Intraoperative Kontrolle der Pedikelschraubenposition mittels 3‐D‐Bildwandler. Eine prospektive Studie bei der Versorgung thorakolumbaler Frakturen

Zusammenfassung

Studienziel: Fehlplatzierte Pedikelschrauben beeinträchtigen die Stabilität des Fixateurs und können neurovaskuläre Komplikationen verursachen. Die Lage der Schrauben ist bisher nur durch eine Computertomografie korrekt einzuschätzen. Mit der Studie soll geklärt werden, ob durch einen intraoperativen 3‐D‐Scan eine korrekte Lagebestimmung von Pedikelschrauben möglich ist. Methode: Von 6/2006 bis 7/2007 wurde bei 34 Patienten, die eine Frakturversorgung der thorakolumbalen Wirbelsäule mit einem Fixateur interne erhielten, prospektiv ein intraoperativer 3‐D‐Scan durchgeführt. Die Position von 136 Schrauben wurde in der axialen Rekonstruktionsebene des 3‐D‐Scans in 6 Positionen klassifiziert. Pedikel- und Korpusperforationen wurden in 2-mm-Schritten angegeben. Die Bildqualität des Scans wurde in 3 Gruppen eingeteilt. Die Ergebnisse wurden mit den Schraubenpositionen der postoperativen Computertomografie verglichen. Ergebnisse: Die Computertomografie zeigte 122 korrekte Schraubenlagen. 14 Schrauben waren fehlplatziert. Der Scanvorgang dauerte durchschnittlich 9,6 Minuten. In den axialen BV-Rekonstruktionen wurden 121 korrekte Lagen und 11 Fehllagen richtig erkannt. In Bezug auf die verwandte Klassifikation beträgt die Sensitivität der BV-Untersuchung 90,0 %, die Sensitivität beträgt 97,6 %. Im intraoperativen 3‐D‐Scan wurden 97,1 % (132/136) der Schraubenlagen korrekt erkannt. 3 der 4 fehlerhaft klassifizierten Schrauben lagen im Abschnitt BWK 1–10. Bei den qualitativ guten 3‐D‐Scans ergab sich eine hundertprozentige Übereinstimmung mit den Ergebnissen der CT-Auswertung. Die Qualität des 3‐D‐Scans korreliert signifikant mit der Breite der gescannten Pedikel (p = 0,004), mit dem BMI der Probanden (p = 0,001) und dem gescannten Wirbelsäulenabschnitt (p = 0,001). Breite Pedikel, der Abschnitt BWK 11–LWK 5 und ein geringer BMI lassen eine gute Abbildungsqualität erwarten. Schlussfolgerung: Durch einen intraoperativen 3‐D‐Scan mit dem „Ziehm Vario 3D‐Bildwandler“ kann, insbesondere bei guter Bildqualität und im Bereich BWK 11–LWK 5, die Pedikelschraubenposition exakt bestimmt werden. Der Scan bietet den Vorteil einer sofortigen intraoperativen Schraubenkorrektur. Eine postoperative Computertomografie zur Kontrolle der Pedikelschrauben ist in diesen Fällen entbehrlich.

