D. Kendoff

Kosten- und Nutzenanalyse der intraoperativen 3D-Bildgebung

ZusammenfassungHintergrundDurch intraoperative dreidimensionale (3D-)Bildgebung können notwendige Revisionen bereits intraoperativ durchgeführt werden, eine 2. Operation wird vermieden. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, eine Kosten- und Nutzenanalyse im 1. Jahr der Anwendung durchzuführen, um unter dem DRG-System für den Anwender eine größere Transparenz zu erzeugen.MethodikAuf der Basis interner Daten und der Literatur wurden die jährlichen Betriebskosten des Iso-C3D auf 27.940xa0EUR (Kaufpreis, Abschreibung, Wartung, Reparatur) veranschlagt, die Kosten einer durchschnittlichen Revision als Zweitoperation auf 2385xa0EUR (vermiedene Kosten durch Iso-C3D), die Kosten eines intraoperativen 3D-Scans betragen 131,08xa0EUR (Abdeckung, Zeitbedarf, Personal).ErgebnisseIm Jahr 2003 wurden bei 126xa0Patienten alleine aufgrund der intraoperativen 3D-Information durch das Siremobil 24 intraoperative Revisionen (19%) erforderlich. Bei 11 (8,7%) Patienten wurde eine Korrektur der Implantatlage vorgenommen, bei 13 (10,3%) Patienten wurde die Reposition und die Implantatlage verbessert. Unter Berücksichtigung alleine der Fixkosten konnten 29.311,52xa0EUR, unter Berücksichtigung der Fix- und dynamischen Kosten 12.795,44xa0EUR eingespart werden. Da die Parameter für jede Klinik unterschiedlich sind, eignet sich folgende Formel für eine individuelle Berechnung. Zur Berechnung der Kostenegalisierung ergibt sich folgender mathematischer Zusammenhang: (jährliche Fixkosten) + (Scankosten × Anzahl der Fälle) − (Revisionskosten × Revisionsrate [p]) × Anzahl der Fälle [n]) = 0.DiskussionObwohl die Kosten für einen Iso-C3D beträchtlich sind, kann bei häufiger Anwendung und hohen vermiedenen Revisionsraten auch ein betriebswirtschaftlicher Nutzen entstehen. Beträgt die vermiedene Revisionsrate aber nur 5%, kann eine erhebliche Unterdeckung entstehen.AbstractBackgroundWith intraoperative 3D imaging, inevitable corrections may be done already during the operation, and a second procedure can be avoided. The purpose of this study was to perform a cost-benefit analysis during the first year of intraoperative 3D application in order to provide a cost transparency for the surgeon within the current DRG system.MethodsOn the basis of internal data and the literature, the annual operating costs of the ISO-C3D were calculated at 27,940 euros (purchase price, depreciation, maintenance, repair), the costs of an average revision as a secondary operation at 2,385 euros (costs avoided with the ISO-C3D, Siremobil, Siemens, Erlangen, Germany), and the dynamic costs of an intraoperative 3D scan were averaged to 131.08 euros (draping, additional time, personnel).ResultsIn the year 2003 intraoperative 3D scanning was done in 126 patients, and intraoperative revision was performed in 24 (19%) due to the additional intraoperative 3D information provided by the Siremobil. In 11 (8.7%) patients the implant position was corrected and in 13 (10.3%) patients the reduction was improved. Taking only fixed costs into consideration, 29,311.52 euros could be saved, and when fixed and dynamic costs are taken into account 12,795.44 euros could be saved. Since the parameters for each hospital are different, the following formula for an individual computation is suitable. For the calculation of the cost the following mathematical relationship results: (annual fixed costs) + (costs per scan × number of cases) − (revision costs × revision rate [p]) × number of cases [N]) = 0.DiscussionAlthough the costs of an ISO-C3D are considerably high, an economic benefit can also accrue with frequent application and high rates of avoided revision. However, if the rate of avoided revision adds up to only 5%, a substantial deficit may result.

Navigated osteosynthesis of the proximal femur. An experimental study

ZusammenfassungEine wichtige Ursache für das sekundäre Implantatversagen bei der Osteosynthese proximaler Femurfrakturen ist eine Fehllage der Gleitschraube. In der konventionellen Technik wird die Implantation mit 1 oder 2 simultanen Bildwandlern kontrolliert. Problematisch ist die Strahlenbelastung des Operationspersonals. In einer experimentellen Studie überprüften wir die Präzision und Strahlenbelastung bei der navigierten Implantation der dynamischen Hüftschrauben. Drei Versuchsreihen wurden durchgeführt: 1. Bohrung und Schraubenimplantation mit der konventionellen Technik (Führungsdraht, Stufenbohrer), 2. navigierte Bohrung mit einem 3,2-mm-Bohrer, Einschieben des Führungsdrahtes und Überbohren mit dem Stufenbohrer, 3. navigierte Bohrung mit 3,2xa0mm, dann Röntgenkontrolle und dann Korrektur oder Überbohren. Bezüglich der Operationszeit, Präzision der Schraubenlage („tip-apex distance“ nach Baumgaertner und 135°-Winkel) ergab sich kein signifikanter Unterschied. Jedoch war mit Navigation die Röntgenzeit um bis zu 93% vermindert. Navigation kann mit derselben Präzision die Röntgenbelastung erheblich vermindern.AbstractScrew position in femoral head has been considered the most important predictive factor for mechanical failure in pertrochanteric osteosynthesis, and correct positioning is assisted by fluoroscopic control. Although fluoroscopy leads to precise and reproducible results, it is associated with scattered radiation to the patient and surgical staff. Computer-assisted surgery (CAS) may be an alternative in means of achieving precise screw insertion with a low radiation dose. We designed a laboratory study in which artificial proximal femora were submitted to insertions of a dynamic hip screw (DHS) and an anti-rotational screw (ARS). Three set-ups were tested: (1) conventional implantation with two simultaneous C-arms using a guide wire; (2) drilling and implantation controlled by CAS solely with a 3.2-mm drill bit, then insertion of a guide wire and drilling for the dynamic hip screw; (3) after navigated drilling (3.2xa0mm) a fluoroscopic control was performed. Five variables were used comparing methods and surgeons: operation time, radiation time, tip–apex distance (TAD), and the insertion neck–shaft angles of DHS and ARS. Considering TAD as a precision parameter, CAS led to screw insertion as accurate as with fluoroscopic control, with a reduction of radiation time up to 93%.

