DIE CHIRURGIE IM DIGITALEN ZEITALTER - Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten - Zeitschrift ...

Die Seite wird erstellt Lenny-Stefan Stoll
 
WEITER LESEN
DIE CHIRURGIE IM DIGITALEN ZEITALTER - Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten - Zeitschrift ...
I TIPPS & TRICKS I

      DIE CHIRURGIE IM
    DIGITALEN ZEITALTER
                          Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten

                     Dr. Dr. Daniel G.E. Thiem, Dr. Matthias Gielisch, Prof. Dr. Dr. Peer W. Kämmerer

                                          Zusammenfassung: Die Anwendung                Zitierweise: Thiem DGE, Gielisch M,
                                          computergestützter Operationen ist aus        Kämmerer PW: Die Chirurgie im digitalen
                                          dem chirurgischen Alltag der meisten          Zeitalter. Z Zahnärztl Implantol 2021; 37:
                                          Fachdisziplinen nicht mehr wegzuden-          164−170
                                          ken. Während sich ihr Anteil sowie das        DOI.org/10.3238/ZZI.2021.0164−0170
                                          Einsatzausmaß unterscheiden, so haben
     → Warum Sie diesen                   die meisten verfügbaren technischen In-       EINLEITUNG
     Beitrag lesen sollten?               novationen die Verbesserung des Opera-        Nach Anamnese- und Befunderhebung
     Nicht nur Ihre Patienten             tionsergebnisses über eine Steigerung         und Diagnosestellung erfolgt die Indikati-
  interessieren sich für digitale         der Vorhersagbarkeit gemeinsam. Wäh-          onsstellung zur Durchführung einer adä-
 Konzepte bei der Behandlung,             rend Verfahren wie virtual augmented          quaten Therapie. Die fortwährende Digita-
     sondern auch Sie? Der                reality, mixed reality, computer vision-ge-   lisierung fast aller Lebensbereiche hat
 nachfolgende Artikel gibt Ihnen          stützte Techniken trotz beeindruckender       auch in der Medizin und Zahnmedizin
   einen zusammenfassenden                Zwischenergebnisse in ihrer Entwicklung       längst Einzug gehalten. Neben telemedizi-
      Einblick in die Welt der            noch am Anfang stehen, haben sich Ver-        nischen Anwendungen und elektronischer
 digital-virtuellen Mund-, Kiefer-        fahren wie die dynamische Navigation ih-      Archivierung ermöglicht die digitale Diag-
      Gesichtschirurgie und               ren Weg aus den Kinderschuhen hin zu          nostik auch die Verwendung der virtuellen
           Zahnmedizin.                   einem festen Bestandteil des chirurgi-        chirurgischen Planung (Abb. 1).
                                          schen Repertoires verschiedener Fach-              Als Grundlage einer solchen Planung
                                          disziplinen längst gebahnt. Im Hinblick       dient in der Regel eine dreidimensionale
                                          auf eine sich rasant entwickelnde Tech-       Bildgebung beispielsweise mit digitaler
                                          nologiebranche bleibt es also spannend        Volumentomographie, Computertomogra-
                                          auf dem Gebiet der virtuellen Medizin,        phien oder Magnetresonanztomogra-
                                          wobei die eingesetzte Technologie nur         phien. Diese können durch weitere Diag-
                                          so gut sein kann wie derjenige, der sie       nostika wie Facescans, Intraoralscans
                                          bedient.                                      oder digitalisierte Gipsmodelle ergänzt
                                          Schlüsselwörter: CAD/CAM; digitale            werden.
                                          Chirurgie; digitale Gesundheit; 3D-Druck;          Um eine möglichst hohe Interoperabili-
                                          dynamische Navigation; statische Naviga-      tät zwischen verschiedenen Systemen
                                          tion; Dysgnathie; Rekonstruktion              und Herstellern gewährleisten zu können,

                                                           - 164 -                           Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03
DIE CHIRURGIE IM DIGITALEN ZEITALTER - Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten - Zeitschrift ...
I TIPPS & TRICKS I

sind offene Dateiformate, Schnittstellen
und Standards wie Digital Imaging and
Communications in Medicine (DICOM)
oder Standard Triangulation/Tesselation
Language (STL), proprietären Formaten
vorzuziehen.
    Nach erfolgter Diagnostik werden die
gewonnenen Daten und deren intrinsi-
schen Informationen in geeigneten Pla-
nungstools zusammengeführt und die an-
gestrebte Therapie bereits im Vorfeld
computergestützt geplant (Computer Ai-
ded Design/CAD). Die Überführung der
Planung auf den Patienten kann statisch
beispielsweise über die Herstellung von
Schablonen (Computer Aided Manufactu-
ring/CAM) oder dynamisch unter Zuhilfe-
nahme von Navigationsgeräten erfolgen.
    Die Umsetzung des vorbeschriebenen
soll in diesem Beitrag anhand von Beispie-
len ohne Anspruch auf Vollständigkeit der
mannigfaltigen Möglichkeiten dargestellt
werden.

