Navigationsgestützte Chirurgie im Kopf- und Hals-Bereich

Einleitung

Aufgrund kosmetischer und funktioneller Aspekte werden die Zugangswege bei Eingriffen im Kopf- und Halsbereich zunehmend minimiert, was allerdings die Übersicht über den anatomischen Situs erschwert. In der Nasennebenhöhlenchirurgie sind die Grenzen zur Schädelbasis und Orbita prinzipiell kritische Strukturen. Zudem liegen bei nicht wenigen Patienten besonders schwierige Verhältnisse wie das so genannte gefährliche Siebbein mit einer tief stehenden Riechspalte, einer pneumatisierten Crista galli oder extrem ausgedünnte Knochenlamellen über dem sphenoidalen Verlauf der Arteria carotis interna und des N. opticus vor. Die präoperative computertomographische Bildgebung gibt Aufschluss über derartige Besonderheiten, die das operative Vorgehen entscheidend beeinflussen.

Um diese Information dem Operateur intraoperativ nahe zu bringen, werden in zunehmendem Maße Navigationssysteme eingesetzt. Sie helfen dem Operateur, eine bessere Orientierung zu erhalten, als es mit der bloßen Betrachtung des Operationssitus mit Endoskop oder/und Mikroskop möglich ist. Ein Navigationssystem kann - idealerweise in Echtzeit - auf einem Bildschirm die Arbeitsposition des chirurgischen Instruments in koronaren, sagittalen und axialen Schichten der CT- oder MRT-Bildgebung (ggf. auch in Kombination) darstellen. Heutzutage sind mehrere gebrauchsfertige Systeme auf dem Markt, die auf verschiedenen Technologien fußen. Bis dahin war es allerdings ein langer Weg, der aufgrund des hohen Rechenbedarfs der Applikation eng mit der Entwicklung schnellerer und effizienterer Computertechnik verbunden war und ist.

