骨セグメントナビゲーションは、骨折において変位した骨片の解剖学的位置を特定するために、あるいは頭蓋顔面外科手術において外科的に作製された骨片を位置決めするために用いられる外科手術法です。これらの骨片は、後に骨接合によって所定の位置に固定されます。頭蓋顔面外科および口腔顎顔面外科での使用のために開発されました。
骨セグメントナビゲーションは、フレームレスおよびマーカーレスのレジストレーション技術を用いた特許取得済みの外科手術法[1] [2]です。単一の人工X線可視マーカーではなく、初めて天然のレジストレーション面を使用することで、より高い精度（1mm以上）を実現しました。[3]従来のカッティング法とワッツィンガー法は、骨セグメントナビゲーションの基準を満たしていません。[4]
事故や外傷の後、骨折が生じ、その結果生じた骨片がずれることがあります。口腔および顎顔面領域では、このようなずれは顔面の審美性と臓器機能の両方に大きな影響を及ぼす可能性があります。眼窩を区切る骨の骨折は複視につながる可能性があり、下顎骨の骨折は歯の咬合に大きな変化を引き起こす可能性があります。同様に、頭蓋骨（神経頭蓋）の骨折は頭蓋内圧の上昇を引き起こす可能性があります。[要出典]
顔面骨格の重度の先天異常では、より正常な顔を作るために、通常、複数の[5] [6]骨片を外科的に作成し、これらの骨片を正確に動かす必要があります。
手術計画と手術シミュレーション
骨切り術は、骨を切断し、得られた骨片を正しい解剖学的位置に再配置する外科的介入である。骨切り術による骨構造の最適な再配置を確実にするために、介入を事前に計画し、シミュレーションすることができる。外科的シミュレーションは、実際の手術時間を短縮する重要な要素である。多くの場合、この種の手術では、筋肉、脂肪組織、皮膚などの軟部組織の存在により、骨セグメントへの外科的アクセスが非常に制限されるため、正しい解剖学的再配置を評価することは非常に困難であり、不可能でさえある。裸の骨構造のモデルを使用して術前の計画とシミュレーションを行うことができる。別の戦略は、CTスキャンで生成されたモデル上で手順全体を計画し、動作仕様を純粋に数値的に出力することである。[7]
術前計画とシミュレーションに必要な材料と機器
矯正外科手術における骨切りは、一般的に、咬合器に固定された歯のある顎の鋳造模型を用いて計画されます。歯のない患者の場合、立体造形模型を用いて手術計画を立てることがあります。これらの三次元模型は、計画された骨切り線に沿って切り出され、新しい位置にスライドさせて固定されます。1990年代以降、最新の術前計画技術が開発され、外科医は術前のCTやMRIに基づいて仮想環境で骨切りを計画し、シミュレーションできるようになりました。この手順により、各患者の鋳造模型の作成、配置、切断、再配置、再固定にかかるコストと時間が削減されます。
術前計画を手術室に移す
術前計画の有用性は、どれほど正確であっても、手術野における模擬骨切りの再現精度に左右されます。計画の伝達は主に外科医の視覚スキルに依存していました。骨片の再配置を機械的に誘導するために、様々なガイディングヘッドフレームが開発されました。[要出典]
このようなヘッドフレームは、CTやMRI、そして手術中に患者の頭部に装着されます。この装置の使用には、いくつかの難点があります。まず、CTやMRIの撮影中だけでなく、手術中も、患者の頭部におけるヘッドフレームの位置を正確に再現する必要があります。ヘッドフレームは装着感が比較的悪く、医療処置に非協力的な小さな子供に使用するのは非常に困難、あるいは不可能です。このため、ヘッドフレームは廃止され、代わりに、頭蓋底を基準として可動部分のフレームレス定位固定法が採用されています。患者の解剖学的構造とコンピュータモデルとの術中位置合わせは、CT撮影前の基準点の配置が不要なように行われます。[要出典]
外科セグメントナビゲーター
