Advertisement

Der MKG-Chirurg

, Volume 10, Issue 4, pp 252–262 | Cite as

Virtuelle Techniken in der Traumatologie

Analyse, Planung, Umsetzung und Qualitätskontrolle
  • R. M. ZimmererEmail author
  • J. Dittmann
  • N.-C. Gellrich
Leitthema

Zusammenfassung

Hintergrund

Durch die Entwicklung moderner bildgebender Verfahren und der computerassistierten Chirurgie mit virtueller Planung, intraoperativer Navigation und Herstellung patientenspezifischer Implantate eröffnet sich dem Mund‑, Kiefer- und Gesichtschirurgen eine virtuelle Welt mit zahlreichen neuen Möglichkeiten insbesondere für die Traumatologie und die Rekonstruktion sekundärer Deformitäten.

Ziel

Ziel der Arbeit war es, anhand der Rekonstruktion posttraumatischer Jochbein- und Orbitadeformitäten die Möglichkeiten virtueller Techniken im Bereich Traumatologie der MKG-Chirurgie exemplarisch aufzuzeigen.

Material und Methoden

Anhand klinischer Beispiele für primäre und sekundäre posttraumatische Deformitäten werden der Einsatz unterschiedlicher virtueller Techniken sowie der Arbeitsablauf bei der virtuellen Planung, der späteren Herstellung und dem navigationsgestützten Einbringen patientenspezifischer Implantate demonstriert. Auch die Anwendung der intraoperativen Röntgenbildgebung wird aufgezeigt, die mit der intraoperativen Navigation direkt kombiniert werden kann. Der Arbeitsablauf bei der Korrektur posttraumatischer Deformitäten unter Zuhilfenahme virtueller Techniken gliedert sich in 4 Phasen: Analyse, Planung, Umsetzung und Qualitätskontrolle. In allen Phasen kommen virtuelle Techniken maßgeblich zum Einsatz.

Diskussion

Das Ausschöpfen aller Möglichkeiten der virtuellen Welt ist mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden. Der Einsatz virtueller Techniken erhöht jedoch die intraoperative Präzision, reduziert intraoperative Manipulationen, verkürzt die Operationszeit und verringert die Anzahl von Revisionseingriffen.

Schlüsselwörter

Dreidimensionale Bildgebung Intraoperative Navigation Implantate Virtuelle Konstruktion Computer-assistierte Chirurgie Patientenspezifisches Implantat 

Virtual techniques in traumatology

Analysis, planning, implementation and quality control

Abstract

Background

The development of innovative imaging modalities, computer-assisted surgery with virtual or digital planning and engineering, intraoperative navigation, and the manufacture of patient-specific implants opens up a virtual world with a variety of possibilities for oral and maxillofacial surgery, particularly in traumatology and secondary posttraumatic reconstructions.

Objective

Using reconstruction of posttraumatic zygomatic and orbital deformities as an example, the aim of the present study was to demonstrate the variety of possibilities provided by virtual techniques that can be applied in traumatology.

Material and methods

Exemplary cases of primary and secondary posttraumatic zygomatic and orbital deformities were selected in order to present our workflow. All currently available virtual techniques including the digital workflow of planning as well as the insertion of patient-specific implants using infrared-based real-time navigation are demonstrated. Finally, intraoperative imaging is also presented, particularly in combination with intraoperative navigation. Our workflow for the correction of any posttraumatic deformity including the orbit comprises four different phases: analysis, planning, solution, and quality control. Virtual techniques are a fundamental part of any phase.

Conclusion

Application of the whole spectrum of virtual techniques including preoperative planning, intraoperative navigation, intraoperative imaging, and production and insertion of patient-specific implants is associated with high instrumental requirements. However, virtual techniques in oral and maxillofacial surgery increase intraoperative precision, reduce intraoperative manipulations, shorten operation time, and reduce the number of secondary interventions.

Keywords

Imaging, three-dimensional Intraoperative navigation Implants Virtual engineering Surgery, computer-assisted Patient-specific implants 

Notes

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

R. M. Zimmerer, J. Dittmann und N.-C. Gellrich geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet keine von den Autoren durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Supplementary material

Zusätzliches Video 1: Axiale Fusion des präoperativen mit dem postoperativen 3‑D-Datensatz nach sekundärer Rekonstruktion des Jochbeins und der Orbita mit patientenspezifischen Implantaten. Die postoperative Situation ist farblich vom präoperativen Datensatz abgesetzt.

Zusätzliches Video 2: Sagittale Fusion des präoperativen mit dem postoperativen 3‑D-Datensatz nach sekundärer Rekonstruktion des Jochbeins und der Orbita mit patientenspezifischen Implantaten. Die postoperative Situation ist farblich vom präoperativen Datensatz abgesetzt.

Zusätzliches Video 3: Koronare Fusion des präoperativen mit dem postoperativen 3‑D-Datensatz nach sekundärer Rekonstruktion des Jochbeins und der Orbita mit patientenspezifischen Implantaten. Die postoperative Situation ist farblich vom präoperativen Datensatz abgesetzt.

