Lagebeurteilung transpedikulärer Schrauben nach dorsaler Spondylodese mittels konventioneller Röntgenaufnahmen: ein Vergleich zur Mehrzeilen-Computertomografie

Zusammenfassung

Ziel: Analyse der Aussagekraft von Röntgenaufnahmen (RÖ) zur Beurteilung transpedikulärer Schrauben im Vergleich zur CT mit MPR. Material und Methoden: Es wurde ein Vergleich von RÖ und CT dorsaler Spondylodesen bzgl. Schraubenlänge, kortikaler Perforationen (Grad A: 0 – 2 mm, B: 3 – 4 mm, C: 5 – 6 mm, D: > 6 mm, relevant: Grad C/D), Schraubenkontakt/-lockerung und subjektiver Bildqualität (1: sehr gut – 4: nicht diagnostisch) durchgeführt. Die Bestimmung von Sensitivität (SE), Spezifität (SP), positivem (PPW) und negativem prädiktivem Wert (NPW) und Gesamtaussagekraft (OA) der RÖ erfolgte via Kreuztabellen; für die Bildqualität wurde ein Vorzeichentest durchgeführt (p < 0,05). Ergebnisse: 411 Schrauben wurden evaluiert. Relevante mediale Perforationen wurden im RÖ/CT in 53 / 11 Fällen (13 / 3 %) diagnostiziert, während eine relevante laterale Perforation bei 3 / 43 (1 / 11 %) Schrauben vorlag. Ein Schraubenkontakt bzw. eine zu geringe Länge wurde in 10 / 18 (2 / 4 %) bzw. 80 / 90 Fällen (20 / 22 %) nachgewiesen. Lockerungen fanden sich bei 10 / 7 Schrauben (2 / 2 %). Das RÖ zeigte für relevante mediale/laterale Perforationen: SE 64 / 4 %, SP 89 / 99 %, PPW 13 / 67 %, NPW 99 / 90 %, OA 88 / 90 %, für Schraubenkontakt: SE 11 %, SP 98 %, PPW 20 %, NPW 96 %, OA 94 % und für inkorrekte Länge/Lockerung: SE 86 / 71 %, SP 58 / 99 %, PPW 89 / 50 %, NPW 51 / 100 %, OA 81 / 98 %. Die subjektive Bildqualität der RÖ wurde signifikant schlechter beurteilt als die der CT (2,19 ± 0,84 vs. 1,11 ± 0,31; p < 0,001). Schlussfolgerung: RÖ zeigten im Vergleich zur CT eine OA ≤ 90 % für relevante mediale und laterale Schraubenperforationen und für unzureichende -längen. Damit sind zuverlässige Aussagen zur Lage von Spondylodeseschrauben allein mittels RÖ nicht möglich.

Abstract

Purpose: To evaluate the performance of conventional radiographs (CR) for the assessment of pedicle screws in comparison with CT including MPR. Materials and Methods: Comparison of CR and CT for the evaluation of screw length, extracorporal perforation (grade A: 0 – 2 mm, B: 3 – 4 mm, C: 5 – 6 mm, D: > 6 mm, relevant: grade C and D), screw contact/loosening, and subjective image quality (1: excellent to 4: non-diagnostic). The sensitivity (SE), specificity (SP), positive (PPV) and negative predictive value (NPV), and overall accuracy (OA) were calculated with 4x4 contingency tables. The subjective image quality was evaluated using the Wilcoxon test (p < 0.05). Results: 411 screws were evaluated. The relevant medial perforation was diagnosed with CR/CT in 53(13 %)/ 11(3 %) screws, while the relevant lateral perforation was found in 3(1 %)/ 43(11 %) screws. Pedicle screw contact was diagnosed by CR/CT in 10(2 %)/ 18(4 %) cases and incorrect length was confirmed in 80(20 %)/ 90(22 %) screws. A diagnosis of loosening was established in 10(2 %) screws by CR and in 7(2 %) screws by MDCT. In summary, CR demonstrated SE, SP, PPV, NPV, and OA for the following variables: relevant medial perforation = 64 / 89 / 13 / 99 / 88 %, relevant lateral perforation = 4 / 99 / 67 / 90 / 90 %, screw contact = 11 / 98 / 20 / 96 / 94 %, incorrect screw length = 86 / 58 / 89 / 51 / 81 %, and screw loosening = 71 %/ 99 %/ 50 %/ 100 %/ 98 %. The subjective image quality of CR was significantly lower compared to CT (2.19 ± 0.84 and 1.11 ± 0.31; p < 0.001). Conclusion: CR evaluation of pedicle screws following dorsal instrumentation of the spine demonstrated an OA ≤ 90 % for relevant medial and lateral perforation and for incorrect screw length compared to CT. Thus, reliable evaluation of pedicle screws based solely on CR does not seem feasible.