骨片を電磁力システムで位置決めする初期の試みは、鉄系金属のない環境が必要だったため断念された。[8] 1991年にIBMのTaylorはニューヨーク大学の頭蓋顔面外科チームと共同で、頭蓋骨に取り付けた赤外線（IR）カメラとIR送信機に基づく骨片追跡システムを開発しました。 [9] [10] このシステムは1994年にIBMによって特許取得されました。[11]患者の頭の動きを補正するために、 少なくとも3つのIR送信機が神経頭蓋骨領域に取り付けられます。骨切り術と骨の再配置が行われる骨には、3つ以上のIR送信機が取り付けられています。各送信機の3D位置は、衛星ナビゲーションと同じ原理を使用して、IRカメラによって測定されます。コンピュータワークステーションは、骨片の実際の位置を所定の位置と比較して常に視覚化し、骨切り術によって生じた自由に動く骨片の空間的位置をリアルタイムで測定します。これにより、骨片は手術シミュレーションによって予め設定された目標位置に非常に正確に配置されます。最近では、同様のシステムである手術セグメントナビゲーター（SSN）が、1997年にドイツのレーゲンスブルク大学でカールツァイス社の支援を受けて開発されました 。[12]
参考文献
- ^ Marmulla R（発明者）、Carl Zeiss（提出者）：骨セグメントナビゲーションのためのシステムおよび方法。米国特許6.241.735、2001年。
- ^ Marmulla RとLüth T: 器具、骨片、組織、および臓器のナビゲーションのための方法および装置、米国特許7.079.885、2006年
- ^ Marmulla R, Niederdellmann H: コンピュータ支援による骨セグメントナビゲーション. Journal of Cranio-Maxillo-Facial Surgery. 1998; 26, S. 347–359.
- ^ Marmulla R: Knochensegmentnavigation.クインテッセンツ・フェルラーク、ベルリン、2000 年、ISBN 3-87652-869-0。
- ^ Obwegeser, HL (1969). 「小さい上顎骨または後方変位した上顎骨の外科的矯正．『皿面』変形」. Plast Reconstr Surg . 43 (4): 351–65 . doi :10.1097/00006534-196904000-00003. PMID 5776622. S2CID 41856712.
- ^ Cutting, C; Grayson, B; Bookstein, F; Kim, H; McCarthy, J (1991). 「Crouzon病における多頭顎骨骨切り術の症例」. Caronni, EP (編). Craniofacial Surgery 3.ボローニャ: Monduzzi Editore. ISBN 9788832300000。
- ^ Cutting, C; Bookstein, F; Grayson, B; Fellingham, L; McCarthy, J (1986). 「頭蓋顔面外科手術の3次元コンピュータ支援設計：最適化と頭蓋計測データおよびCTベースモデルとの相互作用」. Plast. Reconstr. Surg . 77 (6): 877– 87. doi :10.1097/00006534-198606000-00001. PMID 3714886. S2CID 41453653.
- ^ Cutting, C; Grayson, B; Kim, H (1990). 「頭蓋顔面外科手術におけるコンピュータ支援法を用いた高精度多節骨位置決め」Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc . 12 : 1926–7 .
- ^ Taylor, RH; Cutting, C; Kim, Y; et al. (1991).コンピュータ統合手術における人間の精度向上のための能動センシングと受動マニピュレーションを備えたモデルベース最適計画・実行システム. トゥールーズ、フランス: Springer-Verlag.
{{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ) - ^ Taylor, RH; Paul, H; Cutting, C; et al. (1992). 「コンピュータ統合手術における人間の精度の拡張」. Innovation et Technologie en Biologie et Medicine . 13 (4): 450–68 .
- ^ Taylor, R; Kim, Y (発明者) (1994).外科手術における位置監視のための信号装置および方法. ニューヨーク州オッシニング: アメリカ合衆国特許5,279,309.
- ^ Marmulla R、Niederdellmann H:コンピュータ支援骨セグメント ナビゲーション、J Craniomaxilofac Surg 26: 347-359、1998
