Axel Hebecker

Vergleichende Untersuchung zur Qualität der C-Bogen-basierten 3D-Bildgebung am Talus

ZusammenfassungExtraossäre bzw. intraartikuläre Schraubenfehllagen – z. B. bei Osteosynthesen peripherer gelenknaher und Gelenkfrakturen wie Talus- oder Kalkaneusfrakturen · entziehen sich häufig einer intraoperativen Bildwandlerdiagnostik und werden dann erst im postoperativen CT-Bild erkannt. Ziel der Studie ist es daher, den Wert einer neuen C-Bogen-basierten dreidimensionalen (3D-)Bildgebung im Vergleich mit Durchleuchtung, konventionellem Röntgenbild und CT an einem Extremitätenmodell festzustellen.Vier nicht frakturierte anatomische Unterschenkelpräparate wurden gemäß standardisierter operativer Technik parallel zur Taluslängsachse von ventral verschraubt, um Schraubenosteosynthesen von Talushalsfrakturen zu simulieren. Anschließend wurden die versorgten Präparate mit konventionellem Röntgen, Durchleuchtung, Spiral-CT und der neuen 3D-Bildgebung mit SIREMOBIL Iso-C3D untersucht und von 10 Radiologen und 10 Unfallchirurgen beurteilt. Die Beurteilung von subjektiver Bildqualität und die Beurteilung der Lage der eingebrachten Schrauben wurde in allen 4 Untersuchungsmodalitäten verglichen.Obwohl die Beurteilung der Bildqualität des SIREMOBIL Iso-C3Dim Vergleich zu Durchleuchtung, konventionellem Röntgen und CT am schlechtesten (p<0,001) abschnitt, war die Güte der mit SIREMOBIL Iso-C3Derhobenen Befunde denen der CT-Untersuchungen gleichwertig und dem bisherigen Vorgehen mit intraoperativer Durchleuchtung und anschließender postoperativer Röntgenkontrolle überlegen.Am untersuchten kleinen Gelenk mit geringer Menge artefaktgebenden Materials ist das SIREMOBIL Iso-C3Dsehr gut zur intraoperativen Diagnostik geeignet. Bezüglich der Beurteilung von Schraubenlagen ist das System v. a. für stark gekrümmte Flächen peripherer Gelenke prädestiniert.AbstractMalposition of extraosseous or intra-articular screws, e.g., in osteosyntheses of joint fractures or in the vicinity of joints, frequently remains undiscovered in intraoperative fluoroscopy and is only recognized on postoperative computed tomography (CT) scans. The aim of the study, therefore, was to assess the value of a new mobile C-arm three-dimensional imaging device in comparison with fluoroscopy, conventional radiographs, and CT scans using an extremity model.Screws were inserted ventrally in four anatomic lower leg specimens without talus fractures parallel to the longitudinal axis to simulate surgical management of fractures of the talus. The specimens supplied were examined with fluoroscopy, conventional radiography, spiral CT, and the new three-dimensional imaging with the SIREMOBIL Iso-C3D. These four modalities were evaluated by ten radiologists and ten trauma surgeons and were compared regarding subjective image quality and position of the screws.The quality of information acquired with the SIREMOBIL Iso-C3Dwas equal to that of the CT examinations, although image quality was considered inferior to fluoroscopy, conventional radiography, and CT (p<0,001). In contrast to the previous procedure with intraoperative fluoroscopy and subsequent postoperative X-ray control, the results obtained with the SIREMOBIL IsoC3Dwere superior.The SIREMOBIL Iso-C3D is useful for the intraoperative diagnosis of small joints with few artifacts producing osteosynthesis material, i.e., for recognizing the position of screws in the region of glenoid surfaces.

