Bei der intraoperativen Navigation finden hauptsächlich optische und elektromagnetische Ortungssysteme Anwendung. Besonders bei komplexen Eingriffen mit erheblichem Einsatz von Personal und Equipment bieten elektromagnetische Ortungssysteme Vorteile bei der Integration von Navigation in den klinischen Ablauf, da diese Systeme keinen direkten Sichtkontakt zwischen den Komponenten benötigen. Ferromagnetische Störsignale können die Anwendungsgenauigkeit beeinträchtigen. Wir haben in einem experimentellen OP Genauigkeitsmessungen bei elektromagnetischem tracking und Verwendung von verschiedenen Mikroskopmodellen durchgeführt und dabei signifikante Unterschiede bei dem total target error (TTE) festgestellt. Es wurde der TTE bei Titanschrauben an chirurgisch relevanten Strukturen der Frontobasis und Laterobasis gemessen. Die modernen „grossen“ Mikroskope führen zu schlechteren Ergebnissen. Für den Einsatz von elektromagnetischem Tracking bei mikroskopischen Schädelbasiseingriffen sind Verbesserung im Bereich Hard- als auch Software nötig.
onsdaten mit der dem Trackingsystem mitgelieferten Software (Aurora toolbox, Northern Digital Inc., Waterloo, Ontario, Canada) dokumentiert. Diese Prozedur wurde für alle Titanschrauben ohne Mikroskop und danach für die Targetschrauben mit jedem einzelnen Mikroskop hintereinander durchgeführt. Jede einzelne Targetschraube wurde durch das Mikroskop bei einem Focus von 300 mm mit dem Pointer eingestellt und jeweils 20 Mal wiederholt gemessen und die Positionsdaten dokumentiert. Nach den Messungen wurden auf einem Standard PC (Intel Core2Duo CPUe6550; 2.3 GHz; 4 GB RAM; 150 HDD; Windows 7) in einer open-source radiologischen Software (3D Slicer, www.slicer.org) die CT Daten via USB Stick eingelesen und die Koordinaten der Registrationsschrauben und Targetschrauben im CT Datensatz definiert. In Matlab (Matlab 7.6, R2008a, Mathworks Inc., MA, USA) wurden eine Registrierung mit den Koordinaten der Registrierungsschrauben durchgeführt (4) und die Koordinaten der Targetschrauben berechnet. Diese Koordinaten wurden mit den gemessenen Koordinaten verglichen und der total target error (TTE) berechnet. Zur Beschreibung der Werte wurden Mittelwert und Standardabweichung berechnet. Die Abstandswerte wurden mit einem generalisiertem, gesättigtem Typ III Linearmodell analysiert und die verwendeten Mikroskopmodelle als Faktoren (bzw. Messung ohne Mikroskop) verwendet. Für die Parameterschätzung wurde eine Hybridmethode gewählt und maximum likelihood Schätzungen wurden für die Skalaparameter angewandt. Abbildung 1: Übersicht der für die Messung verwendeten Mikroskope. Von links beginnend das Leica OL 5, Zeiss NC4, NC 31, Opmi Vario3 700 und S21. Abbildung 2: Setup. Verwendete Abkürzungen im Bild: FG Feldgenerator, DRF dynamic reference frame fixiert am Phantom und Mikroskop. 3
Es wurden 200 Registrierungspunkte und 1200 Targetpunkte mit dem elektromagnetischen Trackingsystem gemessen. Für fünf verschiedene Mikroskopmodelle von zwei Herstellern wurde der total target error (TTE) gemessen und es zeigte sich bei vier von fünf Mikroskopmodellen eine signifikanter Unterschied zum TTE der Messungen ohne Mikroskop (p=0). Der TTE lag zwischen 0.6 mm (1.12 bis 1.09) und 2.41 mm (1.93 bis 2.89, jeweils unteres und oberes Konfidenzintervall). Lediglich beim Zeiss S21 zeigte sich kein signifikanter Unterschied (p=0.55). Die höchsten Abweichungen zwischen den Messkoordinaten und den Bildkoordinaten wurden bei Verwendung des Leica OL 5 Mikroskops erzielt. Von den modernen, elektronischen Mikroskopen wurden die niedrigsten TTEs im Vergleich zu den Messungen ohne Mikroskop mit dem Zeiss Opmi Vario 700 erzielt (2.16 mm, 1.68 bis 2.64).