VOR- UND NACHTEILE
DER VIRTUELLEN
CHIRURGISCHEN PLANUNG
Unabhängig von dem spezifischen Ein-
satzgebiet der virtuellen chirurgischen

                                                                                                                                              Abb. 1: M. Gielisch, MKG-Universitätsklinikum Mainz
Planung führt deren Einsatz zu einer in-
tensiven Beschäftigung mit dem Operati-
onsgebiet und somit der Operationsstra-
tegie. Davon können besonders auch
junge, wenig erfahrene Anwender und
sich in Weiter- und Fortbildung befindli-
che Kollegen profitieren.
    Weiterhin kann durch die virtuelle Pla-
nung Einfluss auf die Operationszeit ge-
nommen werden, wodurch eine Reduzie-
rung der entstehenden Kosten [21] sowie
eine verringerte Komplikationsrate er-          Abb. 1: Flussdiagramm mit Darstellung unterschiedlicher Einsatzgebiete digital-virtueller Techno-
reicht werden kann [22].                        logie in der modernen Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie sowie Zahnmedizin
    Gleichzeitig steigt jedoch mit Verkür-
zung der Operationszeit der präoperative
Zeitaufwand, der für die Planung benötigt       UMSETZUNG DER                                     ten bei der Dysgnathiechirurgie oder auch
wird. Eine Sonderstellung nimmt dabei die       VIRTUELLEN CHIRURGISCHEN                          Resektions- und Schnittschablonen für
digitale Planung von Umstellungsosteoto-        PLANUNG AM PATIENTEN                              komplexe Rekonstruktionseingriffe in sich
mien ein. Diese wurden auch bereits in der      Betrachtet man den Workflow virtueller            verschlüsseln. Während diese – die
Vergangenheit im Artikulator und Labor          chirurgischer Planungen, drängt sich eine         Durchführung von Operationsschritten
geplant. Die digitale Planung kann hier die     wesentliche Schnittstelle auf, nämlich die        vereinfachenden oder vorhersagbar ma-
Vorbereitungszeit verkürzen. Ein weiterer       Umsetzung der virtuellen Planung in dem           chenden Instrumente – in der Regel nicht
Vorteil, der sich in allen Bereichen der vir-   realen Operationssaal. Für diesen Trans-          für den dauerhaften Verbleib im Körper
tuellen chirurgischen Planung zeigt, ist der    fer bedarf es passender Technologien wie          vorgesehen sind, ist der Verbleib patien-
Zuwachs an Genauigkeit und Vorhersag-           beispielsweise solcher, die die wesentli-         tenspezifischer Implantate, die das Ergeb-
barkeit des Operationsergebnisses [2, 10,       chen Planungsaspekte in Form von Im-              nis einer Operation in Position und Stel-
11, 26].                                        plantat-Bohrschablonen, Okklusionssplin-          lung vorgeben, meistens dauerhaft inten-

Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03                      - 165 -
DIE CHIRURGIE IM DIGITALEN ZEITALTER - Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten - Zeitschrift ...
I TIPPS & TRICKS I

                                                                                                                                diert. In beiden Fällen bietet sich die Um-
                                                                                                                                setzung der Planung in ein Objekt der rea-
                                                                                                                                len Welt durch den 3D-Druck an.

                                                                                                  Abb. 2-8: Daniel G.E. Thiem
                                                                                                                                EINSATZGEBIETE
                                                                                                                                DER VIRTUELLEN
                                                                                                                                CHIRURGISCHEN PLANUNG
                                                                                                                                Obwohl der Einsatz virtueller Planungen
                                                                                                                                keine exklusive Domäne der modernen
                                                                                                                                Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie oder
Abb.2: Virtuelle Cephalometrie am Beispiel einer Unterkiefervorverlagerung                                                      der Zahnmedizin ist, sind die Einsatzmög-
                                                                                                                                lichkeiten in diesen Fachgebieten aufgrund
                                                                                                                                der komplexen dreidimensionalen Anato-
                                                                                                                                mie der Kopf-Hals-Region mannigfaltig.

