Computergestützter 3-D-Operationssimulator

Fragestellung: CT-gestützte anatomische 3-D-Modelle haben sich zu einem wertvollen Hilfsmittel in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie entwickelt. Die präzise Übertragung der Erfahrungen und Ergebnisse der Operationssimulation auf den Patienten stellt uns bisher vor 3 Probleme: ¶1. Dreidimensionale Modelle verfügen über keine präzisen Referenzpunkte,¶ 2. die Verschiebungen lassen sich nur schwer dreidimensional vermessen und 3. die intraoperative Übertragung auf den Patienten ist nicht genau durchführbar. Material und Methode: Wir stellen ein neues System vor, das diese Probleme löst. Im ersten Schritt werden die 3-D-Zahnkränze gegen Gipsmodelle ausgetauscht. Als Referenz dient uns hierbei ein Splint mit ¶3 röntgendichten Halbkugeln. Zur dreidimensionalen Vermessung bei der Operationssimulation dient ein computergestützter elektromagnetischer Positionsgeber. Die Übertragung erfolgt mit dem neu entwickelten Modellübertragungsgerät. Als fixe Verankerung verwendet es einen neurochirurgischen Kopfring. Wir berichten über die Erfahrungen beim Einsatz des Systems bei bimaxillären Osteotomien an 15 Dysgnathiepatienten. Ergebnisse: Das 3-D-computergestützte Operationssimulations- und Modelloperationsübertragungssystem (3-D-COSMOS) ermöglicht den Austausch der Zahnmodelle gegen Gipszähne mit einer mittleren Genauigkeit von 0,03 mm. Die Verschiebungen der Kiefersegmente lassen sich dreidimensional exakt (0,11 mm), gleichzeitig an der Osteotomielinie und an den Zähnen, vermessen. Die Übertragung der neuen Kieferposition erfolgt mechanisch auf 0,05 mm genau. Die Operationsdauer wird mit 15 min nur unwesentlich verlängert. Schlussfolgerungen: Mit Hilfe des neuen Systems ist es erstmals möglich, die Operation an ¶3-D-Modellen, die nach CT-Daten angefertigt wurden, mit Hilfe einer elektromagnetisch-mechanischen Vorrichtung dreidimensional präzise zu simulieren und zu übertragen.

Computed tomography (CT)-based anatomic three-dimensional (3D) models have become important tools in oral maxillofacial surgery. There are three problems involved in the precise transfer of the experience gained and the results of simulation surgery to the patient: (1) 3D models have no precise reference points; (2) it is difficult to measure translations three-dimensionally; and (3) exact transfer to the patient intraoperatively is impossible. We have introduced a new system which solves these problems. In the first step 3D dental arches are replaced by plaster models, using an occlusal device with three radioopaque hemispheres as reference. A computerised electromagnetic tracker makes 3D measurements possible during simulated surgery, and a newly developed transfer system with a neurosurgical head frame to provide stable anchorage is used for positioning during surgery. We present our experience with this system in 15 orthognathic patients undergoing bimaxillary surgery. With the 3D computerised simulation surgery and model operation transfer system (3D-COSMOS) the dental arches can be replaced with a mean accuracy of 0.03 mm. The 3D translations of jaw segments can be measured precisely (0.11 mm) and simultaneously at the osteotomy line and the teeth. The new jaw position is transferred mechanically with a precision of 0.05 mm. Operation time is prolonged only by 15 min.