Der Einfluss von unterschiedlichen Registrierverfahren auf die Genauigkeit der navigiert-kontrollierten Fräse (Safety Assistance-Funktion) für die Mastoidektomie

Zusammenfassung

Hintergrund: Das Ziel dieser Studie ist die Verbesserung der chirurgischen Genauigkeit einer navigiert-kontrollierten Fräse für die Mastoidektomie im Laborversuch.

Methode: Die Messungen erfolgten an Felsenbeinmodellen mit farbkodierter Verletzungsidentifikation der Risikostrukturen (Auflösung von 0,5 mm). Der N. facialis wurde als Risikostruktur bestimmt. Es wurden zwei unterschiedliche Registrierverfahren untersucht: (Gruppe 1) Navigationsbogen mit 4 integrierten Markern am Oberkiefer, (Gruppe 2) Landmarken-Registrierung mit 4 Titan-Mikroschrauben. Zur Positionserfassung wurde ein optisches Navigationssystem mit Navigationssoftware verwendet. Die Zielpunkte wurden durch 3 Titanschrauben unmittelbar im Bereich des OP-Situs abgebildet. Zur Messung der Umsetzungsgenauigkeit der geplanten Kavität mit der navigiert-kontrollierten Fräse wurden 20 Felsenbeinmodelle gefräst. Die Messung der Registriergenauigkeit erfolgte durch Auswertung der Deviation zwischen einem Zielpunkt im Modell und der angezeigten Position im dazugehörigen Navigations-CT nach je 20 Registriervorgängen. Die Auswertung der Kavitäten erfolgte durch 5 Juroren unter dem Mikroskop.

Ergebnisse: Die Registriergenauigkeit zeigt eine maximale Abweichung zwischen der real angefahrenen Position und der berechneten Position im Navigationssystem von 1,73 mm in Gruppe 1 und 0,93 mm (Std 0,63 mm) in Gruppe 2. In Gruppe 1 wurde der Nerv in 5/20 Fällen verletzt und dabei eine maximale Abweichung von – 1,5 mm (Std 0,25 mm) (über den Nerv hinaus gefräst) gemessen. In Gruppe 2 wurde der Nerv in keinem Fall verletzt, es wurde eine maximale Abweichung von 0,5 mm (zu früh vor dem Nerv gestoppt) gemessen.

Schlussfolgerungen: Es zeigen sich signifikant bessere Ergebnisse der Registrier- und Umsetzungsgenauigkeit in der Gruppe der situsnahen landmarkenbasierten Registrierung (Gruppe 2) als mit der Registrierung des Patientenmodells über einen bissschienenverankerten Registrierbogen. Damit sind die Voraussetzungen für einen Einsatz am Patienten erfüllt.

Abstract

Background: The goal of this study is the improvement of the surgical accuracy of a navigate-controlled drill for mastoidectomy in a lab test. Methods: For lab tests an artificial model of the temporal bone with color-coded injury identification of the facial nerve (solution of 0.5 mm) was used.Two different registration methods were examined: (group 1) navigation bow with 4 integrated markers at the upper jaw; (group 2) landmark registration with 4 titanium micro screws. An optical navigation system was used. The targets were illustrated by 3 titanium screws within the range of the planum mastoideum. The accuracy of the navigate-controlled drill in drilling the planned cavity were evaluated at 20 temporal bone models. The measurement of the registration accuracy was evaluated by deviation between the target screw and the calculated position in the navigation system. The evaluation of the resulted cavities was done by 5 senior surgeons with the help of the microscope. Results: The registration accuracy shows a maximum deviation between the real position and the calculated position of 1,73 mm in group of 1 and 0.93 mm in group 2. In group 1 the nerve was hurt in 5/20 cases and a maximum deviation of – 1.5 mm (Std 0.25 mm) (drilled beyond the nerve) was measured. In group 2 the nerve was not hurt, a maximum deviation of 0.5 mm (too early stopped before the nerve) was measured. Conclusions: Significantly better results of the registration and drilling accuracy show up in group group 2. Thus the preconditions for clinical use are fulfilled.

Schlüsselwörter

navigated control - Fräse - Mastoidektomie - Felsenbeinchirurgie - Mechatronik - Autopilot

Key words

navigated control - mastoidectomy - drill - facial nerve - computer-assisted surgery - autopilot

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1 Als Sicherheitskorridor wird der Abstand bezeichnet, welcher bei der Festlegung der Resektionshöhle zwischen Arbeitsraumgrenze und die Risikostrukturen gelegt wird. Dadurch sollen alle möglichen Abweichungen des Systems kompensiert und eine Verletzung der Risikostruktur unter allen Umständen vermieden werden. Der Sicherheitskorridor wurde bei den bisherigen Anwendungen auf mindestens das 2-fache der bei den Laborversuchen gefundenen maximalen Abweichung gelegt [5].

2 Der blaue Farbring wurde erreicht. Negative Messwerte bedeuten ein Überschreiten des Fazialisverlaufs mit Verletzung des Nervs.

3 Der rote Farbring wurde erreicht, der schwarze Farbring nicht dargestellt. Ein positiver Wert charakterisiert einen Fehler innerhalb des sicheren Arbeitsraumes, d. h. ohne den Nerv zu verletzen.

4 Der schwarze Farbring wurde erreicht.