Einsatz des Navigationssystems MKM® im Bereich der lateralen Schädelbasis[1]

Zusammenfassung

Hintergrund: In den letzten Jahren wurden verschiedene interaktive Orientierungssysteme vorgestellt. Geringe Genauigkeit, hoher technischer Aufwand sowie deutlich verlängerte Operationszeiten haben eine weitergehende Verbreitung und klinische Anwendung bisher verhindert. Methode: Der Mehr-Koordinaten-Manipulator (MKM®) der Fa. Zeiss ist ein intraoperatives Navigationssystem, das berührungsfrei über den Autofokus eines Operationsmikroskopes arbeitet. Die automatische Darstellung des Operationsortes in den radiologischen Datensätzen ermöglicht eine stetige nahezu Real-time-Darstellung des Operationsgebietes. Die präoperative Planung erfolgt an einer Workstation und wird intraoperativ in das Okular des Operateurs eingeblendet. Anhand von 136 Patienten mit Erkrankungen im Bereich der lateralen Schädelbasis wurden die klinische Einbindung, der systemimmanente Zeitaufwand und die intraoperative Genauigkeit des Navigationssystems evaluiert. Ergebnisse: Bei der Verwendung von knochenfixierten Mini-Osteosyntheseschrauben zeigte sich eine durchschnittliche Registrationsgenauigkeit von unter einem Millimeter (0,68 mm ± 0,17 mm). Die klinische praktische Genauigkeit von ca. einem Millimeter erreichte damit das zu fordernde Mindestmaß in der navigationsgesteuerten Chirurgie an der Schädelbasis. Schlussfolgerungen: Das Navigationssystem stellt insbesondere bei untypischen anatomischen Verhältnissen eine deutliche Orientierungshilfe dar. HNO-spezifische Veränderungen sind jedoch notwendig.

CAS-System MKM™: Use and Results in Lateral Skull Base Surgery

Background: Computer assisted surgery has reached an advanced stage of development and offers new possibilities in daily surgical procedures. Methods: The MKM™ - is a navigation system fitted with a laser-guided, autofocus-microscope for referencing purposes. The coordinates can be set using various marker systems and a special workstation is used for preoperative planning. It is possible to add landmarks and display them in the surgeon’s eyepiece. The clinical integration, the time required for the use of the navigation system and the intraoperative accuracy of the system were evaluated on the basis of 136 lateral skull base procedures. Results: The degree of accuracy is determined by the type, amount and positioning of markers. The adjustment of reference points should be carried out following macrosurgery in order to avoid shifting factors. For an additional increase in accuracy, an improvement in the spatial resolution of the CT scans is required, with a section thickness of 1 mm and a pixel size of 0.5mm. The bone-anchored structures of the temporal bone do not underlie shifting or extensive intraoperative swelling. Skull base surgery is, therefore, ideally suited for the application of CAS. We found that registration was accurate to less than 1 mm (0.68 mm ± 0.17 mm) and that the MKM™ system made an additional contribution to surgical safety by identifying important structures. Conclusions: A practical accuracy found to be approximately one millimetre suggests that the non-invasive referencing system may be effective, accurate and useful for computer assisted identification of vital structures. We expect navigation systems to improve the quality and reduce the risks of surgical intraventions.

Schlüsselwörter:

Navigation - Computer Assisted Surgery - Bildgeführte Chirurgie - Schädelbasischirurgie - Akustikusneurinome

Key words:

Computer assisted surgery - Skull base surgery - Image guidance - Acoustic neurinoma surgery

