Neue Möglichkeiten in der computergestützten Orbitachirurgie

Zusammenfassung

Hintergrund: Mithilfe computergestützter Navigationssysteme können Informationen aus präoperativen Bilddatensätzen (beispielsweise Osteotomielinien für Orbitotomien oder auch Tumorgrenzen) im Operationsfeld nutzbar gemacht werden. Zu diesem Zweck werden am Patienten üblicherweise vor der Bildgebung Registriermarker inseriert, die zur Korrelation zwischen Operationssitus und Bilddatensatz genutzt werden. Die Navigation erfolgt dann in aller Regel mithilfe so genannter Pointer, die in den Operationssitus geführt werden und deren Lage im Patientendatensatz auf einem Monitor überprüft wird. Mit dem neuen hier vorgestellten Navigationssystem kann die Patientenregistrierung nun ohne Registriermarker vorgenommen werden und es können Tumorgrenzen und Osteotomielinien direkt in das Operationsfeld projiziert werden. Für den computergestützten Eingriff ist die Nutzung eines Bildschirms nicht mehr erforderlich. Material und Methode: Mit einem innerhalb des Sonderforschungsbereichs SFB 414 der Deutschen Forschungsgemeinschaft entwickelten neuen Navigationssystem werden die Konturen des Gesichtsweichteilmantels im Operationssaal registriert. Das Scansystem befindet sich oberhalb des Operationstisches. Auf die Oberfläche des Operationssitus werden mithilfe eines lichtstarken Projektors Osteotomielinien und Tumorgrenzen direkt projiziert. Das Vorgehen wird exemplarisch bei einem Patienten mit einem meningealen Tumor der Orbita gezeigt. Ergebnisse: Die intraoperative Messgenauigkeit des neuen Systems lag bei 1 mm. Auf den Einsatz eines Pointers konnte verzichtet werden. Weil die Informationen direkt in das Operationsfeld projiziert wurden, konnte zudem auch auf einen Monitor verzichtet werden, der einen steten Blickwechsel des Operateurs zwischen Patient und Bildschirm erforderlich gemacht hätte. Schlussfolgerungen: Operationsplanungen können mit dem neuen Navigationssystem exakt und direkt im Operationsfeld visualisiert werden. Damit wird die Ergonomie im Operationssaal verbessert, besonders auch bei Orbitotomien über einen koronaren Zugang.

Abstract

Background: Surgical planning and tumor margins from preoperative image data sets can be transferred to the surgical site by use of computer-assisted navigation systems. Usually registration markers are placed prior to image data acquisition in order to correlate the patient’s preoperative image data set with his/her position in the operating room. Pointers are commonly used for navigation, and the position of the pointer within the surgical site is compared to its position within the image data set. With a new navigation system, patient registration can be performed without registration markers. Tumor margins and osteotomy lines can be projected onto the surgical site. Materials and Methods: With the new navigation system, which has been developed by the Sonderforschungsbereich 414 of the Deutsche Forschungsgemeinschaft, markerless patient registration is performed using the contours of the patient’s face. A scanner is mounted above the operating table, which detects the surface of the surgical site intraoperatively. Osteotomy lines and tumor margins are projected onto this surface using an intense beamer. The procedure is illustrated for a patient with a meningeal tumor of the orbit. Results: Patients can be registered with an accuracy of 1 mm. Pointers are not required to transfer the data on the surgical site. Furthermore, monitors are no longer required, since the information is projected directly on the patient’s surface. Conclusions: Surgical planning and tumor margins can exactly be visualized within the surgical site. Ergonomics are especially improved for navigated orbitotomies via a coronal approach.

Schlüsselwörter

Orbitotomie - Visualisierung - computergestützte Chirurgie - Navigation - Tumorgrenzen

Key words

Orbitotomy - visualization - computer-assisted surgery - navigation - tumor margin

Literatur

• 1 Bucholz R, Macneil W, Fewings P. et al . Automated rejection of contaminated surface measurements for improved surface registration in image guided neurosurgery.  Studies in Health Technology and Informatics. 2000;  70 39-45
• 2 Burkart A, Debski R E, McMahon P J. et al . Precision of ACL tunnel placement using traditional and robotic techniques.  Comput Aided Surg. 2001;  6 270-278
• 3 Cutting C, Taylor R, Khorramabadi D. et al . A virtual reality approach to intraoperative bone fragment positioning during craniofacial surgical procedures.  Craniofacial Surgery. 1995;  6 33-37
• 4 Fialkov J A, Phillips J H, Gruss J S. et al . A Stereotactic System for Guiding Complex Craniofacial Reconstruction.  Plast Reconstr Surg. 1992;  89 340-345
• 5 Gellrich N C, Schramm A, Buitrago-Téllez C. et al . Computer-assisted surgery of the orbit.  J Craniomaxillofac Surg. 1998;  26 (Suppl. 1) 57
• 6 Hoppe H, Eggers G, Heurich T. et al .Projector-based visualization for intraoperative navigation: first clinical results. Lemke HU Computer Assisted Radiology and Surgery Amsterdam; Elsevier 2003: 771
• 7 Hoppe H. Projektorbasierte Erweiterte Realität in der rechnergestützten Chirurgie. Herdecke; GCA-Verlag 2004
• 8 Klimek L, Wenzel M, Mösges R. Computer-assisted orbital surgery.  Ophthalmic Surg. 1993;  24 411-417
• 9 Magee M J, Mack M J. Robotics and coronary artery surgery.  Curr Opin Cardiol. 2002;  17 602-607
• 10 Marmulla R, Niederdellmann H. Surgical Planning of Computer-assisted Repositioning Osteotomies.  Plast Reconstr Surg. 1999;  104 938-944
• 11 Marmulla R, Niederdellmann H. Optical correlation between data-set, surgical site and 3D markers - a new technique in computer-assisted surgery. Lemke HU Computer Assisted Radiology and Surgery Amsterdam; Elsevier 2000: 983
• 12 Marmulla R, Hassfeld S, Lüth T. et al . Laser-scan-based navigation in cranio-maxillofacial surgery.  J Cranio-maxillofac Surg. 2003;  31 267-277
• 13 Musahl V, Plakseychuk A, Fu F H. Current opinion on computer-aided surgical navigation and robotics: role in the treatment of sports-related injuries.  Sports Med. 2002;  32 809-818
• 14 Raabe A, Krishnan R, Wolff R. et al . Laser Surface Scanning for Patient Registration in Intracranial Image-guided Surgery.  Neurosurgery. 2002;  50 797-803
• 15 Vannier M W, Marsh J L, Warren J O. Three dimensional CT reconstruction images for craniofacial surgical planning and evaluation.  Radiology. 1984;  150 179-184
• 16 Vannier M W, Marsh J L. Three-dimensional imaging, surgical planning and image-guided therapy.  Radiol Clin North Am. 1996;  34 545-563
• 17 Watzinger F, Birkfellner W, Wanschitz F. et al . Positioning of dental implants using computer aided navigation and an optical tracking system: case report and presentation of a new method.  J Cranio Maxillofac Surg. 1999;  27 77-81