Nawigacja po segmentach kości - Bone segment navigation
Nawigacja segmentów kostnych jest metodą chirurgiczną stosowaną w celu znalezienia anatomicznego położenia przemieszczonych fragmentów kości w złamaniach lub pozycjonowania chirurgicznie utworzonych fragmentów w chirurgii twarzoczaszki. Takie fragmenty są później utrwalane na miejscu przez osteosyntezę . Został on opracowany do stosowania w twarzoczaszki i jamy ustnej i chirurgii szczękowo-twarzowej .
Po wypadku lub urazie może dojść do złamania, a powstałe fragmenty kości mogą zostać przemieszczone. W obszarze jamy ustnej i części twarzowej szczęki, takie przemieszczenie może mieć duży wpływ zarówno na estetykę twarzy i funkcji narządu: złamanie występującego w kości, która ogranicza z orbity mogą spowodować podwójne widzenie ; żuchwowego pęknięcie może wywołać znaczne modyfikacje zgryz ; w ten sam sposób złamanie czaszki ( neuroczaszkowej ) może spowodować wzrost ciśnienia śródczaszkowego .
W ciężkich wrodzonych wadach rozwojowych twarzoczaszki wymagane jest chirurgiczne utworzenie zwykle wielu segmentów kości z precyzyjnym ruchem tych segmentów, aby uzyskać bardziej normalną twarz.
Planowanie i symulacja chirurgiczna
Osteotomii to interwencja chirurgiczna, która składa się do przecinania kości i położenia otrzymanych fragmentów w odpowiednim miejscu anatomicznym. Aby zapewnić optymalną repozycjonowanie struktur kostnych przez osteotomię , interwencję można zaplanować z wyprzedzeniem i przeprowadzić symulację. Symulacja chirurgiczna jest kluczowym czynnikiem w skróceniu rzeczywistego czasu operacji. Często podczas tego rodzaju operacji dostęp chirurgiczny do odcinków kostnych jest bardzo ograniczony przez obecność tkanek miękkich: mięśni, tkanki tłuszczowej i skóry – stąd prawidłowa repozycja anatomiczna jest bardzo trudna do oceny lub wręcz niemożliwa. Można przeprowadzić przedoperacyjne planowanie i symulację na modelach nagich struktur kostnych. Alternatywną strategią jest zaplanowanie procedury w całości na modelu wygenerowanym przez tomografię komputerową i wyprowadzenie specyfikacji ruchu w sposób czysto numeryczny.
Materiały i urządzenia potrzebne do planowania i symulacji przedoperacyjnej
Osteotomie wykonywane w chirurgii ortognatycznej są klasycznie planowane na modelach odlewanych szczęk łożyskowych, zamocowanych w artykulatorze . W przypadku pacjentów bezzębnych planowanie chirurgiczne może być wykonane przy użyciu modeli stereolitograficznych . Te trójwymiarowe modele są następnie cięte wzdłuż planowanej linii osteotomii, przesuwane i mocowane w nowej pozycji. Od lat 90. opracowano nowoczesne techniki planowania przedoperacyjnego – umożliwiające chirurgowi planowanie i symulację osteotomii w środowisku wirtualnym, w oparciu o przedoperacyjną CT lub MRI ; procedura ta zmniejsza koszty i czas tworzenia, pozycjonowania, cięcia, zmiany położenia i ponownego mocowania modeli odlewanych dla każdego pacjenta.
Przeniesienie planowania przedoperacyjnego na salę operacyjną
Przydatność planowania przedoperacyjnego, niezależnie od jego dokładności, zależy od dokładności odtworzenia symulowanej osteotomii w polu operacyjnym. Przeniesienie planowania opierało się głównie na umiejętnościach wizualnych chirurga. Rozwinięto różne ramy prowadzące, aby mechanicznie kierować repozycjonowaniem fragmentów kości.
Taka rama czołowa jest mocowana do głowy pacjenta podczas tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego oraz operacji. Istnieją pewne trudności w korzystaniu z tego urządzenia. Po pierwsze, potrzebna jest dokładna odtwarzalność pozycji głowicy na głowie pacjenta, zarówno podczas rejestracji CT lub MRI, jak i podczas operacji. Nagłowie jest stosunkowo niewygodne w noszeniu i bardzo trudne lub wręcz niemożliwe w przypadku małych dzieci, które mogą nie współpracować podczas zabiegów medycznych. Z tego powodu zrezygnowano z headframes na rzecz bezramowej stereotaksji zmobilizowanych segmentów względem podstawy czaszki. Śródoperacyjna rejestracja anatomii pacjenta na modelu komputerowym odbywa się w taki sposób, że nie jest konieczne umieszczanie punktów referencyjnych przed badaniem CT.
