Assessment of the necessary conditions for robot-assisted surgery in the nasal cavity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objectives - to determine the necessary conditions for performing robot-assisted operations in the nasal cavity.

Material and methods. We have investigated the movement of an endoscope in space by measurements based on high-resolution computed tomography (CT) data. A total of 50 CT scans of the paranasal sinuses were used for this purpose. The tomograms were randomly selected from among the patients of the ENT clinic of the Saratov State Medical University. The main parameters characterizing the movement of the endoscope in the nasal cavity under the conditions set by us are the magnitude of its linear displacement from the entry point and the angle of its deviation, measured in three planes - frontal, sagittal and horizontal, provided that the planes of these sections pass through the entry point during various operations. To control these measurements, we detected the displacements of the endoscope in space using an optical tracking system we made, as well as specialized software designed specifically for the purpose of optical tracking. With the help of this device, measurements were carried out on the skulls and their models, the silicone model for endoscopic examination K. Storz 723128, as well as during real endoscopic operations on the paranasal sinuses. All studies were combined into groups according to the standard protocols of endoscopic operations performed endonasally: “Anterior ethmoidotomy”, “Posterior ethmoidotomy”, “Frontotomy”, “Sinusotomy”, “Sphenotomy”, “Adenotomy”.

Results. The main characteristics of the movement of the endoscope in the nasal cavity at a given entry point in the nostril area were established - its maximum linear and angular displacement during various types of FESS interventions for adults.

The results obtained by us can serve as the main criteria for the development of a specialized robot assistant that holds and moves the endoscope in space during FESS.

About the authors

Oleg V. Mareev

Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky

Email: ovmareew@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7240-5651

PhD, Professor, the Head of the Department of otorhinolaryngology

Russian Federation, Saratov

Gleb O. Mareev

Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky

Email: dr-mareev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5906-8080

PhD, Professor, Department of otorhinolaryngology

Russian Federation, Saratov

Denis D. Tsymbal

Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky

Author for correspondence.
Email: denonlp@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7483-3150

Postgraduate of the Department of otorhinolaryngology

Russian Federation, Saratov

Olga I. Afonina

Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky

Email: novosti999@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5118-1812

PhD, Associate professor, Department of otorhinolaryngology

Russian Federation, Saratov

References

  1. Hirschmann A. Endoscopy of the nose and its accessory sinuses. The Laryngoscope. 1903;13(10):810. doi: 10.1288/00005537-190310000-00015
  2. Tajudeen BA, Kennedy DW. Thirty years of endoscopic sinus surgery: What have we learned? World Journal of Otorhinolaryngology - Head and Neck Surgery. 2017;3(2):115-121. doi: 10.1016/j.wjorl.2016.12.001
  3. Messerklinger W. Endoscopy of the nose. Baltimore: Urban & Schwarzenberg, 1978.
  4. Stammberger H. Functional Endoscopic Sinus Surgery: The Messerklinger Technique Decker, 1991.
  5. Kane KJ. The early history and development of endoscopic sinonasal surgery in Australia: 1985–2005. Australian Journal of Otolaryngology. 2018;1(1):7. doi: 10.21037/ajo.2018.01.08
  6. Castelnuovo P, Dallan I, Battaglia P, et al. Endoscopic endonasal skull base surgery: past, present and future. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2010;267:649-663. doi: 10.1007/s00405-009-1196-0
  7. Briner HR, Simmen D, Jones N. Endoscopic sinus surgery: advantages of the bimanual technique. Am J Rhinol. 2005;19:269-273. doi: 10.1177/194589240501900310
  8. Manickavasagam J, Segaram S, Harkness P. Functional endoscopic sinus surgery chopstick technique. Laryngoscope. 2010;120(5):975-7. doi: 10.1002/lary.20862 PMID: 20422694
  9. Raman R, Prepageran N. Novel use of a Leyla-Yasargil retractor as an endoscope holder during endoscopic sinus surgery. Ear Nose Throat J. 2004;83(4):270. doi: 10.1177/014556130408300416, PMID: 15147098
  10. Hanna EY, Holsinger C, DeMonte F, et al. Robotic endoscopic surgery of the skull base: a novel surgical approach. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 2007;133:1209-1214. doi: 10.1001/archotol.133.12.1209
  11. Dallan I, Castelnuovo P, Seccia V, Battaglia P, et al. Combined transnasal transcervical robotic dissection of posterior skull base: feasibility in a cadaveric model. Rhinology. 2012;50(2):165-470. doi: 10.4193/rhin11.117
  12. Trévillot V, Garrel R, Dombre E, et al. Robotic endoscopic sinus and skull base surgery: review of the literature and future prospects. Eur Ann Otorhinolaryngol Head Neck Dis. 2013;130(4):201-7. doi: 10.1016/j.anorl.2012.03.010. Epub 2013 May 28. PMID: 23725665
  13. Kristin J, Geiger R, Kraus P, Klenzner T. Assessment of the endoscopic range of motion for head and neck surgery using the SOLOASSIST endoscope holder. Int J Med Robot. 2015;11(4):418-23. doi: 10.1002/rcs.1643. Epub 2015 Feb 1. PMID: 25640259
  14. Nathan CO, Chakradeo V, Malhotra K, D'Agostino H, Patwardhan R. The voice-controlled robotic assist scope holder AESOP for the endoscopic approach to the sella. Skull Base. 2006;16(3):123-131. doi: 10.1055/s-2006-939679
  15. Mareev GO, Mareev OV. Problems of creating systems of surgical robotics (part 1). Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2014;5:218-222. (In Russ.). [Мареев Г.О., Мареев О.В. Проблемы создания систем хирургической робототехники (часть 1). Мир науки, культуры, образования. 2014;5:218-222].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. An optical tracking system manufactured by us for measuring the movement of the endoscope in space.

Download (384KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. The use of an optical tracking system to determine the characteristics of the endoscope movement in the nasal cavity in a model.

Download (822KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. The results of the study, presented as angles of displacement for various options for endoscopic surgery on a radar diagram.

Download (144KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. The angular displacements that the robotic device must provide should be as follows: in the sagittal plane – 56.4°, and doubled displacement along the horizontal plane (since each measurement is made on one half of the nasal cavity) – 20.6 x 2 = 41.2°.

Download (130KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Mareev O.V., Mareev G.O., Tsymbal D.D., Afonina O.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».