[Cost-benefit analysis of intraoperative 3D imaging].

ZusammenfassungHintergrundDurch intraoperative dreidimensionale (3D-)Bildgebung können notwendige Revisionen bereits intraoperativ durchgeführt werden, eine 2. Operation wird vermieden. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, eine Kosten- und Nutzenanalyse im 1. Jahr der Anwendung durchzuführen, um unter dem DRG-System für den Anwender eine größere Transparenz zu erzeugen.MethodikAuf der Basis interner Daten und der Literatur wurden die jährlichen Betriebskosten des Iso-C3D auf 27.940xa0EUR (Kaufpreis, Abschreibung, Wartung, Reparatur) veranschlagt, die Kosten einer durchschnittlichen Revision als Zweitoperation auf 2385xa0EUR (vermiedene Kosten durch Iso-C3D), die Kosten eines intraoperativen 3D-Scans betragen 131,08xa0EUR (Abdeckung, Zeitbedarf, Personal).ErgebnisseIm Jahr 2003 wurden bei 126xa0Patienten alleine aufgrund der intraoperativen 3D-Information durch das Siremobil 24 intraoperative Revisionen (19%) erforderlich. Bei 11 (8,7%) Patienten wurde eine Korrektur der Implantatlage vorgenommen, bei 13 (10,3%) Patienten wurde die Reposition und die Implantatlage verbessert. Unter Berücksichtigung alleine der Fixkosten konnten 29.311,52xa0EUR, unter Berücksichtigung der Fix- und dynamischen Kosten 12.795,44xa0EUR eingespart werden. Da die Parameter für jede Klinik unterschiedlich sind, eignet sich folgende Formel für eine individuelle Berechnung. Zur Berechnung der Kostenegalisierung ergibt sich folgender mathematischer Zusammenhang: (jährliche Fixkosten) + (Scankosten × Anzahl der Fälle) − (Revisionskosten × Revisionsrate [p]) × Anzahl der Fälle [n]) = 0.DiskussionObwohl die Kosten für einen Iso-C3D beträchtlich sind, kann bei häufiger Anwendung und hohen vermiedenen Revisionsraten auch ein betriebswirtschaftlicher Nutzen entstehen. Beträgt die vermiedene Revisionsrate aber nur 5%, kann eine erhebliche Unterdeckung entstehen.AbstractBackgroundWith intraoperative 3D imaging, inevitable corrections may be done already during the operation, and a second procedure can be avoided. The purpose of this study was to perform a cost-benefit analysis during the first year of intraoperative 3D application in order to provide a cost transparency for the surgeon within the current DRG system.MethodsOn the basis of internal data and the literature, the annual operating costs of the ISO-C3D were calculated at 27,940 euros (purchase price, depreciation, maintenance, repair), the costs of an average revision as a secondary operation at 2,385 euros (costs avoided with the ISO-C3D, Siremobil, Siemens, Erlangen, Germany), and the dynamic costs of an intraoperative 3D scan were averaged to 131.08 euros (draping, additional time, personnel).ResultsIn the year 2003 intraoperative 3D scanning was done in 126 patients, and intraoperative revision was performed in 24 (19%) due to the additional intraoperative 3D information provided by the Siremobil. In 11 (8.7%) patients the implant position was corrected and in 13 (10.3%) patients the reduction was improved. Taking only fixed costs into consideration, 29,311.52 euros could be saved, and when fixed and dynamic costs are taken into account 12,795.44 euros could be saved. Since the parameters for each hospital are different, the following formula for an individual computation is suitable. For the calculation of the cost the following mathematical relationship results: (annual fixed costs) + (costs per scan × number of cases) − (revision costs × revision rate [p]) × number of cases [N]) = 0.DiscussionAlthough the costs of an ISO-C3D are considerably high, an economic benefit can also accrue with frequent application and high rates of avoided revision. However, if the rate of avoided revision adds up to only 5%, a substantial deficit may result.

