Präoperative Planung von komplexen Mittelgesichtsfrakturen mittels CT-Daten: Virtuelle Modellbildung durch Registrierung eines Referenzschädels

Ziele: Rekonstruktion von komplexen Mittelgesichtsfrakturen mithilfe virtueller 3D-Modelle, die durch Registrierung von Referenzschädel gewonnen wurden. Methode: An CT-Daten von 5 Patienten mit intakten Mittelgesichtern wurden komplexe Frakturen simuliert. Die „frakturierten“ knöchernen Anteile wurden anschließend aus dem CT-Datensatz entfernt. Für jeden Patienten wurden 2 virtuelle Modelle generiert. Für die Registrierung kam ein anatomisch passender Referenzschädel aus einer Datenbank von 12 Standardschädel und ein rechts gespiegelter Datensatz des Patienten zum Einsatz. Die Registrierung erfolgte in drei Schritten: 1. Translation, 2. affine Transformation und 3. nicht-lineare Registrierung durch B-Spline Interpolation. Als Ähnlichkeitsmaß wurden Kappa Statistiken verwendet. Die Qualität der virtuellen 3D-Modelle wurde durch Differenzbildung der Datensätze des registrierten Referenzschädels und der nicht bearbeiteten Patientendaten berechnet. Ergebnis: Bei Verwendung des gespiegelten Datensatzes als Referenzschädel wiesen die registrierten Daten eine max. Differenz von 1, 5 Voxeln (<1mm) vom Originaldatensatz auf. Dies ermöglichte eine bessere Anpassung an Schädelasymmetrien als die OP-Planung an den gespiegelten Datensätzen ohne Registrierung. Die Voxelabweichung bei Verwendung von Referenzschädeln aus der Datenbank war abhängig von der anatomischen Ähnlichkeit zu den Patientendaten. Die max. Abweichung betrug hier 4 Voxel (<2, 5mm) wobei eine deutliche Abhängigkeit von der Parameterwahl für die Registrierung bestand. Der durchschnittliche Zeitaufwand für die Registrierung betrug 5 Stunden und 26 Minuten (Mac Pro, 2 dual-core Intel Xeon, 32 GB RAM). Schlussfolgerung: Individuell angepasste, virtuelle Modellbildung durch Registrierung von CT-Daten eines Referenzschädels ist ein viel versprechender Ansatz für die präoperative Planung von komplexen Mittelgesichtsfrakturen (z.B. beidseitige Frakturen/Vorliegen einer Schädelasymmetrie).

Korrespondierender Autor: Shin H

Medizinische Hochschule Hannover, Institut für Radiologie, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

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OP-Planung - Mittelgesichtsfraktur - Computertomographie