                                                                                                                                Beispiel Dysgnathiechirurgie
                                                                                                                                Die orthognathe Chirurgie ist ein integrier-
                                                                                                                                ter Bereich der Mund-, Kiefer- und Ge-
                                                                                                                                sichtschirurgie und der Kieferorthopädie,
                                                                                                                                der darauf abzielt, dentofaziale Deformitä-
                                                                                                                                ten kombiniert kieferorthopädisch und chi-
                                                                                                                                rurgisch zu behandeln. Obligater Bestand-
                                                                                                                                teil einer jeden Behandlung war und ist die
Abb. 3: Konventionelle Modellosteotomie bei mandibulärer Umstellung (links) sowie digitaler                                     präoperative Planung mit Festlegung der
Workflow mit intraoralscan, virtueller Zielokklusionseinstellung (Mitte) und virtueller Umstellungs-                            Verlagerungsstrecken und der Zielokklusi-
osteotomieplanung (rechts)                                                                                                      on. Noch in der nahen Vergangenheit er-
                                                                                                                                folgte diese Planung anhand von patien-
                                                                                                                                teneigenen Gipsmodellen und Fernrönt-
                                                                                                                                genseitenaufnahmen (FRS) und erforder-
                                                                                                                                te die vorherige Abdrucknahme, die Ce-
                                                                                                                                phalometrie, die zeitaufwendige und recht
                                                                                                                                fehleranfällige „Modell-OP“ sowie die an-
                                                                                                                                schließende Herstellung der Okklusions-
                                                                                                                                splinte durch die Zahntechnik. Im Zuge der
                                                                                                                                fortschreitenden Digitalisierung wurde die-
                                                                                                                                se analoge Methode schrittweise durch
                                                                                                                                virtuelle Techniken bis hin zum volldigita-
                                                                                                                                len „Workflow“ ersetzt. Was früher Fern-
                                                                                                                                röntgenseitenbild (FRS) und Orthopanto-
                                                                                                                                mographie waren, ist heute die digitale Vo-
Abb. 4: Facescan in unterschiedlicher Darstellung                                                                               lumentomographie mit daraus rekonstru-
                                                                                                                                ierten 3D-Modellen und Seitenaufnahmen
                                                                                                                                zur Cephalometrie (Abb. 2). Alginatabfor-
                                                                                                                                mungen, Gipsmodelle und Modell-OPs
                                                                                                                                wurden ersetzt durch den Intraoralscan,
                                                                                                                                virtuelle Okklusionseinstellungen und Os-
                                                                                                                                teotomien (Abb. 3).
                                                                                                                                     Die entsprechende Erstellung der Ok-
                                                                                                                                klusionssplinte (intermediär und final) er-
                                                                                                                                folgt dann automatisiert und über den
 a                                                  b
                                                                                                                                3D-Druck. Um den digitalen Workflow zu
Abb. 5a/b: Unterkiefertumorresektat mit angebrachten cutting guides (a) sowie gehobenes mi-                                     komplettieren, kann in die Planung noch
krovaskuläres Fibula-Transplantat mit angebrachtem cutting guide (b)                                                            der Oberflächenscan des Patienten inte-
                                                                                                                                griert werden, was dem tatsächlichen
                                                                                                                                postoperativen Ergebnis sehr nahe
                                                                                                                                kommt (Abb. 4).

                                                                        - 166 -                                                      Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03
DIE CHIRURGIE IM DIGITALEN ZEITALTER - Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten - Zeitschrift ...
I TIPPS & TRICKS I

