Kieferorthopädie 04.03.2015

Virtuelle Operationsplanung

Virtuelle Operationsplanung

Effizienz und Präzision für die orthognathe Chirurgie. Ein Beitrag von Brian B. Farrell, DDS, MD und Peter B. Franco, DMD.

Entwicklung/Datenerfassung

Der präoperative Workflow für die Korrektur einer dentofazialen Deformierung mittels computergestützter chirurgischer Simulation ist effizienter als die traditionelle Modellchirurgie. Die verbesserte Effizienz der virtuellen Planung basiert auf der Eliminierung extensiver Laborvorbereitungen, die bei der konventionellen Aufbereitung erforderlich waren. Die Datenerfassung (Modelle der Zahnbögen, zentrisches Relationsprotokoll, Bildgebung) ähnelt weitgehend der, wie sie bei der traditionellen Modellchirurgie anfällt. Zusätzliche Informationen können abhängig vom spezifischen CASS-Protokoll (Computer-Aided Surgical Simulation) erforderlich sein und ein Bezugsprotokoll innerhalb der Bildgebungsstudie sowie eine Gyroskop-Berechnung der natürlichen Kopfhaltung umfassen. Neuere CASS-Techniken haben auf die Verwendung des Gyroskops verzichtet und sich dafür entschieden, die neutrale Kopfhaltung vor Einleitung der virtuellen Planung mittels klinischer Fotos auszurichten.

ConeBeam-CT-Scans weisen oft zusätzliche Streuungen und Fragmentierungen aufgrund der kieferorthopädischen Apparaturen auf, die die Bilder verzerren. Im Bemühen, die okklusale Anatomie präzise abzubilden, werden Gipsmodelle mittels Laser gescannt und mithilfe einer Bezugsmarkierung, die an der Bissregistrierung in der zentrischen Relation befestigt ist, mit den DICOM-Daten des CT-Scans des Patienten übereinander gelegt. Die Entwicklung intraoraler optischer Scanner zur präzisen Aufzeichnung der okklusalen Anatomie kann womöglich die Notwendigkeit traditioneller physischer Gipsmodelle umgehen.

Die Verformung der Lippen durch die hervorstehende Bissvorrichtung (Bite Jigs) hat des Weiteren zu fortlaufenden Bemühungen zur Schaffung einer natürlicheren Darstellung des Weichgewebes geführt. So kann die Nutzung einer intraoralen Bezugsmarkierung, die im zentrischen Relationsprotokoll erfasst wird, ermöglichen, dass die erforderliche Zusammenführung der Informationen eine präzise virtuelle Repräsentation der skelettalen Verhältnisse, Okklusion und des Weichgewebes der bestehenden dentofazialen Deformierung darstellt. Die DICOM-Daten der okklusalen Topografie, zentrischen Relation, finalen Okklusion und eines segmentierten Oberkiefermodells im Falle einer segmentären Oberkieferchirurgie können auch durch Scannen der dentalen Modelle mittels ConeBeam-CT aufgezeichnet werden.

Virtuelle Planung

Die Besprechung wird üblicherweise durch das Kundenzentrum (Medical Modeling, Synthes) koordiniert und mit einem Biomedizintechniker abgehalten, der mit der Planungssoftware (Dolphin/Materialise) vertraut ist. Die Webkonferenz wird mit einer Bewertung der dreidimensionalen Visualisierung eingeleitet, um sicherzustellen, dass die virtuelle Ausrichtung (Mittellinie und natürliche Kopfhaltung) auf die vom Chirurgen durchgeführte klinische Untersuchung abgestimmt ist.

Virtuelle Osteotomien werden vor der Webbesprechung generiert, um die interoperativ durchgeführten genau nachzuahmen, einschließlich Routineeingriffen im Unterkiefer (sagittaler Ramus, vertikaler Ramus, invertiertes L) und im Oberkiefer (LeFort-Standardprozedur, segmentale Osteotomien). Die Abweichung von einer typischen Osteotomie kann virtuell beurteilt werden, um die Durchführbarkeit anatomisch sowie die Segmentpositionierung, Transplantationserfordernisse und Bemühungen bei der starren Fixierung zu bestimmen. Der Techniker manipuliert und positioniert die Osteotomien auf Grundlage der Anweisungen des Chirurgen gemäß seiner klinischen Beurteilung und der zweidimensionalen Bildgebungsaufbereitung neu.

Nach der Bestätigung der Kopfhaltung auf Grundlage klinischer Fotos und der Bezugsmarkierung in der 3-D-Bildgebung werden Oberkieferbewegungen auf Grundlage der Position der zentralen Schneidezähne, Mittellinienkorrektur, Kippen und Bewertung von Interferenzen und des Osteotomiespalts durchgeführt. Mandibuläre Bewegungen einschließlich Änderungen der Okklusionsebene, Korrektur des Kiefers und Interferenzen werden untersucht, nachdem die geplante Vor- oder Rückverlagerung durchgeführt wurde. Der präoperative Einblick in die Ausrichtung der knöchernen Segmente, Fixierungsanforderungen, potenzielle Transplantationserfordernisse werden mit der virtuellen Planung veranschaulicht.