Präzision in der orthopädischen Computernavigation

ZusammenfassungDie Navigation findet vermehrt Zuspruch in der orthopädischen und unfallchirurgischen operativen Versorgung, insbesondere im Bereich der Endoprothetik. Vereinfachungen und die Nutzung bildfreier Navigationsmodule ermöglichen eine deutliche Komfortverbesserung für den Operateur. Die Präzision des Navigationssystems ermöglicht prinzipiell Korrekturen bzw. Implantatausrichtungen innerhalb eines 1°- bzw. 1-mm-Bereichs. Untersuchungen der derzeit genutzten Algorithmen zur Registrierung der mechanischen Beinachse und der Gelenkflächen zeigen reproduzierbare und valide Ergebnisse.Mithilfe der Navigation gelingt eine exaktere Platzierung von Hüft- und Knieendoprothesen mit einer deutlichen Reduktion der Varianz gegenüber der konventionellen Technik. Ähnliches gilt für die Navigation der tibialen Umstellungsosteotomie, die Korrektur der mechanischen Beinachse wird genauer im Bezug zur präoperativen Planung und reproduzierbarer im Vergleich zur konventionellen Technik. Groß angelegte prospektive Studien im Vergleich zur konventionellen Technik liegen bisher nur für die Knie-TEP-Navigation vor. Ob tatsächlich mithilfe der verbesserten Prothesenplatzierung längere Standzeiten resultieren, werden die nächsten Jahre zeigen. Prospektiv randomisierte Studien sind hier prinzipiell für alle navigierten Operationen und Techniken notwendig.AbstractNavigation has become increasingly integrated into orthopaedic surgery, especially in the area of endoprosthetic procedures. Simplification of the instrumentation along with the use of imageless systems has increased the ease of use for the orthopaedic surgeon. Principle navigation systems enable an accuracy of corrections and alignments within intervals of 1xa0mm or 1°. Consequently, potential intra- and interobserver failures during the registration procedure typically range within a few millimetres or degrees. Analysis of the actual algorithms used for the registration process of the lower extremity mechanical axis and the articular surfaces reveal valid and reproducible results.With the help of navigation, it is possible to achieve a higher degree of precision in total hip and knee implant placement, including a distinct reduction in variance as compared to conventional techniques. Similarly, application of navigation during a high tibial osteotomy or at the osteotomy of the distal radius also enables a more precise correction of the axis of the affected extremity, in addition to improved reproducibility. Despite these promising early results, large prospective clinical studies comparing conventional techniques versus computer assisted navigation are thus far only available for total knee arthroplasty. Whether navigated prosthesis placement can truly extend the longevity of an implant will require continued observation in the years to come. In addition, further prospective studies are required to determine the benefit of navigation in other orthopaedic procedures.

A new parallel drill guide for navigating femoral neck screw placement. Development and evaluation

ZusammenfassungHintergrundTraumatologische Applikationen in der computerassistierten Chirurgie nutzen häufig konventionelle mechanische Instrumente zur Simulation einfacher Bohrer- oder Implantatplatzierungen. Dabei werden meist notwendige implantatspezifische Winkelangaben oder zu berücksichtigende Parallelitäten unzureichend oder gar nicht dargestellt. Dies trifft auch für die Anwendungen der navigierten Schenkelhalsverschraubung oder Platzierung der dynamischen Hüftschraube zu. Ziel dieser Studie war es, eine konventionelle mechanische parallele Doppelbohrbüchse (DBB) zur Schenkelhalsverschraubung in ein Navigationsmodul zu integrieren und somit die Vorteile der mechanischen und navigierten Platzierungshilfen für diesen minimal-invasiven Eingriff zu kombinieren.Material und MethodeNach primärer Fixation der Referenzmarker erfolgte die Software Einbindung in ein konventionelles Traumanavigationsmodul mit graphischer Darstellung der kompletten DBB und aller spezifischer Winkelangaben. Plausibilitätstests erfolgen an Plastikknochen, sekundär wurde eine randomisierte Studie an intakten Plastikfemurmodellen und Kadavern im Vergleich zur konventionellen Technik durchgeführt. Die erfassten Zielparameter dabei waren: Gesamtröntgenzeit, Operationsdauer, Genauigkeit (mit Hilfe des „tip apex distance“; TAD), Schraubenparallelität sowie die Röntgenzeit bis zum Beginn des Registrierungsvorgangs.ErgebnisseDie Ergebnisse zeigten erwartungsgemäß eine Reduktion der Röntgenzeit mit Hilfe der navigierten DBB von 60%. Die Operationszeit wurde dabei im Vergleich zur konventionellen Technik um 30% verlängert. Bezüglich der Genauigkeit, gemessen am TAD und der Parallelitäten beider Schrauben, zeigten sich keine signifikanten Unterschiede.SchlussfolgerungDie permanente Visualisation der parallelen Trajektorien mit Hilfe der neuen navigierten DBB ermöglicht eine sichere und reproduzierbare Schraubenplatzierung in minimal-invasiver Technik bei Schenkelhalsfrakturen. Eine Kombination mechanischer und navigierter Hilfen zur Implantatplatzierung erscheint auch bei anderen traumatologischen Indikationen sinnvoll.AbstractBackgroundTrauma navigation applications employ conventional mechanical surgical instruments for the simulation of drilling trajectories. Few complex mechanical targeting instruments, such as guides with fixed angles or with multiple parallel cannulas, have been adapted into trauma navigation systems. We have integrated a complex mechanical tool, the parallel drill guide (PDG) for the minimally invasive treatment of femoral neck fractures, into a trauma navigation module. The combined advantage of a complex yet commonly used mechanical tool with the benefits of fluoroscopic navigation was evaluated.Material and methodsTo adapt the conventional PDG to a fluoroscopic navigation system, the instrument was fitted with a non-detachable reflective marker array. Navigation engineers developed custom software to enable visualization of the navigated PDG. A comparison of conventional versus navigated PDG techniques was performed on plastic bone models and cadavers. No software or mechanical failures occurred with the navigated PDG procedures.ResultsWhile the total operative time was 30% more with navigation compared with conventional techniques, the total radiation time for the navigated group was reduced by more than 60%. This study demonstrates the successful integration of a cannulated parallel drill guide with a fluoroscopic navigation system.ConclusionThe continuous display of the complex PDG mechanical instrument, with multiple parallel virtual trajectories, enables safe and accurate parallel screw placement. The integration of complex mechanical instrumentation with navigation for the accurate placement of hardware represents an attractive direction in multiple trauma applications.

