Mit Hilfe der Navigation lässt sich die Rate an fehlplazierten Schrauben signifikant senken. Es gab auch in unseren Versuchen keine gravierende Fehlplatzierung. Jedoch muss der zusätzliche präoperative und intraoperative Zeitaufwand erwähnt werden [102]. Außerdem ist bei den hohen Kosten und den heutigen knappen Kassen eine Kosten-Nutzen-Analyse durchzuführen. Auf die Nutzen-Seite darf die Entwicklung und Forcierung minimal-invasiver oder auch perkutaner Methoden angerechnet werden
[117], die über den verkürzten Krankenhausaufenthalt Kosten einsparen.
Zur Reduzierung der Bohrerbiegung ist die Entwicklung einer navigierten Bohrhülse inzwischen abgeschlossen.
Abbildung 59: Prototyp navigierte Bohrhülse zur Verringerung der Bohrerbiegung
Durch die passgenaue Führung des extraossären Bohreranteils biegt sich das für die Bohrung aktive Stück (intraossär) des Bohrers wesentlich weniger. Der Operateur kann
zuverlässiger durchführen. Zudem ist bei perkutaner Bohrung (z. B. SI-Schraube) die Navigation des Bohrers mit navigierter Bohrhülse präziser zu handhaben [107]. Eine weitere Lösungsmöglichkeit stellt die errechnete und virtuell dargestellte Bohrerbiegung dar [4]. Nach Aufsetzen des navigierten Bohrers am vorgesehenen Eintrittspunkt wird dieser Punkt nochmals vom CAS System aufgenommen, die von der Maschine bis dorthin auftretende Bohrerbiegung gemessen und während des Bohrvorganges virtuell bis zur Bohrerspitze hin verlängert. So kann eine gute Annäherung an die Realität festgestellt werden. Allerdings waren die getesteten Bohrstrecken mit ca. 50 mm für den klinischen Alltag noch recht kurz. Berichte über klinische Anwendungen von CAS für die SI-Verschraubung zeigen, dass präzise Schraubenlagen erzielbar sind [52].
Die weitergehende Entwicklung eines C-Arm-basierten Navigationssystems ergab hinsichtlich der Präzision gegenüber einem CT-basierten Navigationssystem leichte Vorteile an der BWS, gleichwertige Ergebnisse für Bohrungen an der LWS ([7][29]).
Grützner et al. konnte eine Fehlplatzierungsrate (thorakal und lumbal) von 1,7% ohne relevant verlängerte OP-Zeit mit minimierter Strahlenbelastung mit dem Iso-C-3D-SIREMOBIL erreichen ([36][37]). Gebhard et al. empfiehlt für Bohrungen an HWS und oberer BWS die CT-basierte Navigation, an unterer BWS und LWS die C-Arm-basierte Navigation [33]. Hüfner et al. bescheinigt eine sehr gute Eignung des Iso-C-3D-SIREMOBIL für die Platzierung periacetabulärer Schrauben und die dynamische Hüftschraube mit Antirotationsschraube ([48][50]). In Bezug auf die DHS wurde eine Reduktion der Röntgenzeit gegenüber der herkömmlichen Art um 90% erreicht. Ein weiterer Ausblick ist die Realisierung und Verbesserung perkutan durchgeführter Osteosynthesen durch die Navigation [78]. Die Navigation mit dem Iso-C-3D-SIREMOBIL ist ein sehr präzises Verfahren ohne verlängerte OP-Zeit mit guter Bildqualität bei geringer Durchleuchtungszeit, das allerdings hinsichtlich Benutzerfreundlichkeit noch Entwicklungspotential besitzt [122].
6 Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Für die zurzeit wichtigste CAS-Applikation, die Bohrung, wurde mit der vorliegenden Arbeit eine ausführliche quantitative Präzisionsanalyse mit Standardbohrern durchgeführt. Als klinischer Bezug dienten die Anwendungen im Fußbereich. Nachdem navigierte Bohrungen für Applikationen im Bereich der Wirbelsäule evaluiert wurden, stellte sich die Frage nach der Anwendbarkeit im Bereich der Fußchirurgie. In einem ersten Schritt wurde die maximal mögliche Genauigkeit am Plexiglasmodell (Goldstandard) erforscht, anschließend an geometrischen Quadern, dann an Kunststoffmodellen und an Kadaverknochen.
