Spinal Navigation: An Accepted Standard of Care?

Abstract

Objective: In contrast to cranial neuro-navigation, which has been accepted as a routine intraoperative tool, there is still much debate about spinal navigation as an aid for the insertion of pedicle screws. Opinions range from “not useful at all” to “malpractice if not using it”. The aim of our investigation was to obtain data about the availability of spinal navigation and compile a common opinion among German neurosurgeons about its usefulness. The current literature is reviewed. Methods: We present the results of a survey of the Commission for Technical Standards of the German Neurosurgical Society about the use of intraoperative computerised spinal navigation. Results: Of the 128 neurosurgical departments surveyed, 107 (84 %) responded. 57 (53 %) of the responders are equipped with a spinal navigation device, 12 (11 %) use a spinal navigation equipment together with other departments, and 38 (36 %) do not have spinal navigation. Of the departments not equipped with spinal navigation, 58 % would like to have it but 42 % would not. 52 (49 %) responders held the opinion that spinal navigation enhances safety when introducing pedicle screws; while 40 (37 %) answered in the negative, and 15 (14 %) were not sure. Of the responders, 101 (94 %) disagreed with the statement that spinal navigation should be mandatory for pedicle screw placement, 3 (3 %) agreed, and 3 (3 %) were not sure. Of the responders, 105 (98 %) rejected the statement that insertion of pedicle screws without navigation is medical malpractice, 1 (1 %) upheld the statement, and 1 (1 %) was not sure. Conclusion: It is still not generally considered common practice to use spinal navigation as an aid for the implantation of pedicle screws. Most pedicle screws are still inserted conventionally. Although nearly 50 % of German neurosurgeons believe that spinal navigation could enhance safety when placing pedicle screws, they clearly reject efforts to make spinal navigation mandatory. With only one exception, the German neurosurgical community unanimously rejects the idea that placing pedicle screws without spinal navigation is medical malpractice.

Zusammenfassung

Gegenstand: Im Gegensatz zur kraniellen Neuronavigation, welche sich erfolgreich in der Routinebehandlung etabliert hat, wird die Rolle der spinalen Navigation als Hilfsmittel zur Pedikelschraubenimplantation noch debattiert. Die Meinungen reichen von absolut nicht hilfreich bis zum Kunstfehler bei deren Nichtgebrauch. Ziel unserer Untersuchung war es, Daten über die Verfügbarkeit spinaler Navigation zu gewinnen und eine gemeinsame Meinung der deutschen Neurochirurgen zu ermitteln. Die aktuelle Literatur wird diskutiert. Methoden: Wir präsentieren die Resultate einer Umfrage im Auftrag der Kommission Technische Standards der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie über die Nutzung der intra-operativen computerisierten spinalen Navigation. Resultate: Von den 128 angeschriebenen neurochirurgischen Kliniken und Abteilungen antworteten 107 (84 %). 57 (53 %) sind mit einem eigenen spinalen Navigationsgerät ausgestattet, 12 (11 %) können ein spinales Navigationsgerät mit einer anderen Abteilung gemeinsam nutzen und 38 (36 %) haben keine spinale Navigation zur Verfügung. Von den Abteilungen ohne spinale Navigation würden 58 % gern navigiert spinal operieren und 42 % nicht. Die Behauptung, dass spinale Navigation die Sicherheit bei der Insertion von Pedikelschrauben erhöht, wird von 52 Befragten (49 %) geteilt, 15 (14 %) sind sich nicht sicher und 40 (37 %) antworteten negativ. Die Behauptung, dass spinale Navigation verpflichtend für die Insertion von Pedikelschrauben sein sollte, wird von nur 3 Befragten unterstützt, 3 sind sich nicht sicher und 101 (94 %) stimmten nicht zu. Die Behauptung, die Insertion von Pedikelschrauben ohne Navigation sei ein Kunstfehler, wird nur von einem Befragten unterstützt, ein weiterer ist sich nicht sicher. Die überwältigende Mehrheit von 105 Befragten (98 %) weist diese Behauptung zurück. Zusammenfassung: Spinale Navigation als Hilfe zur Pedikelschraubenimplantation ist nach wie vor weit entfernt von allgemeiner Behandlungspraxis. Die meisten Pedikelschrauben werden immer noch konventionell eingesetzt. Obwohl etwa 50 % der deutschen Neurochirurgen glauben, dass spinale Navigation die Sicherheit bei der Insertion von Pedikelschrauben erhöhen könnte, weisen sie Versuche, die spinale Navigation verpflichtend zu machen, klar zurück. Die Ansicht, Pedikelschraubeninsertion ohne spinale Navigation sei ein Kunstfehler, ist eine Einzelmeinung, die von der deutschen Neurochirurgie nicht unterstützt wird.

