Operationsplanung für minimal traumatische Operationen an der laterlalen Schädelbasis
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde die Idee der Minimal Traumatischen Chirurgie an der lateralen Schädelbasis mittels im knöchernen Gewebe angelegten Bohrkanälen erstmals verfolgt. Die Anatomie der humanen lateralen Schädelbasis wurde dahingehend untersucht, ob die interindividuellen Ausprägungen der Anatomie genügend Freiräume lassen, um mit Hilfe von linearen Bohrkanälen allgemeingültige Zugangswege zu den Zielstrukturen eröffnen zu können. Dabei wurden verschiedene Zugangskorridore identifiziert und klassifiziert. Auch wurden Modelle geschaffen, die zeigen, welche Bereiche der Oberfläche der Zielstrukturen auf die beabsichtigte Weise erreichbar sind. Des Weiteren wurde eine Operationsplanungssoftware entwickelt, die die Planung der Platzierung der Zugangskanäle im Felsenbein intuitiv unterstützt, indem sie alle relevanten anatomischen Strukturen visualisiert und Verletzungen vital und funktional bedeutender Strukturen effektiv verhindert. Die Zugangskanäle können in der 3D-Ansicht frei positioniert und verschoben werden, eine abschließende Kontrolle mit den Originaldaten ist möglich. Dazu wird die 3D-Szene mit einer triplanaren Darstellung des dem Patienten zu Grunde liegenden Computertomographiedatensatzes überlagert. Die einzelnen Schichten können frei verschoben werden, so daß der genaue Verlauf der Bohrkanäle im CT ersichtlich wird. Da die Minimal Traumatischen Chirurgie an der Schädelbasis in nicht vorgeformten Kavitätem bisher noch nie durchgeführt wurde, fehlen die notwendigen Spezialwerkzeuge zur Manipulation an der Zielregion. Daher wurde eine Testumgebung geschaffen, in der wenige Millimeter durchmessende Zugangskanäle (Messingröhrchen von 3 und 4mm Innendurchmesser) beliebig angeordnet werden können. Mit Hilfe eines geeigneten Phantoms, das der Zielstruktur nachempfunden ist, lassen sich die räumlichen Bedingungen wiedergeben, die nach derzeitigen Vorstellungen während eines minimal traumatischen Eingriffs herrschen. Auf diese Weise konnten konventionelle endoskopische Werkzeuge auf ihre Tauglichkeit in der Minimal Traumatischen Chirurgie getestet und Anforderungen an den Durchmesser der Bohrkanäle und an das Design mechatronischer Werkzeuge definiert werden. Ein weiteres Ergebnis dieser Studie war die Erkenntnis, daß die Bohrkanäle in der Nähe des Situs erweitert werden müssen, um dem Chirurgen den nötigen Raum zur Handhabung der Werkzeuge zu bieten. Mit Hilfe eines geschickten Designs mechatronischer Werkzeuge ist es ihm dann möglich ähnliche Manipulationstechniken einzusetzen, wie er sie aus konventionellen Eingriffen an der lateralen Schädelbasis kennt. Bei diesem Projekt werden sowohl lineare Zugangswege in einer knöchernen Matrix als virtuelles Modell generiert als auch die reale Umsetzung der Manipulation am Endziel am Modell erprobt. Bei künftigen Arbeiten müssten die Randbedingungen wie Hitzeentstehung etc. für das langstreckige lineare Bohren im Knochen zusätzlich beachtet werden um die gewonnenen Ergebnisse an der Planungssoftware am Knochen umzusetzen. Des Weiteren muss ein robotisches System geschaffen werden, welches eine Bohrung mit Abweichungen im Submillimeterbereich über eine Stecke von ca. 3 cm durchführen kann. Aus den daraus gewonnenen Ergebnissen können dann Mindestabstände zwischen der von einer und den einzelnen anatomischen Strukturen wie Nerven und Gefäße etc. definiert werden. Ebenfalls müssen alternative Ablationsmethoden wie z.B. Laser oder Ultraschall untersucht werde, inwieweit eine Anwendung bei diesen Anforderungen möglich erscheint. In dieser Arbeit gelang der Nachweis über die grundsätzliche Möglichkeit der Erreichbarkeit des Inneren Gehörgangs und des Saccus endolymphaticus über in den Knochen verlaufenden Trajektorien. Dieses Wissen zusammen mit o.g. Folgeuntersuchungen ist notwendig, um punktgenau Zielregionen in einer knöchernen Region wie der Schädelbasis mit keiner bzw. minimaler Schädigung vitaler Strukturen (Nerven, Gefäße etc.) zu erreichen.
Publications
- Ein probabilistisches dreidimensionales Computermodell des Felsenbeins. Tagungsband der 6. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., 2007
M. Riechmann, P. U. Lohnstein, J. Raczkowsky, Th. Klenzner, J. Schipper, H. Wörn
- Minimal traumatic surgery on the lateral skull base. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, Proceedings of the 21 st International Congress and Exhibition: 485-486, 2007
M. Riechmann, P. U. Lohnstein, J. Raczkowsky, Th. Klenzner, J. Schipper, H. Wörn
- „Modellanalysen neuer gewebsschonender Operationskorridore zur lateralen Schädelbasis". 111. Tagung der Vereinigung Westdeutsche Hals-Nasen-Ohrenärzte
P. Lohnstein, M. Riechmann, Th. Klenzner, J. Raczkowsky, H.Wörn, J. Schipper
- „Virtuelle Planungsmatrix für atraumatische schädelbasischirurgische Zugangswege". 78. Jahrestagung der Dt. Gesellschaft für HNO-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie
P. Lohnstein, M. Riechmann, Th. Klenzner, J. Raczkowsky, H. Wörn, J. Schipper
- Identifying access paths for endoscopic interventions at the lateral skull base. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, Proceedings of the 22nd International Congress and Exhibition, 2008
M. Riechmann, P. U. Lohnstein, J. Raczkowsky, Th. Klenzner, J. Schipper, H. Wörn
- Untersuchung der ortsaufgelösten Erreichbarkeit anatomischer Strukturen. Tagungsband der 7. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., 2008
M. Riechmann, P. U. Lohnstein, J. Raczkowsky, Th. Klenzner, J. Schipper, H. Wörn
- „Probabilistische Modellierung interindividueller Varianzen des humanen Felsenbeins". 79. Jahrestagung der Dt. Gesellschaft für HNO-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie
P. Lohnstein, M. Riechmann, Th. Klenzner, J. Raczkowsky, H. Wörn, J. Schipper
- „Visuelle Darstellung von interindividuellen Unterschieden der Felsenbeinanatomie". 112. Tagung der Vereinigung Westdeutsche Hals-Nasen-Ohrenärzte
P. Lohnstein, M. Riechmann, Th. Klenzner, J. Raczkowsky, H. Wörn, J. Schipper
