Genauigkeit der Bohrungen an der Plexiglasschablone

Zu Beginn der Untersuchungen sollte gewissermaßen als Grundlage für alle weiteren Messungen eine Genauigkeit der navigierten Bohrungen unabhängig von äußeren Einflüssen, wie z.B. der Widerstandskraft des Materials, gemessen werden. Dazu wurde die Plexiglasschablone entwickelt. Es ergab sich ein Mittelwert von 0,5 ± 0,3 mm über alle Bohrungen, selbst bei 150mm Bohrstrecke. Die Unterschiede in den Abweichungen der einzelnen Bohrer lagen im Zehntelmillimeterbereich. Ein für die Praxis relevanter Unterschied zwischen den Gruppen von Bohrern unterschiedlichen Durchmessers als auch zwischen Gruppen von Bohrern unterschiedlicher Länge war an der Plexiglasschablone nicht messbar.

Die Messungen mit der Plexiglasschablone ergaben eine Varianz bezüglich der Präzision der Navigation, die sich als unabhängig von Bohrerlänge und Bohrerdurchmesser zeigt. Die Varianz der mittleren Abweichungen repräsentiert vielmehr die Ungenauigkeit der Computertomographie, hervorgerufen durch die Rekonstruktion des Bildes bei Ungenauigkeiten z.B. durch die Schichtdicke, und die Ungenauigkeit der Navigation, bedingt z.B. durch den Algorithmus, der für die Registrierung wichtig ist. Gemessen wurde in diesen Untersuchungen ein

„Grundrauschen“ des gesamten Systems, das bei den weiteren Untersuchungen berücksichtigt werden muss.

Als nächste Stufe wurden die Spongiosaquader eingesetzt. Bei diesem Versuchsaufbau kommen die Widerstandskraft des Materials, die Schwerkraft, die auf die Bohrmaschine wirkt (das Stativ wurde nicht mehr eingesetzt), und der Untersucher als Störvariablen ins Spiel.

Aus der Kurve der Mittelwerte aller Bohrer lässt sich ersehen, dass jedes Kollektiv an Bohrern gleichen Durchmessers eine eigene Steigungsgerade hat, die mit zunehmendem Durchmesser immer flacher wird. Die Streubreite der Abweichungen zwischen kurzem und langem Bohrer wird also bei zunehmendem Durchmesser immer geringer. Die Variable 1. Ordnung ist der Durchmesser, die Variable 2. Ordnung ist die Bohrerlänge.

Das bedeutet, dass in erster Linie der Durchmesser die Abweichungen beeinflusst und erst danach die Bohrerlänge.

In der Abbildung der nach Durchmesser sortierten Bohrer ist zu sehen, dass bei zunehmendem Bohrerdurchmesser die Abweichungen abnehmen bzw. die Zielgenauigkeit zunimmt. Die Abnahme der Abweichungen gleicht einer Exponentialfunktion, die sich einer Asymptote parallel zur Abszisse annähert. Die Asymptote kann nicht unterschritten werden. Das bedeutet, dass die Abweichungen durch Zunahme des gewählten Durchmessers minimiert werden können, aber nur bis zu einer bestimmten Grenze, die mit den 4,5 mm-Bohrern schon fast erreicht scheint.

Als deutliche Ausreißer aus dem Gesamtbild stellen sich die Bohrer 3 und 6 dar. Die Werte sind für eine navigierte Bohrung nicht mehr akzeptabel. Der Einsatz dieser Bohrer sollte nur im Falle der Unvermeidlichkeit erwogen werden.

Zur Verdeutlichung der Bohrerlänge als Variable 2. Ordnung seien im Folgenden einige Bohrerpaare ähnlicher Länge (max. 6 mm Längenunterschied) aber unterschiedlichen Durchmessers miteinander verglichen.