    Wurde der Einzug der virtuellen Pla-
nung anfangs von Kritikern als überflüs-
siger und kostspieliger „Hype“ tituliert, so
untermauern aktuelle Studien die Vortei-
le der modernen Technik deutlich. Denn
entgegen der subjektiven Einschätzung
höherer Kosten differieren diese im Ver-
gleich zwischen konventioneller und digi-
taler Planung nur marginal. Nicht margi-
nal, sondern vielmehr hochsignifikant,
unterscheiden sich die beiden Planungs-
methoden jedoch hinsichtlich der Pla-
nungszeit, die bei der digitalen Planung
einer bimaxillären Umstellungsosteoto-
mie (Le-Fort I Osteotomie + bilaterale sa-
gittale Split-Osteotomie) mit 143 Minuten
über die Hälfte kürzer ausfiel als bei der
konventionellen Methode mit 385 Minu-
ten (195 min vs. 114 min bei bilateraler          Abb. 6: Sterolithographie-Modelle mit angelegten cutting guides (links) sowie patienten-
sagittaler Split-Osteotomie) [12].                spezifischer Titan-Osteosyntheseplatte (rechts)
    Auch die zentrale Frage nach der Ge-
nauigkeit virtueller Planungen konnte in
einer aktuellen Übersichtsarbeit zuguns-
ten der digitalen Methodik beantwortet
werden. Wobei der Vergleich zwischen           fer- und Gesichtspathologien in Form von             Die Nachteile konventioneller chirurgi-
präoperativer virtueller Planung und           Resektionsschablonen, sog. cutting gui-          scher Platten verdeutlichen die Vorteile
postoperativer Bildgebung ohne signifi-        des, für die ossäre Malignomresektion            patientenspezifischer Osteosyntheseplat-
kante Differenz der untersuchten Para-         (Abb. 5a), die ossäre Transplantatlager-         ten. Im Vergleich zu konventionellen Plat-
meter zu einer angenommenen Referenz           vorbereitung oder Transplantatkonfigura-         ten werden patientenspezifische Osteo-
von 2 mm und 2° ausfiel [1]. Im Vergleich      tion/-hebung (Abb. 5b) eingesetzt [3, 7].        syntheseplatten entsprechend der indivi-
zur konventionellen Planung ergab sich         Die Anwendung geführter Osteotomien ist          duellen Knochenkontur in einer dreidi-
für die computergestützte Planung eine         am vorteilhaftesten bei chirurgischen Re-        mensionalen (3D) Struktur konstruiert und
höhere Genauigkeit [1, 16].                    sektionen im Bereich des Mittelgesichts          hergestellt. Neben subtraktiven Verfahren
    Neben dem Einsatz von Okklusions-          sowie des Unterkiefers und bei großen Tu-        wie Computerized Numerical Control
splinten, in die die Informationen der vir-    moren, die anatomische Orientierungs-            (CNC)-Fräsen mit Limitationen bei kom-
tuellen Planung integriert sind, ist der       punkte bereits verdrängt oder gänzlich           plex gebogenen Geometrien, haben sich
Einsatz patientenspezifischer Implantate       zerstört haben. Obwohl die computeras-           in den letzten Jahren die 3D-Druckverfah-
(Osteosyntheseplatten) bei der Dysgna-         sistierte Chirurgie die Vorhersagbarkeit         ren Elektronenstrahlschmelzen (EMB)
thischirurgie ein regelmäßig diskutiertes      und die Qualität knöchern-rekonstruktiver        und Selektives Laser Schmelzen (SLM)
Thema [17]. Befürworter postulieren be-        Eingriffe deutlich verbessern kann, stellt       durchgesetzt. Die SLM-Technologie ist ei-
sonders bei der Oberkieferumstellung           die Art der osteosynthetischen Fixierung         ne Hightech-3D-Metalldrucktechnik, die
validere Ergebnisse, da die Verlagerung        einen entscheidenden Bestandteil einer           den Hochleistungslaserstrahl nutzt, um
anhand des mobilen Unterkiefers aus-           präzisen Rekonstruktion dar [29].                feine Titanpulver zu einem Ganzen mit op-
bleibt. Klarer Nachteil der beschriebenen          Beim konventionellen Vorgehen wer-           timalen mechanischen Eigenschaften zu
Methodik sind jedoch signifikant höhere        den die Knochensegmente mit handelsüb-           verschmelzen [15, 24]. Das Ergebnis ist
Kosten für die Planung und Herstellung         lichen Titanplatten fixiert, die manuell ge-     eine der patientenspezifischen Anatomie
der patientenspezifischen Implantate. Ei-      bogen und gedreht werden müssen, um              angepasste Osteosyntheseplatte zur Fi-
ne abschließende Bewertung der Im-             sich der Knochenanatomie anzupassen.             xierung der knöchernen Transplantate
plantatsysteme kann jedoch aufgrund            Der manuelle Konturierungsprozess ist oft        (Abb. 6).
der unzureichenden Evidenz bislang             mühsam und technisch anspruchsvoll und               Vor mehr als 20 Jahren wurde die Na-
nicht durchgeführt werden [5].                 kann die genaue Position der Knochen-            vigation im Bereich der Kopf- und Halschi-
                                               segmente beeinträchtigen. Schlimmer              rurgie eingeführt. Einst für den neurochi-
Beispiel onkologisch-rekonstruktive            noch, das wiederholte Biegen führt zur           rurgischen Einsatz entwickelt, hat es mit
Chirurgie                                      Materialermüdung mit einem erhöhten Ri-          der wachsenden Zahl von Indikationen
Die virtuelle Planung wird bereits seit meh-   siko eines Materialversagens (Material-          auch in der Mund-, Kiefer- und Kieferchi-
reren Jahren bei der Behandlung von Kie-       bruch) der Osteosyntheseplatten [20].            rurgie Anerkennung und Akzeptanz ge-

Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03                    - 167 -
DIE CHIRURGIE IM DIGITALEN ZEITALTER - Virtuelle Chirurgie und ihre Möglichkeiten - Zeitschrift ...
I TIPPS & TRICKS I

Abb. 7: Hier zu sehen ist die Planung eingeblendeter Trajektorien und registrierter Bohrer (links), der Position der Operateure mit Blick auf den Bild-
schirm der Navigationseinheit (Mitte) sowie die Darstellung des OP-Situs mit angesetztem Implantatbettbohrer mit angebrachter Registriereinheit.