Key words

navigation - spinal - surgical

Schlüsselwörter

Navigation - spinale - chirurgische

References

• 1 Arand M, Hartwig E, Kinzl L, Gebhard F. Spinal navigation in cervical fractures - a preliminary clinical study on Judet-osteosynthesis of the axis.  Comput Aided Surg. 2001;  6 170-175
• 2 Arand M, Hartwig E, Kinzl L, Gebhard F, Arand M, Hartwig E, Kinzl L, Gebhard F. Spinal navigation in tumor surgery of the thoracic spine: first clinical results.  Clin Orthop. 2002;  399 211-218
• 3 Assaker R, Reyns N, Pertruzon B, Lejeune J P. Image-guided endoscopic spine surgery: Part II: clinical applications.  Spine. 2001;  26 1711-1718
• 4 Austin M S, Vaccaro A R, Brislin B, Nachwalter R, Hilibrand A S, Albert T J. Image-guided spine surgery: a cadaver study comparing conventional open laminoforaminotomy and two image-guided techniques for pedicle screw placement in posterolateral fusion and nonfusion models.  Spine. 2002;  27 2503-2508
• 5 Brodwater B K, Roberts D W, Nakajima T, Friets E M, Strohbehn J W. Extracranial application of the frameless stereotactic operating microscope: experience with lumbar spine.  Neurosurgery. 1993;  32 209-213
• 6 Chassat F, Lavallee S. Experimental protocol of accuracy evaluation of 6-D localizers for computer-integrated surgery: application to four optical localizers. In: Wells WM, Colchester A, Delp S (eds). Lecture Notes in Computer Science: Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention - MICCAI '98. Berlin, Heidelberg 2001; 277-284
• 7 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
• 8 Foley K T, Simon D A, Rampersaud Y R. Virtual fluoroscopy: computer-assisted fluoroscopic navigation.  Spine. 2001;  26 347-351
• 9 Foley K T, Smith M M. Image-guided spine surgery.  Neurosurg Clin N Am. 1996;  7 171-186
• 10 Fritsch E, Duchow J, Seil R, Grunwald I, Reith W. [Accuracy of fluoroscopic navigation of pedicle screws. CT-based evaluation of bone screw placement]. [German].  Orthopäde. 2002;  31 385-391
• 11 Haberland N, Ebmeier K, Grunewald J P, Hliscs R, Kalff R L. Incorporation of intraoperative computerized tomography in a newly developed spinal navigation technique.  Comput Aided Surg. 2000;  5 18-27
• 12 Holly L T, Foley K T. Intraoperative spinal navigation. [Review].  Spine. 2003;  28 S54-S61
• 13 Holly L T, Foley K T. Three-dimensional fluoroscopy-guided percutaneous thoracolumbar pedicle screw placement. Technical note.  J Neurosurg Spine. 2003;  99 324-329
• 14 Hott J S, Deshmukh V R, Klopfenstein J D, Sonntag V K, Dickman C A, Spetzler R F, Papadopoulos S M, Hott J S, Deshmukh V R, Klopfenstein J D, Sonntag V KH, Dickman C A, Spetzler R F, Papadopoulos S M. Intraoperative Iso-C C-arm navigation in craniospinal surgery: the first 60 cases.  Neurosurgery. 2004;  54 1131-1136
• 15 Kalfas I H. Image-guided spinal navigation.  Clin Neurosurg. 2000;  46 70-88
• 16 Kamimura M, Ebara S, Itoh H, Tateiwa Y, Kinoshita T, Takaoka K. Accurate pedicle screw insertion under the control of a computer-assisted image guiding system: laboratory test and clinical study.  J Orthop Sci. 1999;  4 197-206
