Навигация костного сегмента

Навигация костного сегмента — хирургический метод, используемый для нахождения анатомического положения перемещенных костных фрагментов при переломах, позволяя обеспечить хорошую фиксацию при остеосинтезе(метод ультразвуковой «сварки» костей, при котором жидкий мономер заполняет трещину и затем полимеризируется за несколько секунд под влиянием ультразвука). Впервые тот метод получил развитие в челюстно-лицевой хирургии.

После несчастного случая или раны, при которых мог быть получен перелом, и костные фрагменты могут быть перемещены. В ротовой и челюстно-лицевой области такое смещение может оказывать отрицательное влияния как на эстетику лица, так и на функцию органа: перелом, происходящий в кости, которая определяет границы орбит, может привести к диплопии; перелом нижней челюсти может вызвать значительные модификации прикуса; таким же образом черепной перелом может вызвать увеличение внутричерепного давления.

Хирургическое планирование и моделирование

Остеотомия — хирургическое вмешательство, которое заключается в искусственном переломе кости и изменении местоположения получившихся фрагментов в правильном анатомическом порядке. Чтобы зафиксировать оптимальное местоположение костных структур при остеотомии, вмешательство может быть запланировано заранее и смоделировано. Хирургическое моделирование — ключевой фактор сокращения фактического времени операции. Часто, во время этого вида операции, хирургический доступ до крайних сегментов очень ограничен из-за присутствия мягких тканей: мышц, жировой ткани и кожи — таким образом, правильное изменение анатомического местоположения очень трудно оценить, или даже невозможный. Это означало необходимость дооперационного планирования и моделирования на моделях голых костных структур.

Материалы и устройства, необходимые для дооперационного планирования и моделирования

Остеотомия, выполняемая в ортодонтической хирургии, классически планируются на моделях литых моделях челюсти, зафиксированной в артикуляторе. Для беззубых пациентов хирургическое планирование сделано при помощи стереолитографических моделей. Эти трехмерные модели тогда обрезали по запланированной остеотомической линии, двигали и фиксировали в новом положении. С 1990-х современные методы предхирургического планирования развивались — это позволило хирургу запланировать и смоделировать остеотомию в виртуальной среде, основанной на предоперационной КТ или МРТ; эти процедуры уменьшают затраты и продолжительность создания, расположения, сокращения, изменения местоположения и перефиксации моделей броска для каждого пациента. Первая система, которая позволила создать такую хирургическую виртуальную среду моделирования, является Laboratory Unit for Computer Assisted Surgery (LUCAS) который был открыт в 1998 году в университете Регенсбурга, Германия, с поддержкой Carl Zeiss Company.

Перенос дооперационного планирования в операционную

Полезность дооперационного планирования, независимо от того какого точного, зависит от точности воспроизведения моделируемой остеотомии в хирургической области. Передача планирования главным образом основана на визуальных навыках хирурга. Хирургический шаблон headframe был создан, чтобы механически формировать меняющий местоположение костный фрагмент. Такая headframe присоединена к голове пациента, во время проведения КТ или МРТ и хирургических операций. Имеются определенные трудности в использовании этого устройства. Во-первых, точная фиксация положения headframe на голове пациента необходима, и во время МРТ, и во время хирургических операций. Headframe относительно неудобна для ношения и очень трудно или даже невозможно использовать её на маленьких детях, которые могут быть неусидчивы во время медицинских процедур.

Хирургический навигатор сегмента

Первой системой, которая позволила бесшовную навигацию костного сегмента для дооперационного планирования, был Surgical Segment Navigator (SSN), созданный в 1997 году в университете Регенсбурга, Германия, с поддержкой Carl Zeiss Company. Этой новой системе не были нужны никакие механические хирургические шаблоны (такие как headframe). Эта система основана на использовании инфракрасной камеры и передатчиков, приложенных к черепу. По крайней мере три передатчика приложены в области черепа для компенсации движений головы пациента. Есть три или больше передатчика, присоединены к костям, которые нуждаются в остеотомии. 3d положение каждого передатчика измерено инфракрасной камерой, используя тот же, как и в спутниковой навигации. Установка навигатора постоянно визуализирует фактическое положение костных фрагментов, относительно заранее определенного положения, и также создает в режиме реального времени пространственные результаты свободного движения костных сегментов в результате остеотомии. Таким образом фрагменты могут быть очень точно помещены в правильное положение, предопределенное хирургическим моделированием.

Применение метода навигации сегмента костной ткани

Навигация сегмента костной ткани все более часто используется в челюстно-лицевой хирургии (исправление аномалий челюстей и черепа), в операции на темпоро-мандибулярном суставе, или для реконструкции серединной линии лица и глазниц.