スプリントの滅菌--コンピュータ支援手術における潜在的な登録の危険性

Splint sterilization--a potential registration hazard in computer-assisted surgery.

抄録

目的:

コンピュータ支援外科手術において、術前の照準情報を術中に登録することは極めて重要なステップである。アクリル製スプリントを用いたポイント・ツー・ポイントのレジストレーションは、最も頻繁に用いられる手技の一つである。しかし、スプリントの滅菌について一般的に受け入れられている推奨事項はない。熱可逆性スプリントに適切な方法は、過酸化水素ベースのプラズマ滅菌であろう。本研究では、このような滅菌を受けたスプリントの潜在的な変形を評価した。変形は、滅菌前後のコンピュータ断層撮影（CT）ボリュームに適用した画像処理法を用いて定量化した。

PURPOSE: Registration of preoperative targeting information for the intraoperative situation is a crucial step in computer-assisted surgical interventions. Point-to-point registration using acrylic splints is among the most frequently used procedures. There are, however, no generally accepted recommendations for sterilization of the splint. An appropriate method for the thermolabile splint would be hydrogen peroxide-based plasma sterilization. This study evaluated the potential deformation of the splint undergoing such sterilization. Deformation was quantified using image-processing methods applied to computed tomographic (CT) volumes before and after sterilization.

材料と方法:

アクリル製ナビゲーションスプリントを研究対象として用いた。スプリント内に設置した8個の金属製マーカーをレジストレーションに使用した。マウスピース内の6個の鋼球がターゲットとして使用された。過酸化水素滅菌器を用いた5回の滅菌サイクルの前後に、スプリントの2つのCTボリュームを取得した。ポイントツーポイントレジストレーションを適用し、フィデューシャル誤差とターゲットレジストレーション誤差を計算した。CTスキャンから表面を抽出し、Hausdorff距離を算出した。Geobacillus stearothermophilusを用いて滅菌効果を判定した。

MATERIALS AND METHODS: An acrylic navigation splint was used as the study object. Eight metallic markers placed in the splint were used for registration. Six steel spheres in the mouthpiece were used as targets. Two CT volumes of the splint were acquired before and after 5 sterilization cycles using a hydrogen peroxide sterilizer. Point-to-point registration was applied, and fiducial and target registration errors were computed. Surfaces were extracted from CT scans and Hausdorff distances were derived. Effectiveness of sterilization was determined using Geobacillus stearothermophilus.

結果:

滅菌前後のCTスキャンをフィデューシャルベースでレジストレーションした結果、フィデューシャルの平均レジストレーション誤差は0.74mmであった；マウスピースの目標レジストレーション誤差は0.15mmであった。スプリントの最大変形を表すHausdorff距離は2.51mmであった。点-面間距離の90％は0.61mmより短く、95％は0.73mmより短かった。滅菌処理後の細菌増殖は認められなかった。

RESULTS: Fiducial-based registration of CT scans before and after sterilization resulted in a mean fiducial registration error of 0.74 mm; the target registration error in the mouthpiece was 0.15 mm. The Hausdorff distance, describing the maximal deformation of the splint, was 2.51 mm. Ninety percent of point-surface distances were shorter than 0.61 mm, and 95% were shorter than 0.73 mm. No bacterial growth was found after the sterilization process.

結論:

過酸化水素を用いた低温プラズマ滅菌は、正しいコンピューターナビゲーション手術のベースとなるスプリントを変形させない。

CONCLUSION: Hydrogen peroxide-based low-temperature plasma sterilization does not deform the splint, which is the base for correct computer-navigated surgery.