• 17 Kerschbaumer F. [“Numerical imaging, operation planning, simulation, navigation, robotics”. Do the means determine the end?]. [German].  Orthopäde. 2000;  29 597-598
• 18 Khadem R, Yeh C C, Sadeghi-Tehrani M, Bax M R, Johnson J A, Welch J N, Wilkinson E P, Shahidi R. Comparative tracking error analysis of five different optical tracking systems.  Comput Aided Surg. 2000;  5 98-107
• 19 Klein G R, Ludwig S C, Vaccaro A R, Rushton S A, Lazar R D, Albert T J. The efficacy of using an image-guided Kerrison punch in performing an anterior cervical foraminotomy. An anatomic analysis.  Spine. 1999;  24 1358-1362
• 20 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
• 21 Laine T, Schlenzka D, Makitalo K, Tallroth K, Nolte L P, Visarius H. Improved accuracy of pedicle screw insertion with computer-assisted surgery. A prospective clinical trial of 30 patients.  Spine. 1997;  22 1254-1258
• 22 Nolte L P, Slomczykowski M A, Berlemann U, Strauss M J, Hofstetter R, Schlenzka D, Laine T, Lund T. A new approach to computer-aided spine surgery: fluoroscopy-based surgical navigation.  Eur Spine J. 2000;  9 (Suppl 1) S78-S88
• 23 Nolte L P, Zamorano L J, Jiang Z, Wang Q, Langlotz F, Berlemann U. Image-guided insertion of transpedicular screws. A laboratory set-up.  Spine. 1995;  20 497-500
• 24 Rampersaud Y R, Simon D A, Foley K T. Accuracy requirements for image-guided spinal pedicle screw placement.  Spine. 2001;  26 352-359
• 25 Reichle E, Sellenschloh K, Morlock M, Eggers C. [Placement of pedicle screws using different navigation systems. A laboratory trial with 12 spinal preparations]. [German].  Orthopäde. 2002;  31 368-371
• 26 Richter M, Amiot L P, Puhl W. [Computer navigation in dorsal instrumentation of the cervical spine - an in vitro study]. [German].  Orthopäde. 2002;  31 372-377
• 27 Richter M, Mattes T, Cakir B, Richter M, Mattes T, Cakir B. Computer-assisted posterior instrumentation of the cervical and cervico-thoracic spine [see comment].  Eur Spine J. 2004;  13 50-59
• 28 Sagi H C, Manos R, Benz R, Ordway N R, Connolly P J. Electromagnetic field-based image-guided spine surgery part one: results of a cadaveric study evaluating lumbar pedicle screw placement.  Spine. 2003;  28 2013-2018
• 29 Schaeren S, Roth J, Dick W. [Effective in vivo radiation dose with image reconstruction controlled pedicle instrumentation vs. CT-based navigation]. [German].  Orthopäde. 2002;  31 392-396
• 30 Schlenzka D, Laine T, Lund T. Computer-assisted spine surgery.  Eur Spine J. 2000;  9 (Suppl 1) S57-S64
• 31 Schwarzenbach O, Berlemann U, Jost B, Visarius H, Arm E, Langlotz F, Nolte L P, Ozdoba C. Accuracy of computer-assisted pedicle screw placement. An in vivo computed tomography analysis.  Spine. 1997;  22 452-458
• 32 Veres R, Bago A, Fedorcsak I. Early experiences with image-guided transoral surgery for the pathologies of the upper cervical spine.  Spine. 2001;  26 1385-1388
• 33 Weidner A, Wahler M, Chiu S T, Ullrich C G. Modification of C1-C2 transarticular screw fixation by image-guided surgery.  Spine. 2000;  25 2668-2673