3D-technologie in de maxillo-faciale traumatologie

Vroeger werd er middels de conventionele technologie diagnostiek gedaan op de 2D coupes van de scan van de patiënt. De planning werd voornamelijk gedaan in het hoofd van de chirurg, terwijl er tijdens de operatie geen hulpmiddelen aanwezig waren: er werd voornamelijk geopereerd op ‘het timmermansoog’. Dit kan lastig zijn, zeker wanneer er weinig overzicht is. Dit is in het aangezicht vaak het geval, aangezien er gebruik wordt gemaakt van kleine, verborgen incisies (sleutelgatchirurgie) om zo min mogelijk littekens te veroorzaken.

Om toch tot een zo optimaal mogelijk resultaat te komen, wordt tegenwoordig gebruik gemaakt van Computergestuurde chirurgie (Computer-Assisted Surgery, CAS). In de preoperatieve fase wordt zo veel mogelijk informatie gegenereerd ten behoeve van diagnostiek. Tijdens de virtuele planning wordt het optimale resultaat gesimuleerd; hiermee  wordt voor de operatie al een deel van de puzzel gemaakt. Ook na de operatie wordt de planning vergeleken met de uitkomst: dit geeft een goede kwaliteitscontrole.

Pre-operatieve CAS

Computergestuurde chirurgie begint met het genereren van een model van de patiënt. Dit is vaak DICOM-data, bij aangezichtstraumatologie meestal van een CT of CBCT-scan. Belangrijk is dat het altijd 3D-beeldvorming is. Deze data bestaat uit voxels, dit zijn een soort 3D-pixels. De patiënt wordt opgedeeld in allemaal klein stukjes. Deze hebben allemaal een bepaalde grijswaarde. Middels segmentatie kun je delen van de scan isoleren. Op deze manier kun je bijvoorbeeld alleen de harde weefsels uit de scan gebruiken. Ook kun je verschillende typen beeldvorming samenvoegen in een virtuele patiënt: zo upload je zo veel mogelijk informatie van de patiënt in één bestand.

Dit patiëntmodel kun je vervolgens uitbreiden met extra informatie middels segmentatie en spiegeling. Zo kan bij een patiënt met een unilaterale jukbeen fractuur middels segmentatie het niet aangedane jukbeen geïsoleerd worden en gespiegeld naar de contralaterale zijde. Hierbij kun je beoordelen hoeveel het jukbeen verplaatst is. Je kunt op dit model ook een virtuele chirurgische planning maken. Zo kun je het aangedane gebied en de spiegeling over elkaar heen leggen om aan te geven wat je wilt behalen bij de operatie.

Overbrengen van de planning naar OK

Het maken van de planning is één, maar hoe breng je deze goed over tijdens de operatie? Een voorbeeld van een mandibula fractuur. Wat hierbij vaak gebeurt, is dat het lijkt alsof de fractuur delen goed aansluiten, maar achteraf toch sprake blijkt te zijn van flaring.

In de planning worden de botstukken die aangedaan zijn geïsoleerd. Deze worden virtueel gerepositioneerd. Dit kan door de breuklijnen aan elkaar te plaatsen, of door de occlusie te beoordelen als de bovenkaak niet is aangedaan. Oude gipsmodellen of scans kunnen hierbij helpen. Deze geven namelijk referentie hoe breed de mandibula was voor het trauma en dus weer moet worden na de operatie. Hoe kunnen deze modellen dan gebruikt worden tijdens de OK? Dit kan op twee manieren: middels statische of dynamische feedback.

Statische feedback

Statische feedback gebeurt onder andere door 3D-geprinte modellen van de digitale planning. Dit geeft op één plek tijdens één tijdstip in operatie guidance. Uiteraard kunnen er meerdere modellen geprint worden. Tijdens de operatie kun je op het geprinte model de platen buigen, zodat deze feedback geeft hoe breed de mandibula moet worden. Het grote voordeel is dat deze modellen met enkele uren klaar zijn. Naderhand kun je evalueren om te kijken hoe nauwkeurig de planning en het resultaat waren. Zo kun je de planning in de toekomst aanpassen en verbeteren.

