Навигация по костному сегменту - Bone segment navigation

Навигация по костному сегменту - это хирургический метод, используемый для определения анатомического положения смещенных костных фрагментов при переломах или для позиционирования хирургически созданных фрагментов в черепно-лицевой хирургии. Такие фрагменты позже фиксируются на месте с помощью остеосинтез. Он был разработан для использования в черепно-лицевой и челюстно-лицевая хирургия.

После несчастного случая или травмы может произойти перелом, а образовавшиеся костные фрагменты могут сместиться. В ротовой и челюстно-лицевой области такое смещение может иметь большое влияние как на эстетику лица, так и на функцию органа: перелом в кости, которая ограничивает орбита может привести к диплопия; а нижнечелюстной перелом может вызвать значительные модификации окклюзия зубов; таким же образом череп (нейрокраниум ) перелом может привести к увеличению внутричерепное давление.

При тяжелых врожденных пороках лицевого скелета хирургическое создание обычно множественных[1][2] Требуются костные сегменты с точным перемещением этих сегментов для создания более нормального лица.

Хирургическое планирование и хирургическое моделирование

An остеотомия представляет собой хирургическое вмешательство, которое заключается в рассечении кости и перемещении полученных фрагментов в правильное анатомическое место. Для обеспечения оптимальной репозиции костных структур путем остеотомия вмешательство можно спланировать заранее и смоделировать. Хирургическое моделирование - ключевой фактор в сокращении фактического времени работы. Часто во время такого рода операции хирургический доступ к костным сегментам очень ограничен наличием мягких тканей: мышц, жировой ткани и кожи, поэтому правильную анатомическую репозицию очень трудно оценить или даже невозможно. Может быть выполнено предоперационное планирование и моделирование на моделях голых костных структур. Альтернативная стратегия состоит в том, чтобы полностью спланировать процедуру на модели, созданной с помощью компьютерной томографии, и вывести характеристики движения исключительно численно.[3]

Материалы и устройства, необходимые для предоперационного планирования и моделирования

Остеотомии, выполненные в ортогнатическая хирургия классически планируются на литых моделях зубчатых кулачков, закрепленных в артикулятор. За беззубый пациентов, хирургическое планирование может быть выполнено с использованием стереолитографические модели. Эти трехмерные модели затем разрезаются вдоль запланированной линии остеотомии, сдвигаются и фиксируются в новом положении. С 1990-х годов были разработаны современные методы предоперационного планирования, позволяющие хирургу планировать и моделировать остеотомию в виртуальной среде на основе предоперационной CT или же МРТ; Эта процедура сокращает затраты и продолжительность создания, позиционирования, резки, изменения положения и повторной фиксации литых моделей для каждого пациента.

Перенос предоперационного планирования в операционную

Схематическое изображение принципа навигации по костному сегменту; DRF1 и DRF2 = IR

Полезность предоперационного планирования, каким бы точным он ни был, зависит от точности воспроизведения моделируемого изображения. остеотомия в операционном поле. Перенос планирования в основном основывался на зрительных способностях хирурга. Были разработаны различные направляющие подголовники для механического управления перемещением костных фрагментов.[нужна цитата ]

Такой подголовник прикрепляется к голове пациента во время КТ или МРТ и хирургического вмешательства. Есть определенные сложности в использовании этого устройства. Во-первых, необходима точная воспроизводимость положения рамы на голове пациента как при регистрации КТ или МРТ, так и во время операции. Подголовник относительно неудобен для ношения и очень труден или даже невозможен для маленьких детей, которые могут отказываться от сотрудничества во время медицинских процедур. По этой причине отказались от подголовников в пользу безрамной стереотаксии мобилизованных сегментов относительно основания черепа. Интраоперационная регистрация анатомии пациента с помощью компьютерной модели выполняется таким образом, что предварительная КТ установка реперных точек не требуется.