Bohrer 1 (2,2 ± 1,1 mm) und Bohrer 7 (2,2 ± 0,8 mm) sind in ihrer durchschnittlichen Abweichung gleich, wobei der dickere Bohrer (7) die geringere Streubreite aufweist, also statistisch gesehen eine größere Treffsicherheit mitbringt. Bohrer 3 (6,2 ± 3,1 mm) zeigt eine mehr als doppelt so große Abweichung wie der dickere Bohrer 10 (2,8 ± 1,3mm). Bohrer 8 (3,4 ± 1,9mm) und 11 (3,2 ± 1,4mm) haben eine ähnliche Ungenauigkeit, wobei die Streubreite beim dünneren Bohrer (8) größer ist, korrelierend zur Regel „Kleinerer Durchmesser bringt größere Streubreite“. Bohrer 6 (5,6 ± 2,4mm)

hat eine 1,4-mal größere Abweichung als Bohrer 9 (3,9 ± 1,7 mm). Der Bohrer 6 als insgesamt zweitschlechtester Bohrer sollte wie Bohrer 3 nur im Falle der Unvermeidbarkeit für eine Navigation verwendet werden.

Zusammenfassend: Zunehmender Bohrerdurchmesser erhöht die Präzision, zunehmende Bohrerlänge hingegen erhöht die Ungenauigkeit der navigierten Bohrung. Ein größerer Bohrerdurchmesser verringert zudem die Streubreite um das Ziel (erhöhte Treffsicherheit).

Aus dem Vergleich von Eintritts- (entry) und Austrittspunkten (exit) ist graphisch gut erkennbar, dass ein schlechter entry mit einem relativ schlechten exit vergesellschaftet ist. Ein Quotient, gebildet aus entry / exit, ergibt im Mittel 0,38 ± 0,11 mit einer deutlichen Ballung um 0,4 und zwei Ausreißer für Bohrer 2 (0,19) und Bohrer 7 (0,18).

Für diese beiden Bohrer war der Eintrittspunkt überdurchschnittlich gut, wodurch sich der Quotient entsprechend veränderte.

Es lässt sich die Hypothese erheben: Jeder Eintrittspunkt bedingt seinen Austrittspunkt in unmittelbarer Konsequenz überwiegend abhängig von den Bohrerdaten (Durch-messer, Länge). Als Begründung dazu sei der Vergleich der Abweichungen am Eintrittspunkt an den Spongiosaquadern mit den Abweichungen am Zielpunkt am Plexiglasquader angeführt. Das Medium ist in beiden Fällen „Luft“, sowohl beim Ansteuern des Eintrittspunkts als auch beim Ansteuern des Zielpunktes im Plexiglasquader. In der Abb. mit den Abweichungen an den Zielpunkten am Plexiglasquader und denen an den Eintrittspunkten an den Spongiosaquadern zeigt sich kein Zusammenhang zwischen beiden Kurven. Die „Plexiglas-Kurve“ liegt bei 0,5 ± 0,3 mm, schwankt also sehr dicht um ihren Mittelwert und zeigt keine der Schwankungen, die man an der „Spongiosa-Kurve“ sieht. Es gibt keinen Bezug zwischen beiden Kurven. Das ist auf den ersten Blick überraschend, stellt man doch nur den navigierten Bohrer laut Monitor auf einen visualisierten Punkt ein, am Plexiglasquader auf den Zielpunkt am Ende der roten Geraden (Trajectory = geplanter Bohrkanal), am Spongiosaquader auf den Eintrittspunkt am Beginn der roten Gerade auf dem Monitor.

