Präoperative Simulation von operativen Implantationen mittels Open-Source 3D-Rendering und CAD-Software

Zielsetzung:

Mit den routinemäßig erfassten 3D- und 4D-Datensätzen (zeitliche Auflösung) in der Computertomografie sind wir in der Lage hochaufgelöste 3D-Modelle der Patientenanatomie zu erstellen. Heute werden diese 3D-Modelle hauptsächlich verwendet, um eine Pathologie zu visualisieren. Die präoperative Planung selbst basiert meist auf Messungen in 2D-Datensätzen, in welcher die Winkel und die daraus resultierende Verzerrung der gemessenen Abstände meist ignoriert werden. Wir haben eine Open-Source-Methode entwickelt, um diese 3D-Datensätze für eine virtuelle Simulation der Implantationen zu verwenden, um die Genauigkeit der präoperativen Planung zu verbessern.

Material und Methodik:

Wir haben 3D-Modelle von Osteosynthese-Materialien mittels Dual-Source-Computertomografie in einem Somatom Definition Force (Siemens) CT-Scanner mit einer Raumauflösung von 0,125 mm akquiriert. 3D-Modelle der Patientenanatomie wurden mit präoperativen CT-Scans erstellt. Die 3D-Modelle der Patientenanatomie und der Osteosynthese Materialien wurden mit 3D-Slicer (www.slicer.org) gerendert und als Stereolithografie-Dateien exportiert. Um eine Implantation zu simulieren, importierten wir diese 3D-Modelle in Open-Source Computer-Aided Design-Software (FreeCAD).

Ergebnisse:

Durch die Zusammenführung der 3D-Modelle der verschiedenen Implantate mit der Patientenanatomie konnten wir das "ideale" Implantat für jedes Individuum evaluieren. Darüber hinaus konnten wir mögliche Hindernisse eines chirurgischen Eingriffs beurteilen und untersuchen, in welchem Winkel die Implantation erfolgen sollte.

Schlussfolgerungen:

Die virtuelle Simulation von operativen Verfahren mittels Open-Source-CAD-Software bietet eine kostengünstige Möglichkeit die Genauigkeit der präoperativen Planung zu verbessern. Ob diese Methode die perioperative Morbidität und Mortalität senken kann, wird aktuell in laufenden Studien untersucht.