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Entwicklung und erste klinische Erprobung eines Software-Modules für die dreidimensionale Planung und Durchführung einer computer-assistierten ventralen Spondylodese bei Frakturen der thorakalen und lumbalen Wirbelsäule
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Authors
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B. Maier
- Johann Wolfgang Goethe-Universität, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt/Main
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G. Zheng
- Universität Bern, Maurice E. Müller Institut für chirurgische Technologie und Biomechanik, Bern, Schweiz
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S. Rose
- Johann Wolfgang Goethe-Universität, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt/Main
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B. Ebert
- Universität Bern, Maurice E. Müller Institut für chirurgische Technologie und Biomechanik, Bern, Schweiz
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L. Nolte
- Universität Bern, Maurice E. Müller Institut für chirurgische Technologie und Biomechanik, Bern, Schweiz
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I. Marzi
- Johann Wolfgang Goethe-Universität, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt/Main
| Published: | October 19, 2004 |
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Fragestellung
Die computer-assistierte, navigierte ventrale Spondylodese nach Frakturen der Brust- und Lendenwirbelsäule mit Hilfe des SurgiGATE®-Navigationssystem zeigte in unseren Voruntersuchungen eine deutlich reduzierte intraoperative Durchleuchtungszeit und ist sicher über eine Beckenkamm Referenzierung möglich. Als nächste Stufe der Entwicklung sollte ein neues dreidimensionales Planungsmodul für die ventrale Resektion entwickelt und klinisch erprobt werden. Ziel dieser Software ist die exakte, dreidimensionale, intraoperative Planung und Realisierung der Wirbelkörperresektion zur optimalen Positionierung des Wirbelkörperersatzes (Knochenspan oder Cage).
Methoden
Im Rahmen der throakoskopischen ventralen Spondylodese werden sowohl Instrumente als auch Bildwandler mit dem SurgiGATE® Navigationssystem (PRAXIM MediVision, La Tronche, France) optisch erfasst. Mit Hilfe eines neu entwickelten Prototyps eines Bildwandler gestützten Navigationsmodules, dreidimensionalen Planungs-Software ist es möglich, intraoperativ eine computer-assistierte, dreidimensionale Planung des Spanbettes für die ventrale Wirbelsäulenstabilisierung durchzuführen. Hierzu ist ein in 5 Schritten aufgeteiltes Vorgehen notwendig. Im ersten Schritt erfolgt die Referenzierung des Patienten am Beckenkamm durch die winkelstabile Montage einer dynamischen Referenzbasis (DRB). Im nächsten Schritt erfolgt die Akquisition von bis zu 9 Bildwandleraufnahmen unterschiedlicher Projektion in das SurgiGATE® - System. Unter Verwendung mehrerer in das System eingeladenen Aufnahmen ist es möglich die gewünschten 4 Eckpunkte des Spanbettes in kranial-ventraler, kaudal-ventraler, kranial-dorsaler und kaudal-dorsaler Richtung durch Anwendung einer biplanaren Landmarken-Rekonstruktion auszuwählen. Der somit determinierte Resektionsquader kann dann mit Hilfe eines benutzerfreundlichen Manipulations-Tool in Größe und Form in Projektion auf die als Hintergrund implementierten Bildwandleraufnahmen angepasst werden (Overlay). Nach Abschluss der Planung erfolgt dann die navigierte Resektion des zerstörten Wirbelkörpers und falls notwendig der angrenzenden Bandscheiben unter "real-time" - Darstellung der navigierten Instrumente in Bezug zum geplanten Spanbett. Die im System kalkulierte Größe des Spanbetts kann außerdem zur Entnahme eines trikortikalen Beckenkammspanes verwendet werden.
Ergebnisse
Die erste klinische Anwendung (n= 4) ergaben neben einer guten Praktikabilität des Moduls, eine hohe Resektionsgenauigkeit, die sich in sehr geringen Durchleuchtungszeiten und verringerter OP-Dauer wiederspiegelte.
Schlussfolgerungen
Die Weiterentwicklung des Navigationsmodul für die computer-assistierte ventrale Spondylodese verspricht eine höhere Exaktheit des operativen Ablauf bei gleichzeitiger "real- time" - Kontrolle des chirurgischen Handelns während der ventralen Spondylodese an Brust- und Lendenwirbelsäule.