Strahlendosis im OP – ein Vergleich computerassistierter Verfahren

ZusammenfassungComputerassistierte Verfahren werden seit den 1990er Jahren in der Orthopädie und Traumatologie eingesetzt. Neben der seit dieser Zeit proklamierten erhöhten Genauigkeit im Vergleich zu konventionellen Operationsverfahren wurde als einer der Hauptvorteile der Computernavigation eine Verminderung ionisierender Strahlung im unfallchirurgischen OP angeführt. In vielen Studien konnte Ersteres belegt werden. Um Letzteres zu messen,wurde diese Studie durchgeführt. Ihr Ziel war es, Röntgendosen sowohl bei konventionellen als auch bei computerunterstützten Verfahren mit einem C-Bogen-Gerät des Typs SIREMOBIL Iso-C3D® (Fa. Siemens Medical Solutions) zu quantifizieren. Es sollte erstmals nachgewiesen werden, welche Verfahren in Hinsicht auf Minimierung der emittierten Röntgendosis überlegen sind. Die klinischen Messungen wurden ergänzt durch Labormessungen mit Hilfe einer Ionisationsmesskammer im Innern eines Standard-Plexiglasphantoms. Die Studie untersuchte in ihrem klinischen Teil an insgesamt 42 Patienten den Einsatz neuer, computerunterstützter Verfahren im Vergleich zu konventionellen Methoden anhand von Eingriffen an der unteren Extremität (n=14) und Wirbelsäulenoperationen (n=28). Als Verfahren wurden untersucht 1. die konventionelle Operationsmethode, 2. die CT-basierte Navigation, 3. die C-Arm-Navigation und 4. die Iso-C-3D-Navigation. Der Schwerpunkt der klinischen Untersuchungen lag dabei auf der Ermittlung von Strahlendosen mittels Thermolumineszenzdosimetrie sowie der Erfassung der Betriebszeiten des Röntgengeräts im Verlauf eines operativen Eingriffs. Die Erkenntnisse aus den klinischen Studien werden gestützt durch die Ergebnisse aus den Labormessungen. Es konnte gezeigt werden, dass die computerunterstützten Verfahren in allen untersuchten Bereichen eine deutliche Reduktion der Strahlenexposition bei verkürzten Durchleuchtungszeiten erreichen. Für die erst kürzlich,während der laufenden Studie, in den klinischen Betrieb eingeführte Iso-C-3D-Navigation wurde die größte Verminderung der Freisetzung von ionisierender Strahlung ermittelt.AbstractSince the 1990s, computer-assisted methods have been well-established in the field of orthopedics and traumatology. In addition to the proven improvement in the field of surgical precisioncompared with conventional techniques, the decrease in the amount of emitted ionizing radiation inside of the operating room was cited to constitute an additional major advantage of computer-based navigation. The goal of this study was to quantify X-ray dose values exposed during both conventional methods and computer-assisted procedures, the latter being performed using a C-arm device SIREMOBIL Iso-C3D (Siemens Medical Solutions). The clinical measurements were supplemented by laboratory experiments using a pinpoint ionization chamber placed inside a standard lucite phantom. The clinical part of the study investigated the application of new, i.e. computer assisted, techniques in comparison with conventional procedures on in total 42 patients experiencing surgery either on their lower extremities (n=14) or on the spine (n=28). The techniques applied were:(1) conventional surgical procedure, (2) CT-based navigation, (3) C-arm navigation, and (4) Iso-C3D-navigation. The main focus of the clinical evaluation was the determination of radiation dose values by means of thermoluminescence dose meters, accompanied by the registration of the operation times of the X-ray tube during a surgical intervention. The conclusions from the clinical studies are in agreement with the results from the laboratory measurements. Computer-assisted techniques led to a significant reduction in X-ray dose exposure and drastically shortened irradiation times. The most pronounced decrease in the emission of ionizing radiation was achieved in case of the Iso-C3D-navigation, which has only recently been introduced into clinical practice, i.e. during runtime of this study.