funden [19]. Diese Technologie, die auch           chen, der durch eine kortikale und trabe-           Navigationssystem und ein endosko-
als bildgeführte Chirurgie/Image Guided            kuläre Komponente gekennzeichnet ist.               pisch-assistierter Zugang vorgeschlagen
Surgery (IGS) bezeichnet wird, ermöglicht          Tomografische Studien zeigen, dass kei-             [28]. In den letzten zwei Jahrzehnten wur-
eine genaue Verfolgung des Zeigers oder            ne signifikanten morphologischen und vo-            den solche Technologien zunehmend ein-
des chirurgischen Instruments innerhalb            lumetrischen Veränderungen dieser Regi-             gesetzt, um die optimalen Trajektorien für
eines 3D-Operationsfeldes in Echtzeit.             on mit Zahnverlust und Kieferatrophien              das Setzen der Implantate bei Patienten
    Neben mehrheitlicher Anwendung in              verbunden sind, während der Jochbein-               mit hochgradig atrophierten oder Defekt-
der Kiefergelenkchirurgie, der geführten           knochen eine ausreichende Knochendich-              Oberkiefern zu ermitteln. Und alle haben
Biopsie sowie der alloplastischen Orbita-          te aufweist und ein Kandidat für die Posi-          vielversprechende Ergebnisse in Form ei-
bodenrekonstruktion, wurde die Anwen-              tionierung von Implantaten ist [23].                ner Reduzierung der intra- und postopera-
dung der intraoperativen Navigation im             Obwohl die Geschichte der Zygomaim-                 tiven Komplikationen gezeigt [25, 27]. An-
Bereich des Unterkiefers aufgrund seiner           plantate bereits einige Jahre zurückreicht,         ders als bei dentalen Standardimplantaten
Mobilität und der dadurch bislang unge-            erleben sie heute im Zuge stetig verbes-            ist die Lernkurve bei der Verwendung von
nauen Registrierbarkeit selten beschrie-           serter Materialeigenschaften ein Revival            Zygomaimplantaten nicht zuletzt aufgrund
ben [4, 6]. Innovative Ansätze konnten in          [9]. Aufgrund der unregelmäßigen Form               der langen Bohreranästze und der kom-
diesem Zusammenhang bereits den er-                des Jochbeins und der eingeschränkten               plexen Anatomie deutlich flacher. Eine zu-
folgreichen präklinischen Einsatz der in-          intraoperativen Sicht besteht jedoch bei            sätzliche Schwierigkeit liegt trotz der Mög-
traoperativen Navigation zur geführten             der Platzierung von Zygomaimplantaten               lichkeiten der dynamisch-intraoperativen
Unterkiefer- sowie der anschließenden Fi-          zweifellos das Risiko, die Orbita und/oder          Navigation in der Parallelität von Navigati-
bulaosteotomie/Segmentierung in pas-               die Fossa infratemporalis zu penetrieren            onsbild und Patientensitus (Abb. 7). Mo-
sender Konfiguration nachweisen [8, 14].           und darin enthaltene, wichtige Strukturen           derne Entwicklungen mit Ansätzen zur In-
                                                   zu verletzen. Nicht zuletzt die Wahl des je-        tegration von Augmented (AR) und/oder
Beispiel Zygomaimplantate                          weiligen Vorgehens (intrasinusidal, Sinus-          Mixed Reality (MR)-Techniken zeigen hier
Die Jochbein-Implantatpositionierung ist           slot-Technik oder extrasinusidal), stellt ho-       vielversprechende Ergebnisse [13].
ein Ansatz, der aufwendige Alveolar-               he Ansprüche an die Fähigkeiten des Be-
kamm- oder Sinusaugmentationen mittels             handlers/der Behandlerin, was nicht sel-            Beispiel dentale Implantologie
autologen Knochentransplantaten und                ten durch die Sicht-verbessernde Darstel-           Die Insertion dentaler Implantate kann frei-
folglich Entnahmemorbiditäten vermeidet,           lung der gesamten Region mit umfangrei-             hand, schablonengeführt (fully- oder half-
die Gesamtbehandlungsdauer verkürzt,               cher Denudierung gelöst wird. Um eine               guided) oder echtzeit-navigiert durchge-
und somit die postoperative Gesamtmor-             präzise Implantatinsertion und eine mini-           führt werden. In jedem Fall kann nach An-
bidität verbessert [18]. Das Jochbein ist          malinvasive Operation zu erreichen, wur-            fertigung einer präoperativen Bildgebung
ein bilateraler, pyramidenförmiger Kno-            den ein computergestütztes chirurgisches            die Implantatposition virtuell geplant wer-

                                                                      - 168 -                                Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03
I TIPPS & TRICKS I

den, wobei dreidimensionale Bildgebungs-
verfahren wertvolle Informationen zur Ver-
fügung stellen. Schablonengeführte, auch
als „statisch navigierte“ bezeichnete, Im-
plantationen erfordern eine Abformung des
Kiefers, die mittels Abformmaterial sowie
Gipsmodell und anschließendem Scan des
                                                 a                                                  b
letztgenannten oder digital unter Zuhilfe-
nahme eines Intraoralscanners erfolgen          Abb. 8a/b: Schematische Darstellung des fused filament fabrication (a) genannten Druckverfah-
kann. In einem der auf dem Markt verfüg-        rens: Das auf der Filament-Rolle gelagerte Material wird durch einen meist nahe des Hotends an-
baren Planungsprogramme werden Bild-            gebrachte Schrittmotors in das Hotend gedrückt. Die Geschwindigkeit des Motors und die Tem-
gebungsdatensatz sowie Abformung „ge-           peratur des Hotends, hier wird das Filament geschmolzen, haben einen großen Einfluss auf die