Key words

spine - computed tomography - dorsal instrumentation - screw - radiograph

Literatur

• 1 Kim Y J, Lenke L G, Bridwell K H. et al . Free hand pedicle screw placement in the thoracic spine: is it safe?.  Spine. 2004;  29 333-342
• 2 Kim Y W, Lenke L G, Kim Y J. et al . Free-hand pedicle screw placement during revision spinal surgery: analysis of 552 screws.  Spine. 2008;  33 1141-1148
• 3 Bergeson R K, Schwend R M, DeLucia T. et al . How accurately do novice surgeons place thoracic pedicle screws with the free hand technique?.  Spine. 2008;  33 E501-E507
• 4 Ebmeier K, Giest K, Kalff R. Intraoperative computerized tomography for improved accuracy of spinal navigation in pedicle screw placement of the thoracic spine.  Acta Neurochir Suppl. 2003;  85 105-113
• 5 Tjardes T, Paffrath T, Baethis H. et al . Computer assisted percutaneous placement of augmented iliosacral screws: a reasonable alternative to sacroplasty.  Spine. 2008;  33 1497-1500
• 6 Geerling J, Gosling T, Gosling A. et al . Navigated pedicle screw placement: experimental comparison between CT- and 3D fluoroscopy-based techniques.  Comput Aided Surg. 2008;  13 157-166
• 7 Nottmeier E W, Seemer W, Young P M. Placement of thoracolumbar pedicle screws using three-dimensional image guidance: experience in a large patient cohort.  J Neurosurg Spine. 2009;  10 33-39
• 8 Bostelmann R, Benini A. Computer-navigated pedicle screw insertion in the lumbar spine.  Oper Orthop Traumatol. 2005;  17 178-194
• 9 Meier-Meitinger M, Nagel M, Kalender W. et al . Computergestutztes Navigationssystem fur CT-gesteuerte Interventionen: Ergebnisse am Phantom und im klinischen Einsatz.  Fortschr Röntgenstr. 2008;  180 310-317
• 10 Wegener B, Birkenmaier C, Fottner A. et al . Delayed perforation of the aorta by a thoracic pedicle screw.  Eur Spine J. 2008;  17 S351-S354
• 11 Klodell C T, Vlasak R, Martin T D. et al . Impending aortic penetration following thoracolumbar spinal fixation: a case study.  J Long Term Eff Med Implants. 2007;  17 55-58
• 12 Jutte P C, Castelein R M. Complications of pedicle screws in lumbar and lumbosacral fusions in 105 consecutive primary operations.  Eur Spine J. 2002;  11 594-598
• 13 Kluba T, Ruhle T, Schulze-Bovingloh A. et al . Reproduzierbarkeit der Befundung von lumbalen Pedikelschraubenpositionen mit ISO C 3D und CT.  Fortschr Röntgenstr. 2009;  181 477-482
• 14 Sieradzki J P, Karaikovic E E, Lautenschlager E P. et al . Preoperative imaging of cervical pedicles: comparison of accuracy of oblique radiographs versus axial CT scans.  Eur Spine J. 2008;  17 1230-1236
• 15 Yoo J U, Ghanayem A, Petersilge C. et al . Accuracy of using computed tomography to identify pedicle screw placement in cadaveric human lumbar spine.  Spine. 1997;  22 2668-2671
• 16 Yeom J S, Chung M S, Lee C K. et al . Evaluation of pedicle screw position on computerized tomography scans. Technical note.  J Neurosurg. 2003;  98 104-109
• 17 Herzog C, Ahle H, Mack M G. et al . Traumatic injuries of the pelvis and thoracic and lumbar spine: does thin-slice multidetector-row CT increase diagnostic accuracy?.  Eur Radiol. 2004;  14 1751-1760
