Computernavigiertes Operieren und präoperative virtuelle Planungen haben im letzten Jahrzehnt verstärkt Einzug in die moderne Chirurgie genommen. Das Fachgebiet der Kiefer- und Gesichtschirurgie ist auf Grund der komplexen Anatomie und der Nähe zu wichtigen und vielfach vitalen Strukturen prädestiniert für den Einsatz dieser modernen Technologien.
Die Einführung neuer Methoden in der Medizin erfordert stets sorgfältige Abwägungen der Vor- und Nachteilen für den Patienten. Aufwand und Nutzen müssen gegeneinander abgewogen werden. Zu klären war in dieser Arbeit welche Referenzierungsstrategien im Rahmen des klinischen Einsatzes der Computernavigation in der Kiefer- und Gesichtschirurgie für verschiedene Anwendungsbereiche die optimalen Voraussetzungen bieten.
Ein Kunststoffmodell eines humanen Schädels wurde mit 170 Messbohrungen versehen und diese im CT-Datensatz virtuell markiert. Anschliessend erfolgte die Registrierung dieser Planung zur nachfolgenden Navigation. Die Messpunkte wurden am Modell mit dem Pointer angesteuert und die Distanz zur entsprechenden Markierung im Datensatz bestimmt. Die Referenzierungen erfolgten über laserbasierten Oberflächenscan, zahngetragene Schiene, knochenverankerte Titanschrauben und die Kombination aus Schiene und Schrauben. Verglichen wurde die erreichte Genauigkeit in Bezug auf Lokalisation am Modell und Abstand vom Referenzierungspolygon.
Die Handhabbarkeit des Navigationssystems war prä- und intraoperativ unproblematisch und seine Zuverlässigkeit gut.
Es konnte in der verwendeten Anordnung eine navigatorische Genauigkeit von 0.1 bis 3.4mm erzielt werden. Abweichungen innerhalb einer Navigation (ohne Wechsel der Referenzierung) waren nicht messbar, so dass die gemessenen Abweichungen auf den Referenzierungsprozess zurückgeführt werden konnten. Die Einsatzbereiche der verschiedenen Referenzierungsverfahren konnten eingegrenzt werden. ......
Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung
2 Einleitung
2.1 Geschichte der Navigation
2.2 Prinzip der Navigation
2.3 Navigation in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
3 Ziele der Arbeit
4 Material und Methoden
4.1 Modell
4.2 Navigationssystem
4.3 Versuchsablauf
4.3.1 Modellvorbereitung
4.3.2 Präoperative Datensatzerstellung und Verarbeitung
4.3.3 Referenzierung
4.3.4 Navigation
4.4 Auswertung
5 Ergebnisse
5.1 Referenzierung mit dental getragener Schiene
5.2 Referenzierung mit surface scan (z-Touch)
5.3 Referenzierung mit knöchern verankerten fiducials
5.4 Referenzierung mit Kombination aus Schiene und zwei latero-orbitalen fiducials
5.5 Zuverlässigkeit und Handhabbarkeit des Systems
5.5.1 Präoperative Vorbereitung
5.5.2 Intraoperative Navigation
6 Diskussion
6.1 Modell
6.2 Handhabbarkeit des Systems
6.3 Referenzierung mit dental getragener Schiene
6.4 Referenzierung mit surface scan (z-Touch)
6.5 Referenzierung mit knöchern verankerten fiducials
6.6 Referenzierung mit Kombination aus Schiene und zwei latero-orbitalen fiducials
6.7 Alternative Referenzierungsstrategien
6.8 Klinische Konsequenzen
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Präzision verschiedener Referenzierungsmethoden für die computergestützte Navigation in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, um evidenzbasierte Empfehlungen für den klinischen Einsatz zu formulieren.
- Vergleich von vier unterschiedlichen Referenzierungsverfahren
- Experimentelle Untersuchung an einem humanen Schädel-Kunststoffmodell
- Statistische Analyse der Genauigkeit und Messfehler
- Evaluation der klinischen Handhabbarkeit und Zuverlässigkeit
- Ableitung optimaler Indikationsbereiche für die jeweilige Methode
Auszug aus dem Buch
4.3.4 Navigation
Bei der Navigation wurde nun die Position des Pointers in Relation zum CT-basierten Datensatz jederzeit in allen drei Schichtungen sowie im so genannten „probes view“ auf dem Bildschirm dargestellt. Der „probes view“ entspricht einer Perspektive in Achse des Pointers ausblickend von der Pointerspitze. Bei Annäherung des Pointers an einen der Messpunkte gab das System automatisch den Abstand zum im Datensatz korrespondierenden Label an (Abbildung 10) Diese Messung entsprach dem „target registration error“ (Fitzpatrick & West 2001, Marmulla et al. 2005b) welche sich aus der Wurzel der Summe der Quadrate der Abweichungen in den drei Raumachsen ergibt.
