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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Autonome Robotische Bohrassistenz für die Femurmarknagelung

Meeting Abstract

  • M. Oszwald - Medizinische Hochschule Hannover, Unfallchirurgische Klinik, Hannover, Germany
  • R. Westphal - TU Braunschweig, Institut für Robotik und Prozessinformatik, Braunschweig, Germany
  • T. Gösling - Medizinische Hochschule Hannover, Unfallchirurgische Klinik, Hannover, Germany
  • T. Hüfner - Medizinische Hochschule Hannover, Unfallchirurgische Klinik, Hannover, Germany
  • F.M. Wahl - TU Braunschweig, Institut für Robotik und Prozessinformatik, Braunschweig, Germany
  • C. Krettek - Medizinische Hochschule Hannover, Unfallchirurgische Klinik, Hannover, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocWI35-569

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou191.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Oszwald et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Bei der Verriegelungsnagelung sind in der Regel zwei Arten von Freihandbohrung durchzuführen: die Eröffnung des Markraumes und die Platzierung der fernen Verriegelungsbolzen. Diese werden konventionell unter BV-Kontrolle durchgeführt. Abweichungen vom Eintrittspunkt können zu Komplikationen wie Fehlstellung oder iatrogener Fraktur führen. Fehlplatzierung der Verriegelungsbolzen führen zu Instabilität des Systems und/ oder mechanischer Schwächung der Implantate. Die korrekte Bohrung ist speziell beim Anfänger mit einer erhöhten Strahlenexposition verbunden. Nicht zu vernachlässigen sind iatrogene Weichteil- oder Knochenschäden durch wiederholte Fehlbohrung. Navigierte Bohrer/ Bohrhülsen sind eine Lösungsmöglichkeit. Das Führen und Halten des Bohrers bietet jedoch eine weiterhin bestehende Unsicherheitsquelle. Es stellt sich die Frage, ob eine vom Roboter geführte Bohrhülse zu einer höheren Präzision der Bohrungen im Vergleich zur Freihandtechnik führt.

Methodik: Am Arm eines Industrieroboters werden entsprechende Bohrhülsen befestigt. Es erfolgten zwei Testreihen: 1. Proximale Eröffnung des Markraumes: Das proximale Femur wird mit dem Fluoroskop in 2 orthogonalen Ebenen dargestellt. Eine speziell programmierte Software führt eine Bild-Vorbearbeitung (Hough Transformation) durch, um eine verbesserte automatische Erkennung zu ermöglichen. Die Knochenachsen werden automatisch erkannt und eine virtuelle Darstellung im 3D Raum erstellt. Die Trajektorie wird nun auf der proximalen Verlängerung der Knochenachse berechnet. Die Bohrungen wurden an 7 humanen Femurpräparaten durchgeführt. 2. Distale Verriegelung: Die Knochenachse wird erkannt (s.o.). Aufgrund der Kontrastunterschiede werden das Implantat und die Bolzenkanäle lokalisiert. Die Trajektorien und die Schraubenlängen werden berechnet. An Kunststoffblöcken wurde die Verriegelung simuliert und die Genauigkeit der Bolzenplazierung mit 40 roboterassistierten Bohrungen evaluiert. Zum Vergleich wurden die Bohrungen manuell durchgeführt.

Ergebnisse: 1. Nach 100% der robotischen proximalen Aufbohrungen der Markräume konnten die Implantate leicht und ohne Widerstand eingeführt werden. 2. Abweichungen von der idealen Position betrugen nach robotischer Assistenz im Mittel 0,94mm und 2,7°, 100% der Bolzenkanäle wurde getroffen und es wurden im Mittel 8,8 BV-Bilder benötigt. Nach manueller Bohrung wurden 92,5% der Bohrkanäle getroffen, es ergaben sich Abweichungen von im Mittel 3,66mm und 10,36° und es wurden 23.4 Bilder benötigt. Die Unterschiede waren jeweils statistisch signifikant.

Schlussfolgerung: Die vom Roboter geführte Bohrhülse führt zu einer erhöhten Präzision und einer Reduktion der Durchleuchtung. Trotz dieser klaren Vorteile ist der alleinige Einsatz zur Bohrerplatzierung kritisch zu beurteilen. Aufgrund von ökonomischen und logistischen Faktoren dürfte sich die Roboterassistenz nur bei gleichzeitiger Möglichkeit einer Reposition Akzeptanz finden.