Computergestützter Algorithmus für patientenspezifische Implantate zur Kranioplastik bei Patienten mit Schädeldefekten (CAPSID)

Patienten mit Schädeldefekten nach einer Kraniotomie, z. B. Tumorresektion, Kopftrauma, Schlaganfall, benötigen anschließend eine Reimplantation des Knochens. Unter bestimmten Umständen kann der eigene Knochen aufgrund einer Infektion, Tumorinfiltration, Knochenschädigung oder aseptischer Knochennekrose nicht reimplantiert werden. In diesen Fällen muss ein patientenspezifisches Implantat (PSI) so konzipiert werden, dass es in den Schädeldefekt des Patienten passt. Derzeit werden für die PSI-Herstellung mehrere Materialien wie Titan, Polyetheretherketon (PEEK) oder Polymethylmethylacrylat (PMMA) verwendet. Derzeit sind PSI von verschiedenen Unternehmen kommerziell erhältlich (DePuy Synthes®, EOS®, Xilloc®). Abgesehen von den hohen Kosten für kommerziell erhältliche PSI dauert es in der Regel mehrere Wochen, bis das entworfene und hergestellte PSI zur Reimplantation ins Krankenhaus geliefert wird.

Andererseits wurde von Stieglitz et al. eine Methode zum softwarebasierten PSI-Design und zur intraoperativen Herstellung des PSI unter sterilen Bedingungen beschrieben. Diese Methode wird derzeit im Klinikalltag der Abteilung für Neurochirurgie in Bern eingesetzt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Design des PSI auf dem präoperativen CT-Scan des Kopfes des Patienten mit dem Schädeldefekt basiert. Der Bilddatensatz wird hochgeladen und mit der IPlanNet-Software von BrainLab® verarbeitet. Mit Hilfe der Software wird ein 3D-Modell einer Negativform des PSI entworfen und gedruckt. Im Operationssaal wird das PSI unter sterilen Bedingungen mit der PSI-Form hergestellt. Der Entwurf der PSI-Form mit Hilfe von IPlanNet ist anspruchsvoll und nimmt je nach Komplexität des zu entwerfenden Falles einige Stunden in Anspruch. In bestimmten Fällen ist die Genauigkeit der hergestellten PSI-Form nicht optimal, sodass sich der Chirurg intraoperativ an die Ungenauigkeit anpassen muss, um auf Kosten der Operationsdauer, einem bekannten Risikofaktor für postoperative Wundinfektionen, die besten kosmetischen und funktionellen Ergebnisse zu erzielen andere perioperative Komplikationen.

Daher haben die Forscher einen automatisierten computerbasierten Algorithmus für das PSI-Design (CAPSID) entwickelt. Mit Hilfe dieses Tools können auf der Grundlage des präoperativen CT-Scans des Patienten innerhalb von 5–15 Minuten ein genaues PSI und die entsprechende Form berechnet und entworfen und die entsprechende Form gedruckt werden. Dieser Schritt ist automatisiert und daher unabhängig von der Erfahrung und den Kenntnissen des Neurochirurgen in 3D-Verarbeitungssoftware. Die Form kann wie oben beschrieben zur intraoperativen Herstellung des Implantats unter sterilen Bedingungen verwendet werden. Die möglichen Vorteile der klinischen Etablierung dieses Verfahrens wären eine höhere Genauigkeit des PSI im Vergleich zur herkömmlichen PSI-Herstellungsmethode mit besseren kosmetischen Ergebnissen, geringeren Kosten und einer schnelleren Verfügbarkeit und Produktion, was zu kürzeren Wartezeiten für den Patienten und damit zu einer kürzeren Wartezeit für den Patienten führen würde Die höhere Genauigkeit führt zu einer kürzeren Operationszeit und einem geringeren Risiko operativer unerwünschter Ereignisse für den Patienten. Darüber hinaus könnte der Nachweis der Praktikabilität dieser neuen Methode zu neuen Konzepten im Bereich computergestützter patientenspezifischer Implantate in der modernen Medizin im Allgemeinen führen. Eine klinische Studie ist notwendig, um die Vorteile und Praktikabilität des Konzepts der Forscher eines computergestützten Algorithmus für das PSI-Design (CAPSID) für Patienten mit Schädeldefekten zu beweisen.