Camera-based navigation in the hybrid operating room represents a possibility for precise, low-complication and efficient pedicle screw insertion in spinal surgery. In addition to increasing patient safety, the use of camera-based navigation as an orientation aid for the surgeon reduces radiation exposure. Camera-based navigation focuses on the surgeon's anatomical knowledge of landmarks, preoperative image acquisition, and subsequent information integration by the navigation software. The information provided from volume tomography (cone beam computed tomography, CBCT) and surface referencing through the video input from four optical cameras and the associated surface markers is collected, processed, optimized and customized by the software used. The result is the creation of a trajectory that allows the surgeon to analyze and evaluate complex anatomical structures more easily and facilitates the performance of the planned procedure. Minimally invasive insertion of pedicle screws using surface-reference navigation (augmented reality surgical navigation; ARSN) provides comparable accuracy to conventional fluoroscopic insertion of pedicle screws while reducing radiation by eliminating the need for postoperative computed tomographic imaging.
Kamerabasierte Navigation im Hybridoperationssaal stellt in der Wirbelsäulenchirurgie eine Möglichkeit der präzisen, komplikationsarmen und effizienten Implantation von Osteosynthesematerial dar. Neben der Erhöhung der Patientensicherheit verringert sich bei Nutzung einer kamerabasierten Navigation als Orientierungshilfe für den Chirurgen die Strahlenbelastung. Im Mittelpunkt der kamerabasierten Navigation stehen die anatomischen Landmark-Kenntnisse des Chirurgen, die präoperative Bildakquise und die folgende Informationsintegration durch die eingesetzte Planungssoftware. Die gelieferten Informationen aus Volumentomographie (Cone-beam-Computertomographie, CBCT) und Oberflächenreferenzierung durch den Video-Input von vier optischen Kameras und den dazugehörigen Oberflächenmarkern werden durch den Einsatz einer Software gesammelt, prozessiert, optimiert und individuell angepasst. Das Ergebnis ist die Erstellung einer Trajektorie, welche dem Operateur die leichtere Analyse und Evaluation komplexer anatomischer Strukturen und die erleichterte Durchführung des geplanten Eingriffs ermöglichen. Die minimal-invasive Insertion von Pedikelschrauben mithilfe einer oberflächenreferenzierten Navigation („augmented reality surgical navigation“, ARSN) bietet eine vergleichbare Genauigkeit zur konventionellen fluoroskopischen Insertion von Pedikelschrauben bei gleichzeitiger Strahlungsreduktion durch den Verzicht auf eine postoperative computertomographische Bildgebung.
Keywords: Augmented reality surgical navigation; Cone beam computed tomography; Spine surgery; Surface referencing; Volume tomography.
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