A-Mode-Ultraschall-Pointer für die navigierte Beckenchirurgie

ZusammenfassungDie chirurgische Navigation hat sich als ein Verfahren bewährt, das minimal-invasives Vorgehen erlaubt und sehr präzise chirurgische Eingriffe sowie eine Reduzierung der Strahlenbelastung für Patient und Personal ermöglicht. Durchgesetzt haben sich die Fluoroskopie-basierten Navigationssysteme. Für bestimmte Beckeneingriffe sind jedoch die hohe Bildqualität und das deutlich größere Scan-Volumen der Computertomographie (CT) durchaus erforderlich. Um in diesen Fällen navigieren zu können, benötigt man eine Registrierung. Damit kann der reelle Knochen des Patienten mit dem CT-Datensatz abgeglichen werden. Paar-Punkt-Registrierung (PPR) und Oberflächenregistrierung (OR) sind notwendig, um gute Präzisionsbedingungen zu schaffen. Für eine herkömmliche OR müssen Punkte der Beckenknochenoberfläche unter teilweise erheblicher Invasivität auf der exponierten Knochenoberfläche registriert werden. Dies stellt den Anspruch der Navigation in Frage, ein minimal-invasives Vorgehen zu ermöglichen. Wir integrierten daher einen A-Mode-Ultraschall-Pointer, um eine erweiterte OR am Beckenknochen ohne invasives Vorgehen durchführen zu können. Wir konnten so eine gleich gute und z.xa0T. verbesserte Genauigkeit im Vergleich zur herkömmlichen Methode erzielen.AbstractSurgical navigation has proven to be a minimally invasive procedure that enables precise surgical interventions with reduced exposure to irradiation for patient and personnel. Fluoroscopy-based modules have prevailed on the market. For certain operations of the pelvis computed tomography is necessary with its high imaging quality and considerably larger scan volume. To enable navigation in these cases, matching of the CT data set and the patient’s real pelvic bone is essential. The common pair point-matching algorithm is complemented by the surface-matching algorithm to achieve an even higher overall precision of the system. For conventional surface matching with a solid pointer, the bone has to be exposed from soft tissue quite extensively, using a solid pointer. This conflicts with the claim of computer-assisted surgery to be minimally invasive. We integrated an A-mode ultrasonic pointer with the intention to perform extended surface matching on the pelvic bone noninvasively. Related to the conventional method, comparable and to some extent even improved precision conditions could be established.Surgical navigation has proven to be a minimally invasive procedure that enables precise surgical interventions with reduced exposure to irradiation for patient and personnel. Fluoroscopy-based modules have prevailed on the market. For certain operations of the pelvis computed tomography is necessary with its high imaging quality and considerably larger scan volume. To enable navigation in these cases, matching of the CT data set and the patients real pelvic bone is essential. The common pair point-matching algorithm is complemented by the surface-matching algorithm to achieve an even higher overall precision of the system. For conventional surface matching with a solid pointer, the bone has to be exposed from soft tissue quite extensively, using a solid pointer. This conflicts with the claim of computer-assisted surgery to be minimally invasive. We integrated an A-mode ultrasonic pointer with the intention to perform extended surface matching on the pelvic bone noninvasively. Related to the conventional method, comparable and to some extent even improved precision conditions could be established.

