Intraoperative Präzision mechanischer, elektromagnetischer, infrarot- und lasergeführter Navigationssysteme in der computergestützten Chirurgie

Zusammenfassung

Untersucht und beschrieben wird die intraoperative Präzision bei computergestützten chirurgischen Eingriffen, für die sich eine Abhängigkeit von den physikalischen Grundlagen der verwendeten Navigationssysteme – beschrieben durch die immanente Gerätepräzision – der geometrischen Anordnung und Verankerung von Referenz- und Zielpunkten sowie der Qualität der Bilddatensätze zeigt. Alle Messungen werden an 5 Navigationssystemen unterschiedlichen Bautyps vorgenommen: Viewing Wand (ISG), SMN-Mikroskop (Carl Zeiss), MKM-System (Carl Zeiss) und STP-Pointer (Leibinger), der als baugleicher STN-Pointer inzwischen von Carl Zeiss vertrieben wird. Diese Navigationssysteme erreichen eine immanente Präzision zwischen 0,1 und 2,0 mm. Vergleichend wird die Präzision eines elektromagnetischen Systems (3-Space-Digitizer von Polhemus) gegenübergestellt, das aufgrund komplexer sphärischer Verzerrungen elektromagnetischer Felder in Gegenwart von Metall, rotierenden Instrumenten und Stromkreisen nach dem derzeitigen Stand der Technik für einen operativen Einsatz am Patienten ausscheidet. Die Navigationssysteme werden an einem geometrischen Meßobjekt geprüft, die Datenverrechnung zur Präzisionsbestimmung und Qualitätssicherung der Systeme erfolgt mit dem Navigation Analyzer, entwickelt an der Universität Regensburg mit Unterstützung von Carl Zeiss. Es wird diskutiert, welche Navigationssysteme grundsätzlich innerhalb der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Anwendung finden können.

Summary

Intraoperative precision in computer-assisted surgery depends on the characteristics of a navigation system, the precision of correlation between object and data set, the position, number and fixation of landmarks, and the parameters of the data set. The characteristics of a navigation system, in particular the immanent precision, can be detected by the use of the geometric model and navigation analyzer developed at the University of Regensburg with the support of Carl Zeiss, Germany. The precision of five navigation systems of different types and technology was measured: Viewing Wand (ISG, mechanical system), the SMN microscope (Carl Zeiss, infrared system with laser autofocus), the MKM system (Carl Zeiss, robot platform with laser autofocus) and the STP pointer (Leibinger, infrared system). The immanent precision of these systems ranges from 0.1 to 2.0 mm. An electromagnetic system (3-Space Digitizer, Polhemus) was compared; this produces serious spherical deviations of 10.0 to 20.0 mm in the presence of metal, surgical and rotating instruments, and circuits. The application of these different systems for craniomaxillofacial surgery is discussed.