Literatur

  1. 1.
    Ellis E 3rd (2012) Orbital trauma. Oral Maxillofac Surg Clin North Am 24:629–648CrossRefPubMedGoogle Scholar
  2. 2.
    Ellis E 3rd (2017) Update on craniomaxillofacial trauma. J Oral Maxillofac Surg 75:888–889CrossRefPubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    Essig H, Dressel L, Rana M et al (2013) Precision of posttraumatic primary orbital reconstruction using individually bent titanium mesh with and without navigation: a retrospective study. Head Face Med 9:18CrossRefPubMedPubMedCentralGoogle Scholar
  4. 4.
    Essig H, Rana M, Kokemueller H et al (2013) Referencing of markerless CT data sets with cone beam subvolume including registration markers to ease computer-assisted surgery – a clinical and technical research. Int J Med Robot 9:e39–45CrossRefPubMedGoogle Scholar
  5. 5.
    Gellrich NC, Schramm A, Hammer B et al (2002) Computer-assisted secondary reconstruction of unilateral posttraumatic orbital deformity. Plast Reconstr Surg 110:1417–1429CrossRefPubMedGoogle Scholar
  6. 6.
    Gutwald R, Schon R, Gellrich NC et al (2002) Bioresorbable implants in maxillo-facial osteosynthesis: experimental and clinical experience. Injury 33(Suppl 2):B4–B16CrossRefPubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Hassfeld S, Muhling J, Zoller J (1995) Intraoperative navigation in oral and maxillofacial surgery. Int J Oral Maxillofac Surg 24:111–119CrossRefPubMedGoogle Scholar
  8. 8.
    Hassfeld S, Mühling J, Zöller J (1994) Planung und Durchführung von Mittelgesichtsverlagerungen mit Hilfe eines 3D-Navigationsgerätes. Mund Kiefer Gesichtschir 18:259–263Google Scholar
  9. 9.
    Heiland M, Habermann CR, Schmelzle R (2004) Indications and limitations of intraoperative navigation in maxillofacial surgery. J Oral Maxillofac Surg 62:1059–1063CrossRefPubMedGoogle Scholar
  10. 10.
    Hohlweg-Majert B, Schon R, Schmelzeisen R et al (2005) Navigational maxillofacial surgery using virtual models. World J Surg 29:1530–1538CrossRefPubMedGoogle Scholar
  11. 11.
    Manson PN (1994) Three-dimensional CT diagnosis of maxillofacial trauma. N Engl J Med 330:69CrossRefPubMedGoogle Scholar
  12. 12.
    Manson PN, Markowitz B, Mirvis S et al (1990) Toward CT-based facial fracture treatment. Plast Reconstr Surg 85:202–212CrossRefPubMedGoogle Scholar
  13. 13.
    Metzger MC, Bittermann G, Dannenberg L et al (2013) Design and development of a virtual anatomic atlas of the human skull for automatic segmentation in computer-assisted surgery, preoperative planning, and navigation. Int J Comput Assist Radiol Surg 8:691–702CrossRefPubMedGoogle Scholar
  14. 14.
    Metzger MC, Schon R, Tetzlaf R et al (2007) Topographical CT-data analysis of the human orbital floor. Int J Oral Maxillofac Surg 36:45–53CrossRefPubMedGoogle Scholar
  15. 15.
    Rana M, Chui CH, Wagner M et al (2015) Increasing the accuracy of orbital reconstruction with selective laser-melted patient-specific implants combined with intraoperative navigation. J Oral Maxillofac Surg 73:1113–1118CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. 16.
    Rana M, Gellrich MM, Gellrich NC (2015) Customised reconstruction of the orbital wall and engineering of selective laser melting (SLM) core implants. Br J Oral Maxillofac Surg 53:208–209CrossRefPubMedGoogle Scholar
  17. 17.
    Schmelzeisen R, Gellrich NC, Schoen R et al (2004) Navigation-aided reconstruction of medial orbital wall and floor contour in cranio-maxillofacial reconstruction. Injury 35:955–962CrossRefPubMedGoogle Scholar
  18. 18.
    Schramm A, Gellrich NC, Schmelzeisen R (2007) Navigational surgery of the facial skeleton. Springer, Berlin, HeidelbergGoogle Scholar
  19. 19.
    Schramm A, Suarez-Cunqueiro MM, Rucker M et al (2009) Computer-assisted therapy in orbital and mid-facial reconstructions. Int J Med Robot 5:111–124CrossRefPubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    Schumann P, Lindhorst D, Wagner ME et al (2013) Perspectives on resorbable osteosynthesis materials in craniomaxillofacial surgery. Pathobiology 80:211–217CrossRefPubMedGoogle Scholar
  21. 21.
    Wagner M, Essig H (2017) Intraoperative 3‑D-Bildgebung als Ergänzung oder Ersatz der intraoperativen Navigation? Mund Kiefer Gesichtschir 10(3):190–196.  https://doi.org/10.1007/s12285-017-0111-8 Google Scholar
  22. 22.
    Wagner ME, Lichtenstein JT, Winkelmann M et al (2015) Development and first clinical application of automated virtual reconstruction of unilateral midface defects. J Craniomaxillofac Surg 43:1340–1347CrossRefPubMedGoogle Scholar
  23. 23.
    Wilde F, Lorenz K, Ebner AK et al (2013) Intraoperative imaging with a 3D C‑arm system after zygomatico-orbital complex fracture reduction. J Oral Maxillofac Surg 71:894–910CrossRefPubMedGoogle Scholar
  24. 24.
    Wilde F, Schramm A (2014) Intraoperative imaging in orbital and midface reconstruction. Facial Plast Surg 30:545–553CrossRefPubMedGoogle Scholar
  25. 25.
    Zimmerer RM, Ellis E 3rd, Aniceto GS et al (2016) A prospective multicenter study to compare the precision of posttraumatic internal orbital reconstruction with standard preformed and individualized orbital implants. J Craniomaxillofac Surg 44:1485–1497CrossRefPubMedGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Medizin Verlag GmbH 2017

Authors and Affiliations

  1. 1.Klinik und Poliklinik für Mund‑, Kiefer und GesichtschirurgieMedizinische Hochschule HannoverHannoverDeutschland

Personalised recommendations