Navigation Using Fluoro-CT Technology

Background:The mobile SIREMOBIL® Iso-C3D C-arm is a device that permits the intraoperative three-dimensional (3-D) representation of bony structures (multiplanar reconstructions). Linking to navigation makes it possible to transfer the generated 3-D data directly to the navigation system. The advantages of CT-based navigation with 3-D representation of bone structures are therefore combined with the advantages of inherent navigation with intraoperative imaging. The surgical instrument is immediately displayed in the image, i.e., without any complex manual registration procedure.Patients and Methods:Inherent navigation in 3-D images from the Iso-C3D was successfully used for the first time in this study in a larger group of patients. 39 patients who intraoperatively underwent successful navigation in Iso-C3D images were included in the study.Results:143 drilling procedures were performed in the 39 patients. Pedicle instrumentations took place in 24 of the 39 patients. Eight patients underwent screw placements on the pelvic ring (sacroiliac joint screw placement, placement of anterior column screw, acetabulum osteosynthesis). Four patients underwent retrograde perforation of a talus cyst and filling with autologous cancellous bone, while one patient underwent screw osteosynthesis on the neck of the femur, and two patients underwent placement of an external fixator with a hinge at the elbow joint. One pedicle screw was found to be 2 mm out of position in the spinal group. All other screws/drillings were placed correctly. Additionally, in three patients intraoperative navigation had to be aborted due to hard- or software problems. In these cases, surgery was finished in conventional ways.Conclusion:The results herein for the extremities, spine, and pelvis are very encouraging and portend an advance in safety and quality in the operating room (OR). As compared to the conventional approach and other computer-assisted procedures (CT-based navigation, C-arm-based 2-D navigation), the lowest rate of incorrect placements and the lowest average fluoroscopy time were achieved during the placement of pedicle screws on the spine with Iso-C3D navigation at a comparable average OR duration. Iso-C3D navigation supports standardized work procedures in the OR.

Computer assistierte Chirurgie, Entwicklung und Perspektiven 2001 Ergebnisse einer Arbeitstagung auf Schloß Reisensburg, 23./24.11.2000

ZusammenfassungDie Entwicklung der Computer assistierten Chirurgie (CAS) wird beeinflusst durch die Verbesserung bildgebender Verfahren, aber auch durch neue Ideen und zunehmende Forderungen der Anwender. In der Bildgebung werden derzeit Multidetektorensysteme mit zunehmender Detektorenreihenzahl eingeführt. Die C- Arm Navigation erfährt eine neue Methode der 3D-Bildgebung durch den isozentrischen C-Bogen. Die CT-basierte Navigation ist für den Bereich der Wirbelsäule ein Standardverfahren, beim Becken befindet es sich in der klinischen Anwendungserprobung. Im Bereich der Endoprothetik ist das primär etablierte Verfahren die Roboter assistierte Hüftprothetik, gefolgt von der Knieendoprothetik. Ein innovatives Konzept ist die modalitätsbasierte Navigation, die sich eignet für Indikationen im Bereich des gesamten Skeletts. Bei der Visualisierung stellt die Polygongraphik den Standard-Visualisierungsansatz zur Darstellung dreidimensionaler Bildern dar. Für die Zukunft muss das Ziel sein, die Komponenten ineinander zu integrieren. Um diese neuen Technologien sicher anwenden zu können, müssen Ausbildungsstandards erarbeitet werden. Die Systeme müssen kontinuierlich verbessert und verfeinert werden. Dies setzt einen intensiven Gedankenaustausch aller Beteiligten voraus.AbstractThe progress in computer assisted surgery (CAS) is influenced by new technologies in imaging as well as by the input of the users. At present, CAS procedures are established in dorsal spine instrumentation, prosthetics and long bone surgery. Present status and future of CAS was a topic of an expert meeting at the Reisensburg castle. Imaging will speed up in the future using multi-detector techniques. C-arm navigation will gain more information using the 3D technology intraoperatively. CT based navigation procedures are standard in spine and will be established in pelvic surgery. CAS in robotics at the moment means the use of robot-assistance. A new concept is the modality-based navigated surgery, which can be used at various skeletal locations. Visualization of patient data will improve using 3D semi-transparencies with real time update. In the future it will be mandatory to find algorithms to fuse the different possibilities and techniques. A new concept of surgical training is necessary to teach CAS procedures. Therefore discussion must go on to improve these systems.