In der NNH-Chirurgie sollen Eingriffe am Patienten künftig noch sicherer werden. Dies ist mit einem neu entwickelten Gerät, dem navigiert-kontrollierten Shaver, möglich. Durch das präoperative Festlegen von Grenzen schaltet das Instrument beim Erreichen von gefährdeten Strukturen, wie z. B. Schädelbasis und Orbita automatisch ab. Für den Chirurgen ist diese Methode entlastend, da ein ständiger Blickwechsel zwischen den Monitoren, wie etwa bei der Arbeit mit einem navigierten Instrument notwendig, wegfällt. In einem Initialversuch wurde bereits die Machbarkeit eines navigiert-kontrolliert arbeitenden Shavers nachgewiesen. Dabei traten jedoch noch Defizite in der Genauigkeit auf. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, diese anhand von erneuten Versuchen unter veränderten Bedingungen auszuräumen. Dazu wurde in einem ersten Versuch die chirurgische Registriergenauigkeit des navigiert-kontrollierten Shavers anhand von Landmarken an einem Kunststoffschädel untersucht. Sie betrug 1,93 mm, was im Vergleich zur Literatur als ausreichend genau anzusehen ist. In einem zweiten Versuch wurden Experimente zur Umsetzungsgenauigkeit einer geplanten Kavität mit dem navigiert-kontrollierten Shaver durchgeführt. Dafür wurde ein spezieller Nasennebenhöhlen-Demonstrator entwickelt, mit dem auch die Umsetzungsgenauigkeit eines konventionell-navigierten und eines konventionell geführten Shavers überprüft wurde. Die Ergebnisse zeigen eine Überlegenheit des navigiert-kontrollierten Shavers bei der Umsetzungsgenauigkeit einer geplanten Kavität von mehr als 15% gegenüber der konventionell-navigierten und von 30% gegenüber der konventionellen Instrumentation. Für die Resektion des Arbeitsraumes, wurde bei der navigiert-kontrollierten und konventionellen Instrumentation deutlich weniger Zeit benötigt, als bei der konventionell-navigierten Instrumentation. Die Ergebnisse beider Versuche sprechen für einen zukünftigen klinischen Einsatz des navigiert-kontrollierten Shavers.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 GEGENWÄRTIGER FORSCHUNGSSTAND
1.2 PROBLEMSTELLUNG
1.3 ZIELSTELLUNG
2 GRUNDLAGEN
2.1 ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE DER NASE UND DER NASENNEBENHÖHLEN
2.2 ERKRANKUNGEN DER NASE UND DER NASENNEBENHÖHLEN
2.3 NASENNEBENHÖHLENCHIRURGIE IM WANDEL DER ZEIT
2.4 KOMPLIKATIONEN IN DER NASENNEBENHÖHLENCHIRURGIE
2.5 CAS (COMPUTER ASSISTED SURGERY)
2.5.1 Navigationssysteme
2.5.2 Genauigkeit chirurgischer Navigationssysteme
2.5.3 Navigated Control
2.6 AUFBAU UND EINSATZ DES SHAVERS
3 MATERIAL UND METHODE
3.1 MODELL ZUR BESTIMMUNG DER CHIRURGISCHEN REGISTRIERGENAUIGKEIT
3.1.1 Registrierung des Schädelmodells
3.1.2 Instrumentenregistrierung
3.1.3 Bestimmung der chirurgischen Registriergenauigkeit
3.2 BESTIMMUNG DER UMSETZUNGSGENAUIGKEIT
3.2.1 Der Nasennebenhöhlendemonstrator
3.2.2 Festlegen des Arbeitsraumes
3.2.3 Resektion des Arbeitsraumes
3.2.4 Vermessung und Bezeichnung der Kavitätenwände
4 ERGEBNISSE
5 DISKUSSION
5.1 CHIRURGISCHE REGISTRIERGENAUIGKEIT DES NAVIGIERT-KONTROLLIERTEN SHAVERS
5.2 UMSETZUNGSGENAUIGKEIT DER GEPLANTEN KAVITÄT
5.2.1 Vergleich von navigiert-kontrollierter, konventioneller und konventionell-navigierter Resektion
5.2.2 Vergleich der navigiert-kontrollierten Umsetzungsgenauigkeit – Initialstudie und aktuelle Versuchsreihe
5.3 WERTUNG DER UMSETZUNGSGENAUIGKEIT DES NAVIGIERT-KONTROLLIERTEN SHAVERS UND KLINISCHE RELEVANZ
6 ZUSAMMENFASSUNG
Zielsetzung & Themen
Ziel der Arbeit ist die Verifizierung und Validierung eines navigiert-kontrollierten Shavers für die Nasennebenhöhlenchirurgie, um die Genauigkeit und Sicherheit bei operativen Eingriffen zu erhöhen. Dabei wird untersucht, ob dieses mechatronische Assistenzsystem, das bei Erreichen präoperativ festgelegter Grenzen automatisch abschaltet, in Bezug auf Registrier- und Umsetzungsgenauigkeit den bisherigen konventionellen oder navigierten Methoden überlegen ist.
- Chirurgische Registriergenauigkeit am Schädelmodell
- Entwicklung und Einsatz eines Nasennebenhöhlen-Demonstrators
- Vergleichende Analyse: Navigiert-kontrollierte, navigierte und konventionelle Instrumentierung
- Bewertung von Zeitaufwand und klinischer Praktikabilität
- Optimierung von Resektionsgrenzen durch mechatronische Steuerung
Auszug aus dem Buch
1.1 Gegenwärtiger Forschungsstand
In den letzten Jahrzehnten ist eine rasante technische Entwicklung in der Chirurgie zu verzeichnen. Durch Fortschritte in der Diagnostik und Therapie wird versucht, dem Arzt die tägliche Arbeit zu erleichtern. Man spricht auch von einer Automatisierung (Strauß et al. 2006).
