Nieuwe publicatie

Algoritme voor geautomatiseerde operatieplanning bij craniosynostoseoperaties
In dit artikel wordt beschreven hoe technisch geneeskundigen in samenwerking met kinderneurochirurg dr. Delye uit het Radboudumc een algoritme hebben gemaakt voor planning van craniosynostoseoperaties.

Craniosynostose, ofwel het te vroeg sluiten van een of meerdere schedelnaden, moet vaak geopereerd worden. Deze operatie is nodig omdat door het te vroeg sluiten van de schedelnaad, de schedel niet genoeg mee kan groeien en er hierdoor zowel een te hoge druk in het hoofd kan ontstaan, als een afwijkende vorm van het hoofd. Wanneer deze operatie uitgevoerd wordt bij kinderen ouder dan zes maanden, wordt dit gedaan door een “open schedelreconstructie”. Dit houdt in dat de schedelbotten in verschillende stukken worden verdeeld, waarna ze op de best passende plaats terug worden geplaatst. Op deze manier wordt een nieuwe schedelvorm gecreëerd.
Op dit moment is er nog geen overeenstemming over welke operatietechniek het beste is en wanneer het ideale moment is om deze operatie uit te voeren. Dit is nu dan ook nog afhankelijk van de ervaring en voorkeur van het behandelteam. Doordat er geen standaard methode is, vergt het iedere keer opnieuw een intensieve voorbereiding van artsen en technici, omdat er gezamenlijk tot een besluit moet worden gekomen over wat de beste resultaten geeft voor het individuele kind.

De onderzoekers van dit artikel hebben een eerste stap gemaakt naar een gebruikeronafhankelijk, automatische operatieplanning. Door allereerst te kijken naar de schedelvormen van gezonde kinderen, hebben zij een algoritme gemaakt waarmee op een objectieve manier kan worden bekeken wat de beste operatietechniek zou kunnen zijn om de afwijkende schedel meer op de gezonde schedelvorm te laten lijken. Dit algoritme heeft als voordelen dat de operatievoorbereiding minder tijdsintensief is, er minder subjectiviteit vanuit het behandelteam over de behandelingskeuze is en de reproduceerbaarheid toeneemt. Daarnaast is ook de verwachting dat met een goede planning de operatietijden korter worden en er minder bloedverlies en infecties voor zullen komen.
Dit algoritme is in staat om de optimale botstukken voor de reconstructie bepalen, om zo de nieuwe schedel zo goed mogelijk overeen te laten komen met de referentieschedel van kinderen met dezelfde leeftijd. Echter houdt dit model op dit moment nog geen rekening met de haalbaarheid in de praktijk. Een voorbeeld hierbij is dat de vorm van de schedel het best te corrigeren is door heel veel kleine botstukjes te gebruiken, maar het nadeel hiervan is weer dat de schedel zijn stevigheid verliest. Ook zijn bepaalde botstukken niet te gebruiken vanwege de botdikte, of lopen er bloedvaten in de weg. Toekomstig onderzoek zal kijken hoe deze factoren in het algoritme ingebouwd kunnen worden.


Lees hieronder het abstract (Engelstalige samenvatting):

Virtual planning of open cranial vault reconstruction is used to simulate and define an pre-operative plan for craniosynostosis surgery. However, virtual planning techniques are subjective and dependent on the experience and preferences of the surgical team. To develop an objective automated 3D pre-operative planning technique for open cranial vault reconstructions, we used curvature maps for the shape comparison of the patient’s skull with an age-specific reference skull. We created an average skull for the age-group of 11-14 months. Also, we created an artificial test object and selected a cranial CT-scan of an 11 months old trigonocephaly patient as test case. Mesh data of skulls were created using marching cubes and raycasting. Curvature maps were computed using quadric surface fitting. The shape comparison was tested for the test object and the average skull. Finally, shape comparison was performed for the trigonocephalic skull with the average skull. Similar shapes and the area on the patient’s skull that maximally corresponded in shape with the reference shape were correctly identified. This study showed that curvature maps allow the comparison of craniosynostosis skulls with age-appropriate average skulls and a first step towards an objective user-independent pre-operative planning technique for open cranial vault reconstructions is made.


Artikel link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29463840
Tolhuisen ML, de Jong GA, van Damme RJM, van der Heijden F, Delye HHK.

Cranial shape comparison for automated objective 3D craniosynostosis surgery planning.
Sci Rep. 2018 Feb 20;8(1):3349. doi: 10.1038/s41598-018-21662-w.