Zrezygnowano z początkowych prób pozycjonowania fragmentów kości przy użyciu systemu elektromagnetycznego ze względu na potrzebę stworzenia środowiska bez metali żelaznych. W 1991 roku Taylor w IBM we współpracy z zespołem chirurgii twarzoczaszki na Uniwersytecie Nowojorskim opracował system śledzenia fragmentów kości oparty na kamerze na podczerwień (IR) i nadajnikach podczerwieni przymocowanych do czaszki. System ten został opatentowany przez IBM w 1994 roku. Co najmniej trzy nadajniki podczerwieni są przymocowane w obszarze nerwowo - czaszkowym, aby skompensować ruchy głowy pacjenta. Do kości, na których ma zostać wykonana osteotomia i repozycjonowanie kości, przymocowane są trzy lub więcej nadajników podczerwieni. Pozycja 3D każdego nadajnika jest mierzona przez kamerę na podczerwień na tej samej zasadzie, co w nawigacji satelitarnej . Komputerowa stacja robocza stale wizualizuje rzeczywistą pozycję fragmentów kości w porównaniu z wcześniej ustaloną pozycją, a także dokonuje przestrzennych określeń w czasie rzeczywistym swobodnie poruszających się segmentów kostnych powstałych w wyniku osteotomii. W ten sposób fragmenty można bardzo dokładnie ustawić w pozycji docelowej, określonej z góry przez symulację chirurgiczną. Niedawno podobny system, Nawigator segmentów chirurgicznych (SSN), został opracowany w 1997 roku na Uniwersytecie w Regensburgu w Niemczech przy wsparciu firmy Carl Zeiss .
Pierwszym doniesieniem klinicznym o zastosowaniu tego typu systemu był Watzinger i in. w 1997 r. w repozycji złamań jarzmowych przy użyciu lustrzanego obrazu od strony normalnej jako celu. W 1998 roku Marmulla i Niederdellmann opisali system do śledzenia pozycji osteotomii LeFort I, a także repozycjonowania złamań jarzmowych. W 1998 Cutting et al. zgłoszono stosowanie systemu do śledzenia wielosegmentowych osteotomii środkowej części twarzy w poważnych wadach rozwojowych twarzoczaszki.
Bibliografia
- ^ Obwegeser, HL (1969). „Korekcja chirurgiczna małych lub retroprzemieszczonych szczęk. Plast Reconstr Surg . 43 (4): 351–65. doi : 10.1097/00006534-196904000-00003 . PMID 5776622 . S2CID 41856712 .
- ^ Cięcie, C; Grayson, B; Bookstein, F; Kim, H; McCarthy, J (1991). „Przypadek wielu osteotomii czaszkowo-szczękowych w chorobie Crouzona”. W Caronni, EP (red.). Chirurgia twarzoczaszki 3 . Bolonia: Monduzzi Editore. Numer ISBN 9788832300000.
- ^ Cięcie, C; Bookstein, F; Grayson, B; Fellingham, L; McCarthy, J (1986). „Trójwymiarowe wspomagane komputerowo projektowanie procedur chirurgicznych twarzoczaszki: Optymalizacja i interakcja z modelami cefalometrycznymi i CT” . Plast. Rekonstrukcja Surg . 77 (6): 877–87. doi : 10.1097/00006534-198606000-00001 . PMID 3714886 . S2CID 41453653 .
- ^ Cięcie, C; Grayson, B; Kim, H (1990). „Precyzyjne wieloodcinkowe pozycjonowanie kości metodami wspomaganymi komputerowo w zabiegach chirurgicznych twarzoczaszki”. Proc. IEEE inż. Med. Biol. Soc . 12 : 1926-7.
- ^ Taylor, RH; Cięcie, C; Kim, Y; i in. (1991). Oparty na modelu optymalny system planowania i wykonywania z aktywnym wykrywaniem i pasywną manipulacją w celu zwiększenia ludzkiej precyzji w chirurgii zintegrowanej z komputerem . Proceedings Międzynarodowe Sympozjum Robotyki Eksperymentalnej . Tuluza, Francja: Springer-Verlag.
- ^ Taylor, RH; Paweł H; Cięcie, C; i in. (1992). „Wzmocnienie ludzkiej precyzji w chirurgii zintegrowanej komputerowo”. Innowacje i technologie w biologii i medycynie . 13 (4): 450–68.
- ^ Taylor, R; Kim, Y (wynalazcy) (1994). Sygnalizator i sposób monitorowania pozycji w operacji chirurgicznej . Ossining, NY: Patent Stanów Zjednoczonych 5,279,309.
- ^ a b Marmulla R, Niederdellmann H: Wspomagana komputerowo nawigacja segmentu kości , J Craniomaxillofac Surg 26: 347-359, 1998
- ^ Watzinger, F; Wanschitz, F; Wagnera; i in. (1997). „Nawigacja wspomagana komputerowo we wtórnej rekonstrukcji pourazowych deformacji jarzmowych”. J Craniomaxillofac Surg . 25 (4): 198–202. doi : 10.1016/s1010-5182(97)80076-5 . PMID 9268898 .
- ^ Cięcie, C; Grayson, B; McCarthy, J; i in. (1998). „System wirtualnej rzeczywistości do pozycjonowania fragmentów kości w wielosegmentowych zabiegach chirurgicznych twarzoczaszki”. Plast Reconstr Surg . 102 (7): 2436–43. doi : 10.1097/00006534-199812000-00027 . PMID 9858182 .