Konstruktive versus rekonstruktive Chirurgie: Entwicklung eines modellgestützten OP-Verfahrens der Kranioplastik

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die ersten Anwendungen des von Professor Hannes Haberl entwickelten Prototyps einer rahmenbasierten Kranioplastik zur Behandlung von Patienten mit Kranio-synostosen auszuwerten, dem konventionellen Verfahren gegenüberzustellen und technische sowie prozedurale Verbesserungen zur Entwicklung eines Serientyps zu entwerfen. Patienten mit einer Kraniosynostose entwickeln durch den vorzeitigen Verschluss von Schädelnähten eine Schädelfehlbildung die am häufigsten aufgrund des psychosozialen Stigmas und nur sehr selten durch das Risiko neurokognitiver Einschränkungen oder einer intrakraniellen Druckerhöhung interventionsbedürftig wird. In den vergangenen 50 Jahren hat sich die klassische Operationstechnik im Gegensatz zu anderen chirurgischen Herausforderungen nicht weiterent-wickelt. Auch eine begleitende wissenschaftliche Diskussion von Zielkriterien findet, vermutlich aufgrund der historischen Vorbelastung der Diskussion von Schädelformen, bisher nicht statt. Die bisherige Praxis der Schädelumformung erfolgt deshalb weiterhin freihändig und subjektiv, nach Erfahrung, Begabung und dem ästhetischen Urteil des Operateurs oder seines Teams. Ziel der hier dokumentierten Entwicklungsarbeit war es, das mit einer langen Lernkurve verbundene chirurgische Ringen, um eine letztendlich weder referenzierte noch validierte Schädelform durch die Verwendung eines aus einem statistisch ermittelten Formenraum berechneten normativen Modells zu ersetzen. Dazu wurde eine normative Datenbank aus MRT-Bildern gesunder Kinder erstellt, aus der stereolithographisch sterilisierbare maßstabsgerechte Modellschädel für jeden Eingriff hergestellt werden können. Diese Modellschädel repräsentieren die Ebene der inneren Schädelkontur und erlauben die korrigierende Aufformung und Fixierung entnommener deformierter Knochenfragmente auf ihrer Oberfläche in der gewünschten, zielführenden Anordnung. In insgesamt 14 klinischen Anwendungen wurde die erwartete Objektivierung und Vereinfachung der Modellierung in jedem Fall erreicht. Die erhofften Nebeneffekte im Sinne einer Reduktion der Operationsdauer, der Transfusionsmengen und des klinischen sowie intensivstationären Aufenthaltes gegenüber den konventionellen Verfahren konnten aufgrund der noch sehr zeitintensiven Anwendung des komplexen Prototy- Settings bisher noch nicht umgesetzt werden. Dieser Schritt soll mit der Weiterentwicklung und Vereinfachung des in dieser Studie als funktionsfähig erwiesenen Operationsrahmens erreicht werden. Weitere Vorteile der Modellverwendung in der anschaulicheren Kommunikation des operativen Vorgehens mit Eltern sowie Kollegen und damit in der Ausbildung, stellten sich bereits heraus. Die begleitende Anpassung des Transfusionsregimes und die Einführung einer antifibrinolytischen Therapie mit Tranexamsäure im Zuge dieser erlaubten schon jetzt eine signifikante Reduktion der Transfusionsrate von 85% auf 56%.

The aim of this study was to evaluate the first applications of frame-based cranioplasty, developed by Professor Hannes Haberl at the Charité Universitätsmedizin Berlin. It analyzes the efforts of this unique technique for the treatment of patients with craniosynostosis in comparison to the conventional methods. Furthermore, technical and procedural improvements, supporting the development of a final version, are to be identified. Craniosynostosis, the premature closure of one or more cranial sutures, causes different types of skull deformities. The distinctive features of the resulting shape deviation stigmatises patients in their psychosocial environment. That is why the creation of a discret, normal head shape is the main goal of any craniofacial procedure. Concommitant mild neurocognitive limitations of the patients seemed to be not influenced by surgery. Increased intracranial pressure concerns only a minority of predominantely syndromal patients. Probably due to the historical load of racial discrimination, there is no scientific discussion about aesthetic target criteria in craniofacial surgery. Therefore the current practice of craniofacial surgery remains freehanded and based on the subjectively experience, talent and aesthetic judgement of the surgeon or his team. The goal of this work was to reduce the learning curve related to the individual struggle for a neither referenced nor validated normal skull shape by replacing it with the provision of statistical knowledge represented by a data based model. For this purpose a normative database of MRI images of healthy children was created. One of any number of possible statistical stereolithographic models of average skull shapes was provided. The model represents a statistical normative head conture for a limited age group of patients. A corresponding surgical frame allows for the exact correction, positioning and stable fusion of harvested bone fragments, making up a mono-bloc implant. In a total of 14 clinical applications the expected objectification and simplification of skull mo¬delling was achieved in every case. Due to the time consuming handling of the prototype, neither a reduction in the duration of procedure, related transfusion rates or volumes nor in the length of intensive care and hospital stay could be achieved during these attempts. Necessary further development steps could be identified. Nevertheless, the skull model improves the communication with parents and colleagues and supports the training of surgeons already. An accompanying adjustment of the transfusion regime and the introduction of an antifibrinolytic therapy with tranexamic acid has permitted a significant reduction in the transfusion rate from 85% to 56%.