Computerassistierte operative Planung und anatomische Formanalyse chirurgisch relevanter knöcherner Regionen an hochpräzisen virtuellen 3D-Knochenmodellen - [kumulative Habilitation]

Abstract

Die im klinischen Alltag zur Anwendung kommenden 3DRekonstruktionen von Knochenabschnitten sind für präklinische Forschung und Entwicklung nur eingeschränkt verwendbar. Dagegen ermöglichen virtuelle Volumenmodelle des Knochens klinische sowie anatomische Fragestellungen zu beantworten. Mit der Visualisierungssoftware Amira® können präzise Knochenmodelle mit Hilfe von Schnittbilddaten generiert werden. Amira® erlaubt die Ermittlung von 2- und 3D- Daten sowie computergestützte komplexe morphologische Untersuchungen. Diese Habilitationsschrift befasst sich mit der computerassistierten operativen Planung und anatomischen Formanalyse chirurgisch relevanter knöcherner Regionen an hochpräzisen virtuellen 3D-Knochenmodellen anhand 5 publizierter Originalarbeiten. Diese beinhalten Untersuchungen des hinteren Beckenrings für eine sichere sakroiliakale Verschraubung, die Arbeit mit einer Knochenmodelldatenbank, die präoperative Planung eines neuen knochenverankerten Hörimplantats sowie die individuelle Analyse des femoroazetabulären Impingements.

Bone reconstructions performed during general clinical practice are of limited use for preclinical research, education, and training purposes. Virtual bone models facilitate finding solutions to clinical and anatomic questions through computer-supported analysis. CT and MRI data sets were post-processed using Amira® 5.2 software. In each cut, bone structures were isolated using semiautomatic labeling program codes. The software then generated precise 3D bone models in STL format (standard triangulated language). This postdoctoral thesis comprises morphologic studies and investigations of the biomechanical characteristics of the bone in complex anatomic regions based on virtual bone models. This involves the anatomical conditions of the posterior pelvic ring regarding secure sacroiliac screw fixation, the work with a database constructing three-dimensional virtual bone models, a method of a computer-assisted planning for surgical placement of a new bone conduction hearing device and virtual evaluation of the femoroacetabular impingement.