Computer assisted planning, simulation and rapid prototyping in cranio-maxillofacial surgery

Unser Gesicht und dessen Ausdruck spielen eine wichtige Rolle in unserem täglichen Leben. Wir kommunizieren, sehen, riechen, sprechen und mit dem Gesichtsausdruck sind wir in der Lage unsere Emotionen zu zeigen. Gesichtsmalformationen können unsere Lebensqualität reduzieren, Therapiemethoden haben sich zusammen mit neuen technologischen Erneuerungen weiter entwickelt, sowohl funktionelle als auch ästhetische Aspekte spielen eine zentrale Bedeutung in der Behandlungsplanung. Neue komplexe Technologien wie rapid prototyping, Computer assistierte Chirurgie-Planung, Photogrammetrie, biokompatible Implantate, und bildgestützte Chirurgie ermöglichen es, komplexere Therapieansätze anzuwenden. Unterschiedliche Technologien verlangen die Zusammenarbeit unterschiedlicher Disziplinen, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. In dieser Studie präsentieren wir einen innovativen Workflow für die Generierung einer Implantat-Geometrie, basierend auf der Voraussage der postoperativen Weichgewebsveränderung. Methoden: In dieser Arbeit wurden sowohl die Chirurgie Planung als auch die Generierung der Implantat-Geometrie in einer drei dimensionalen virtuellen Umgebung durchgeführt. Dies fand auch mit der Unterstützung von Telemedizin und Computer unterstützter Chirurgie statt. Zusätzlich wurde die Implantationschirurgie mit Hilfe von rapid prototyping Modelle und Navigationstechnologie durchgeführt. Die Genauigkeit der Ergebnisse wurde mittels post-operativer Photogrammetrie überprüft. Ergebnisse: Wir fanden heraus dass unser innovativer Workflow praktikabel ist. Eine adäquate Implantat Positionierung wurde mittels Bild unterstützter Chirurgie und rapid prototyping erreicht. Die Genauigkeit der Ergebnisse wurde überprüft, in dem die Prognose der Weichgewebe mit der post-operativen Photogrammetrie verglichen wurde. Die simulierten Weichgewebsveränderungen zeigten eine gute Übereinstimmung mit der post-operativen Photogrammetrie. Schlussfolgerungen: Die Verknüpfung von unterschiedlichen Technologien und Disziplinen, führte zu guten Therapieergebnissen. Unsere Methode könnte in der Zukunft für die Generierung von komplexen Implantat-Geometrien verwendet werden. Im Weiteren zeigte es sich, dass es möglich ist, Arbeitspakete an spezialisierte Arbeitsgruppen zu delegieren und die Effizienz zu steigern.Our face plays a central role in everyday life, we communicate, see, hear, smell, speak and with facial expression we are able to show our emotions. Facial malformations can severely impair quality of life, fortunately therapy approaches have developed with new technological advancements, and functional characteristics as well as esthetic aspects play also a major role in treatment planning. New available sophisticated technologies such as rapid prototyping, computer aided surgery planning, photogrammetry, biocompatible implants and image guided surgery, enable us to perform more complex therapy approaches. Different technologies demand the collaboration of diverse disciplines to achieve the expected results. In this study we present an innovative workflow for geometry generation of Patient Specific Implants, based on prediction of soft tissue outcome. Materials and Methods: In the presented work, operation preparation and implant geometry generation was performed in a 3D virtual environment with the aid of telemedicine and computer aided surgery. Furthermore Rapid Prototyping Models and surgical navigation supported the implantation surgery. Additionally, results accuracy was assessed by means of post-surgery photogrammetry. Results: Our innovative approach for Implant geometry generation was feasible. Rapid prototyping model and image guided surgery supported implantation surgery, producing an adequate implant positioning. Results accuracy was assessed comparing post-surgical photogrammetry with soft tissue simulation after bone segment reposition. Outcome showed a high correspondence between predicted soft tissue results and post-operative photogrammetry surface. Conclusion: Linking various technologies and disciplines into a workflow to achieve expected therapy results was satisfactory. This approach can be used for complex implant geometry generation; Our Method showed that it is feasible to delegate work packages to specialized groups and improve efficiency.submitted by DI (FH) Godoberto Guevara RojasZusammenfassung in deutscher SpracheAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016OeBB(VLID)171484