Die navigierte Scaphoidschraube

ZusammenfassungHintergrundBisherige Anwendungen der Navigation zur Platzierung von Scaphoidschrauben waren v.xa0a. aufgrund fehlender Fixierungsmöglichkeiten der Referenzmarker nicht möglich. Fehlplatzierungsraten bei Scaphoidosteosynthesen zeigen den aktuellen Bedarf einer dreidimensionalen (3D), bildbasierten Navigation und einer intraoperativen Erfolgskontrolle. Dazu wurde eine neue röntgendurchlässige Lagerungsschiene entwickelt, welche prinzipiell eine 3D fluoroskopiebasierte Navigation am Scaphoid ermöglicht. Die Testung dieser Lagerungsschiene und gleichzeitige, präzise Platzierung einer Schraubenosteosynthese wird hier beschrieben.Material und MethodenEine röntgendurchlässige Lagerungsschiene aus Polysulfon (PSU) wurde mit gleichzeitiger Möglichkeit einer rigiden Fixierung des Referenzmarkers (RM) entwickelt. Die Befestigung des Unterarmes erfolgte in Hyperextensionsstellung des Handgelenkes. Mit Hilfe eines 3D-Echtzeit-Bewegungsanalyse-Systems wurden zunächst Relativbewegungen des Scaphoids auf der Schiene während eines konventionellen Bohrvorganges gemessen. Nach Datenakquisition mithilfe einer 3D-Fluoroskopie erfolgte eine Operationsplanung am Navigationssystem. Nach Kalibrierung eines 2,5xa0mm navigierten Bohrers erfolgte dessen Platzierung über einen palmaren, retrograden Zugang unter permanenter Navigationskontrolle. An 5xa0weichteilerhaltenen Kadavern wurden die Bohrkanäle im Scaphoid dann wie folgt in einem sekundären 3D-Scan beurteilt: Registrierungsartefakte (Bildqualität); Abweichungen der Bohrkanäle zur geplanten Trajektorie (<1xa0mm; >1xa0mm; >2xa0mm); wiederholte Bohrversuche; perforation des Scaphoids außerhalb der Eintrittsstelle.ErgebnisseEs kam zu keiner Dislokation zwischen der Lagerungsschiene und den anatomischen Präparaten. Es kam zu keinen relevanten Relativbewegungen zwischen dem Scaphoid und der Lagerungsschiene während eines konventionellen Bohrvorganges (<1°). Neben geringen Artefakten wurde die Bildqualität als gut beurteilt (VASxa07–9). Bezüglich der Deckungsgleichheit von Bohrkanal und Trajektorie zeigten sich keine Abweichungen ≥2xa0mm, eine Abweichung ≥1xa0mm, alle weiteren Fälle Abweichungen ≤1xa0mm. Kein wiederholter Bohrversuch war notwendig, eine Perforation des proximalen Scaphoidpols durch den Bohrkanal wurde entdeckt.SchlussfolgerungDie neue Lagerungsschiene ermöglicht die Iso-C-3D-basierte, navigierte Verschraubung des Scaphoids ohne invasive Fixierung eines Referenzmarkers unter permanenter Darstellung der Instrumente in den multiplanaren Rekonstruktionen. Platzierungen anhand geplanter, vorgegebener Trajektorien sind ohne Fehlplatzierungen >2xa0mm am Kadaver möglich, zusätzlich ermöglicht die Iso-C-3D-Bildgebung eine direkte intraoperative Erfolgskontrolle.AbstractIntroductionUp to now, the use of navigation systems for the placement of scaphoid screws has been impossible, mainly because there have been no ways of fixing the reference markers. Faulty placement rates in internal fixation of the scaphoid show there is a current need for a 3D image-based navigation system and intraoperative monitoring of how successful the procedure will be. For this reason, we have developed a new radiotransparent hand fixation device (Scaph-Splint®), which allows reliable and accurate drilling of the scaphoid using 3D navigation. Tests of this device and the simultaneous precise placement of screws securing an internal fixation device are described in this paper.Material and MethodsRelative movements between the wrist and fixation device were measured with a 3-D ultrasound motion analyser system. Five cadaveric upper extremity specimens were then used for further navigated test applications. Each specimen was placed in the fixation device, and both the forearm and hand were secured to the two surfaces, with the wrist in approximately 80° of extension. A reference marker was then securely fixed to the fixation device. A commercial navigation system and 3-D fluoroscopic imaging were used for each trial. Under navigation, the scaphoid was drilled in retrograde fashion, and a screw was placed into the drilled hole. Following screw placement, a 3D scan was performed to evaluate its position. The screw placement was analysed blindly to optimal placement and drill or screw perforation, and the image quality was rated on a visual analog scale (VAS).ResultsThere were few artefacts, and the image quality of the 3-D scan was judged as as good (VAS 7‑9). Deviations of ≥0.2xa0mm between planned trajectory and drilling tunnal were not found in any of the specimens; there were deviations of ≥1xa0mm in one case, and all other cases showed deviations of ≤1xa0mm. There were no registration failures of the navigation system, indicating that no loosening of the reference marker or movement of the hand occurred. There was one case of scaphoid perforation at the distal pole.DiscussionWe found that the Scaph-Split allowed complete immobilisation of the hand and carpus. This allowed for adequate reference tracker stability and subsequent successful 3D navigated fluoroscopic drilling and screw placement in the scaphoid. While further tests on fresh-frozen cadavers is warranted, this technique may prove clinically to be very useful for surgeons treating scaphoid fractures.

