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Abstract

Intraoperative Weichgewebsverschiebungen stellen ein relevantes Problem bei Tumorresektionen im Kopf-Hals-Bereich dar. Mit der vorliegenden Arbeit konnte eine realitätsnahe Simulationsmethodik der intraoperativen Weichgewebsverschiebung bei Tumorresektionen im Kopf-Hals-Bereich entwickelt werden. Hierzu wurde im Tierkadavermodell anhand von 52 halbierten Schweineköpfen die Resektion eines fiktiven Parotistumors durchgeführt und durch Erhitzen der Resektionshöhle und des Tumors eine Weichgewebsverschiebung hervorgerufen. Insgesamt wurden 416 Scans mit zwei Kamerasystemen (Artec Eva 3D Objektscanner, Artec 3D und HoloLens 2, Microsoft) in kaltem und warmem Zustand von Resektionshöhle und dazugehörigem Tumor durchgeführt. Aus den angefertigten Aufnahmen wurde jeweils ein digitales 3D-Objekt erstellt. Um Erkenntnisse über das Verhalten des Gewebes bei Temperaturerhöhung zu erlangen, wurden anschließend die Volumina der 3D-Figuren von Resektionshöhle und Tumor berechnet und miteinander verglichen. Hierbei zeigte sich bei den Resektionshöhlen eine Zunahme des Volumens, verursacht durch das Aufklaffen der Ränder des Defektes. Bei der formabhängigen Stratifizierung zeigte sich bei den verzweigten Resektionshöhlen eine deutlich größere Volumenzunahme im Vergleich zu den kompakten Resektionshöhlen. Diese Beobachtung unterstreicht, dass durch Temperaturerhöhung bei verzweigten Resektionshöhlen die Zug- und Scherkräfte des umliegenden Gewebes stärker angreifen und es zu einer Verschiebung von anatomischen Landmarken kommen kann. Mit einer Reduktion des Volumens nach Temperaturänderung, hervorgerufen durch Austrocknung, zeigten die Tumore ein dazu gegensätzliches Verhalten. Die Ergebnisse dieser Studie stellen die Trainingsgrundlage einer künstlichen Intelligenz dar. Damit können die Weichgewebsverschiebungen im Rahmen von schnellschnittkontrollierten Tumorresektionen automatisch berechnet und somit die intraoperative Orientierung verbessert werden.