С использованием SSN в операционной; 1 = ИК-приемник, 2 и 4 = ИК-эталонные устройства, 3 = SSN-рабочая станция


Навигатор по хирургическому сегменту

Первоначальные попытки позиционирования костных фрагментов с использованием электромагнитной системы были прекращены из-за необходимости в среде без черных металлов.[4] В 1991 году Тейлор из IBM, работая в сотрудничестве с командой черепно-лицевой хирургии Нью-Йоркского университета, разработал систему отслеживания костных фрагментов на основе инфракрасный (ИК) камера и ИК передатчики прикреплен к черепу.[5][6] Эта система была запатентована IBM в 1994 году.[7] Как минимум три ИК-передатчика подключены к нейрокраниум область для компенсации движений головы пациента. Три или более ИК-передатчика прикреплены к костям, на которых будет выполняться остеотомия и репозиция кости. В 3D положение каждого передатчика измеряется ИК-камерой по тому же принципу, что и в спутниковая навигация. Компьютерная рабочая станция постоянно визуализирует фактическое положение костных фрагментов по сравнению с заранее заданным положением, а также в реальном времени производит пространственное определение свободно движущихся костных сегментов, полученных в результате остеотомии. Таким образом, фрагменты могут быть очень точно расположены в кости. целевое положение, заданное хирургическим моделированием. Совсем недавно похожая система, Навигатор по хирургическому сегменту (SSN), была разработана в 1997 г. Регенсбургский университет, Германия при поддержке Компания Carl Zeiss.[8]

Клиническое использование навигации по костному сегменту

Первое клиническое сообщение об использовании этого типа системы было сделано Watzinger et al. в 1997 г.[9] при репозиции переломов скуловой кости с использованием в качестве мишени зеркального изображения с нормальной стороны. В 1998 году Marmulla и Niederdellmann сообщили о системе для отслеживания положения остеотомии LeFort I, а также репозиции перелома скуловой железы.[8] В 1998 году Cutting et al.[10] сообщили об использовании системы для отслеживания многосегментных остеотомий средней зоны лица при крупных черепно-лицевых пороках.

Рекомендации

  1. ^ Обвегезер, HL (1969). «Хирургическая коррекция малых или ретросмещенных верхних челюстей. Деформация« тарелка ». Пласт Реконстр Сург. 43 (4): 351–65. Дои:10.1097/00006534-196904000-00003. PMID  5776622.
  2. ^ Резка, C; Грейсон, Б. Bookstein, F; Kim, H; Маккарти, Дж (1991). «Случай множественной черепно-челюстной остеотомии при болезни Крузона». В Каронни, EP (ред.). Черепно-лицевая хирургия 3. Болонья: Monduzzi Editore. ISBN  9788832300000.
  3. ^ Резка, C; Bookstein, F; Грейсон, Б. Феллингхэм, L; Маккарти, Дж (1986). «Трехмерное компьютерное проектирование черепно-лицевых хирургических процедур: оптимизация и взаимодействие с цефалометрическими моделями и моделями на основе компьютерной томографии». Пласт. Реконстр. Surg. 77 (6): 877–87. Дои:10.1097/00006534-198606000-00001. PMID  3714886.
  4. ^ Резка, C; Грейсон, Б. Ким, H (1990). «Точное позиционирование многосегментной кости с использованием компьютерных методов в черепно-лицевых хирургических вмешательствах». Proc. IEEE Eng. Med. Биол. Soc. 12: 1926–7.
  5. ^ Тейлор, Р.Х .; Резка, C; Ким, Y; и другие. (1991). Система оптимального планирования и исполнения на основе моделей с активным зондированием и пассивным манипулированием для повышения точности человека в компьютерно-интегрированной хирургии. Труды Международного симпозиума по экспериментальной робототехнике. Тулуза, Франция: Springer-Verlag.
  6. ^ Тейлор, Р.Х .; Пол, H; Резка, C; и другие. (1992). «Повышение точности человека в компьютерной интегрированной хирургии». Инновации и технологии в биологии и медицине. 13 (4): 450–68.
  7. ^ Тейлор, Р. Ким, Y (изобретатели) (1994). Сигнальное устройство и метод контроля положения во время хирургической операции. Оссининг, Нью-Йорк: Патент США 5 279 309.
  8. ^ а б Мармулла Р., Нидерделманн Х: Компьютерная навигация по костному сегменту, J Craniomaxillofac Surg 26: 347-359, 1998.
  9. ^ Watzinger, F; Wanschitz, F; Вагнер, А; и другие. (1997). «Автоматизированная навигация при вторичной реконструкции посттравматических деформаций скуловой железы». J Craniomaxillofac Surg. 25 (4): 198–202. Дои:10.1016 / с 1010-5182 (97) 80076-5. PMID  9268898.
  10. ^ Резка, C; Грейсон, Б. Маккарти, Дж; и другие. (1998). «Система виртуальной реальности для позиционирования костных фрагментов при проведении многосегментных черепно-лицевых хирургических вмешательств». Пласт Реконстр Сург. 102 (7): 2436–43. Дои:10.1097/00006534-199812000-00027. PMID  9858182.