Experimentelle Untersuchungen zur computergestützten Planung und bilddatengestützten Navigation bei enossalen Implantatlagerpräparationen

Abstract

Einleitung: Präzisionsmessungen zur Qualitätsbeurteilung der computergestützten Planung und bilddatengestützten Navigation bei enossalen Implantatlagerpräparationen erfolgten bislang entweder an nicht standardisierten Präparaten und/oder unter Verzicht auf eine Auswertung in allen Raumebenen. In der vorliegenden experimentellen Studie wurde die Präzision navigierter Implantatlagerpräparationen ermittelt und mit der Präzision eines konventionellen Vorgehens verglichen. Die Bohrungen wurden von 2 Untersuchern vorgenommen, die sich hinsichtlich ihrer Berufserfahrung auf dem Gebiet der Implantologie unterschieden. Die interindividuellen Unterschiede wurden ermittelt.

Methoden: Die Implantatlagerbohrungen wurden an 16 identischen, realitätsnahen anthropometrischen zahnlosen Modellen des humanen Unterkiefers (Sawbones Europe AB, Malmö, Schweden) mit Schleimhautüberzug und Darstellung des Nervenkanals vorgenommen. Die Modelle wurden mittels hochauflösender Multi-Slice-Computertomografie (CT) (Somatom Sensation 16, Siemens) gescannt. Nach dem Einlesen der Schichtbilddaten wurde das Modell markerbasiert durch das Navigationssystem (VectorVision(TM), BrainLAB, Heimstetten) registriert. Die Implantatbohrungen wurden geplant und navigationsgestützt durchgeführt. Postoperativ wurden die Modelle erneut computertomografisch gescannt. Die 3D-Koordinaten der Bohrkanäle wurden mittels einer speziellen Implantatplanungssoftware (CoDiagnostiX, IVS Solutions, Chemnitz) ermittelt.

Ergebnisse: Es wurden n=224 Bohrungen ausgewertet. Interindividuelle Unterschiede hinsichtlich der Untersucher waren ohne statistische Signifikanz, sodass sich die Ergebnisse weiterhin zusammenfassen ließen. Ohne Berücksichtigung der Unterschiede zwischen den Operateuren wurde eine mittlere Zielpunktabweichung bei den konventionellen Bohrungen von 1,1 ± 0,6 mm (Streuung 0,1 - 2,3 mm) beobachtet. Für die navigierten Bohrungen ergab sich hierbei eine mittlere Zielpunktabweichung von 0,7 ± 0,5 mm (Streuung 0,1 - 1,8 mm). Diese Unterschiede waren statistisch nicht signifikant. Die mittlere Abweichung der konventionellen Freihandbohrungen (n=112) in vestibulo-oraler und mesio-distaler Richtung betrug 11,2 ± 5,6° (Streuung 4,1 – 25,3°). Bei den navigierten Bohrungen betrug die mittlere Abweichung 4,2 ± 1,8° (Streuung 2,3 – 11,5°). Dieser Unterschied war statistisch signifikant (p<0,01). Insgesamt wurden 3 Perforationen des Dachs des Mandibularkanals bei den konventionellen gegenüber keinerlei Perforationen bei den navigationsgestützten Bohrungen beobachtet. Die Perforationen traten in der Gruppe des unerfahrenen Operateurs auf. Weiterhin wurden 7 linguale kortikale Perforationen bei den konventionellen gegenüber keinerlei Perforationen bei den navigationsgestützten Bohrungen gesehen. Die Perforationen traten zu 3/7 in der Gruppe des erfahrenen und zu 4/7 in der Gruppe des unerfahrenen Operateurs auf.

Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse aus der experimentellen Studie lassen keine Schlussfolgerung hinsichtlich einer signifikanten Steigerung der Präzision bei der Zielpunktabweichung bei der Präparation eines Implantatlagers zu. Schlussfolgernd lässt sich jedoch festhalten, dass die Navigationstechnologie eine hervorragende Orientierung in anatomisch komplexen Gebieten mit der Möglichkeit einer sicheren Schonung von Risikostrukturen bietet. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit werden zunächst in Zusammenhang mit anderen experimentellen und klinischen Studien vor dem Hintergrund möglicher Einflussfaktoren und Fehlerquellen besprochen. Abschließend werden die Ergebnisse vor dem Hintergrund alternativer Verfahren zur Steigerung der Präzision und vor dem Hintergrund sozio-ökonomischer Faktoren diskutiert.

Introduction: A comparison of computer-assisted planning and image-data-based navigation to a conventional surgical approach regarding socket drillings before implant installation has not been performed in a standardized manner. In this study, the three-dimensional accuracy of navigation-guided socket drilling before implant installation was compared to the conventional free-hand method. The drillings were performed by two surgeons with different years of working experience. The inter-individual outcome was assessed.

Methods: The socket drillings were performed in 16 standardized polyurethane edentulous lower jaw models (Sawbones Europe AB, Malmö, Sweden). The mandibles were prepared with both an artificial silicone-mucosa coating material and a mandibular canal. Axial CT scanning was performed using a high-resolution computerized tomograph (Siemens Somatom Sensation 16). The frameless optical VectorVision(TM) navigation system (BrainLAB, Heimstetten, Germany) was used in this study. The position of the implant sockets was determined on the basis of CT data according to a prosthetic rehabilitation plan. After dental implant socket drilling, each mandible was CT scanned again and accuracy was assessed by determining the vestibulo-oral and mesio-distal directions of the drilled sockets using an implant planning software platform (CoDiagnostiX, IVS Solutions, Chemnitz, Germany). Further measurements included distances between the bottoms of the drilled sockets and the roof of the mandibular canal.

Results: A total of 224 drillings was evaluated. Inter-individual differences in terms of the surgeons’ years of work experience were without statistical significance. The mean distance to the mandibular canal was 1.1 ± 0.6 mm (range 0.1 – 2.3 mm) for the conventionally free-hand drilled sockets and 0.7 ± 0.5 mm (range 0.1 – 1.8 mm) for the navigation guided drilled sockets. These differences were statistically not significant. The mean deviation of the conventionally free-hand drilled sockets on vestibulo-oral and mesio-distal direction for the two surgeons was 11.2 ± 5.6° (range 4.1 – 25.3°). Concerning the navigation-guided drillings, the mean deviation for the two surgeons was 4.2 ± 1.8° (range 2.3 – 11.5°). In terms of angulation, the differences between the two methods were highly significant (p<0.01). A total of three perforations to the roof of the mandibular canal were observed in the conventionally free-hand drilled sockets of the less experienced surgeon. Seven lingual cortical perforations were observed in the conventionally drilled sockets with 3/7 in the experienced and 4/7 in the inexperienced surgeon group.

Conclusion: From this experimental study, we cannot conclude that treatment using navigation technology is more effective in a clinical environment regarding angle and target point deviation of the drilled socket. We can conclude that navigation technology provides excellent orientation in anatomically complex operation sites with the potential benefit of protecting risk structures from damage. The results are discussed against the background of several other clinical and experimental studies. Furthermore, a potential benefit from image-data-based navigation in implant surgery is discussed against the background of alternative methods developed to increase quality and accuracy and against the background of cost-effectiveness.