Ein Unterschied ist aber, dass am Plexiglasquader die Bohrmaschine in ein Stativ eingespannt ist, während am Spongiosaquader die Bohrmaschine durch die Hand des Untersuchers geführt wird. Das könnte ein Grund für die konstantere „Plexiglas-Kurve“

sein. Ein weiterer Unterschied ist das Computertomogramm als Basis für die Navigation. Vom Plexiglasquader gibt es nur ein einziges Computertomogramm, das

einmal gematcht (Paar-Punkt-Registrierung, Oberflächen-Registrierung). Die Basisdaten für die Navigation aller Bohrungen waren im Fall des Plexiglasquaders absolut identisch, während für jeden Spongiosaquader ein eigener Datensatz notwendig war. Somit musste natürlich jeder Spongiosaquader neu gematcht (Paar-Punkt-Registrierung, Oberflächen-Registrierung) werden. Die Basisdaten waren also für jeden Spongiosaquader ganz eigene. Denkbar, dass das einen Unterschied machen könnte, wenn auch nur einen marginalen bei den doch hoch angesetzten Kriterien bezüglich Matching-Daten und Verifizierungs-Daten. Wahrscheinlich ist jedoch die erste Anmerkung bezüglich der Handhabung, auf der einen Seite das Stativ, auf der anderen Seite die Untersucherhand, das ausschlaggebende Kriterium für die Charakteristik der Werte für die Abweichungen. Der Einfluss des Untersuchers scheint die charakteristischen Werte (Durchmesser, Länge, Steifheit) eines jeden Bohrers zu betonen und so die besondere Form der Kurven für entry und exit hervorzurufen.

Das Diagramm „Abweichungen an den Zielpunkten von Plexiglasquader und Spongiosaquader“ stellt gut die bohrerunabhängige „Plexiglas-Kurve“ als

„Grundrauschen“ (Basisdaten und Navigationssystem) des Systems dar. Darüber repräsentiert die „Spongiosa-Kurve“ mit der deutlichen Abhängigkeit von den Bohrern die Einflüsse von Material und Untersucher (im OP der Chirurg). Natürlich geht die Bohrercharakteristik erst durch die Störfaktoren, die den Bohrer strapazieren, in die Messung mit ein.

Bis etwa 2 mm mittlere Abweichung sind die Bohrer 1, 4, 7 erfasst, bis etwa 3 mm Abweichung die Bohrer 5, 10, 11, 12, bis 4 mm Abweichung die Bohrer 2, 8, 9, und deutlich über 4 mm Abweichung die Bohrer 3 und 6. Die vergleichende Rangfolge über die Abweichungen in aufsteigender Reihenfolge ist interessant als „Spongiosa“-Rangfolge, die sich wie folgt darstellt: 4, 1, 7, 10, 5, 12, 11, 8, 2, 9, 6, 3.

Das Diagramm über die mittlere Abweichung nach 50 mm Bohrkanallänge zeigt die Bohrer 4, 8, 1, 12, 7 mit einer mittleren Abweichung unter 2 mm. Über 100 mm Bohrkanallänge haben sich die Bohrer 8, 11, 4, 10 durch mittlere Abweichungen unter 3mm ausgezeichnet. Bis 150 mm sind der Bohrer 9 mit einer mittleren Abweichung unter 3 mm und die Bohrer 5 und 12 unter 4 mm aufgefallen.

Um einen Anhalt für den Einsatz eines bestimmten Bohrers über eine bestimmte Länge zu geben, wurde der „Cut Off“ (s. Kap. 4.4) formuliert und anschließend in einer Tabelle (s. Tab. 31) dargestellt.

Aus der 2,5 mm-Gruppe ist der kurze Bohrer 1 auf den geeigneten Bohrkanallängen (50, 70, 80 mm) besser als Bohrer 2 und 3, Bohrer 2 ist auf den Längen 100 und 130mm besser als Bohrer 3. Wenn man das berücksichtigt, wird die Abweichung mit großer Wahrscheinlichkeit unter 4 mm bleiben. Für die Bohrkanallängen über 130 mm ist dann Bohrer 3 notwendig, der aber wie schon oben erwähnt, sehr problematisch für eine Navigation ist.

