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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Fluoroskopiebasierte 3D-Navigation der arthroskopischen Chirurgie bei femoroazetabulärem Impingement

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Hans Gollwitzer - Technische Universität München, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, München, Germany
  • Christoph Strüwind - Technische Universität München, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, München, Germany
  • Manuel Schröder - Technische Universität München, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, München, Germany
  • Heiko Gottschling - Technische Universität München, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, München, Germany
  • Rainer Burgkart - Technische Universität München, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocWI66-1614

DOI: 10.3205/12dkou413, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4136

Published: October 2, 2012

© 2012 Gollwitzer et al.
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Text

Fragestellung: Knöcherne Deformitäten am Femurkopf sind eine häufige Ursache des femoroazetabulären Impingements. Die arthroskopische Abtragung dieser sog. cam-Deformität hat sich als ein Standardverfahren etabliert, jedoch besteht das Risiko einer Unterresektion (mit der Folge eines fortbestehenden Impingements) bzw. einer Überresektion (mit Frakturrisiko und Verlust des sog. -Suction seal-).

Ziel der Arbeit war die Entwicklung und Präzisionsprüfung eines Bildverstärker-(BV)-gestützten Navigationsverfahrens für die arthroskopische femoralseitige Impingementchirurgie.

Methodik: Ein infrarotbasiertes optisches Trackingsystem wurde mit dem C-Bogen verbunden und sorgte für die 3D-Lagebestimmung des BV, des femoralen Referenzmarkers sowie von Pointer, Knochenfräse und Kalibrationseinheit. Auf drei aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen BV-Bildern wurden jeweils drei Punkte auf der Kugel- bzw. Hüftkopfoberfläche interaktiv durch den Operateur festgelegt und rechnergestützt entsprechend dreier Kreise visualisiert. Daraus wurde eine virtuelle, den Femurkopf exakt umhüllende 3D-Kugel invers konstruiert.

Im ersten Teil der experimentellen Studie wurde die Systemgenauigkeit des BV-gestützten Navigationsverfahrens anhand einer standardisierten Kugel überprüft. Im Anschluss an die Bilderfassung sowie Kalibrierung wurden mit dem navigierten Pointer 12 definierte Punkte der Kugeloberfläche angesteuert und die Fehler in Absolutwerten gemessen. Die Messung wurde einschließlich Bilderfassung und Kalibrierung insgesamt 10x durchgeführt.

Im zweiten Teil wurde an einem speziell entwickelten Kunstknochenmodell für die arthroskopische Hüftchirurgie randomisiert die navigierte Abtragung einer standardisierten knöchernen cam-Deformität mit der konventionellen Abtragung verglichen (n=10 je Gruppe). Zielparameter waren die Operationszeit sowie die verblindet und computertomographisch ausgewertete Genauigkeit der Abtragung.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Überprüfung der Systemgenauigkeit anhand der standardisierten Kugel zeigte eine hohe Präzision mit einem durchschnittlichen Fehler von 0,48 mm (95% Konfidenzintervall 0,31-0,64mm). Die Position der Infrarotkamera hatte einen signifikanten Einfluss auf die Systemgenauigkeit (p<0.05).

In der navigierten Abtragung der cam-Deformität bestätigte sich die hohe Präzision der BV-gestützten Navigation sowohl in der subjektiven Einschätzung durch den Operateur als auch in der Genauigkeit der Abtragung.

Die konventionelle Abtragung der cam-Läsion dauerte durchschnittlich 9,8±2,0 min. Für die navigierte Fräsung (inklusive BV-Aufnahmen sowie Kalibrierung von Röntgenbild und Knochenfräse) wurden durchschnittlich 21,6±3,2 min benötigt.

Der wesentliche Vorteil des vorgestellten Navigationsverfahrens beruht auf der intraoperativen Erhebung der notwendigen Referenzdaten mittels Röntgen-C-Bogenbildern. Eine Referenzierung zu MRT bzw. CT ist nicht notwendig. Die vorliegende Untersuchung bestätigte die hohe Genauigkeit des Systems sowie die Praktikabilität der Anwendung im Modell.