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124. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

01. - 04.05.2007, München

Navigierte minimal invasive Speiseröhrenentfernung: Systementwicklung

Meeting Abstract

  • corresponding author H.G. Kenngott - Chirurgische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg
  • J. Neuhaus - Abteilung für Medizinische und Biologische Informatik, Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg
  • I. Wolf - Abteilung für Medizinische und Biologische Informatik, Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg
  • B.P. Müller-Stich - Chirurgische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg
  • M. Vetter - Fakultät für Nachrichtentechnik, Hochschule für Technik und Gestaltung, Mannheim
  • H.P. Meinzer - Abteilung für Medizinische und Biologische Informatik, Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg
  • M.W. Büchler - Chirurgische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg
  • C.N. Gutt - Chirurgische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 124. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. München, 01.-04.05.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. Doc07dgch7672

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2007/07dgch603.shtml

Veröffentlicht: 1. Oktober 2007

© 2007 Kenngott et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Die klassische offene Speiseröhrenentfernung ist durch die starke operative Belastung nicht allen Patienten zugänglich und mit einer hohen Mortalität und Morbidität verbunden. Um das operative Trauma zu verringern und neben Frühkarzinomen auch in späten Stadien Passagestörungen behandeln zu können, wurden minimal invasive Techniken besonders für distale Karzinome entwickelt. Dabei zeigte sich, dass diese sehr anspruchvollen Techniken sicher durchgeführt werden können. Auch Telemanipulator-gestützte Verfahren wurden aufgrund ihrer besseren Optik und dem zusätzlichen Freiheitsgrad evaluiert. Bei allen minimal invasiven Verfahren ist das Operationsfeld jedoch sehr klein und die Orientierung im Thorax erschwert. Um diese Techniken weiter zu verbessern wurde von uns ein Navigationssystem entwickelt. Die Ziele lagen in einer sicheren Positionsbestimmung der Instrumentenspitze im Thorax und der Darstellung von Risiko- und Zielstrukturen wie dem Tumor, befallenen Lymphknoten und grossen Gefässen. Besonders in Bezug auf die starke Verschieblichkeit der Organe in Thorax und Abdomen musste eine praktikable Lösung gefunden werden.

Material und Methoden: Die Patientenimmobilisierung wurde mit einer Vakuummatratze (CT und MRT fähig), die auf einer Trage (MDF, d=22mm, lackiert) befestigt wurde, erreicht. In die Trage wurden CT-Marker (PEEK, Polyetheretherketon) eingebracht, die zusammen mit den Organen des Thorax in einem präoperativen CT aufgenommen wurden.Das Trackingsystem bestand aus passiven optischen Markerplatten und einem Stereokamerasystem (Polaris, NDI Inc.). Die Markerplatten wurden an der Trage und am Instrument befestigt und vom Kamerasystem erfasst. Mittels Triangulation wurden die realen Positionen des Instruments und der Trage bestimmt. Durch eine Transformationsmatrix wurden dann diese Koordinaten in das Bildkoordinatensystem registriert. Im CT wurden wichtige Risiko- und Zielstrukturen segmentiert, die in frei wählbaren Schnittebenen dreidimensional in Relation zum Instrument in Echtzeit angezeigt werden konnten. Die Genauigkeitsanalyse wurde mit einem Phantom ermittelt. Dabei wurden 51 verschiedene Positionen mit dem Instrument angefahren und der Offset im Navigationssystem gemessen.

Ergebnisse: Im OP wurde das Navigationssystem in sechs Minuten aufgebaut. Die Erfassung der optischen Marker erfolgte fehlerlos. Im statischen Phantomversuch (n=51) wurde eine Präzision von 0,94 Millimeter 0,78 Millimeter gemessen. Die Instrumentenposition wird vom System mit 20Hz aktualisiert.

Schlussfolgerung: Das Navigationssystem zeigt eine sehr hohe statische Genauigkeit. Für die künftige Anwendung am Menschen erwarten wir, dass der Tumor durch die Visualisierung bei der Präparation gezielt geschont werden kann und befallene Lymphknoten dadurch besser lokalisiert werden können. Obwohl unser System rein statische präoperative CT-Informationen darstellt, erwarten wir wegen der geringen Verschieblichkeit des Ösophagus im Thorax, besonders an der Präparationsgrenze, und im Hinblick auf die Höhenbestimmung im Thorax eine hinreichende Genauigkeit von unter einem Zentimeter. Die Genauigkeit des Systems im Hinblick auf die Verschieblichkeit und Deformationsparameter des Ösophagus durch Atmung und Herztätigkeit muss weiter evaluiert werden.