Ein Meßsystem zur präoperativen Planung und intraoperativen Kontrolle von Dysgnathieoperationen

Abstract

Die gegenwärtigen Verfahren zur operativen Korrektur von dysgnathen Kieferstellungen beinhalten keine zahlenmäßige intraoperative Kontrollmöglichkeit der aktuellen Relation der Kieferanteile zum Schädelskelett. Zur Lösung dieser Aufgabe bietet sich der Einsatz eines intraoperativen Navigationssystems an. Zunächst wurde daher das kommerzielle, kieferchirurgisch und zahnmedizinisch einsetzbare Navigationssystem "Virtual Patient System" evaluiert. Die Genauigkeit des im Nayigationssystem verwendeten Trackingsystems wurde in der Labor- und Operationsumgebung untersucht und Maßnahmen zur Erhöhung der Genauigkeit entwickelt. Anschließend wurde eine Patientenuntersuchung in Form einer Pilotstudie mit 17 Patienten durchgeführt, bei denen eine Oberkieferverlagerung mit oder ohne weitere Segmentierung im Rahmen einer mono- oder bimaxillären Osteotomie vorgenommen wird. Das Navigationssystem wurde in dieser Studie zur Überprüfung der klinischen Ergebnisse genutzt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Evaluation wurde ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung der Verschiebungswerte in der Operationsplanung entwickelt und mathematisch beschrieben. Das Verfahren orientiert sich an den Kauebenen und dient gleichermaßen der präoperativen Bestimmung der Verschiebungswerte und der intraoperativen Kontrolle und Zielführung anhand der Zielgrößen. Die Übertragung der Planungsdaten kann dadurch standardisiert und objektiviert und somit unabhängig vom bedienenden Personal werden. Die softwaretechnische Realisierung des neuen Verfahrens unter Einbeziehung der Untersuchungen des Navigationssystems gewonnenen Ergebnisse erfolgt plattformunabhängig und schließt eine schnell, intuitiv und übersichtlich zu bedienende Benutzeroberfläche ein. Abschließend wird die Verifikation des Verfahrens in Form von Genauigkeitsstudien im Vergleich zwischen Labor- und Operationsumgebung und im zweiten Schritt beim intraoperativen Einsatz mit 12 Patienten beschrieben.

Current techniques for the surgical correction of dysgnathic jaw positions do not regularly include numerical control of the actual relation of the jaw to the skull. This represents a typical task for an intraoperative navigation system. The "Virtual Patient System", a commercially available navigation system designed for applications in maxillofacial surgery and orthodontics, has therefore been evaluated in respect to its practicability. The accuracy of the tracking system integrated in the navigation system was evaluated in laboratory and surgical environments, resulting in considerable enhancements. Subsequently, a pilot study was conducted with 17 patients which underwent a Le Fort I osteotomy during a mono- or bimaxillary osteotomy with or without further segmentation of the maxilla. The navigation system used in this study served to verify the clinical results. Based on the results of this study, a new approach for determining the displacement values in the operation planning has been developed and described in mathematical terms. This approach refers to the occlusal plane and is suitable both for the preoperative determination of the displacement values and for their intraoperative controlling and guidance. The transfer of the planning results to the operation room is thus standardized and nearly independent of user variations. The software implementation of the approach utilizes the results of the navigation system evaluation. It is platform independent and includes a readily learnable, intuitive and clear user interface. The method has been verified firstly by a comparative accuracy study in laboratory and surgical environments and secondly by an intraoperative application study with a group of 12 patients.