Abstract

Aim: Screw misplacement affects the stability of the internal fixateur and may cause neurovascular complications. However, only a computer tomographic scan can show the exact position of the screws. This study was undertaken to assess the reliability of intraoperative three-dimensional imaging (3‐D) to view screw positions. Method: The prospective study involved 34 patients with thoracolumbar spine fractures between June 2006 until July 2007 who underwent an intraoperative 3‐D‐imaging scan after pedicle screw placement. The positions of 136 screws were classified according to the axial view of the 3‐D scan into 6 categories. Pedicle and corpus perforation of the screws were measured in 2‐mm steps. The quality of the 3‐D scan was classified into 3 groups. We compared the results with the screw positions in postoperative CT scans. Results: The computer tomography showed 122 screws in correct positions. 14 screws were misplaced. The average time of the 3‐D procedure was 9.6 minutes. In axial C‐arm reconstructions, 121 correct positions and 11 malpositions were classified correctly. With regard to the used classification a sensitivity of 3‐D‐imaging for all screws was 90.0 % and specificity was 97.6 %. The screw position was classified correctly by intraoperative scan in 97.1 % (132/136). 3 of 4 malclassified screws were in the thoracic spine segment (T 1–T 10). Absolute conformity between computer tomography and 3‐D imaging classification was reached when the scan quality was good. The quality of 3‐D imaging correlated significantly with pedicle diameter (p = 0.004), BMI of the patients (p = 0.001) and the spine level (p = 0.001). Wide pedicles, spine level T 11–L 5 and a low BMI lead to a good quality of scans. Conclusion: Intraoperative imaging by 3‐D fluoroscopy can predict very exactly the position of pedicle screws, especially, when a good scan quality is available and the spine section viewed is T 11–L 5. The scan offers the advantage of immediate correction of screw malposition. Thus, computer tomography to control pedicle screw position is dispensable.

Schlüsselwörter

intraoperative Durchleuchtung - 3‐D‐Bildwandler - Pedikelschrauben - thorakolumbale Wirbelsäule - Wirbelkörperfrakturen

Key words

three‐dimensional fluoroscopy - intraoperative imaging - pedicle screws - thoracolumbar spine - spine fracture