Unteres KI 0,33 1,93 1,75 1,76 1,68 1,12 Ohne Mikroskop Leica OL 5 Zeiss NC4 Zeiss NC31 Zeiss Opmi Vario 700 Zeiss S21
Mittelwert 0,81 2,41 2,23 2,24 2,16 0,6
Oberes KI 1,29 2,89 2,71 2,72 2,64 1,09 p 0 0 0 0 0,55
Tabelle 1: Synopse der Ergebnisse in mm, Konfidenzintervall (KI), Signifikanz (p). 4
In dieser Untersuchung wurden fünf Mikroskopmodelle für elektromagnetisch navigierte Schädelbasiseingriffe evaluiert. Es wurden Titanschrauben als Targets an chirurgisch relevanten Strukturen angebracht und anhand von anderen ebenfalls implantierten Titanschrauben ein Kunststoffphantom zu einem angefertigten CT Datensatz registriert. Die Messungen wurden in einem OP durchgeführt und es zeigten sich signifikante Unterschiede des TTE bei Verwendung von Mikroskopen mit Ausnahme des Zeiss S21 Mikroskops.
Der TTE wurde gemessen, da dieser die Applikationsgenauigkeit widerspiegelt (5). Um eine Anwenderungenauigkeit möglichst zu minimieren wurden Titanschrauben für die Registrierung verwendet und die Messungen 20 Mal wiederholt. Alle Targets wurden mit 300 mm Fokus durch das Mikroskop scharf eingestellt und dann mit dem Pointer berührt um möglichst gut die intraoperative Situation zu simulieren. Die Absolutwerte sind bei Verwendung eines Plastikphantoms nicht eins zu eins in eine klinische Anwendung übertragbar, jedoch sind die relativen Unterschiede zwischen der Anwendung mit und ohne Mikroskop beziehungsweise zwischen den einzelnen Mikroskopmodellen durchaus repräsentativ. Insgesamt zeigen die „größeren“, moderneren Mikroskope höhere Abweichungen bei gleichem Abstand zum Target. Dies lässt sich einerseits auf den Umfang als auch Anzahl der technische Komponenten (Handgriffe, Mitbeobachterokular, Kamerasystem, Autofocus etc.) zurückführen, die in das Operationsgebiet und damit auch in das elektromagnetische Feld eingeschwenkt werden.
Um eine ausreichende klinische Anwendungsgenauigkeit mit modernen OP-Mikroskopen bei Schädelbasiseingriffen zu erzielen, ist einerseits das optische Tracking oder beim elektromagnetischen Tracking ein alternatives Setup zu wählen. 5
Bei der intraoperativen Navigation finden hauptsächlich optische und elektromagnetische Ortungssysteme Anwendung. Besonders bei komplexen Eingriffen mit erheblichem Einsatz von Personal und Equipment bieten elektromagnetische Ortungssysteme Vorteile bei der Integration von Navigation in den klinischen Ablauf, da diese Systeme keinen direkten Sichtkontakt zwischen den Komponenten benötigen. Ferromagnetische Störsignale können die Anwendungsgenauigkeit beeinträchtigen. Wir haben in einem experimentellen OP Genauigkeitsmessungen bei Verwendung von elektromagnetischem Tracking und verschiedenen Mikroskopmodellen durchgeführt und dabei signifikante Unterschiede bei dem total target error (TTE) festgestellt. Es wurde der TTE bei Titanschrauben an chirurgisch relevanten Strukturen der Frontobasis und Laterobasis gemessen. Die modernen „grossen“ Mikroskope führen zu schlechteren Ergebnissen. Für den Einsatz von elektromagnetischem Tracking bei mikroskopischen Schädelbasiseingriffen sind Verbesserung im Bereich Hard- als auch Software nötig. 6