Entwicklung eines endoskopischen Navigationssystems auf der Basis einer automatischen optischen Sichtprüfung

Probleme der „normalen“ neuroendoskopischen Navigation besonders bei Bildausfall, dargestellt im ersten Teil der Arbeit Kapitel II, begründeten die Frage nach der Entwicklung eines digitalen Navigationsystems, welches mit zuvor gespeicherten endoskopischen Bildern arbeitet, und so dem Operateur jederzeit eine endoskopische Bildinformation liefert. Die Funktion der konventionellen CT-und MR-basierten Navigation und Zugangsplanung konnte in 25 Experimenten in einem Vorversuch am humanen anatomischen Präparat nachgewiesen werden.

Im ersten Teil dieser Arbeit mußte zunächst die Machbarkeit dieses Vorhabens analysiert werden, da die Basis eines derartigen Projektes die exakte Kalibrierung des distordierten Linsenendoskops darstellt. Dies wurde durch Entwicklung eines neuen Algorithmus für die optische Kalibrierung in An-lehnung an TSAI vollzogen. Desweiteren konnte eine Systemkalibrierung vorgenommen werden, welche die Verbindung zwischen VN-PC, Frame Grabber und OPMS des Easy Guide Navigationssystems ermöglichte. Die Kalibrierverfahren wurden im Zentrum für Neuroinformatik in Bochum durchgeführt.

In 800 Einzelversuchen konnten die entwickelten Module Landmarkentrak-king und Vermessung auf ihre Präzision in physikalischen Tests untersucht werden. Das Modul Vermessung von Strukturen erfolgte mit einer Genauigkeit zwischen 0,2 – 0,5 mm. Das Verfolgen einer Landmarke mit einer Genauigkeit von 0,2 – 0,75 mm je nach Untersuchungsbedingung. Bei ungünstigen experimentellen Bedingungen (Winkel, Abstand etc.) konnten die Ergebnisse deutlich schlechter ausfallen, wie mit Boxplot Darstellung statistisch beschrieben werden konnte.

Nach Genehmigung durch die Ethikkommission der Ruhr-Universität Bochum wurden die verschiedenen Module in 75 Einzelexperimenten an humanen anatomischen Präparaten getestet. Bei diesen Versuchen wurden gängige operative Zugänge gewählt, um OP-Bedingungen zu simulieren. Die Module arbeiteten in der 2. Softwareversion störungsfrei.

In 175 Experimenten an 25 Wistar-Ratten konnte das neu entwickelte Red out–Modul angewandt werden. Nach Schaffung eines Cavums, welches die anatomischen Bedingungen im Ventrikelsystem simuliert, arbeitete das Modul unter OP-Bedingungen mit Technik I in 90,9 % erfolgreich und mit Technik II in 81,3 %.

Die klinische Anwendung der digitalen Neuronavigation konnte nach Genehmigung durch die Ethik-Kommission bei ersten 12 Patienten gezeigt werden. Die VN-Navigation wurde hier sowohl mit als auch ohne konventionelle Navigation durchgeführt. Fehlfunktionen, bedingt durch falsche Softwarebedienung und Störung der Kalibrierung beim sterilen Beziehen des Endoskops konnten ermittelt und eliminiert werden.