Die Bohrer 4 (148 mm), 5 (198 mm) und 6 (253 mm) aus der 3,2mm-Gruppe beheimaten mit dem Bohrer 6 den zweitschlechtesten Bohrer. Bohrer 4 ist der beste Bohrer dieses Durchmessers für die Bohrkanallängen bis einschließlich 110 mm. Für die restlichen Längen ist Bohrer 5 die beste Wahl, während Bohrer 6 zum Navigieren nicht verwendet werden sollte. Der Einsatz von Bohrer 6 wird erst ab Bohrkanallängen von mehr als 160 mm notwendig.

In den kurzen Bohrkanallängen kann sich keiner der drei 3,5 mm-Bohrer (7, 8, 9) auszeichnen. Für die Längen von 100 und 130 mm ergibt sich ein reguläres Bild, weil der mittlere Bohrer 8 wesentlich besser als der lange Bohrer 9 ist. Für die Länge 150 mm gibt es ein erstaunlich gutes Abschneiden für den langen Bohrer 9, währen der Bohrer 8 schlechter abschneidet. Bei solch unklaren Verhältnissen, sollte man sich an die Regel halten, den kürzestmöglichen Bohrer für das beste Ergebnis zu verwenden.

Die 4,5 mm-Gruppe der Bohrer 10, 11, 12 bildet bis 140 mm ein sehr homogenes Kollektiv. Nur auf der Länge von 150 mm reißt der mittlere Bohrer 11 mit 7,6 ± 1,9 mm ins Negative aus. Auch in dieser Gruppe, in der sich kein Bohrer aus dem Kollektiv positiv heraushebt, sollte man der Regel treu bleiben, den kürzestmöglichen Bohrer für das beste Ergebnis einzusetzen.

Fazit: Mit dem für die Bohrung kürzestmöglichen Bohrer wird das beste Ergebnis erzielt.

____ 2 mm Ungenauigkeit ____ 3 mm Ungenauigkeit ____ 4 mm Ungenauigkeit ____ 6 mm Ungenauigkeit

(nicht unterlegte Zahlen sind Bohrer ohne Ergebnis für diese Bohrkanallänge)

Die Tabelle ist bedingt durch die standardisierten Versuchsbedingungen nur eine grobe Richtschnur für minimale Abweichungen ohne Gewähr. Unter den standardisierten Versuchsbedingungen lassen sich zusammenfassen die Materialeigenschaften, die Registrierung, die Bilddatenakquisition und die Bohrtechnik mit kompromissloser Verfolgung der Trajektorien. Die in der Tabelle dargestellten Daten können nur eine grobe Richtschnur für den alltäglichen Gebrauch sein. Geeignet sind die Daten aber als Grundlage für den Vergleich mit weiteren Navigationssystemen.

Mit CAS 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.

Bohrkanallänge Ø = 2,5 mm Ø = 3,2 mm Ø = 3,5 mm Ø = 4,5 mm

50 1 4 7 10

70 1 4 7 10

80 1 4 7 10

100 2 4 8 10

110 2 4 8 10

120 2 5 8 10

130 2 5 8 10

140 (3) 5 8 10

150 (3) 5 9 12

5.4 Genauigkeit der Bohrungen am Kunststoff-Modell

Der nächste Schritt war die Untersuchung an Kunst-Knochen. Wir wählten den Fall der Arthrodese des oberen Sprunggelenks (nach Zwipp) aus, weil bei dieser Operation einerseits das Plazieren der 4 Schrauben im kleinen Zielvolumen „Talus“ so diffizil ist, andererseits bei mehreren Versuchen ein Substanzverlust im Talus zu mangelhafter Fixierung der Schrauben und so zu ungenügender Kompression am Gelenkspalt führt.

Daraus resultieren Pseudarthrosen und Wiederholungsoperationen mit sowohl einem individuellen Trauma des Patienten als auch einem volkswirtschaftlichen Schaden durch eine verspätete Reintegration des Patienten in das Berufsleben. Die Navigation soll helfen, durch die Planung der Schraubenkanäle dieses Problem durch eine optimierte Präzision zu minimieren.

