Navigated Control: Ein neues Konzept für die Computer-Assistierte-HNO-Chirurgie

Zusammenfassung

Diese Arbeit konzipiert und evaluiert ein mechatronisches Assistenzsystem für die HNO-Chirurgie am Beispiel eines navigiert kontrollierten Shavers für die Nasennebenhöhlenchirurgie. Der Kraftfluss des Shavers wird in Abhängigkeit von der aktuellen Position der Shaverspitze geregelt. Die präoperative Raumplanung für den navigiert-kontrollierten-Shaver erfolgt auf der Basis der CT-Daten des Patienten als dreidimensionales Modell. Innerhalb dieses Raumes reagiert der Shaver auf das Signal des Chirurgen. Verlässt die Spitze des Shavers den vorher definierten Arbeitsraum, so erfolgt eine Unterbrechung der Antriebsregelung des Shavers durch eine Kraftdose. Die Einschätzung der Planungssoftware erfolgte an 32 Patientendatensätze. Mithilfe von 451 Messungen an endonasal angebrachten Titanschrauben wurde die Registriergenauigkeit am anatomischen Modell untersucht, die Umsetzung des Arbeitsraumes wurde an 5 technischen Modellen beurteilt. Die durchschnittliche Zeit für die Segmentierung des Arbeitsraumes lag bei 4,23 Minuten pro Fall. Die durchschnittliche Registriergenauigkeit des Shavers lag bei 1,08 mm. Die gewählte Kavität war ohne Einschränkungen abzutragen. Der präoperativ festgelegte Arbeitsraum wurde mit einer durchschnittlichen Abweichung von 3,1 mm über alle Ebenen umgesetzt. Die Studie beweist die Machbarkeit eines mechatronischen Assistenzsystems am Beispiel des navigiert-kontrollierten Shavers in der Nasennebenhöhlenchirurgie. Redundanz und kognitive Entlastung des Chirurgen werden im Gegensatz zu CAS-Insellösungen in diesem konzeptionellen Ansatz berücksichtigt. Für die HNO-Chirurgie sehen wir zukünftig zahlreiche Anwendungen bei der Leistungssteuerung kraftgetriebener Instrumente wie Fräse, Hochfrequenzmesser oder Laser nach dem dargestellten Prinzip.

Abstract

This work conceived and evaluates a mechatronical system for ORL-surgery by example of a Shaver for Functional Endoscopic Sinus Surgery controled by navigation. The Shaver is automatically on/off-regulated depending on the current position in relation to the planned working space. This working space is defined on the basis of the individual CT data. Within this area the Shaver reacts to the signal of the surgeon (foot pedal). If the Shaver leaves the working space, an interruption of the drive regulation to the Shaver takes place. The evaluation of the planning software based on 32 patient CT-data sets. The registration accuracy in a anatomical model was examined on 451 measurements of endonasal attached titanium screws. The conversions of the working space were evaluated at 5 different technical models. The average time for segmenting the working space was found at 4.23 minutes per case. An average registration accuracy of the Shaver of 1.08 mm resulted. The pre-defined cavity was to be cleared away without restrictions. The preoperative determined work-space was converted by 3.1 mm over all levels. The study proves the feasibility of a mechatronical assistant system by the example of the navigate-controlled Shaver in paranasal sinus surgery. Contrary to conventional CAS solutions redundancy and cognitive discharge of the surgeon are considered in this conception. We see numerous applications according to the explained principle for power-control of instruments in ORL-surgery in the future such as drilling, high frequency surgery or laser.

Schlüsselwörter

Navigated control - Shaver - FESS - Mechatronik

Key words

Navigated control - shaver - FESS - mechatronic

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