Subscribe to RSS
DOI: 10.1055/s-2001-10892
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York
Einsatz einer VR (Virtuelle Realität)-Software zur präoperativen Implantationsprüfung am Beispiel eines implantierbaren Hörgerätes
Publication History
Publication Date:
31 December 2001 (online)
Zusammenfassung.
Ziel: Die Entwicklung und Evaluation einer auf CT-Daten basierenden präoperativen Implantationsprüfung im dreidimensionalen Raum am Beispiel einer intramastoidalen Hörgerätimplantation. Material und Methode: 10 mastoidektomierte Felsenbeinpräparate wurden computertomographisch untersucht. Die knöchernen Strukturen der hochauflösenden Spiral-CT-Daten wurden segmentiert und zusammen mit den Computer Aided Design (CAD)-Daten des Hörgerätes in eine Virtual Reality (VR)-Umgebung importiert. Drei Untersucher führten unabhängig voneinander eine dreidimensionale Einbauprüfung in der VR-Umgebung durch und bestimmten die Implantierbarkeit des Hörgerätes. Die virtuelle Implantationsprüfung wurde mit der realen, durch einen erfahrenen HNO-Chirurgen durchgeführten Implantation verglichen. Ergebnis: Das vorgestellte Verfahren ermöglichte eine gemeinsame dreidimensionale Darstellung und Manipulation von CT- und CAD-Daten in Echtzeit. Alle Objekte waren unabhängig von einander und frei in allen drei Dimensionen zu bewegen. Die virtuelle Implantationsprüfung stimmte in allen Fällen mit der realen Implantation überein. Die Implantabilität der 10 Felsenbeinpräparate wurde von allen drei Untersuchern richtig vorhergesagt. Schlussfolgerung: Der Einsatz eines VR-Systems in der Radiologie zeigte am Beispiel der Hörgerät-Implantationsprüfung ein hohes Potential für eine übersichtliche Implantationsplanung in komplexen anatomischen Regionen.
Feasibility of a pre-implantation fitting test for an implantable hearing aid using a VR (virtual reality) software.
Purpose: To prove the feasibility of a preoperative fitting test for an implantable hearing aid using a VR environment. Methods: A high-resolution spiral CT was performed after mastoidectomy in 10 temporal bone specimens. The bony structures were segmented and merged with the Computer-Aided Design (CAD) data of the hearing aid in a VR environment. For each specimen a three-dimensional fitting test was carried out by three examiners determining the implantability of the hearing aid. The implantation simulation was compared with the real implantation procedure performed by an experienced ENT surgeon. Results: The used VR system enabled real-time 3D-visualisation and manipulation of CT- and CAD-data. All objects could be independently moved in all three dimensions. The VR fitting test corresponded closely with the real implantation. The implantability of the hearing aid was properly predicted by all three examiners. Conclusion: Merging CT and CAD data in a virtual reality environment bears high potential for the presurgical determination of the fit and mountability of medical implants in complex anatomical regions.
Schlüsselwörter:
Virtuelle Realität - Computertomographie - Bildverarbeitung - Operationsplanung - Felsenbein
Key words:
Virtual reality - Simulation - Computed tomography - Image processing - Temporal bone
Literatur
- 1 Zenner H P, Leysieffer H. Aktive elektronische Hörimplantate für Mittel- und Innenohrschwerhörige - eine neue Ära der Ohrchirurgie. Teil I: Grundprinzipien und Nomenklaturvorschlag. HNO. 1997; 45 749-757
- 2 Zenner H P, Leysieffer H. Totally implantable hearing device for sensorineural hearing loss. Lancet. 1998; 352 1751
- 3 Maher N, Becker H, Laszig R. Quantifizierung relevanter Messgrößen des Felsenbeins im Computertomogramm vor Cochlear-Implant-Operation. Laryngo Rhino Otol. 1995; 74 337-342
- 4 Englmeier K H, Haubner M, Losch A, Eckstein F, Seemann M D, van Eimeren W, Reiser M. Hybrid rendering of multidimensional image data. Methods Inf Med. 1997; 36 1-10
- 5 Mukherji S K, Mancuso A A, Kotzur I M, Slattery W Hr, Swartz J D, Tart R P, Nall A. CT of the temporal bone: findings after mastoidectomy, ossicular reconstruction, and cochlear implantation. Am J Roentgenol. 1994; 163 1467-1471
- 6 Tomura N, Sashi R, Kobayashi M, Hirano H, Hashimoto M, Watarai J. Normal variations of the temporal bone on high-resolution CT: their incidence and clinical significance. Clin Radiol. 1995; 50 144-148