Die Anfänge der CAS (Computer Assisted Surgery) liegen im Jahre 1989. In diesem Jahr stellte Schlöndorff das erste CT-basierte Navigationssystem für die HNO-Chirurgie vor. Damit war es erstmals möglich, intraoperativ Ortsinformationen über ein Instrument auf einem Display zu erhalten (Schlöndorff et al. 1989). Durch Verbesserungen in der bildgebenden Diagnostik und intensive Weiterentwicklungen dieser Systeme sind sie zu einer wertvollen Unterstützung für den HNO-Chirurgen geworden. Bestimmte operative Eingriffe (z. B. FESS-Functional Endoscopic Sinus Surgery, Biopsien) können sicherer durchgeführt werden oder sind dadurch erst ermöglicht worden. Die derzeit zu erzielende intraoperative Genauigkeit dieser Systeme für das HNO-Gebiet liegt bei 1 mm (Gunkel et al. 2000; Sittel und Plinkert 2004).
2001 wurde von Lüth et al. erstmals die Steuerung kraftgetriebener Instrumente nach einem präoperativ festgelegten Arbeitsraum beschrieben. Bei diesem mechatronischen System wird die aktuelle Position des abtragenden Instrumentes ständig mit der präoperativ definierten Resektionsgrenze verglichen. Erreicht das Instrument die Grenze des Arbeitsraumes, so wird dessen Leistung durch eine Kraftdose reduziert oder abgeschaltet. Damit soll ein intraoperatives Überschreiten von präoperativ festgelegten Grenzstrukturen verhindert werden und somit chirurgische Eingriffe am Patienten sicherer gemacht werden. Auf dieser Grundlage wurde ein navigiert-kontrollierter Shaver entwickelt, dessen Funktionstüchtigkeit bereits nachgewiesen wurde – wenn auch mit Defiziten (Strauß et al. 2005a).
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Darstellung der technischen Entwicklung in der CAS und Ableitung der Problemstellung sowie Zielsetzung der Arbeit.
2 GRUNDLAGEN: Erläuterung der Anatomie der Nasennebenhöhlen, gängiger Krankheitsbilder, der Entwicklung der FESS und Funktionsweise moderner Navigationssysteme sowie Shaver-Instrumente.
3 MATERIAL UND METHODE: Beschreibung des experimentellen Aufbaus zur Bestimmung der Registrier- und Umsetzungsgenauigkeit mittels Schädelmodell und Nasennebenhöhlen-Demonstrator.
4 ERGEBNISSE: Detaillierte Darstellung der Messergebnisse zur Genauigkeit und des Zeitaufwands im Vergleich der drei untersuchten Resektionsmethoden.
5 DISKUSSION: Analyse und Interpretation der Ergebnisse unter Berücksichtigung der chirurgischen Genauigkeit, Fehlerquellen und klinischen Relevanz.
6 ZUSAMMENFASSUNG: Kompakte Übersicht über die Zielsetzung, Methodik, Resultate und Schlussfolgerungen der Dissertation.
Schlüsselwörter
Nasennebenhöhlenchirurgie, Navigiert-kontrollierter Shaver, FESS, CAS, Computernavigation, Umsetzungsgenauigkeit, Registriergenauigkeit, Medizinische Mechatronik, Resektionsgrenzen, Endoskopie, HNO-Heilkunde, Operationssicherheit, Intraoperative Assistenzsysteme.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Dissertation untersucht die Genauigkeit und Effektivität eines neuartigen, navigiert-kontrollierten Shavers bei Operationen an den Nasennebenhöhlen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die Untersuchung umfasst die chirurgische Registriergenauigkeit von Navigationssystemen sowie die Umsetzungspräzision bei der Resektion von definiertem Gewebe unter Verwendung verschiedener Shaver-Modi.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Hauptziel ist die Verifizierung des navigiert-kontrollierten Shavers und die Bestimmung, inwieweit dieses mechatronische System die Umsetzungsgenauigkeit gegenüber konventionellen oder rein navigierten Methoden verbessert.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Es wurden experimentelle Versuchsreihen an einem Kunststoffschädel sowie einem speziell entwickelten Nasennebenhöhlen-Demonstrator durchgeführt, um mittels 3D-Koordinatenmessmaschinen Daten zur Genauigkeit und zum Zeitaufwand zu erheben.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Beschreibung des Demonstrators, die Durchführung der Messungen an anatomischen Landmarken und Kavitäten sowie die statistische Auswertung der erzielten Abweichungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den zentralen Begriffen zählen Nasennebenhöhlenchirurgie, Navigiert-kontrollierter Shaver, FESS, Navigationsgenauigkeit und Operationssicherheit.
Warum wird der navigiert-kontrollierte Shaver als besonders vorteilhaft dargestellt?
Er bietet eine höhere Genauigkeit bei der Einhaltung definierter Resektionsgrenzen und verkürzt durch das automatische Abschalten bei Grenzerreichung die Operationszeit, da ein ständiger Blickwechsel auf Monitore entfällt.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor für den klinischen Einsatz?
Der Autor empfiehlt den klinischen Einsatz des Systems, da es den Chirurgen effektiv unterstützt, Operationen sicherer und schneller durchzuführen, was bereits durch erfolgreiche Behandlungen an Patienten bestätigt wurde.
- Citation du texte
- Dr. med. dent. Andreas Pankau (Auteur), 2007, Verifizierung und Validierung eines navigiert-kontrollierten Shavers in der NNH-Chirurgie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/90627