matched“. Die Abformung wird also mit den       Qualität des Drucks.
                                                (b): Schematische Darstellung des digital light processings: Hier wird das Harz in einem Behälter
Zähnen beispielsweise einer digitalen Vo-
                                                Schichtweise gehärtet. Dabei taucht die Bauplattform immer weiter aus dem Behältnis auf, wäh-
lumentomographie in Deckung gebracht.
                                                rend mittels eines DLP-Projektors die zuvor berechnete Schicht auf das Harz projiziert wird.
Nach virtueller Positionierung des Implan-
tats erfolgt die digitale Erstellung der Füh-
rungsschablone sowie deren 3D-Druck.
    Eine Schablone kann entweder nur zur
Aufbereitung des Implantatbetts (half-gui-      oder in-house, also in Eigenregie, herge-          Rollen zur Verfügung steht, zunächst ge-
ded) oder auch weiter bis zu Insertion des      stellt werden. Zur Anwendung kommen                schmolzen und dann fadenförmig inner-
Implants (fully-guided) verwendet werden.       hier im Wesentlichen drei Druckverfahren,          halb jeder Schicht aufgetragen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Ab-        selective laser sintering (kurz: SLS), mate-           Für das digital light processing (DLP)
weichungen bei der fully-guided Insertion       rial jetting (kurz: MJ) oder stereolithogra-       wird unter Zuhilfenahme eines Projektors
geringer sind [2].                              phy (kurz: SLA), wobei im Hinblick auf öko-        schichtweise flüssiges Harz polymerisiert.
    Neben der statisch navigierten Implan-      nomische Aspekte auch andere Druck-                Diese Technik erlaubt eine kürzere Bau-
tation ist auch eine dynamische Navigati-       technologien wie fused filament fabrication        zeit und eine feinere Schichtauflösung, je-
on möglich. Hierbei wird die Position der       (kurz: FFF) (Abb. 8a) und digital light pro-       doch sind die verwendeten Harze unverar-
Bohrer- oder Implantatspitze während der        cessing (kurz: DLP) (Abb. 8b) mehr und             beitet meist gesundheitsschädlich und in
Implantation in Echtzeit auf einem Monitor      mehr in den Fokus rücken. Die beiden zu-           der Anschaffung teurer.
angezeigt. Dazu ist ebenfalls eine dreidi-      letzt genannten bieten sich entsprechend
mensionale Bildgebung sowie bei den             auch für Dentallabore und ambitionierte            Virtual Surgical Planning 2.0 – Dynami-
meisten kommerziell erhältlichen Naviga-        Ärzte und Zahnärzte im Eigenbetrieb an.            sche Navigation
tionssystemen eine Abformung notwen-                 Bei dem fused filament fabrication            Denkt man das Konzept der Digitalisie-
dig. Die Genauigkeit bezogen auf die ge-        (FFF), das, namensrechtlich geschützt,             rung vollständig, so ist die Konsequenz,
plante Implantatposition bei Verwendung         auch fused deposition modeling (FDM)               dass eine virtuelle Planung direkt und oh-
der dynamischen Navigation ist im Ver-          oder fused layer modeling (FLM) genannt            ne Zuhilfenahme von Schablonen als Er-
gleich mit der statischen Navigation, je-       wird, wird ein dreidimensionales Objekt            gänzung des chirurgischen Instrumentari-
doch bietet die dynamische Navigation in-       Schicht für Schicht im Schmelzverfahren            ums im Operationssaal umgesetzt wird.
traoperativ eine höhere Flexibilität sowie      aufgebaut. Dazu wird das gewünschte                Dieses als dynamische Navigation be-
zusätzliche Kontrollmöglichkeiten durch         Material, das in Filamentform meist auf            zeichnete Vorgehen findet bereits über
die Darstellung der aktuellen Position des
Instruments im Knochen [26).