3D-fusionierte navigierte Anbohrung einer Osteonekrose des Femurkondylus

The primary goal of drilling procedures for the treatment of osteonecrotic lesions is revascularisation of the defect area. In the literature good results are reported for this technique in 70% of cases. Precise drilling of the necrosed area as part of a minimally invasive technique does, however, require unequivocal intraoperative identification of the region visually, either by arthroscopy or by fluoroscopy. In the case of inadequate imaging, as in our case, there is no longer any guarantee of precise drilling.Computer-assisted navigation system have already improved the precision of drilling procedures performed for various indications. Basically, however, a navigation is only as accurate as the underlying imaging. The use of preoperative data sets assumes an invasive and/or elaborate intraoperative recording procedure. For a procedure not requiring recording to be possible, image diffusion of the MRI and ISO-C(3D) data sets during the surgery would be necessary. In the present case a preoperative MRI data set was first combined with the ISO-C(3D) data set acquired intraoperatively. To this end, following application of the reference base a 3D scan was performed, and the data ascertained were transferred to the navigation system and in addition to the planning software. After fusion of the images the drilling canals were planned and implemented on the basis of the additional information emerging from the combination of the data. To be sure of success postoperatively, this was also merged with the preoperative MRI. The example shows that combining data sets makes it possible to improve the precision and safety of drilling in target areas that cannot be adequately imaged. In future, we hope it will prove possible to transfer the image data back into the navigation system after they have been merged. At present this is only possible with CT and MRI images. A comparative clinical trial is needed to find to what extent the success rate is improved over that achieved with conventional techniques.ZusammenfassungDas Ziel der operativen Therapie bei den Anbohrungen von Osteonekrosen besteht in der Revaskularisierung der Läsion. In der Literatur sind mit dieser Technik in 70% der Fälle gute Resultate beschrieben. Die exakte Anbohrung der Nekroseareale in minimal-invasiver Technik setzt jedoch die intraoperative eindeutige visuelle Identifizierung des Gebiets, entweder durch eine Arthroskopie oder die Fluoroskopie voraus. Bei unzureichender Darstellung wie in unserem Fall ist die präzise Bohrung nicht mehr gewährleistet.Mit dem Einsatz von Navigationssystemen konnte schon bei verschiedenen Indikationen die Präzision des Bohrungvorgangs erhöht werden. Prinzipiell kann die Navigation jedoch nur so genau sein, wie die zugrunde liegende Bildgebung. Die Verwendung von präoperativen Datensätzen setzt eine invasive bzw. aufwändige intraoperative Registrierung voraus. Um ein registrierungsfreies Vorgehen zu ermöglichen, wäre die Bildfusion der MRT- und ISO-C3D-Datensätze intraoperativ notwendig.Im Vorliegenden Fall wurde erstmals intraoperativ die Fusion eines präoperativen MRT-Datensatzes mit dem intraoperativ akquirierten ISO-C3D-Datensatzes durchgeführt. Hierzu wurde nach Anbringen der Referenzbase ein 3D-Scan durchgeführt, die akquirierten Daten wurden aufs Navigationssystem und zusätzlich auf eine Planungssoftware übertragen. Nach der Fusion der Bilder wurden die Bohrkanäle mit den zusätzlichen Informationen aus der Fusion geplant und durchgeführt. Um den postoperativen Erfolg zu sichern, wurde dieser ebenfalls mit dem präoperativen MRT fusioniert. Das Beispiel zeigt, dass durch Fusionierung von Datensätzen die Anbohrung von unzureichend darstellbaren Zielen, die Präzision und die Sicherheit erhöht werden kann. Kritisch zu betrachten ist, dass durch die Fusion ein zusätzlicher Zeitaufwand entsteht. In Zukunft ist es wünschenswert, dass nach Fusionierungen die Bilddaten zurück ins Navigationssystem übertragen können. Dies ist derzeit nur mit der CT- und MRT-Bildgebung möglich. Inwieweit wirklich eine Verbesserung der Erfolgsrate im Vergleich zu konventionellen Techniken resultiert, muss eine vergleichende klinische Studie zeigen.AbstractThe primary goal of drilling procedures for the treatment of osteonecrotic lesions is revascularisation of the defect area. In the literature good results are reported for this technique in 70% of cases. Precise drilling of the necrosed area as part of a minimally invasive technique does, however, require unequivocal intraoperative identification of the region visually, either by arthroscopy or by fluoroscopy. In the case of inadequate imaging, as in our case, there is no longer any guarantee of precise drilling.Computer-assisted navigation system have already improved the precision of drilling procedures performed for various indications. Basically, however, a navigation is only as accurate as the underlying imaging. The use of preoperative data sets assumes an invasive and/or elaborate intraoperative recording procedure. For a procedure not requiring recording to be possible, image diffusion of the MRI and ISO-C3D data sets during the surgery would be necessary.In the present case a preoperative MRI data set was first combined with the ISO-C3D data set acquired intraoperatively. To this end, following application of the reference base a 3D scan was performed, and the data ascertained were transferred to the navigation system and in addition to the planning software. After fusion of the images the drilling canals were planned and implemented on the basis of the additional information emerging from the combination of the data. To be sure of success postoperatively, this was also merged with the preoperative MRI. The example shows that combining data sets makes it possible to improve the precision and safety of drilling in target areas that cannot be adequately imaged. In future, we hope it will prove possible to transfer the image data back into the navigation system after they have been merged. At present this is only possible with CT and MRI images. A comparative clinical trial is needed to find to what extent the success rate is improved over that achieved with conventional techniques.

Drilling with 3D fluoroscopic navigation in osteonecrosis of the femoral condyle

The primary goal of drilling procedures for the treatment of osteonecrotic lesions is revascularisation of the defect area. In the literature good results are reported for this technique in 70% of cases. Precise drilling of the necrosed area as part of a minimally invasive technique does, however, require unequivocal intraoperative identification of the region visually, either by arthroscopy or by fluoroscopy. In the case of inadequate imaging, as in our case, there is no longer any guarantee of precise drilling.Computer-assisted navigation system have already improved the precision of drilling procedures performed for various indications. Basically, however, a navigation is only as accurate as the underlying imaging. The use of preoperative data sets assumes an invasive and/or elaborate intraoperative recording procedure. For a procedure not requiring recording to be possible, image diffusion of the MRI and ISO-C(3D) data sets during the surgery would be necessary. In the present case a preoperative MRI data set was first combined with the ISO-C(3D) data set acquired intraoperatively. To this end, following application of the reference base a 3D scan was performed, and the data ascertained were transferred to the navigation system and in addition to the planning software. After fusion of the images the drilling canals were planned and implemented on the basis of the additional information emerging from the combination of the data. To be sure of success postoperatively, this was also merged with the preoperative MRI. The example shows that combining data sets makes it possible to improve the precision and safety of drilling in target areas that cannot be adequately imaged. In future, we hope it will prove possible to transfer the image data back into the navigation system after they have been merged. At present this is only possible with CT and MRI images. A comparative clinical trial is needed to find to what extent the success rate is improved over that achieved with conventional techniques.ZusammenfassungDas Ziel der operativen Therapie bei den Anbohrungen von Osteonekrosen besteht in der Revaskularisierung der Läsion. In der Literatur sind mit dieser Technik in 70% der Fälle gute Resultate beschrieben. Die exakte Anbohrung der Nekroseareale in minimal-invasiver Technik setzt jedoch die intraoperative eindeutige visuelle Identifizierung des Gebiets, entweder durch eine Arthroskopie oder die Fluoroskopie voraus. Bei unzureichender Darstellung wie in unserem Fall ist die präzise Bohrung nicht mehr gewährleistet.Mit dem Einsatz von Navigationssystemen konnte schon bei verschiedenen Indikationen die Präzision des Bohrungvorgangs erhöht werden. Prinzipiell kann die Navigation jedoch nur so genau sein, wie die zugrunde liegende Bildgebung. Die Verwendung von präoperativen Datensätzen setzt eine invasive bzw. aufwändige intraoperative Registrierung voraus. Um ein registrierungsfreies Vorgehen zu ermöglichen, wäre die Bildfusion der MRT- und ISO-C3D-Datensätze intraoperativ notwendig.Im Vorliegenden Fall wurde erstmals intraoperativ die Fusion eines präoperativen MRT-Datensatzes mit dem intraoperativ akquirierten ISO-C3D-Datensatzes durchgeführt. Hierzu wurde nach Anbringen der Referenzbase ein 3D-Scan durchgeführt, die akquirierten Daten wurden aufs Navigationssystem und zusätzlich auf eine Planungssoftware übertragen. Nach der Fusion der Bilder wurden die Bohrkanäle mit den zusätzlichen Informationen aus der Fusion geplant und durchgeführt. Um den postoperativen Erfolg zu sichern, wurde dieser ebenfalls mit dem präoperativen MRT fusioniert. Das Beispiel zeigt, dass durch Fusionierung von Datensätzen die Anbohrung von unzureichend darstellbaren Zielen, die Präzision und die Sicherheit erhöht werden kann. Kritisch zu betrachten ist, dass durch die Fusion ein zusätzlicher Zeitaufwand entsteht. In Zukunft ist es wünschenswert, dass nach Fusionierungen die Bilddaten zurück ins Navigationssystem übertragen können. Dies ist derzeit nur mit der CT- und MRT-Bildgebung möglich. Inwieweit wirklich eine Verbesserung der Erfolgsrate im Vergleich zu konventionellen Techniken resultiert, muss eine vergleichende klinische Studie zeigen.AbstractThe primary goal of drilling procedures for the treatment of osteonecrotic lesions is revascularisation of the defect area. In the literature good results are reported for this technique in 70% of cases. Precise drilling of the necrosed area as part of a minimally invasive technique does, however, require unequivocal intraoperative identification of the region visually, either by arthroscopy or by fluoroscopy. In the case of inadequate imaging, as in our case, there is no longer any guarantee of precise drilling.Computer-assisted navigation system have already improved the precision of drilling procedures performed for various indications. Basically, however, a navigation is only as accurate as the underlying imaging. The use of preoperative data sets assumes an invasive and/or elaborate intraoperative recording procedure. For a procedure not requiring recording to be possible, image diffusion of the MRI and ISO-C3D data sets during the surgery would be necessary.In the present case a preoperative MRI data set was first combined with the ISO-C3D data set acquired intraoperatively. To this end, following application of the reference base a 3D scan was performed, and the data ascertained were transferred to the navigation system and in addition to the planning software. After fusion of the images the drilling canals were planned and implemented on the basis of the additional information emerging from the combination of the data. To be sure of success postoperatively, this was also merged with the preoperative MRI. The example shows that combining data sets makes it possible to improve the precision and safety of drilling in target areas that cannot be adequately imaged. In future, we hope it will prove possible to transfer the image data back into the navigation system after they have been merged. At present this is only possible with CT and MRI images. A comparative clinical trial is needed to find to what extent the success rate is improved over that achieved with conventional techniques.

Femoral nail osteosynthesis. Mechanical factors influencing the femoral antetorsion

INTRODUCTIONnAntegrade or retrograde intramedullary nailing is a common and well established procedure for the treatment of femoral shaft fractures. One drawback of this technique is the high incidence of clinically relevant malalignment. Despite intra-operative and radiological improvements this problem has not yet been solved efficiently. The aim of this study was the evaluation of the mechanical influence on the antetorsion angle of intramedullary nails during and after interlocking in femoral shaft fractures.nnnMATERIAL AND METHODSnA mechanical instrument was developed allowing a defined torque to be administered to the distal femur fragment. As an optical measurement system for the assessment of the antetorsion angle, a navigation system was applied. Initially the influence of the interlocking mechanism of the nail on the antetorsion deviation was investigated. The distal interlocking hole was fixed free handed or by using a navigation system. The multidirectional movement of the distal femur fragment was documented. Furthermore, the influence of the rotational stability on the antetorsion angle after mechanical stress of 4 NM was investigated by measuring the remaining rotational capacity of the distal femur fragment.nnnRESULTSnThe average remaining rotational capacity of the distal femur fragment was 5.8 degrees after locking the nail by hand. The navigated locking resulted in a deviation of only 2 degrees , a significant difference compared to the free-hand procedure. The rotational stability under stress showed an average of 15.4 degrees deviation of the distal fragment. Even after complete interlocking of the intramedullary nail a 14.2 degrees rotational deviation was observed.nnnDISCUSSIONnIt could be shown that mechanical stability as well as the interlocking itself of femoral nails have a relevant impact on the antetorsional angle of the femur. Potential sources of error of the femoral antetorsion angle can be caused by the interlocking process as well as by forced rotation of the femur after interlocking. Clinical studies are needed to improve our findings, while the observed effects might have an essential influence on the incidence of femoral malalignment after osteosynthesis by intramedullary nailing of the femur.ZusammenfassungEinleitungDie Marknagelung ist ein Standardverfahren bei der Versorgung von Femurschaftfrakturen. Ein bisher ungelöstes Problem stellt die hohe Inzidenz der Torsionsfehler dar. Trotz dieser Kenntnis und intraoperativer Vorsicht scheint das Problem nur unbefriedigend gelöst zu sein. Ziel der Arbeit war, die mechanischen Einflüsse des Marknagels während und nach der Verriegelung bei Femurschaftfrakturen auf den femoralen Antetorsionswinkel zu evaluieren.Material und MethodenZur Testung wurde ein mechanisches Gerät entwickelt, mit dem ein definiertes Drehmoment auf das distale Fragment ausgeübt werden konnte. Als optisches Messsystem für die Bestimmung des ATW wurde ein Navigationssystem verwendet. In der 1. Studie wurde der Einfluss der Verriegelung auf die Antetorsion ermittelt. Es erfolgten distale Verriegelungen nach konventioneller Methode (ohne Zielgerät) und unter Verwendung eines Navigationssystems. Die Bewegung des distalen Fragments (Antetorsion, AT) wurde mittels Navigation dokumentiert. In der 2. Studie wurde der Einfluss der Rotationsinstabilität auf die AT nach mechanischer Belastung <4xa0Nm ermittelt. Dazu wurde die Restrotation des distalen Femurfragments (AT) unter Belastung bestimmt.ErgebnisseDie durchschnittliche Restrotation des distalen Fragments um den Nagel betrug bei der konventionellen Freihandbohrung 5,8°. Bei der navigierten Verriegelung resultierte eine Restrotation um durchschnittlich 2°, mit einem signifikanten Unterschied gegenüber der konventionellen Freihandbohrung. Testungen der Rotationsinstabilität unter Belastung zeigten eine Restrotation von durchschnittlich 15,7° des distalen Fragments. Auch nach komplett statischer Verriegelung des Nagels verblieb eine Restrotation von durchschnittlich 14,2°.DiskussionEs gelang der Nachweis, dass sowohl die mechanische Stabilität des Nagels als auch der Verriegelungsvorgang an sich einen relevanten Einfluss auf die femorale AT haben. Potentielle klinische Fehlerquellen zur korrekten Einstellung der femoralen AT ergeben sich demnach bei der Verriegelung selbst sowie bei forcierter Rotation des Beins nach Marknagelosteosynthese. In der Summation aller potentiellen Fehlerquellen bei der Marknagelosteosynthese können diese einen essentiellen Einfluss haben.AbstractIntroductionAntegrade or retrograde intramedullary nailing is a common and well established procedure for the treatment of femoral shaft fractures. One drawback of this technique is the high incidence of clinically relevant malalignment. Despite intra-operative and radiological improvements this problem has not yet been solved efficiently. The aim of this study was the evaluation of the mechanical influence on the antetorsion angle of intramedullary nails during and after interlocking in femoral shaft fractures.Material and methodsA mechanical instrument was developed allowing a defined torque to be administered to the distal femur fragment. As an optical measurement system for the assessment of the antetorsion angle, a navigation system was applied. Initially the influence of the interlocking mechanism of the nail on the antetorsion deviation was investigated. The distal interlocking hole was fixed free handed or by using a navigation system. The multidirectional movement of the distal femur fragment was documented. Furthermore, the influence of the rotational stability on the antetorsion angle after mechanical stress of 4xa0NM was investigated by measuring the remainding rotational capacity of the distal femur fragment.ResultsThe average remaining rotational capacity of the distal femur fragment was 5.8° after locking the nail by hand. The navigated locking resulted in a deviation of only 2°, a significant difference compared to the free-hand procedure. The rotational stability under stress showed an average of 15.4° deviation of the distal fragment. Even after complete interlocking of the intramedularry nail a 14.2° rotational deviation was observed.DiscussionIt could be shown that mechanical stability as well as the interlocking itself of femoral nails have a relevant impact on the antetorsional angle of the femur. Potential sources of error of the femoral antetorsion angle can be caused by the interlocking process as well as by forced rotation of the femur after interlocking. Clinical studies are needed to improve our findings, while the observed effects might have an essential influence on the incidence of femoral malalignment after osteosynthesis by intramedullary nailing of the femur.