• 18 Maurer M H, Knopke S, Schröder R J. Diagnostischer Zugewinn der 16-Zeilen-Ganzkorper-Spiral-CT bei polytraumatisierten Patienten differenziert nach Körperregion und Verletzungsschwere gemäss ATLS-Konzept.  Fortschr Röntgenstr. 2008;  180 1117-1123
• 19 Bernhardt J, Veit R, Bauer B. Erhebung zur Strahlenexposition der Patienten bei der Röntgendiagnostik.  Z Med Phys. 1995;  5 33-39
• 20 Galanski M, Nagel H, Stamm G. Expositionsdosis bei CT-Untersuchungen: Ergebnisse einer bundesweiten Umfrage.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 M164-M168
• 21 Berlemann U, Heini P, Muller U. et al . Reliability of pedicle screw assessment utilizing plain radiographs versus CT reconstruction.  Eur Spine J. 1997;  6 406-410
• 22 Blumenthal S L, Gill K. Can lumbar spine radiographs accurately determine fusion in postoperative patients? Correlation of routine radiographs with a second surgical look at lumbar fusions.  Spine. 1993;  18 1186-1189
• 23 Brooks D, Eskander M, Balsis S. et al . Imaging assessment of lumbar pedicle screw placement: sensitivity and specificity of plain radiographs and computer axial tomography.  Spine. 2007;  32 1450-1453
• 24 Farber G L, Place H M, Mazur R A. et al . Accuracy of pedicle screw placement in lumbar fusions by plain radiographs and computed tomography.  Spine. 1995;  20 1494-1499
• 25 Ferrick M R, Kowalski J M, Simmons E D. Reliability of roentgenogram evaluation of pedicle screw position.  Spine. 1997;  22 1249-1252
• 26 Kim Y J, Lenke L G, Cheh Jr G. et al . Evaluation of pedicle screw placement in the deformed spine using intraoperative plain radiographs: a comparison with computerized tomography.  Spine. 2005;  30 2084-2088
• 27 Lorenzen M, Wedegartner U, Weber C. et al . Postoperative Kontrolle von osteosynthetischen Versorgungen der Wirbelsäule mit der Mehrzeilen-Spiral-CT.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 1540-1544
• 28 Sapkas G S, Papadakis S A, Stathakopoulos D P. et al . Evaluation of pedicle screw position in thoracic and lumbar spine fixation using plain radiographs and computed tomography. A prospective study of 35 patients.  Spine. 1999;  24 1926-1929
• 29 Ozer O, Ozturk C, Akesen B. et al . Interobserver reliability in evaluation of pedicle screw positions inserted with a modified technique.  Acta Orthop Belg. 2007;  73 491-499
• 30 Learch T J, Massie J B, Pathria M N. et al . Assessment of pedicle screw placement utilizing conventional radiography and computed tomography: a proposed systematic approach to improve accuracy of interpretation.  Spine. 2004;  29 767-773
• 31 Acikbas S C, Tuncer M R. New method for intraoperative determination of proper screw insertion or screw malposition.  J Neurosurg. 2000;  93 40-44
• 32 Choma T J, Denis F, Lonstein J E. et al . Stepwise methodology for plain radiographic assessment of pedicle screw placement: a comparison with computed tomography.  J Spin Disord Techn. 2006;  19 547-553