Target registration error = Wurzel(ΔX² + ΔY² + ΔZ²)
Somit konnte bei präziser Positionierung der Pointerspitze in der Bohrung des Messpunktes die Ungenauigkeit der Referenzierung für diesen Punkt direkt am Bildschirm abgelesen werden. Um eine optimale Genauigkeit der Darstellung zu erhalten wurde bei 10facher Vergrösserung des Datensatzes gearbeitet (Abbildung 10).
Das Experiment wurde für jede Referenzierungsstrategie zehn Mal durchgeführt. Somit resultierten je Messpunkt und Referenzierungsverfahren 10 Messwerte. Der hieraus errechnete Mittelwert wurde für die weiteren Auswertungen verwendet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Zusammenfassung: Gibt einen Überblick über die Bedeutung der Computernavigation in der Chirurgie und fasst die experimentellen Ergebnisse zur Genauigkeit verschiedener Referenzierungsmethoden zusammen.
2 Einleitung: Beleuchtet die historische Entwicklung der Navigation sowie deren Prinzipien und Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie.
3 Ziele der Arbeit: Definiert die Forschungsfrage bezüglich der Präzision und Praktikabilität verschiedener Referenzierungsmethoden für unterschiedliche Operationsgebiete.
4 Material und Methoden: Beschreibt das verwendete Kunststoffmodell, das Navigationssystem sowie den detaillierten Versuchsaufbau und die statistische Auswertung.
5 Ergebnisse: Präsentiert die quantitativen Messdaten und die statistische Signifikanz der Genauigkeitsunterschiede zwischen den untersuchten Referenzierungsmethoden.
6 Diskussion: Interpretiert die Ergebnisse im klinischen Kontext, erörtert die Handhabbarkeit der Systeme und leitet klinische Konsequenzen für die Praxis ab.
Schlüsselwörter
Computernavigation, Mund- Kiefer- und Gesichtschirurgie, Referenzierung, Präzision, Fiducials, Oberflächenscan, z-Touch, Navigationssystem, CT-Datensatz, Implantologie, operative Chirurgie, Genauigkeit, klinische Anwendung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Dissertation primär?
Die Arbeit befasst sich mit der experimentellen Untersuchung und Optimierung von Referenzierungsmethoden für die computernavigierte Chirurgie im Bereich der Mund-, Kiefer- und Gesichtskrankheiten.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Im Zentrum stehen die Methoden der Oberflächenreferenzierung, der schienengeführten Navigation sowie der invasiven Referenzierung mittels knöcherner Fixierung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, die Praktikabilität und Genauigkeit verschiedener Referenzierungsstrategien zu vergleichen, um für spezifische klinische Situationen die jeweils optimale Methode zu identifizieren.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wurde eine experimentelle Studie an einem humanen Kunststoffschädel durchgeführt, wobei 170 definierte Messpunkte mit verschiedenen Techniken navigiert und deren Abweichungen statistisch ausgewertet wurden.
Welche Aspekte werden im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Beschreibung des Materials und der Methoden, die Präsentation der Messergebnisse sowie eine umfassende Diskussion der klinischen Anwendbarkeit und Schlussfolgerungen.
Welche Schlagworte charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen gehören Computernavigation, Referenzierungsmethodik, Präzisionsanalyse, Fiducials, z-Touch und kieferchirurgische Implantologie.
Welche Rolle spielen die "Fiducials" bei der Referenzierung?
Fiducials dienen als präzise Referenzmarkierungen, die sowohl im CT-Datensatz als auch am Patienten eindeutig erkennbar sind und so die exakte Überlagerung der Koordinatensysteme ermöglichen.
Wie beeinflusst die Wahl der Methode die klinische Anwendung?
Je nach Ausgangssituation (z.B. Schwellungen, Stabilität des Gebisses, gewünschte Präzision) bietet die Arbeit konkrete Entscheidungshilfen, welche Referenzierungsmethode das beste Ergebnis liefert.
Welches Fazit zieht der Autor zur "z-Touch" Methode?
Der Autor stellt fest, dass die Oberflächenreferenzierung eine spontane Anwendung der Navigation ermöglicht und für viele Einsatzgebiete bei ausreichender Genauigkeit eine vorteilhafte, minimal-invasive Alternative darstellt.
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- Dr. med. Dr. med. dent. Heinz-Theo Lübbers (Author), 2007, Die Navigation in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/84655
