Teilprojekt 12 - Planungs- und Navigationsmodule

Projektpartner

  • CAS Innovations AG, Erlangen, Teilprojektleitung
  • BBraun Aesculap, Tuttlingen
  • SurgiTAIX AG, Aachen
  • Lehrstuhl für Medizintechnik, Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik, RWTH Aachen (HIA/mediTEC)

Ziele

Ziel dieses Teilprojektes ist die Entwicklung minimal-invasiver Operationsverfahren mit hoher Genauigkeit und damit einhergehender Erhöhung der Patienten­sicherheit im Bereich der Hüft-, Knie- und Wirbelsäuleneingriffe. Außerdem sollen zusätzliche Kosten durch lange Klinik­aufenthalte, zusätzliche Nachoperationen und Langzeitnachbehandlungen als zu vermeidende Konsequenzen für die Gesellschaft und das Gesundheitssystem reduziert werden.

Hüftkopfoberflächenersatz

Zielsetzung

Computergestützte bildbasierte Planung und navigierte minimalinvasive Präparation der knöchernen Strukturen des Femurkopfes für die sichere Implantation der femoralen Kappenprothese beim Hüftkopf-Oberflächenersatz

Lösungsansatz

  • Intraoperative trackingbasierte Bestimmung einer Sicherheitszone zum Schutz sensibler Strukturen bei der Femurkopfpräparation auf Basis geometrischer Modelle in multiplanaren kalibrierten Röntgenprojektionen sowie optional palpierten Zonen des Schenkelhalses.
  • Vermeidung von Schenkelhalsverletzung durch Planung der Prothesenposition und Prothesengröße unter Wahrung der durch die Sicherheitszone vorgegebenen Grenzen.
  • Freihand navigiertes Einbringen des Führungsdrahtes, dessen Position ausschlaggebend für die anschließende sichere knöcherne Bearbeitung des Femurkopfes mithilfe des konventionellen Instrumentariums ist.

Umstellungsosteotomie

Zielsetzung

Modellbasierte computergestützte optimale Planung und navigierte minimalinvasive einzeitige Korrektur von ein- und mehrdimensionalen Knochendeformationen an unteren Extremitäten.

Lösungsansatz

  • Intraoperative trackingbasierte Bestimmung der Beingeometrie auf Basis multiplanarer kalibrierter Röntgenprojektionen sowie kinematischer Datenakquisition.
  • Effiziente Bestimmung der optimalen Schnitt- und Ausrichtungsparameter mittels Optimierungsalgorithmik auf Basis schräger Einzel- und Doppelosteotomien.
  • Adaptation eines Mehrkörperreferenzmodells auf Basis der individuell ermittelten Knochengeometriedaten sowie der optimiert berechneten Korrekturdaten mit dem Ziel einer modellbasierten quantitativen Analyse sowohl der präoperativen als auch zur Simulation der postoperativen biomechanischen Situation.
  • Freihand navigierte Realisierung der optimal bestimmten Knochenschnitt(e) und Knochenfragmentausrichtung mit anschließender Plattenosteosynthese.

Hüftendoprothetik: Computerunterstützte Reimplantationsplanung

Zielsetzung

  • Gewährleistung einer festen Verankerung des neuen Implantats
  • Herstellung einer geeigneten Biomechanik
  • Minimal-invasives Vorgehen
  • Beurteilung der sich einstellenden biomechanischen Situation vor Implantation der Prothese (z.B. Abschätzung und Beurteilung der möglichen Implantatbeanspruchung)

Ansatz

  • Verankerungsplanung basierend auf computerunterstützter Erfassung der intraoperativen Knochenmorphologie
  • Optimierung der Position der neuen Hüftpfanne unter biomechanischen Gesichtspunkten
  • Einsatz moderner Bildgebung und Verzicht auf invasive Registriertechniken
  • Analyse der patientenspezifischen Biomechanik basierend auf prä- und intra-operativ erhobenen Daten sowie biomechanischem Modellwissen

Hüftendoprothetik: Navigierte Reimplantation

Zielsetzung

  • Patientenspezifische Auswahl eines geeigneten Implantats
  • Sichere Fixierung des Implantats durch optimierte Positionierung von Implantat und geeignete Platzierung von Schrauben
  • Geeignete Positionierung und Ausrichtung des Implantats unter biomechanischen Gesichtspunkten
  • Unterstützung des Operateurs durch navigiertes Implantation der Prothese mit online-feedback hinsichtlich Biomechanik und Befestigung

Ansatz

  • Befestigungsplanung basierend auf Erfassung der intraoperativen Knochenmorphologie
  • Optimierung der patientenspezifischen Biomechanik durch Wahl eines geeigneten Hüftrotationszentrums
  • Berechnung der optimalen Position und Ausrichtung des Implantats durch Berücksichtigung patientenspezifischer Charakteristika

Förderung - orthoMIT

Die Arbeit an orthoMIT wird vom Deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

OrthoMIT Homepage

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