Literatur

• 1 Roy-Camille R, Saillant G, Berteaux D, Salgado V. Osteosynthesis of thoraco-lumbar spine fractures with metal plates screwed through the vertebral pedicles.  Reconstr Surg Traumatol. 1976;  15 2-16
• 2 Castro W HM, Halm H, Jerosch J, Malms J, Steinbeck J, Blasius S. Accuracy of pedicle screw placement in lumbar vertebrae.  Spine. 1996;  21 1320-1324
• 3 Zdichavsky M, Blauth M, Knop C, Lotz J, Krettek C, Bastian L. Accuracy of pedicle srew placement in thoracic spine fractures. Part II: A retrospective analysis of 278 pedicle screws using computed tomographic scans.  Eur J Trauma. 2004;  30 241-247
• 4 Laine T, Lund T, Ylikoski M, Lohikoski J, Schlenzka D. Accuracy of pedicle screw insertion with and without computer assistance: a randomised controlled clinical study in 100 consecutive patients.  Eur Spine J. 2000;  9 235-240
• 5 Lekovic G P, Potts E A, Karahalios D G, Hall G. A comparison of two techniques in image-guided thoracic pedicle screw placement: a retrospective study of 37 patients and 277 pedicle screws.  J Neurosurg Spine. 2007;  7 393-398
• 6 Reichle R, Sellenschloh K, Morlock M, Eggers C. Einbringung von Pedikelschrauben unter Einsatz unterschiedlicher Unterstützungsverfahren.  Orthopade. 2002;  31 368-371
• 7 Schnake K J, König B, Berth U, Schroeder R J, Kandziora F, Stöckle U, Raschke M, Haas N P. Genauigkeit der CT-basierten Navigation von Pedikelschrauben an der Brustwirbelsäule im Vergleich zur konventionellen Technik.  Unfallchirurg. 2004;  107 104-112
• 8 Bohnsack M, Rühmann O, Gossé F. Radiologische und computertomographische Beurteilung der Pedikelschraubenlage bei lumbalen Spondylodesen.  Z Orthop. 2001;  139 26-30
• 9 Zdichavsky M, Blauth M, Knop C, Graessner M, Hermann H, Krettek C, Bastian L. Accuracy of pedicle screw placement in thoracic spine fractures. Part I: Inter- and intraobserver reliability of the scoring system.  Eur J Trauma. 2004;  30 234-240
• 10 Berlemann U, Heini P, Müller U, Stoupis C, Schwarzenbach O. Reliability of pedicle screw assessment utilizing plain radiographs versus CT reconstruction.  Eur Spine J. 1997;  6 406-411
• 11 Rock C, Linsenmaier U, Brandl R, Kotsianos D, Wirth S, Kaltschmidt R, Euler E, Mutschler W, Pfeifer K J. Vorstellung eines neuen mobilen C-Bogen-/CT-Kombinationsgerät (ISO‐C‐3D).  Unfallchirurg. 2001;  104 827-833
• 12 Grützner P A, Beutler T, Wendl K, von Recum J, Wentzensen A, Nolte L P. Navigation an der Brust- und Wirbelsäule mit dem 3D‐Bildwandler.  Chirurg. 2004;  75 967-975
• 13 Mirza S K, Wiggins G C, Kuntz C, York J E, Bellabarba C, Knonodi M A, Chapman J R, Shaffrey C I. Accuracy of thoracic vertebral body screw placement using standard fluoroscopy, fluoroscopic image guidance, and computed tomographic image guidance.  Spine. 2003;  28 402-413
• 14 Deinsberger R, Regatschnig R, Ungersböck K. Intraoperative evaluation of bone decompression in anterior cervical spine surgery by three-dimensional fluoroscopy.  Eur Spine J. 2005;  14 671-676
• 15 Baldauf J, Müller J U, Fleck S, Hinz P, Chiriac A, Schroeder H W. The value of intraoperative three dimensional fluoroscopy in anterior decompressive surgery of the cervical spine.  Zentralbl Neurochir. 2008;  69 30-34
• 16 Mauer U M, Kunz U. Intraoperative 3D‐Bildgebung zur Kontrolle der selektiven Dekompression bei lumbaler Wirbelkanalstenose.  Orthopade. 2006;  35 1258-1260
• 17 Verlaan J J, van de Kraats E B, Dhert W JA, Oner F C. The role of 3-D rotational x-ray imaging in spinal trauma.  Injury. 2005;  36 S-B98-S-B103
• 18 Verlaan J J, van de Kraats E B, van Walsum T, Dhert W JA, Oner F C, Niessen W J. Three-dimensional rotational X‐ray imaging for spine surgery.  Spine. 2005;  30 556-561
• 19 Wang M Y, Kim K A, Liu C Y, Kim P, Apuzzo M L. Reliability of three-dimensional fluoroscopy for detecting pedicle screw violations in the thoracic and lumbar spine.  Neurosurgery. 2004;  54 1138-1142
• 20 Berlet G C, Boubez G, Gurr K R, Bailey S I. The USS Pedicle Hook System: a morphometric analysis of its safety in the thoracic spine.  J Spinal Disord. 1999;  12 234-239
• 21 Kasten P, Bastian L, Bazak N, Zdichavsky M, Krettek C. Verletzungsgefahr der Aorta durch Fehllage von Pedikelschrauben – eine Kasuistik und Literatursuche.  Akt Traumatol. 2003;  33 194-196
• 22 Reichle E, Morlock M, Sellenschloh K, Eggers C. Zur Definition der Pedikelfehllage.  Orthopade. 2002;  31 402-405
• 23 Lonstein J E, Denis F, Perra J H, Pinto M R, Smith M D, Winter R B. Complications associated with pedicle screws.  J Bone Joint Surg [Am]. 1999;  81 1519-1528
• 24 Schizas C, Theumann N, Kosmopoulos V. Inserting pedicle screws in the upper thoracic spine without the use of fluoroscopy or image guidance. Is it safe?.  Eur Spine J. 2007;  16 625-629
• 25 Rock C, Kotsianos D, Linsenmaier U, Fischer T, Brandl R, Vill F, Wirth S, Kaltschmidt R, Euler E, Pfeifer K J, Reiser M. Untersuchung zur Bildqualität, Hochkontrastauflösung und Dosis am Stamm- und Gliedmaßenskelett mit einem neuen dezidierten CT-System (ISO‐C‐3D).  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 170-176