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Fragestellung: Calcaneusfrakturen werden häufig mittels interner Osteosynthese versorgt. Die konventionelle Durchleuchtung liefert keine zuverlässige Aussage über die Implantatlage. Dies gelingt jedoch durch den Einsatz der intraoperativen 3D-Bildgebung. Da die Lagebeziehung zwischen 3D C-Bogen und Fersenbein im OP nicht definiert ist, müssen zunächst manuell die Standardebenen eingestellt werden die für eine korrekte Beurteilung der Rekonstruktion von Nöten sind. Schraubenfehllagen treten in bis zu 25% aller Fälle auf. Daher ist eine sorgfältige Betrachtung jeder Schraube ratsam. Die Schritte der Bildbearbeitung und Beurteilung werden derzeit vom Operateur durchgeführt, während das OP-Team wartet. Ziel unserer Software-Entwicklung war es, eine zeitsparende automatische Einstellung der Standardebenen sowie eine automatische Darstellung jeder Schraube zu ermöglichen.

Methodik: Als Basis dienten 50 mit einem mobilen C-Bogen intraoperativ gewonnene 3D-Datensätze nach interner Osteosynthese des Calcaneus. Für die Einstellung der Standardebenen wird eine atlasbasierte Feature-Registrierung verwendet. Die während der Entwicklung der Software durch einen Untersucher auf die Gelenkflächen zum Os cuboideum und der subtalaren posterioren Facette manuell eingestellten Ebenen des Atlas lassen sich dadurch automatisch auf den Patientendatensatz übertragen. Gemessen wurde die Rate an korrekt ausgerichteten Standardebenen in Bezug auf die Gelenkflächen. Zum zeitlichen Vergleich diente die manuelle Einstellung der Ebenen durch drei Untersucher. Des Weiteren wurde ein Algorithmus zur automatischen Schraubenerkennung und Einstellung von orthogonal zueinander liegenden Ebenen, ausgerichtet an der Längsachse der Schraube, entwickelt. Dieser wurde durch den Vergleich mit den manuell eingestellten Schrauben validiert. Gemessen wurde die Anzahl der korrekt erkannten Schrauben, die Abweichungen der Achse in Winkelgraden und der Schraubenenden in mm sowie die Berechnungsdauer.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die automatische Einstellung der Standardebenen gelang in 90% der Fälle. Die Berechnungszeit betrug im Durchschnitt 5 sec. Die drei Untersucher benötigten durchschnittlich im Vergleich 49 sec. Die 3D-Datensätze enthielten insgesamt 309 Schrauben (2-9 Schrauben pro Datensatz). In 48 Fällen war eine Plattenosteosynthese über eine erweiterten lateralen Zugang durchgeführt worden, in 2 Fällen eine percutane Schraubenosteosynthese. In 96,1% wurden die Schrauben korrekt erkannt. Die Abweichung der Achse betrug durchschnittlich 2,1 ±1,8°, des Schraubenkopfes 1,2 ±0,9 mm und der Schraubenspitze 1,0 ±1,2 mm. Die Berechnungsdauer lag bei durchschnittlich 4,57 ±0,55 sec.

Mit unserem Software-Prototyp kann die intraoperative Bildbearbeitung und Beurteilung von 3D-Datensätzen des Calcaneus nach interner Osteosynthese in mindestens 90% der Fälle deutlich vereinfacht und beschleunigt werden.