Dynamische feedback

Dit wordt onder andere toegepast bij de behandeling van orbita-bodemfracturen. Een patiënt met een orbita-bodem fractuur kan last hebben van dubbelbeelden, peri-oribtale zwelling en verstoorde oogvolgbewegingen. Doordat de orbita bodem naar beneden is verplaatst, wordt de orbita vergroot. Je kunt de bodem niet terugverplaatsen, maar je kunt wel middels een implantaat de orbitabodem namaken.

Wanneer er slechte sprake is van één enkele fractuur, kun je de anatomie van voor trauma makkelijk kopiëren. Hoe heftiger het trauma, hoe lastiger dit wordt.

Middels stockimplantaten (dit zijn implantaten die direct beschikbaar zijn) kan digitaal een planning gemaakt worden. Hierbij wordt beoordeeld hoe deze implantaten afsteunen in de orbita: en wordt een best fit gekozen. Er kunnen verschillende implantaten gepland worden en ze kunnen ook bijgeknipt worden. Het is vergelijkbaar met het maken van een digitale planning voor tandimplantaten.

Maar hoe werkt dan de dynamische feedback? Tijdens de operatie worden registratieschroeven in de patiënt geplaatst. Deze registratieschroeven zijn ook in de planning geplaatst. Deze planning wordt real life gelinkt aan de patiënt. Daarnaast wordt een navigatie ster in de patiënt gedraaid. Middels een kalibratieprocedure kan de pointer aangeven waar je je op dat moment precies in de patiënt bevindt. Er wordt gecontroleerd of de registratie goed is verlopen, door bepaalde anatomische punten op de patiënt aan te geven, zoals subnasaal, voordat de OK verder gaat.

Het orbita-implantaat wordt in eerste instantie blind geplaatst en naderhand wordt gecontroleerd middels markeringspunten of deze op de goede plek is gekomen. Bevinden deze markeringspunten zich allemaal binnen de foutmarge, dan pas wordt het implantaat definitief geplaatst. Direct op de OK wordt beeldvorming gemaakt om te controleren of er nog iets aangepast moet worden. Hoe uitgebreider het trauma, hoe meer toegevoegde waarde deze beeldvorming heeft.

Fusie maken met dentitie

Tegenwoordig kan er ook een fusie gemaakt worden met de dentitie. Hierdoor kan een splint gemaakt worden, waar de registratiepunten in geplaatst worden. Deze hoeven dan niet meer direct in de patiënt geplaatst te worden.

Complexe casus

Bij een complexe casus in de aangezichtstraumatologie, voegt deze dynamische feedback het meeste toe. Je kunt zo alle informatie die er is zo veel mogelijk bundelen. Bij een panfaciaal trauma is er geen enkele referentie meer goed te vinden. De inschatten hoe de botstukken precies gezeten hebben, kan nu al voor een deel voor de operatie gedaan worden middels een virtuele planning. Hierbij ga je op zoek naar een deel van het aangezicht dat nog redelijk intact is. Alle aangedane botstukken die verplaatst zijn, worden aangegeven. Deze wil je zo veel mogelijk repositioneren. Dit kan onder andere aan de hand van de breuklijnen. Wanneer eenmaal het jukbeen en het os frontale hersteld zijn, kun je de tussen stukken beter positioneren en uiteindelijk ook de orbita-rand weer sluitend krijgen. Voor het positioneren van de maxilla heb je als referentie de onderkaak en de fractuurlijnen. Van de 3D-planning kan weer een print gemaakt worden voor statische feedback en hierop kunnen de platen voorgebogen worden. Liggen de platen aan, dan zitten de botstukken op de goede plek. Ook hierbij wordt post-operatie geëvalueerd om een steeds betere planning te maken.

Dr. Ruud Schreurs heeft Technische geneeskunde gestudeerd aan de Universiteit Twente. Momenteel is hij werkzaam als hoofd van het 3D-lab bij het Amsterdam UMC, alsook in het Radboudumc. Ruud is gepromoveerd op onderzoek naar de inzet van computergestuurde technologie bij orbitareconstructie. Daarnaast heeft hij meerdere onderzoeken gedaan naar de inzet van technologie binnen maxillofaciale traumatologie. Verder houdt hij zich al tien jaar bezig met het maken van virtuele planningen in de praktijk.

Verslag voor dental INFO, door tandarts Paulien Buijs, van de lezing van Ruud Schreurs tijdens de ACTA Dental Education cursus Trauma: van dento-alveolair tot aangezicht.