Literatur

• 1 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
• 2 Caversaccio M, Nolte L P, Hausler R. Present state and future perspectives of computer aided surgery in the field of ENT and skull base.  Acta Otolaryngol Belg. 2002;  56 51-59
• 3 Ecke U, Khan M, Maurer J, Boor S, Mann W J. Intraoperative Navigation in der Chirurgie der Nasennebenhöhlen und der vorderen Schädelbasis.  HNO. 2002;  50 928-934
• 4 Federspil P A, Geisthoff U W, Henrich D, Plinkert P K. Development of the first force-controlled robot for otoneurosurgery.  Laryngoscope. 2003;  113 465-471
• 5 Fisch U. Infratemporal fossa approach to tumours of the temporal bone and base of the skull.  J Laryngol Otol. 1978;  92 949-967
• 6 Freysinger W, Gunkel A R, Bale R, Vogele M, Kremser C, Schon G. Three-dimensional navigation in otorhinolaryngological surgery with the viewing wand.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1998;  107 953-958
• 7 Gibbons M D, Gunn C G, Niwas S, Sillers M J. Cost analysis of computer-aided endoscopic sinus surgery.  Am J Rhinol. 2001;  15 71-75
• 8 Grevers G, Leunig A, Klemens A, Hagedorn H. Computerassistierte Chirurgie der Nasennebenhöhlen-Technologie und klinische Erfahrungen mit dem Vector-Vision-Compact-System an 102 Patienten.  Laryngo-Rhino-Otol. 2002;  81 476-483
• 9 Gunkel A R, Freysinger W, Thumfart W F. Computer-assisted surgery in the frontal and maxillary sinus.  Laryngoscope. 1997;  107 631-633
• 10 Gunkel A R, Vogele M, Martin A, Bale R J, Thumfart W F, Freysinger W. Computer-aided surgery in the petrous bone.  Laryngoscope. 1999;  109 1793-1799
• 11 Gunkel A R, Thumfart W F, Freysinger W. Computerunterstützte 3D-Navigationssysteme, Überblick und Standortbestimmung.  HNO. 2000;  48 75-90
• 12 Hassfeld S, Mühling J, Zöller J. Möglichkeiten und Entwicklungen der intraoperativen Instrumentennavigation im Bereich der kraniofazialen Schädelbasis.  Mund Kiefer Gesichtschir. 1998;  2 Suppl 1 S20-S24
• 13 Heermann R, Lenarz T. Navigationssysteme in der Orbitachirurgie. Deutsche Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohrenchirurgie, Kopf- und Hals-Chirurgie. Berlin; Spinger 1998: 111-123
• 14 Heermann R, Mack K F, Issing P R, Haupt C, Becker H, Lenarz T. Schädelbasischirurgie mit einem optoelektrischen Navigationssystem.  HNO. 2001;  49 1019-1025
• 15 Heermann R, Schwab B, Issing P R, Haupt C, Hempel C, Lenarz T. Image-guided surgery of the anterior skull base.  Acta Otolaryngologica Nova. 2001;  121 973-978
• 16 Heermann R, Issing P R, Husstedt H, Becker H, Lenarz T. Einsatz des Navigationssystems MKM(R) im Bereich der lateralen Schadelbasis.  Laryngo-Rhino-Otol. 2001;  80 569-575
• 17 Heermann R, Majdani O, Lenarz T. Computergestützte Navigation im Kopf-Hals-Bereich. In: Biesinger E, Iro H (eds) HNO Praxis heute. Berlin; Springer 2003: 129-154
• 18 Heermann R, Issing P R, Majdani O, Lenarz T. Computerassistierte Chirurgie der lateralen Schädelbasis, aktuelle Möglichkeiten und zukünftige Entwicklungen. In: Bootz F, Strauss G (Hrsg) Die Chirurgie der lateralen Schädelbasis. Berlin; Springer 2003: 122-136
• 19 Husstedt H, Heermann R, Becker H. Contribution of low-dose CT-scan protocols to the total positioning error in computer-assisted surgery.  Computer Aided Surgery. 1999;  4 275-280
• 20 Kelly P J, Alker G J, Goerss S. Computer-assisted stereotactic microsurgery for the treatment of intracranial neoplasms.  Neurosurgery. 1982;  10 324-331
• 21 Khan M, Ecke U, Mann W J. Der Einsatz eines optischen Navigationssystems in der Nasennebenhöhlenchirurgie.  HNO. 2003;  51 209-215
• 22 Koele W, Stammberger H, Lackner A, Reittner P. Image guided surgery of paranasal sinuses and anterior skull base-five years experience with the InstaTrak-System.  Rhinology. 2002;  40 1-9
• 23 Lenarz T, Heermann R. Image-guided and computer-aided surgery in otology and neurotology: is there already a need for it?.  Am J Otol. 1999;  20 143-144
• 24 Mann W J, Ecke U. Application of navigation systems in skull base surgery.  Otolaryngologica Polska. 2000;  54 273-276
• 25 Plinkert P K, Plinkert B, Hiller A, Stallkamp J. Einsatz eines Roboters an der lateralen Schadelbasis. Evaluation einer robotergesteuerten Mastoidektomie am anatomischen Präparat.  HNO. 2001;  49 514-522
• 26 Reinhardt H F, Horstmann G A, Spink R, Amrein E I, Forrer P. Stereo-microvision. Development of an opto-electronic operating microscope.  Bildgebung. 1993;  60 105-109
• 27 Schlöndorff G, Mösges R, Meyer-Ebrecht D, Krybus W, Adams L. CAS (computer assisted surgery). Ein neuartiges Verfahren in der Kopf- und Halschirurgie.  HNO. 1989;  37 187-190
• 28 Sedlmaier B, Schleich A, Ohnesorge B, Jovanovic S. Das NEN-HNO-Navigationssystem. Erste klinische Anwendung.  HNO. 2001;  49 523-529
• 29 Thumfart W F, Gunkel A R. Neueste Entwicklungen in der intraoperativen 3 D-Navigation im Hals-Nasen-Ohrenbereich.  Laryngorhinootologie. 1997;  76 700-703
• 30 Walker D G, Ohaegbulam C, Black P M. Frameless stereotaxy as an alternative to fluoroscopy for transsphenoidal surgery: use of the InstaTrak-3000 and a novel headset.  j neuropsychiat clin neurosci. 2002;  9 294-297
• 31 Watanabe E, Watanabe T, Manaka S, Mayanagi Y, Takakura K. Three-dimensional digitizer (neuronavigator): new equipment for computed tomography-guided stereotaxic surgery.  Surgical Neurology. 1987;  27 543-547

1 Watanabe, Kelly, Reinhardt und Schlöndorff entwickelten zeitgleich intraoperative Navigationssysteme.

2 In der HNO kommen Navigationssysteme vorrangig bei Eingriffen an der vorderen und lateralen Schädelbasis zur Anwendung.

