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Erschienen in: Surgical Endoscopy 10/2013

01.10.2013

Navigation system for minimally invasive esophagectomy: experimental study in a porcine model

verfasst von: Felix Nickel, Hannes G. Kenngott, Jochen Neuhaus, Christof M. Sommer, Tobias Gehrig, Armin Kolb, Matthias Gondan, Boris A. Radeleff, Anja Schaible, Hans-Peter Meinzer, Carsten N. Gutt, Beat-Peter Müller-Stich

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 10/2013

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Abstract

Background

Navigation systems potentially facilitate minimally invasive esophagectomy and improve patient outcome by improving intraoperative orientation, position estimation of instruments, and identification of lymph nodes and resection margins. The authors’ self-developed navigation system is highly accurate in static environments. This study aimed to test the overall accuracy of the navigation system in a realistic operating room scenario and to identify the different sources of error altering accuracy.

Methods

To simulate a realistic environment, a porcine model (n = 5) was used with endoscopic clips in the esophagus as navigation targets. Computed tomography imaging was followed by image segmentation and target definition with the medical imaging interaction toolkit software. Optical tracking was used for registration and localization of animals and navigation instruments. Intraoperatively, the instrument was displayed relative to segmented organs in real time. The target registration error (TRE) of the navigation system was defined as the distance between the target and the navigation instrument tip. The TRE was measured on skin targets with the animal in the 0° supine and 25° anti-Trendelenburg position and on the esophagus during laparoscopic transhiatal preparation.

Results

On skin targets, the TRE was significantly higher in the 25° position, at 14.6 ± 2.7 mm, compared with the 0° position, at 3.2 ± 1.3 mm. The TRE on the esophagus was 11.2 ± 2.4 mm. The main source of error was soft tissue deformation caused by intraoperative positioning, pneumoperitoneum, surgical manipulation, and tissue dissection.

Conclusion

The navigation system obtained acceptable accuracy with a minimally invasive transhiatal approach to the esophagus in a realistic experimental model. Thus the system has the potential to improve intraoperative orientation, identification of lymph nodes and adequate resection margins, and visualization of risk structures. Compensation methods for soft tissue deformation may lead to an even more accurate navigation system in the future.
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Metadaten
Titel
Navigation system for minimally invasive esophagectomy: experimental study in a porcine model
verfasst von
Felix Nickel
Hannes G. Kenngott
Jochen Neuhaus
Christof M. Sommer
Tobias Gehrig
Armin Kolb
Matthias Gondan
Boris A. Radeleff
Anja Schaible
Hans-Peter Meinzer
Carsten N. Gutt
Beat-Peter Müller-Stich
Publikationsdatum
01.10.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Surgical Endoscopy / Ausgabe 10/2013
Print ISSN: 0930-2794
Elektronische ISSN: 1432-2218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00464-013-2941-4

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