Die Untersuchung der Standardbohrer bringt folgendes Ergebnis: Zunehmender Bohrerdurchmesser erhöht die Präzision, zunehmende Bohrerlänge hingegen erhöht die Ungenauigkeit der navigierten Bohrung. Ein größerer Bohrerdurchmesser verringert die Streubreite um das Ziel (erhöhte Treffsicherheit). An den Spongiosaquadern ließ sich folgender Zusammenhang von Eintritts- und Austrittspunkt erarbeiten: Jeder Eintrittspunkt bedingt seinen Austrittspunkt in direkter Konsequenz nur abhängig von den Bohrerdaten (Durchmesser, Länge). Für die Auswahl des geeigneten Bohrers gilt, dass das beste Ergebnis mit dem kürzestmöglichen Bohrer erzielt wird. Außerdem wurde eine Tafel entwickelt, auf der nach erforderlichem Bohrerdurchmesser und erforderlicher Bohrkanallänge der passende Bohrer mit der zu erwartenden mittleren Abweichung angegeben ist. Für den Einfluss des Untersuchers (= Operateur) wurde herausgefunden, dass ausschließlich der Untersucher die charakteristischen Werte (Durchmesser, Länge, Steifheit) eines jeden Bohrers betont und so die besondere Form der Kurven für entry und exit hervorruft.
Für die Navigation sollte auf kanülierte Schraubensysteme verzichtet werden, um Fehler durch die Biegung des Drahtes zu vermeiden. Es sollten stattdessen stärkere Bohrerdurchmesser bis 4,5mm für die 7,3mm Spongiosazugschrauben verwendet werden.
Im speziellen Teil ließ die Untersuchung der navigierten Bohrungen sowohl an Kunst-Knochen als auch an Kadaver-Kunst-Knochen für die Navigation keinen Vorteil bezüglich Präzision und Zeit erkennen. Im Hinblick auf die Zeit wurde festgestellt, dass die Bohrungen wesentlich länger dauerten, wobei die Planungszeit noch nicht berücksichtigt wurde. Im Bereich der Fußchirurgie ist im Vergleich zum Becken das
Weichteilmantel, sodass selbst Knochenvorsprünge getastet werden können und dadurch in Frage steht, ob die Navigation für Bohrungen am Fuß sinnvoll ist.
Erschwerend hinzu kommt ein relativ kleines Volumen (Operationsgebiet), indem sich die Operation abspielt. Das bedeutet für die Registrierung, dass wesentlich genauer registriert (gematcht) werden muss, denn alle Entfernungen innerhalb dieses Volumens sind geringer als z. B. am Becken. Das erforderliche genauere Registrieren ist aber am Fuß noch viel schwerer, weil die markanten Landmarks, die an Wirbelsäule oder Becken vorhanden sind, am Fuß nicht existieren. Über den Sinn navigierter Bohrungen am Fuß ist nachzudenken. Andere Applikationen wie Umstellungsosteotomien zur Korrektur von Mittel- und Rückfußdeformitäten oder Repositionen von Rückfußfrakturen erbrachten auf Laborniveau gute Ergebnisse [98]. Jedoch, das bestätigt Richter [98], ist die Registrierung am Fuß sehr schwierig, weshalb die neue Technologie mit dem Iso-C-3D-SIREMOBIL (Fa. Siemens, Erlangen) für die Fußchirurgie besonders interessant ist, da damit keine Registrierung mehr notwendig ist.
Praktische Konsequenzen der Untersuchungen sind die zurzeit neu entwickelte navigierte Bohrhülse und das Umsteigen von kanülierten Systemen auf stärkere Bohrerdurchmesser im Rahmen der Navigation. Die navigierte Bohrhülse wird eine erhebliche Steigerung der Präzision erbringen. Eine weitere Lösungsmöglichkeit stellt die errechnete und virtuell dargestellte Bohrerbiegung dar [4]. Trotz präziser Bohrerdarstellung und –führung durch ein CT-basiertes Navigationssystem kann der Operateur sich nicht darauf verlassen, dass die virtuelle Darstellung mit der Realität übereinstimmt. Um den Bohrerverlauf zu kontrollieren, muss eine zusätzliche intraoperative Bildgebung erfolgen. Diese Maßnahme relativiert einen Vorteil von CAS.
Die intraoperative Bildgebung wird zwar weniger, kann aber bisher nicht aufgegeben werden.
Die weitere Entwicklung wird die umfassende Integration aller Modalitäten in das System „Navigation“ bringen ([31][47]). Umgekehrt hält die Navigation Einzug in alle Bereiche einer unfallchirurgischen Abteilung, inzwischen angelangt im Schockraum wie im Basler Projekt MBI (multifunktionaler bildgeführter Interventionsraum) [81].