3D-Druck als Schlüsseltechnologie der
statischen Navigation                                             FAZIT FÜR DEN PRAKTIKER
Die Verwendung von individuellen Bohr-
oder Führungsschablonen, Splinten und
                                                  – Digitale Workflows können die Eingriffszeit verkürzen.
Schnittschablonen wird unter dem Begriff
                                                  – Mithilfe digitaler Planungen können Eingriffe für Patienten verständlich erläutert
der statischen Navigation zusammenge-
                                                    werden.
fasst. Die Hilfsinstrumente ermöglichen al-
                                                  – Patienten-spezifische (individualisierte) Implantate sind beispielhaft für die Integra-
so eine gezielte, gesteuerte und individua-
                                                    tion hochmoderner digitaler Konzepte in den Behandlungsablauf von Patienten.
lisierte Therapie.
                                                  – Durch virtuelle Behandlungsplanungen und die intraoperative Navigation kann die
     Neben kommerziellen Angeboten gro-
                                                    Patientensicherheit erhöht werden.
ßer Medizinproduktehersteller können
Schablonen ebenfalls in Dentallaboren

Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03                      - 169 -
I TIPPS & TRICKS I

                                                   Foto: privat

                                                                                                                 Foto: privat

                                                                                                                                                                                 Foto: privat
       → DR. DR. DANIEL G.E. THIEM                                       → DR. MATTHIAS GIELISCH                                → PROF. DR. DR. PEER W. KÄMMERER
   Arzt und Zahnarzt; Klinik und Poliklinik für                     Arzt und Zahnarzt; Klinik und Poliklinik für                Leitender Oberarzt und stellv. Klinikdirektor;
     Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie,                            Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie,                      Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und
          Universitätsmedizin Mainz                                        Universitätsmedizin Mainz                            Gesichtschirurgie − Plastische Operationen −
         daniel.thiem@uni-mainz.de                                 matthias.gielisch@unimedizin-mainz.de                                der Universitätsmedizin Mainz
                                                                                                                                 peer.kaemmerer@unimedizin-mainz.de

verschiedene Fachdisziplinen hinweg An-                           Interessenkonflikte: Alle drei Autoren
wendung und erfreut sich besonders in                             geben an, dass im Zusammenhang mit
komplexen Anwendungen immer größerer                              diesem Beitrag keine Interessenkonflikte
Beliebtheit.                                                      bestehen.                             ■