Im Rahmen der Versuche wurden die Bohrungen durchgeführt, Gewinde geschnitten und die Schrauben eingedreht. Ergänzend wurde die benötigte Gesamtzeit und die Durchleuchtungszeit (Fluoroskop) betrachtet. Die Schraubenlage sollte mit postoperativen CTs beurteilt werden. Die Bewertung der Schraubenlage erfolgte anhand einer Einteilung nach drei Lagekriterien (Kap. 4.5). Die Bewertung wurde mit Punktwerten durchgeführt, wobei ein hoher Punktwert ein schlechter Wert ist.

Im Vergleich von navigierten und nicht navigierten Kunststoff-Arthrodesen ergab sich aufgeschlüsselt nach der Anzahl der Schrauben, die gut gesetzt wurden, ein ausgeglichenes Verhältnis. Schrauben mit gutem Ergebnis (Wert = 0) und mit leichtem Fehler (Wert = 1) zusammen genommen, ergaben ein Verhältnis von navigiert zu nicht navigiert wie 18 zu 17. Nach Addition aller Punktwerte für die Arthrodesen ergab sich ein Verhältnis von navigiert zu nicht navigiert wie 29 zu 26, also ein etwas schlechteres Abschneiden der Navigation. Besonders ins Gewicht fallen bei den navigierten Arthrodesen die drei Schrauben mit dem Punktwert 3, also Schrauben, die Fehler in mindestens zwei Kriterien (Ziel, Gelenk oder Kontakt) aufweisen.

Nun lassen sich die einzelnen Schrauben gesondert betrachten. Die Schrauben 1 und 2 sind die beiden leichtesten Schrauben bei dieser Art der Arthrodese (beide von anterior in die Tibia in die posteriore Portion des Talus, S1 medial, S2 lateral). Die Schraube S3 ist mit Abstand die längste. Schon dadurch ergeben sich natürlich Ungenauigkeiten für das Erreichen des Ziels, denkbar, dass die Navigation hier einen Vorteil darstellt, der sich aber nicht bestätigt (navigiert zu fluoroskopiert = 7 zu 5). Schraube S4 ist schon

medial unter dem „spitzen Dach“, gebildet durch die vorigen drei Schrauben, durchgeführt werden muss. Durch diese Problematik ist ein schlechter Wert vorprogrammiert, der auch bei dieser Schraube für die Navigation einen Vorteil bringen könnte. Auch das bestätigt sich aber nicht (navigiert zu fluoroskopiert = 12 zu 13).

Bei den Kunststoff-Arthrodesen lässt sich kein Vorteil in Bezug auf Präzision bei den navigierten Arthrodesen feststellen.

5.5 Genauigkeit der Bohrungen an Kadaverknochen

Bei den Kadaver-OSGs gibt es für die Schrauben mit dem Punktwert 0 ein deutliches Plus für die nicht navigierten Arthrodesen (13 zu 8). Zusammen mit den Schrauben mit dem Punktwert 1 ergibt sich für die guten Schrauben und die mit leichtem Fehler ein Verhältnis von navigiert zu nicht navigiert wie 10 zu 16. Mit Navigation sind 14 Schrauben mit schlechtem Ausgang (Punktwert 2 – 3) zu verzeichnen, ohne Navigation nur 8. Nach Addition der Werte verhalten sich die navigierten Arthrodesen zu nicht navigierten Arthrodesen wie 40 zu 24.

Bei der getrennten Betrachtung der Schrauben ergibt sich für die Schrauben 1 und 2 jeweils ein Punktwert für nicht navigiert zu navigiert mit 2 zu 7 bzw. 3 zu 7 mit deutlichen Vorteilen für die Arthrodesen ohne Navigation. Die langstreckige Schraube S3 kann aus der Navigation keine Vorteile ziehen (navigiert zu fluoroskopiert = 14 zu 15). Der letzten Schraube S4, von lateral nach medial durch die vorigen drei Schrauben durchzuführen, kann die Navigation ebenfalls keinen Vorteil bringen (navigiert zu fluoroskopiert = 12 zu 4).