- 7 Mafee M F, Valvassori G E, Kumar A, Samett E, Inoue Y, Choi K, Raju S, Grewe G. Tumors and tumor-like conditions of the middle ear and mastoid: role of CT and MRI. An analysis of 100 cases. Otolaryngol Clin North Am. 1988; 21 349-375
- 8 Arriaga M, Curtin H, Takahashi H, Hirsch B E, Kamerer D B. Staging proposal for external auditory meatus carcinoma based on preoperative clinical examination and computed tomography findings. Ann Otol Rhinol Laryngol. 1990; 99 714-721
- 9 Gunlock M G, Gentry L R. Anatomy of the temporal bone. Neuroimaging Clin N Am. 1998; 8 195-209
- 10 Howard J D, Elster A D, May J S. Temporal bone: three-dimensional CT. Part I. Normal anatomy, techniques, and limitations. Radiology. 1990; 177 421-425
- 11 Andrews J C, Anzai Y, Mankovich N J, Favilli M, Lufkin R B, Jabour B. Three-dimensional CT scan reconstruction for the assessment of congenital aural atresia. Am J Otol. 1992; 13 236-240
- 12 Kirchgeorg M A, Prokop M. Increasing spiral CT benefits with postprocessing applications. Eur J Radiol. 1998; 28 39-54
- 13 Seemann M D, Luboldt W, Haferkamp C, Bode A, Schafer J, Allen C M, Dammann F, Plinkert P, Claussen C D. Hybride 3D-Visualisierung und virtuelle Endoskopie von Cochlea-Implantaten. Fortschr Röntgenstr. 2000; 172 238-243
- 14 Reisser C, Schubert O, Forsting M, Sartor K. Anatomy of the temporal bone: detailed three-dimensional display based on image data from high-resolution helical CT: a preliminary report. Am J Otol. 1996; 17 473-479
- 15 Besimo C, Lambrecht J T, Nidecker A. Dental implant treatment planning with reformatted computed tomography. Dentomaxillofac Radiol. 1995; 24 264-267
- 16 Ekestubbe A, Grondahl K, Grondahl H G. The use of tomography for dental implant planning. Dentomaxillofac Radiol. 1997; 26 206-213
- 17 Eufinger H, Wehmoller M, Machtens E, Heuser L, Harders A, Kruse D. Reconstruction of craniofacial bone defects with individual alloplastic implants based on CAD/CAM-manipulated CT-data. J Craniomaxillofac Surg. 1995; 23 175-181
- 18 Esselman G H, Coticchia J M, Wippold F J, Fredrickson J M, Vannier M W, Neely J G. Computer-stimulated test fitting of an implantable hearing aid using three-dimensional CT scans of the temporal bone: preliminary study. Am J Otol. 1994; 15 702-709
- 19 Mankovich N J, Samson D, Pratt W, Lew D, Beumer J. Surgical planning using three-dimensional imaging and computer modeling. Otolaryngol Clin North Am. 1994; 27 875-889
- 20 Takeshita F, Suetsugu T. Accurate presurgical determination for implant placement by using computerized tomography scan. J Prosthet Dent. 1996; 76 590-591
- 21 Xenakis T A, Gelalis I D, Koukoubis T D, Soucacos P N, Vartziotis K, Kontoyiannis D, Tatsis C. Neglected congenital dislocation of the hip. Role of computed tomography and computer-aided design for total hip arthroplasty. J Arthroplasty. 1996; 11 893-898
- 22 Carney A S, Patel N, Baldwin D L, Coakham H B, Sandeman D R. Intra-operative image guidance in otolaryngology - the use of the ISG viewing wand. J Laryngol Otol. 1996; 110 322-327
- 23 Moharir V M, Fried M P, Vernick D M, Janecka I P, Zahajsky J, Hsu L, Lorensen W E, Anderson M, et al. Computer-assisted three-dimensional reconstruction of head and neck tumors. Laryngoscope. 1998; 108 1592-1598
- 24 Carney A S, Baldwin D, Patel N, Sandeman D. Virtual reality surgery in otorhinolaryngology. Br Med J. 1994; 309 1233
- 25 Coleman J, Nduka C C, Darzi A. Virtual reality and laparoscopic surgery. Br J Surg. 1994; 81 1709-1711
- 26 Ecke U, Klimek L, Müller W, Ziegler R, Mann W. Virtual reality: preparation and execution of sinus surgery. Comput Aided Surg. 1998; 3 45-50
- 27 Kuhlen T, Dohle C. Virtual reality for physically disabled people. Comput Biol Med. 1995; 25 205-211
- 28 Krummel T M. Surgical simulation and virtual reality: the coming revolution. Ann Surg. 1998; 228 635-637
- 29 Seipel S, Wagner I V, Koch S, Schneider W. Oral implant treatment planning in a virtual reality environment. Comput Methods Programs Biomed. 1998; 57 95-103
- 30 Atilla S, Akpek S, Uslu S, Ilgit E T, Isik S. Computed tomographic evaluation of surgically significant vascular variations related with the temporal bone. Eur J Radiol. 1995; 20 52-56
Dr. med. Florian Dammann
Radiologische Universitätsklinik TübingenAbt. für Radiologische Diagnostik
Hoppe-Seyler-Straße 3
72076 Tübingen
Phone: + 49-7071-29-82087
Fax: + 49-7071-29-5845
Email: florian.dammann@med.uni-tuebingen.de