1 Herrn Prof. Dr. Joachim Heermann zur Vollendung des 70. Lebensjahres gewidmet.

Literatur

• 1 Adams L, Knepper W, Krybus W, Meyer-Ebrecht D, Pfeifer G, Ruger R, Witte M. Orientation aid for head and neck surgeons.  Innov Tech Biol Med. 1992;  13 410-424
• 2 Greinacher C F. Information systems for imaging modalities. In: Taylor RH, Lavallée S, Burdea GC, Mösges R (Eds) Computer integrated surgery: Technology and clinical applications. Cambridge, Massachusetts, London; MIT Press 1996: 21-32
• 3 Heermann R, Enders S, Husstedt H, Lenarz T. Intraoperative Navigation Systems in anterior skull base surgery.  Skull Base Surg. 1997;  7 36
• 4 Cuchet E, Knoplioch J, Dormont D, Marsault C. Registration in neurosurgery and neuroradiotherapy applications.  J Image Guid Surg. 1995;  1 198-207
• 5 Kikinis R, Gleason P L, Jolesz F A. Surgical planning using computer-assisted three-dimensional reconstructions. In: Taylor RH, Lavallée S, Burdea GC, Mösges R (Eds) Computer integrated surgery: Technology and clinical applications. Cambridge, Massachusetts, London; MIT Press 1996: 147-154
• 6 Maciunas R J, Galloway R L, Latimer J W. The application accuracy of stereotactic frames.  Neurosurgery. 1994;  35 682-694
• 7 Nabavi A, Manthei G, Blömer U, Kumpf L, Klinge H, Mehdorn H M. Computergestütztes Operieren in der Neurochirurgie.  Radiologe. 1995;  35 573-577
• 8 Klimek L, Mösges R, Bartsch M. Indications for CAS (computer assisted surgery) systems as navigation aids in ENT surgery. In: Lemke HU, Rhodes ML, Jaffe CC, Felix R (Eds) Proceedings of the CAR ’91. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo; Springer 1991: 358-361
• 9 Mösges R, Klimek L. Computer-assisted surgery of the paranasal sinuses.  J Otolaryngol. 1993;  22 69-71
• 10 Schlöndorff G, Mösges R, Meyer-Ebrecht B, Krybus W, Adams L. CAS (computer assisted surgery). Ein neues Verfahren in der Kopf- und Halschirurgie.  HNO. 1989;  37 173-179
• 11 Husstedt H, Heermann R, Becker H. Contribution of low-dose CT-scan Protocols to the total positioning error in computer-assisted surgery.  Comput Aided Surg. 1999;  4 275-280
• 12 Adams L, Krybus D, Meyer-Ebrecht D, Rueger R, Gilsbach J M, Mösges R, Schlöndorff G. Computer assisted surgery.  IEEE Comput Graphics Appl. 1990;  10 43-51
• 13 Watanabe E, Watanabe T, Manaka S, Mayanagi Y, Takakura K. Three-dimensional digitizer (Neuronavigator): new equipment for computer tomography-guided stereotaxic surgery.  Surg Neurol. 1987;  27 543-547
• 14 Reinhardt H, Meyer H, Amrein E. A computer assisted device for the intra-operative CT-controlled localization of brain tumours.  Eur Surg Res. 1988;  20 51-58
• 15 Heermann R, Lenarz T, Enders S, Husstedt H. Navigations- und Orientierungssysteme in der HNO-Chirurgie.  HNO. 1997;  45 275
• 16 Lenarz T. Computer aided surgery: comparison of different systems.  Skull Base Surg. 1997;  7 18
• 17 Heermann R, Lenarz T. Navigationssysteme in der Orbitachirurgie. In: Steiner W (Hrsg) Verhandlungsbericht der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie. Berlin; Springer 1998: 112-123
• 18 Wirtz C R, Knauth M, Hassfeld S, Tronnier V M, Albert F K, Bonsato M M, Kunze S. Neuronavigation - first experiences with three different commercially available systems.  Zentralbl Neurochir. 1998;  59 14-22
• 19 Brinker T, Arango G, Kaminsky J, Samii A, Thorns U, Vorkapic P, Samii M. An experimental approach to image guided skull base surgery employing a microscope-based neuronavigation system.  Acta Neurochir Wien. 1998;  140 883-889
• 20 Hilbert M, Marmulla R, Strutz J. Vergleichende Genauigkeitsmessung zwischen einem mechanischen (Viewing-Wand) und einem lasergeleiteten mikroskopischen Positionierungssystem (MKM) mit Hilfe eines geometrischen Messobjekts.  HNO. 1998;  46 44-49
• 21 Hauser R, Westermann B, Reinhardt H, Probst R. Computerunterstützte Chirurgie der Nasennebenhöhlen mit einem optoelektronischen Ortungssystem.  Laryngo-Rhino-Otol. 1996;  75 199-207
• 22 Haßfeld S, Mühling J, Zöller J. Intraoperative navigation in oral and maxillofacial surgery.  Int J Oral Maxillofac Surg. 1995;  24 111-119
• 23 Gunkel A R, Freysinger W, Thumfart W F. Computer-assisted surgery in the frontal and maxillary sinus.  Laryngoscope. 1997;  107 631-633
• 24 Fried M P, Kleefield J, Gopal H, Reardon E, Ho B T, Kuhn F A. Image-guided endoscopic surgery: results of accuracy and performance in a multicenter clinical study using an electromagnetic tracking system.  Laryngoscope. 1997;  107 594-601
• 25 Freysinger W, Gunkel A R, Vogele M, Bale R J, Thumfart W F. Einsatz der ISG Viewing Wand in der HNO-Chirurgie.  Otorhinolaryngol Nova. 1996;  6 223-228
• 26 Lenarz T, Heermann R. Editorial: Image-guided and computer-aided surgery in otology and neurootology: is there already a need for it?.  Am J Otol. 1999;  20 143-144
• 27 Heermann R, Mack K F, Schwab B, Haupt C, Lenarz T. Intraoperative navigation and orientation systems in skull base surgery. In: Sanna M Proceedings of the third international conference on acoustic neurinoma and other CPA tumors. Bologna; Monduzzi Editore 2000: 1127-1134
• 28 Heermann R, Schwab B, Mack K F, Lenarz T. Intraoperative navigation in skull base surgery. In: Fahlbusch R, Buchfelder M (Eds) The centre of the skull base. Einhorn-Verlag 2000: 33-44
• 29 Luxenberger W, Köle W, Stammberger H, Reittner P. Computer-unterstützte Nasennebenhöhlenchirurgie - Der Standard von morgen?.  Laryngo-Rhino-Otol. 1999;  78 318-326
• 30 Grevers G, Menauer F, Leunig A, Caversaccio M, Kastenbauer E. Navigationschirurgie bei Nasennebenhöhlenerkrankungen.  Laryngo-Rhino-Otol. 1999;  78 41-46
• 31 Gunkel A R, Freysinger W, Thumfart W F, Truppe M J. Application of the ARTMA image-guided navigation system to endonasal sinus surgery. In: Lemke HU (Ed) Proceedings of the CAR ’95. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo; Springer 1995: 1147-1151
• 32 Anon J B, Rontal M, Zinreich S J. Computer-assisted endoscopic sinus surgery - current experience and future developments.  Oper Techn Otolaryngol Head Neck Surg. 1995;  6 163-170
• 33 Anon J B. Computer-aided endoscopic sinus surgery.  Laryngoscope. 1998;  108 949-961
• 34 Klimek L, Mösges R. Computer-assistierte Chirurgie (CAS) in der HNO-Heilkunde.  Laryngo-Rhino-Otol. 1998;  77 275-282

1 Herrn Prof. Dr. Joachim Heermann zur Vollendung des 70. Lebensjahres gewidmet.