Intraoperative Effizienz

Orthognathe Chirurgietechniken sind über die Jahre hinweg relativ konstant geblieben; mit virtueller Chirurgieplanung kann der Chirurg jedoch eine wesentliche intraoperative Effizienz gewinnen. Im Unterkiefer kann die Bezugnahme auf den virtuellen Plan dem Chirurgen eine Voraussicht auf die Segmentorientierung, knöcherne Interferenzen und Fixierungsanforderungen gewähren, die einen zielführenderen Fluss durch das chirurgische Verfahren ermöglicht. Abhängig von der Wahl der Unterkieferosteotomie wie etwa der invertierten L-Osteotomie, können Schnittführungsteile konstruiert werden, um bei der Ausrichtung des Knochenschnitts zu helfen. Zudem können Knochentransplantationsschablonen erzeugt werden, um den Osteotomiespalt quantitativ zu bestimmen. Eine CAD/CAM-Schablone bietet die Möglichkeit, das Transplantationsmaterial präzise zu umreißen, um die proximalen und distalen Segmente auszurichten und zu überbrücken. Weiterhin helfen Schnittführungen und -jigs in der maxillären segmentalen Chirurgie, die interdentale Osteotomie zu erleichtern.

Die chirurgische Simulation stellt die zugrunde liegende skelettale Abweichung dar und hilft zu verstehen, welche Bewegungen erforderlich sind, um eine Symmetrie zu erzielen. Die virtuell gestaltete Neupositionierung der vorderen segmentalen Osteotomie kann klinisch durch die Verwendung eines okklusal gestützten Jigs nachgebildet werden. Dentofaziale Deformierungen, die eine größere skelettale Diskrepanz aufweisen als die in der Zahnstruktur vermerkten, gestatten es möglicherweise, dass die skelettale Asymmetrie trotz traditioneller orthognather Korrektur der Okklusion weiter besteht. Die virtuelle Planung bietet die Möglichkeit, diese fortbestehenden skelettalen Anomalien zu bewerten. Sie kann die Planung von Behandlungen mit zusätzlichen begleitenden Maßnahmen unterstützen.

Präzision

Die virtuelle Operationsplanung hat bewiesen, dass sie präzise ist und im Vergleich zur traditionellen Modellchirurgie zu verbesserten klinischen Ergebnissen führt. Die Präzisionsstudien wurden durch Zusammenführung des virtuellen Plans mit postoperativen Studien durchgeführt. Eine Überlagerung der computergestützten chirurgischen Simulation mit dem postoperativen CT-Scan über feste Referenzpunkte wurde verwendet, um die Genauigkeit des neu positionierten Ober- und Unterkiefers zu quantifizieren. Zusätzlich wurden Studien durchgeführt, in denen die Ergebnisse der virtuellen Chirurgieplanung mit den Ergebnissen der traditionellen Modellchirurgie verglichen wurden. Die Präzision der orthognathen VSP-Chirurgie ist statistisch wesentlich höher als die der traditionellen Modellchirurgie. Es wurde gezeigt, dass die Präzision der computergestützten chirurgischen Simulation gegenüber der traditionellen Modellchirurgie sehr positiv ist.

Neue Innovationen

Zur Korrektur ausgeprägter dentofazialer Deformierungen können maßgeschneiderte Unterkieferrekonstruktionsplatten verwendet werden, um große Osteotomiespalte wie bei einer invertierten L-Osteotomie zu überbrücken. Die Anwendung von maßgeschneiderter Plattierung bei orthognather Chirurgie steht in Beziehung zu Fortschritten in der computergestützten chirurgischen Simulation für mandibulär fortbestehende Defekte und -rekonstruktion. Patientenspezifische Unterkieferrekonstruktionsplatten ermöglichen die Anpassung der Lochpositionierung und -anzahl, einzigartige Konstruktionen und Formen sowie die Aussparung wichtiger anatomischer Strukturen (Nerven, Zahnwurzeln, Osteotomieränder).

Fazit

Die virtuelle Chirurgieplanung ist dabei, schnell zum Standard zur Korrektur komplexer dentofazialer Deformierungen zu werden. Die computergestützte Simulation bietet gewaltige präoperative Einblicke in die erwarteten dentalen und skelettalen Bewegungen sowie die Osteotomieausrichtung und -positionierung und überträgt den virtuellen Plan zur Korrektur der Malokklusion und skelettalen Deformierung präzise. Die von der computergestützten Operationssimulation angebotene Effizienz kann dem Chirurgen gegenüber der konventionellen Modellchirurgie durch eine gestrafftere Aufbereitung, eine reibungslosere interoperative Erfahrung, Vertrauen in die chirurgische Präzision usw. mehrere Stunden am Tag zurückgeben, die im Gegenzug anderen beruflichen oder persönlichen Verpflichtungen gewidmet werden können.

Hier gibt's die vollständige Literaturliste

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