Die Kadaver-Knochen sind auf natürliche Weise sehr viel individueller gestaltet und deshalb vom Navigationssystem leichter zu beherrschen. Ein Körper wie z.B. die 3-D-Schablone aus Plexiglas stellte das Navigationssystem durch die perfekte Symmetrie vor unlösbare Probleme beim Abgleich des Modells mit dem CT-Datensatz. Ein zuverlässiges Ausrichten des Körpers im Raum war dem Rechner nicht möglich, bis Asymmetrien durch aufgeklebte unregelmäßige Plexiglasteile geschaffen wurden.

Dieser mögliche Vorteil des Kadaver-Knochens gegenüber dem glatten Kunststoff-Modell ergab hinsichtlich der Präzision keine besseren Ergebnisse.

5.6 Vergleich der Genauigkeiten der verschiedenen Arthrodesen

Für die Arthrodesen in ihrer Gesamtheit, verglichen nach den Kriterien „navigiert“ und

„nicht navigiert“, ergeben sich Vorteile für die Navigation bei den guten Schrauben (Punktwert 0 und 1) (navigiert zu nicht navigiert wie 28 zu 33). Nachteile für die Navigation hingegen ergeben sich bei der Anzahl der schlechten Schrauben (Punktwert 2 - 4) (20 (navigiert) zu 15 (nicht navigiert)) und bei den addierten Punktwerten insgesamt (69 (navigiert) zu 50 (nicht navigiert)). Das ist ein deutliches Argument gegen die Navigation, weil bezüglich Präzision kein Vorteil zu sehen ist.

Unterschieden nach Schrauben, schneiden bei Schraube 1 und 2 die navigierten schlechter ab, als die nicht navigierten (24 zu 13). Für Schraube 3 gibt es keinen Unterschied (21 zu 20). Schraube 4, für die sich die Navigation hätte auszahlen sollen, bringt den navigierten Arthrodesen mit 24 zu 17 Minuspunkte. Nach der Auf-schlüsselung nach Schrauben schneiden S1, S2 und S4 mit Navigation deutlich schlechter ab. S3 ist ausgeglichen. Weiterhin ist kein Vorteil für die Navigation zu sehen.

Abschließend die Zusammenfassung der Verteilung aller Schrauben, die nur eine Aussage über den Schwierigkeitsgrad erlaubt, da navigierte und fluoroskopierte Arthrodesen gemeinsam eingehen. Für die Schrauben 1 und 2 können die meisten guten Schrauben verzeichnet werden (13 und 11), während für die Schrauben 3 und 4 der Anteil der fehlerhaften Schrauben (Score 2 - 4) mit 26 von 48 höher als 50% ist. Das spricht für einen hohen Schwierigkeitsgrad der Schrauben 3 und 4.

5.7 Vergleich der Arthrodesen von Kunst- zu Kadaver-Knochen

Mit diesem Vergleich können unterschiedliche Schwierigkeiten mit Kunststoff- oder Kadaver-Knochen bewertet werden. Die Schrauben S1 und S2 stellen sich im Vergleich Kunststoff- zu Kadaverknochen gleichmäßig dar (S1: 9 zu 9, S2: 9 zu 10). Die Schraube S3 fiel im Kunststoffknochen leichter als im Kadaverknochen (12 zu 29), während S4 im Kunststoffknochen schwerer fiel (25 zu 16). Insgesamt wurden im Kunststoffknochen weniger Fehler produziert (55 zu 64). Da der Kunststoffknochen vom Material her homogener und von der Form her einheitlicher ist als der Kadaverknochen ist, erstaunt dieses Ergebnis nicht, eher schon das Ergebnis für S4.