3 Die elektromagnetischen Navigationssysteme nutzen die Distorsion eines künstlichen Magnetfeldes durch einen an dem Instrument angebrachten Magneten, um dessen Position im Raum zu bestimmen.

4 Bei optoelektronisch-passiven Navigationssystemen werden Reflektoren an den Instrumenten fixiert. Infrarotlampen sind seitlich zweier Kameras angebracht. Durch Reflexion des emittierten Lichts wird die Position der Referenzadapter im Raum bestimmt.

5 Bei optisch-aktiven Navigationssystemen werden Infrarot-LEDs direkt an den Instrumenten angebracht. Ein Kamerasystem registriert deren Position.

6 CT-, MRT-, DSA-, C-Bogen- und Sonographie-Bilddaten können zur Navigation herangezogen werden.

7 Standardmäßig werden CT-Bilddaten für die Navigation im HNO-Bereich eingesetzt. Die Bildgebung muss nach vom Hersteller definierten Protokollen erfolgen.

8 Durch „Image fusion” können CT- und MRT-Bilder in einem Bild überlagert werden, um eine optimal kontrastierte Darstellung von Knochen und Weichteilen gleichzeitig erzielen zu können.

9 Sowohl 2D- als auch 3D-Fluoroskopie-Bilder können zur Navigation herangezogen werden. Vorteilhaft ist die Möglichkeit des intraoperativen Updates der Bildgebung.

10 Nur einige Zentren besitzen die aufwändige Ausstattung zur intraoperativen CT- oder MRT-Bildgebung. Bei der Resektion ausgedehnter, destruierender Prozesse der Schädelbasis helfen diese Verfahren, den Gewebsshift der Weichteile und ggf. vorhandene Tumorreste zu beurteilen.

11 Invasive Registrationsmethoden, wie etwa Osteosyntheseschrauben, bieten derzeit die beste Navigationspräzision.

12 Die Anwendung von Hautoberflächenmarkern ist für „Image fusion” von CT und MRT empfehlenswert, da die röntgendichten bzw. Gadolinium-gefüllten Marker bei identischer Positionierung die Bildüberlagerung erleichtern.

13 Bei der Hautoberflächenregistration mit dem Pointer ist sorgfältig darauf zu achten, die Hautoberfläche nicht einzudrücken. Das Laser-Scanning arbeitet berührungsfrei; Gesichtshautverschiebungen (z.B. durch sterile Abdeckung, Beatmungstubus, etc.) stellen jedoch für alle Verfahren eine potenzielle Fehlerquelle dar.

14 Die Mayfield-Klemme ermöglicht eine sehr präzise Referenzierung, ist jedoch aufgrund der Invasivität allein bei gegebener medizinischer Indikation (z.B. Operationen der lateralen Schädelbasis) einsetzbar.

15 Die Referenzierungsgenauigkeit des Laterosterns/Skullpost ist vergleichbar mit derjenigen der Mayfield-Klemme. Darüber hinaus ist der Kopf des Patienten jedoch noch verlagerbar.

16 Headsets, die mit Registrationsmarkern versehen sind, müssen bereits bei der Bildgebung aufgesetzt werden. Andernfalls dienen sie lediglich zur reproduzierbaren Befestigung des Referenzobjektes am Patientenkopf.

17 Die häufigste Fehlerquelle ist die Verlagerung des Referenzierungsobjektes am Kopf des Patienten während des sterilen Abdeckens. Dies kann durch eine intraoperative Re-Referenzierung korrigiert werden. Mechanische Belastungen sind auch intraoperativ unbedingt zu vermeiden.

18 Haupteinsatzgebiet der Navigationschirurgie sind anatomische Varianten, Voroperationen sowie ausgedehnte Tumorerkrankungen. Zunehmend gewinnen Navigationssysteme in der operativen Ausbildung an Bedeutung.