Literatur                                       flap. Maxillofac Plast Reconstr                cles/10.1186/s12903–019–0853-y                   facturing method for mandibular
                                                Surg 2014; 36: 161–167                         (letzter Zugriff am 02.07.2021)                  reconstruction economically viab-
1 _ Alkhayer A, Piffkó J, Lippold C et      8 _ Li P, Xuan M, Liao C et al.: Applica-      14 _Pietruski P, Majak M, Wiatek-                    le? J Craniomaxillofac Surg 2016;
    al.: Accuracy of virtual planning in        tion of intraoperative navigation for          Najwer E et al.: Navigation-guided               44: 795–799
    orthognathic surgery: a systematic          the reconstruction of mandibular               fibula free flap for mandibular re-          22 _Toto JM, Chang EI, Agag R et al.:
    review. Head & Face Medicine                defects with microvascular fibular             construction: A proof of concept                 Improved operative efficiency of
    2020: https://head-face-med.bio             flaps-preliminary clinical experi-             study. Journal of Plastic, Recon-                free fibula flap mandible recon-
    medcentral.com/arti                         ences. Journal of Craniofacial Sur-            structive & Aesthetic Surgery                    struction with patient-specific,
    cles/10.1186/s13005–020–00250               gery 2016; 27: 751–755                         2019; 72: 572–580                                computer-guided          preoperative
    –2 (letzter Zugriff am 02.07.2021)      9 _ Migliorança RM, Irschlinger AL,            15 _Rana M, Singh B, Gellrich N-C:                   planning. Head Neck 2015; 37:
2 _ Bover-Ramos F, Vina-Almunia J,              Peñarrocha-Diago M et al: . History            Einsatz von im Laserschmelzver-                  1660–1664
    Cervera-Ballester J et al.: Accura-         of zygomatic implants: A systema-              fahren hergestellten patientenspe-           23 _Uchida Y, Goto M, Katsuki T et al.:
    cy of implant placement with com-           tic review and meta-analysis. Dent             zifischen Implantaten in der Mund-,              Measurement of the maxilla and
    puter-guided surgery: A systematic          Oral and Craniofacl Res 2019; fi-              Kiefer- und Gesichtschirurgie. Op-               zygoma as an aid in installing zygo-
    review and meta-analysis compa-             le:///C:/Users/MP-BEN~1/AppDa-                 Journal 2017; 32: 241–246                        matic implants. Journal of Oral and
    ring cadaver, clinical, and in vitro        ta/Local/Temp/History_of_zygo-             16 _Ritto FG, Schmitt ARM, Pimentel T                Maxillofacial Surgery 2001; 59:
    studies. Int J Oral Maxillofac Im-          matic_implants_A_systematic_re-                et al.: Comparison of the accuracy               1193–1198
    plants 2018; 33: 101–115                    view_.pdf (letzter Zugriff am                  of maxillary position between con-           24 _Vandenbroucke B, Kruth JP: Se-
3 _ Chim H, Wetjen N, Mardini S: Virtu-         02.07.2021)                                    ventional model surgery and virtual              lective laser melting of biocompati-
    al surgical planning in craniofacial    10 _Moe J, Foss J, Herster R et al.: An            surgical planning. International                 ble metals for rapid manufacturing
    surgery. Semin Plast Surg 2014;             in-house computer-aided design                 Journal of Oral and Maxillofacial                of medical parts. Rapid Prototyping
                                                and computer-aided manufactu-                  Surgery 2018; 47:160–166                         Journal 2007;13:196–203
    28: 150–158
                                                ring workflow for maxillofacial free       17 _Rückschloß T, Ristow O, Müller M             25 _Watzinger F, Birkfellner W, Wan-
4 _ Feichtinger M, Pau M, Zemann W
                                                flap reconstruction is associated              et al.: Accuracy of patient-specific             schitz F et al.: Placement of endos-
    et al.: Intraoperative control of re-
                                                with a low cost and high accuracy.             implants and additive-manufactu-                 teal implants in the zygoma after
    section margins in advanced head
                                                J Oral Maxillofac Surg 2021; 79:               red surgical splints in orthognathic             maxillectomy: a Cadaver study
    and neck cancer using a 3D-navi-
                                                227–236                                        surgery — A three-dimensional re-                using surgical navigation. Plast
    gation system based on PET/CT
                                            11 _Numajiri T, Morita D, Yamochi R et             trospective study. Journal of Cra-               Reconstr Surg 2001; 107: 659–667
    image fusion. Journal of Cranio-
                                                al.: Does an in-house computer-Ai-             nio-Maxillofacial Surgery 2019; 47:          26 _Wu D, Zhou L, Yang J et al.: Accu-
    Maxillofacial Surgery 2010; 38:
                                                ded design/computer-aided manu-                847–853                                          racy of dynamic navigation compa-
    589–594
                                                facturing approach contribute to           18 _Scarano A, Conte R, Murmura G et                 red to static surgical guide for den-
5 _ Figueiredo CE, Paranhos LR, da
                                                accuracy and Time Shortening in                al.: Satisfaction grade assessment               tal implant placement. Int J Implant
    Silva RP et al: Accuracy of ortho-
                                                Mandibular Reconstruction? J Cra-              of patients treated with zygomatic               Dent 2020; 6: 78
    gnathic surgery with customized ti-         niofac Surg 2020; 31:1 928–1932                implants with self-tapping apex              27 _Wu Y, Wang F, Huang W et al.:
    tanium plates – systematic review.      12 _Park S-Y, Hwang D-S, Song J-M et               and machined body. J Biol Regul                  Real-time navigation in zygomatic
    Journal of Stomatology, Oral and            al.: Comparison of time and cost               Homeost Agents 2019; 33:                         implant placement: workflow. Oral
    Maxillofacial Surgery 2021; 122:            between conventional surgical                  1651–1656                                        Maxillofac Surg Clin North Am
    88–97                                       planning and virtual surgical plan-        19 _Schmelzeisen R, Gellrich NC,                     2019; 31: 357–367
6 _ Gui H, Yang H, Shen SGF et al:              ning in orthognathic surgery in Ko-            Schramm A et al.: Navigation-gui-            28 _Xiaojun C, Ming Y, Yanping L et al.:
    Image-guided surgical navigation            rea. Maxillofacial Plastic and Re-             ded resection of temporomandibu-                 Image guided oral implantology
    for removal of foreign bodies in the        constructive       Surgery     2019:           lar joint ankylosis promotes safety              and its application in the placement
    deep maxillofacial region. Journal          https://jkamprs.springeropen.com/              in skull base surgery. J Oral Maxil-             of zygoma implants. Comput Me-
    of Oral and Maxillofacial Surgery           articles/10.1186/s40902–019–0220–              lofac Surg 2002; 60: 1275–1283                   thods Programs Biomed 2009; 93:
    2013; 71: 1563–1571                         6 (letzter Zugriff am 02.07.2021)          20 _Takizawa T, Nakayama N, Haniu H                  162–173
7 _ Kim NK, Kim HY, Kim HJ et al:           13 _Pellegrino G, Mangano C, Manga-                et al.: Titanium Fiber Plates for Bo-        29 _Yang WF, Choi WS, Leung YY et
    Considerations and protocols in             no R et al.: Augmented reality for             ne Tissue Repair. Advanced Mate-                 al.: Three-dimensional printing of
    virtual surgical planning of recon-         dental implantology: a pilot clinical          rials 2018; 30: 1703608                          patient-specific surgical plates in
    structive surgery for more accurate         report of two cases. BMC Oral He-          21 _Tarsitano A, Battaglia S, Crimi S et             head and neck reconstruction: A
    and esthetic neomandible with               alth 2019; https://bmcoralhealth.              al.: Is a computer-assisted design               prospective pilot study. Oral Onco-
    deep circumflex iliac artery free           biomedcentral.com/arti                         and computer-assisted manu-                      logy 2018; 78: 31–36

                                                                                    - 170 -                                          Deutscher Ärzteverlag I ZZI I 2021 I 37 I 03
Sie können auch lesen