Als zweites Kriterium neben der Bohrgenauigkeit stand die Frage nach einer möglichen Zeitersparnis durch die Navigation. Die nicht navigierten Arthrodesen konnten deutlich schneller durchgeführt werden, als die navigierten, nämlich am Kunststoff-Knochen in 16 ± 5min und am Kadaver-Knochen in 14 ± 1min. Für die navigierten Arthrodesen wurden am Kunst-Knochen 23 ± 7min und am Kadaver-Knochen 37 ± 9min benötigt.

In diesen Zeiten wurden die Bohrung, das Schneiden des Gewindes und das Eindrehen der Schraube berücksichtigt.

Aufgeschlüsselt nach Schrauben ergibt sich für alle navigierten Schrauben ein zeitlicher Nachteil (navigiert zu nicht navigiert: S1: 7,5 zu 3,6min, S2: 7,3 zu 2,4min, S3: 6,5 zu 4,1min, S4: 8,5 zu 4,9min). Das trifft auch zu für den Mittelwert von navigierten Kunststoff-Arthrodesen (navigiert zu nicht navigiert 23 zu 16min). Die mittlere Dauer für Kadaver-Arthrodesen ist navigiert wesentlich länger (37 zu 14min). Bei den

„navigierten“ Zeiten fallen besonders bei den Kadaver-Knochen immer wieder enorme Ausreißer ins Negative auf, während die nicht navigierten Schrauben ein homogeneres Bild zeigen. Im Mittel ist ein Großteil der nicht navigierten Schrauben innerhalb von 4 min zu bewältigen, angefangen von der Bohrung bis zum Ende des Eindrehens der Schraube. Bei den navigierten Schrauben ist dann noch keine Schraube (Mittelwert) vollendet. Der zeitliche Mehraufwand für die Planung der Schrauben wurde dabei noch nicht berücksichtigt.

Fazit: Die Navigation bringt in keinem Fall einen zeitlichen Vorteil. Im Gegenteil, die Bohrungen dauern wesentlich länger, obwohl die Planungszeit noch nicht berücksichtigt wurde.

Da auf die Kontrolle über Bildwandler heute noch nicht verzichtet werden sollte (s.o.), entfällt de facto der Vorteil der fehlenden intraoperativen Strahlungsbelastung. Das bleibt eine Option für die Zukunft. Im Rahmen dieser Versuche wurde bei den navigierten Arthrodesen auf die Kontrolle über Bildwandler verzichtet. Die Zeit für die Durchleuchtung einer nicht navigierten Arthrodese betrug am Kunst-Knochen im Mittel 42 ± 1,2sec, am Kadaver-Knochen 66 ± 1,2sec. Da auf die Kontrolle durch Bildwandler bei den navigierten Arthrodesen verzichtet wurde, kam es hauptsächlich

bei nicht navigierten Arthrodesen zu Revisionen. Revisionen bei navigierten Arthrodesen traten nur bei blockiertem Bohrer oder blockierter Schraube auf.

Notwendig wurden Revisionen bei einer navigierten Arthrodese (A3) und fünf nicht navigierten Arthrodesen. Revidiert wurden in jeweils zwei Fällen die Schrauben S1, S2 und S4. Unter diesem Aspekt stellen sich die navigierten Arthrodesen deutlich besser dar, angesichts der durchweg schlechteren Präzision aber ein fragwürdiger Vorteil. Von insgesamt 48 navigierten Schrauben wurde nur eine Schraube revidiert, während von den 48 nicht navigierten Schrauben 5 Schrauben revidiert wurden. Diese 5 Schrauben verteilten sich zu 2 von 5 auf die Kunst-Knochen und zu 3 von 5 auf die Kadaver-Knochen.

5.9 Ausblick

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

Im Dokument Präzisionsanalyse von CAS-navigierten Bohrungen am Beispiel der Arthrodese des oberen Sprunggelenkes (Seite 105-0)