Doktorarbeit / Dissertation, 2003
73 Seiten, Note: magna cum laude
2 Einleitung
2.1 Geschichte der Navigation
2.2 Prinzip der Navigation
2.3 Navigation in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
2.4 Orbitawandfrakturen
3 Ziele der Arbeit
3.1.1 Vorbereitungs- und Planungsphase
3.1.2 Intraoperative Phase
3.1.3 Postoperative Phase
4 Material und Methoden
4.1 Tiermodell
4.2 Versuchsablauf
4.3 Navigationssystem
4.4 Operatives und anästhesiologisches Vorgehen
4.4.1 Narkose, postoperative Analgesie, Tierhaltung und Euthanasie
4.4.2 Setzen von Orbitawanddefekten
4.4.3 Setzen der Referenzschrauben
4.4.4 Computertomographie
4.4.5 Rekonstruktion der Orbitawanddefekte
4.4.6 Abschlussbefunde und Gewinnung der Histologie
4.5 Navigatorisches Vorgehen
4.5.1 Datenerhebung
4.5.2 Präoperative Vorbereitung und Planung mit dem Navigationssystem
4.5.3 Intraoperative Navigation
4.5.4 Postoperative Nachbereitung
5 Ergebnisse
5.1 Hertelwerte
5.2 Orbitavolumina
5.3 Korrelation von Orbitavolumen und Hertelwerten
5.4 Zuverlässigkeit, Handhabbarkeit und Genauigkeit des Systems
5.4.1 Präoperative Planungsphase
5.4.2 Intraoperative Navigation
5.5 Klinische versus navigierte Rekonstruktion
5.5.1 Tier 1 (Calvarium split graft eine Woche nach Defektsetzung)
5.5.2 Tier 2 (Calvarium split graft eine Woche nach Defektsetzung)
5.5.3 Tier 3 (Biozement D® eine Woche nach Defektsetzung)
5.5.4 Tier 4 (Biozement D® eine Woche nach Defektsetzung)
5.5.5 Tier 5 (Biozement D® vier Wochen nach Defektsetzung)
5.5.6 Tier 6 (Biozement D® vier Wochen nach Defektsetzung)
5.5.7 Tier 7 (Calvarium split graft & BiozementD® eine Woche nach Defektsetzung)
5.5.8 Tier 8 (Calvarium split graft & BiozementD® eine Woche nach Defektsetzung)
5.5.9 Zusammenfassung Tier 1-8
6 Diskussion
6.1 Tiermodell
6.2 Präzision der Navigation
6.3 Orbitavolumina
6.3.1 Statistische Auswertung
6.3.2 Präzision der Orbitavolumenmessungen
6.3.3 Klinische Relevanz der Orbitavoluminae
6.4 Prinzip der Spiegelung
6.5 Handhabbarkeit des Systems
6.6 Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen
6.7 Ist die Navigation in der Orbitachirurgie von Vorteil?
6.8 Ausblick zur Anwendung von Navigation und Virtual Reality
Die vorliegende Arbeit evaluiert den Einsatz eines Navigationssystems zur chirurgischen Rekonstruktion von Orbitawanddefekten am Beispiel eines Tiermodells (Schwarzkopfschaf). Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, ob durch den Einsatz der computergestützten Navigation, insbesondere durch die Spiegelung der gesunden Orbitaseite zur Planung des Defektverschlusses, eine höhere Präzision und klinische Vorteile bei der Rekonstruktion erzielt werden können.
2.1 Geschichte der Navigation
Unabdingbare Voraussetzung für eine erfolgreiche Medizin sind Kenntnisse über die Vorgänge und Strukturen im menschlichen Körper im Allgemeinen sowie im jeweiligen Patienten im Besonderen. Vieles hiervon verschließt sich dem direkten Blick und muss vom Behandler auf andere Art und Weise als mit dem bloßen Auge in Erfahrung gebracht werden. Zahlreiche Methoden dienen diesem Zweck. Hierzu gehören Anamnese und klinische Untersuchung aber auch Ultraschall, Röntgen etc.
In der Chirurgie besitzt die Anatomie ohne Zweifel einen ganz besonderen Stellenwert. Ohne die genaue Kenntnis über den Aufbau des menschlichen Körpers ist ein chirurgischer Eingriff nicht denkbar.
Mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) am 8. November 1895 und ihren in der Folge entwickelten Anwendungen hat ein entscheidender Wandel in der Medizin begonnen. Der Arzt gewann erstmals Einblick in die individuelle Anatomie des lebenden Patienten. Wo der Chirurg sich bisher auf seine allgemeinen Kenntnisse der Anatomie verlassen musste, bekam er nun Informationen über Varianten und pathologische Veränderungen des speziellen Patienten. Dieser Einblick wurde mit der Entwicklung der verschiedenen Techniken, vom konventionellen Röntgenbild, über die konventionelle Tomographie, die Computer-, Magnetresonanz- und Positronenemissionstomographie, sowie die Ultraschalluntersuchung in ein, zwei oder drei Dimensionen immer vielfältiger und präziser. Doch mit der Zunahme an Information wurde es schwieriger, die vielfältigen Informationen zu einem Gesamtbild zusammenzusetzen.
2 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die anatomischen Grundlagen der Chirurgie, die historische Entwicklung bildgebender Verfahren sowie den technischen Fortschritt und die Bedeutung navigationsgestützter Verfahren in der modernen Medizin.
3 Ziele der Arbeit: Hier werden die wissenschaftlichen Fragestellungen definiert, die sich mit der praktischen Machbarkeit und den Vorteilen der Navigation bei der Rekonstruktion von Orbitawanddefekten in unterschiedlichen Operationsphasen befassen.
4 Material und Methoden: Dieser Abschnitt beschreibt das gewählte Tiermodell, die chirurgischen Techniken zur Defektsetzung und Rekonstruktion, die verwendete Navigationshardware sowie die mathematischen Verfahren zur Volumenbestimmung und statistischen Auswertung.
5 Ergebnisse: Die Resultate der Studie werden zusammengefasst, wobei insbesondere die Genauigkeit der Navigation, die Präzision der Hertelwerte sowie der Vergleich zwischen rein knöchernen und zementbasierten Rekonstruktionen detailliert aufgeführt werden.
6 Diskussion: In der Diskussion werden das Tiermodell, die Präzision der Navigation und die klinische Relevanz der gewonnenen Erkenntnisse bewertet, wobei auch die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen und zukünftige Einsatzmöglichkeiten analysiert werden.
Navigation, Orbitawandfraktur, Tiermodell, Schwarzkopfschaf, Biozement, Rekonstruktion, Orbitavolumen, Computergestützte Chirurgie, 3D-Modell, Traumatologie, Computertomographie, Präzision, Hertelwert, Chirurgie
Die Arbeit untersucht den Einsatz eines navigationsgestützten Systems zur präzisen Rekonstruktion von künstlich gesetzten Orbitawanddefekten an einem Tiermodell.
Die Arbeit verknüpft die chirurgische Rekonstruktion komplexer Orbitadefekte mit computergestützten Planungsmodulen und der Anwendung von verschiedenen Materialien wie autologem Knochen und Biozement.
Das primäre Ziel ist es, den Nutzen der Navigation bei der Spiegelung der gesunden Orbitaseite als Referenz für die Wiederherstellung der korrekten Knochenanatomie zu evaluieren.
Es wird ein tierexperimenteller Ansatz mit insgesamt acht Schwarzkopfschafen gewählt, bei denen durch ct-gestützte Datenanalysen und chirurgische Interventionen eine quantitative Auswertung der Rekonstruktionsergebnisse vorgenommen wird.
Der Hauptteil konzentriert sich auf die detaillierte Beschreibung der Operationstechniken, den Aufbau der Navigation, die anschließende volumetrische Erfolgskontrolle sowie die Diskussion technischer Herausforderungen während der Navigation.
Navigation, Orbitawandfraktur, 3D-Planung, Orbitavolumen, Chirurgie und Rekonstruktionsgenauigkeit.
In der verwendeten Anordnung konnte eine navigatorische Ungenauigkeit von weniger als 1mm erzielt werden, was die hohe Verlässlichkeit des Systems belegt.
Im Gegensatz zur rein knöchernen Rekonstruktion ermöglichte der Biozement intraoperative Korrekturen durch nachträgliches Auf- oder Abtragen, was in jedem Fall zu einem hohen Genauigkeitsgewinn führte.
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