180°.11
Estos movimientos que se pueden generar en la región cervical se dan gracias a la acción
conjunta de diferentes músculos los cuales se desempeñan así: 1. El movimiento de flexión
cervical está dado por: el músculo largo de la cabeza, músculo largo del cuello, músculo
esternocleidomastoideo, músculo escaleno y músculo recto anterior de la cabeza. Además
presentan acción flexora sinérgica el músculo cutáneo del cuello y el músculo omohioideo.
El movimiento de extensión cervical está dado por: el músculo trapecio, el músculo dorsal
largo, el músculo multífido de la cabeza y del cuello, el músculo oblicuo de la cabeza y los
músculos rectos posteriores mayor y menor de la cabeza. Los extensores sinérgicos del
cuello estarán comprendidos por la musculatura extensora del raquis dorsal y lumbar20,21.
2.2 Utilidad del abordaje anterior de columna cervical
El abordaje cervical anterior es uno de los más utilizados como vía única o combinada en
cirugía cervical. Sus usos más comunes incluyen patología degenerativa, infecciosa,
traumática o tumoral.12,23 La cirugía cervical con abordaje anterior se realizó originalmente
por Bayley y Bayley en los años 50’s, y la técnica fue descrita por Cloward, Smith y
Robinson en 1958.24 Esta novedosa técnica quirúrgica de acceso por vía antero-lateral a
la columna cervical, permite un abordaje más rápido y seguro a la columna cervical
Este tipo de abordaje se pueden realizar por medio de diversos tipos de incisiones, ya sean
transversas o longitudinales, de acuerdo a los segmentos cervicales que se desean
intervenir. a nivel de los segmentos C3 y C4 donde se realizará la incisión horizontal en el
tercio del cuello proximal a la rama mandibular. Para los segmentos C5 y C6 a nivel del
cartílago cricoides y para los nivele entre C7 A T1 se realizará en el tercio del cuello
proximal a la clavícula. En el abordaje anterior se procede a través de piel, tejido celular
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subcutáneo, el músculo platisma y la fascia cervical superficial, dando paso a los grupos
musculares y el paquete vasculonervioso del cuello ( arteria carótida, vena yugular y nervio
vago). Al seguir avanzando se procede a través de la fascia media del cuello, los grupos
musculares profundos del cuello (infrahioideos) y se retrae el paquete visceral (faringe,
esófago a partir de C5 y tráquea) para exponer la fascia pre vertebral. Una vez allí se
ubican las estructuras de la columna cervical y se procede según los requerimientos
técnicos específicos del procedimiento a realizar.12,13 Durante el abordaje de la columna
cervical se manipulan estructuras vitales, las cuales, en caso de sufrir cualquier tipo de
lesión pueden llevar a consecuencias irreversibles e incluso la muerte. Algunas de las
estructuras que más comúnmente se manipulan durante un abordaje cervical anterior son: