Ralph Mösges

A new imaging method for intraoperative therapy control in skull-base surgery

AbstractCAS — computer assisted surgery — is a new imaging method supporting skull base surgeons. Support is granted not only for preoperative planning of therapy but also for pathfinding during surgery itself and in the postoperative phase as therapy control. TheCAS-system consists of high technology items such as-a digital image generation system (CT, MR)-a real-time image processing system-a 3 D position recognition system. Robotics are not incorporated in this system but a handguided manipulator houses the surgeons instrument. Accuracy of the method has been experimentally determined to be within 1 mm. Follow up systems are under development to permit microsurgery support as well.

CAS — a Navigation Support for Surgery

Computer Assisted Surgery (CAS) is a new navigation support for skull base surgeons. The combination of 3D coordinate measurement techniques, voxel processing methods and pseudo-3D image presentation supports preoperative planning of therapy, pathfinding during the operation itself and postoperative therapy control. For this purpose, the surgeon employs a hand-guided electro-mechanical 3D coordinate digitizer to locate points of interest within the operative field. The coordinates measured this way are correlated with a voxel model of the object gained by a preceding CT examination. With a prototype system the accuracy of this method has proven to be better than ±1 mm. The system has been successfully applied in more than 100 ENT operations and ten neurosurgical procedures. A similiar system was tested two times in the field of radiotherapy for the computer assisted placement of afterloading probes.

The Computer-Assisted Localizer, a Navigational Help in Microneurosurgery

The computer-assisted-localizer (CAL) achieves a direct linkage between preoperative radiological images and individual intraoperative anatomical findings. Experiences with our system demonstrate that CAL improves the intraoperative orientation and facilitates the neurosurgical procedure. The system described here consists of a mechanical articulated robot arm with six degrees of freedom and a three-dimensional image processor. After calibration, the displayed image dynamically pointed out the exact intraoperative localization in three perpendicular sectional views. Meanwhile, CAL was successfully used in 73 selected microneurosurgical procedures.

Surgical Decompression in Endocrine Orbitopathy - A Three-Dimensional Locating Device Ensures Greater Safety

Numerous techniques have been described for surgical decompression in endocrine orbitopathy. Irrespective of the approach chosen, the procedure might involve hazards to important vessels and nerves near the base of the skull. When the optic nerve is compressed and relief of pressure at the orbital apex is necessary, the internal carotid artery and the cavernous sinus are at risk as well as the optic nerve itself. Although the use of modern optical instruments such as operating microscopes and endoscopes is now standard practice for this form of surgery, adequate topographical orientation is not achieved in every case. For this reason a computer-assisted locating device developed in this department has been employed by us in 7 cases of endocrine orbitopathy where surgical decompression was required. By using computer-tomographic or MR-tomographic image data, the positions of structures at risk can be plotted to within 0.6 mm. Used in conjunction with an operating microscope and with endoscopic techniques, the system proved helpful in all cases.

Endoscopic surgery of the rhinobasis with a computer-assisted localizer

The endoscope is useful for the diagnosis and surgical therapy of diseases of the nose, the paranasal sinuses and its neighboring regions, and allows for microinvasive, functional approaches. The reduced invasiveness of therapeutic procedures is sometimes accompanied by insufficient clearness of the surgical field, however. This significant problem is solved by the computer-assisted-surgery (CAS) system, an intraoperative localizer. It allows continuous orientation based on three-dimensional reconstructed preoperative CT scans with superimposed positioning of the endoscope. We have now adapted CAS for endoscopic sinus surgery, which meant that a variety of visualization methods were tested. A conventional straightforward endoscope was used in combination with, or as, the localizing probe. A dual-display technique was adjusted to video-endoscopic procedures: the information of the localizer is displayed on one monitor while the video-endoscopic picture is viewed on a second screen. In addition, a single-display technique with both images on one monitor was developed. It proved to be the most promising way of combining endoscopy and intraoperative CT-image-guided localization.

Endoskopische Nasennebenhöhlenchirurgie mit computerunterstützter Lokalisationshilfe

Das Endoskop leistet sowohl in der Diagnostik als auch in der operativen Therapie der Erkrankungen der Nasenhaupt- und NasennebenhOhlen und ihrer anatomisch angrenzenden Regionen wertvolle Dienste. Intraoperativ kann es jedoch, bedingt durch die geringe Ubersicht, die das Endoskop bietet, zu Orientiemngsschwierigkeiten kommen. Zur Verbesserung der Orientierung wurde eine Kombination bestehend aus Endoskop und Aachener CAS (computerassisted surgery)-System realisiert. ZunAchst wurde das CAS-System ergAnzend zu Ublichen Endoskopen verwendet. Anschliessend wurden Endo-skope direkt in das CAS-System integriert, wodurch sie selbst vermessen werden kOnnen. Auch die Bildverarbeitung wurde den Anforderungen endoskopischer Eingriffe angepasst. Zum einen wurden herkOmmliche Durchsichtendoskope benutzt, zum anderen die Videoendoskopie erprobt. Im Zwei-Bild-schirm-Verfahren werden Endoskopbild und CAS-Bild auf verschiedenen Monitoren dargestellt. Das Ein-Bildschirm-Verfahren integriert das Endoskopbild in den CAS-Monitor. Die genannten Entwicklungen wurden bei 23 endoskopischen NasennebenhOhlenoperationen eingesetzt.

Orale Prämedikation vor hals-nasen-ohrenärztlichen Eingriffen in örtlicher Betäubung

Die PrAmedikation dient der Vorbereitung des Patienten auf den Eingriff und der sicheren und schonenden DurchfUhrung des Eingriffs selber. Ihre Ziele sind psychische Beruhigung, Reduktion der Reflexerregbarkeit, Minderung der Sekretion von Speichel und Bronchialschleim sowie die Herabsetzung der Schmerzschwelle. Eine Vielzahl von PrAparaten und Applikationswegen sind hierfUr erprobt worden. FUr die Mehrzahl der operativen Fachgebiete haben sich die Benzodiazepine, oral verabreicht, als Medikamente der Wahl in dieser Indikation erwiesen. In einer randomisierten Doppelblindstudie mit 152 Patienten wurden zwei PrAmedikationsmittel bei hals-nasen-ohrenArztlichen Eingriffen in Ortlicher BetAubung untersucht. Beide Medikamente, ein neuar-tiges Imidazopyridinderivat, wie auch Diazepam als langjAhrig erprobte Leitsubstanz der Gruppe, erwiesen sich, 1 h vor dem Eingriff oral verabreicht, als Ausserst wirksam und in der Anwendung sicher. 97% der Patienten empfan-den den Eingriff unter oraler PrAmedikation zumindest als ertrAglich, die Uberwiegende Mehrzahl hiervon (83%) bescheinigten den PrAparaten gute oder ausgezeichnete Wirksamkeit. 95% der Patienten wUrden sich wieder fUr einen Eingriff in Ortlicher BetAubung entscheiden. Die orale PrAmedikation mit Benzodiazepinderivaten erscheint damit auch im Hals-Nasen-Ohren-Fachgebiet als fUr den Patienten angenehmstes und fUr den Operateur einfachstes Verfahren der Vorbereitung auf einen Eingriff in Ortlicher BetAubung.