Intraoperative Strahlenbelastung für Patienten mit doppelbogiger idiopathischer Skoliose in Freihandtechnik im Vergleich zu fluoroskopisch und CT-gestützter Navigation

Zusammenfassung

Hintergrund In der operativen Therapie der idiopathischen Skoliose hat sich die dorsale Korrekturspondylodese mit Pedikelschrauben-Doppelstabsystem in Freihandtechnik bewährt und wird häufig durchgeführt. Durch Fehllage der Pedikelschrauben können schwerwiegende neurovaskuläre Komplikationen resultieren. Zur Überprüfung einer korrekten Schraubenlage werden intraoperative fluoroskopische Kontrollen sowie neurophysiologische Messungen durchgeführt. Neuere Verfahren mit fluoroskopischer oder computertomografisch gestützter Navigation werden als risikoärmer und mit genauerer Schraubenlage beworben.

Fragestellung Ist die Freihandtechnik in der operativen Behandlung der idiopathischen Skoliose in Bezug auf die Komplikationen durch Schraubenfehllage und die intraoperative Strahlenexposition im Vergleich zu anderen Verfahren sicher?

Material und Methoden Prospektiv wurden Registerdaten von 34 konsekutiven Patienten erfasst und retrospektiv analysiert, die aufgrund einer doppelbogigen idiopathischen Skoliose (Lenke 3 und 6) in unserem Skoliosezentrum operiert wurden. Folgende Parameter wurden ausgewertet: Gesamtstrahlenprodukt, Durchleuchtungszeit, Anzahl fusionierter Segmente, Operationszeit, Blutverlust, schraubenassoziierte Komplikationen und Anzahl der gesetzten Pedikelschrauben. Alle Werte wurden als Mittelwert ± Standardabweichung angegeben und statistisch ausgewertet. Es erfolgte ein Vergleich unserer Daten zur Genauigkeit der Pedikelschraubenlage und der Strahlenbelastung mit den Daten der Literatur bei navigierten Verfahren.

Ergebnisse Das Alter zum Operationszeitpunkt betrug 23,6 ± 12 Jahre. Die durchschnittliche thorakale Krümmung betrug präoperativ 69,2 ± 14,2° und postoperativ 21,7 ± 12,8° (Korrektur 69,9%), die durchschnittliche lumbale Krümmung präoperativ 64,3 ± 10,8° und postoperativ 15,6 ± 10,4° nach Cobb (Korrektur 76,2%). Das Gesamtstrahlenprodukt pro Patient betrug 145,7 ± 86,1 cGy*cm², die Durchleuchtungszeit 31,7 ± 23,5 s (11,5 Segmente), die Operationszeit 267,2 ± 64,1 min und der Blutverlust 700,4 ± 522,3 ml. Insgesamt wurden 803 Pedikelschrauben gesetzt. Es traten im gesamten Kollektiv keine schraubenassoziierten Komplikationen auf. Der Vergleich unserer Daten in Freihandtechnik mit Literaturdaten zeigte eine für den Patienten deutlich höhere Strahlenexposition bei der fluoroskopisch gestützten und computertomografisch gestützten Technik.

Diskussion Anhand der Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass die dorsale Instrumentation mit Pedikelschrauben-Doppelstabsystem in Freihandtechnik bei Patienten mit adoleszenter und adulter idiopathischer Skoliose mit einer erheblich geringeren intraoperativen Strahlenbelastung im Vergleich zu navigierten Verfahren einhergeht. Dabei ist die Art des navigierten Verfahrens unerheblich. Eine erhöhte Strahlenexposition der meist jungen Patienten ist verbunden mit einem erhöhten langfristigen Risiko für das Auftreten strahleninduzierter maligner Erkrankungen. Bei entsprechender chirurgischer Erfahrung können Pedikelschrauben in Freihandtechnik mit vergleichbarer Genauigkeit sicher und effektiv gesetzt werden, führen jedoch zu einer signifikant geringeren Strahlenbelastung für den Patienten.

Schlüsselwörter

Wirbelsäulenchirurgie - idiopathische Skoliose - intraoperative Strahlenbelastung - Freihandtechnik - Navigation

Publication History

Article published online:
04 May 2020

• References/Literatur

• 1 Su AW, McIntosh AL, Schueler BA. et al. How does patient radiation exposure compare with low-dose o-arm versus fluoroscopy for pedicle screw placement in idiopathic scoliosis?. J Pediatr Orthop 2017; 37: 171-177 doi:10.1097/BPO.0000000000000608
• 2 Mc Arthur N, Conlan DP, Crawford JR. Radiation exposure during scoliosis surgery: a prospective study. Spine J 2015; 15 (3 Suppl.): S33-S36 doi:10.1016/j.spinee.2014.12.149
• 3 Dabaghi Richerand A, Christodoulou E, Li Y. et al. Comparison of effective dose of radiation during pedicle screw placement using intraoperative computed tomography navigation versus fluoroscopy in children with spinal deformities. J Pediatr Orthop 2016; 36: 530-533 doi:10.1097/BPO.0000000000000493
• 4 Urbanski W, Jurasz W, Wolanczyk M. et al. Increased radiation but no benefits in pedicle screw accuracy with navigation versus a freehand technique in scoliosis surgery. Clin Orthop Relat Res 2018; 476: 1020-1027 doi:10.1007/s11999.0000000000000204
• 5 Wagner TA, Lai SM, Asher MA. SRS surgeon membersʼ risk for thyroid cancer: is it increased? SRS41st Annual Meeting; 2006; Monterey, California. Spine Journal Meeting Abstracts 2006; DOI: 10.1097/01.brs.0000317584.05613.4e.
• 6 Prasarn ML. Commentary on: intraoperative fluoroscopy, portable X-ray, and CT: patient and operating room personnel radiation exposure in spinal surgery. Spine J 2014; 14: 2992-2994 doi:10.1016/j.spinee.2014.07.006
• 7 Kobayashi K, Ando K, Ito K. et al. Intraoperative radiation exposure in spinal scoliosis surgery for pediatric patients using the O-arm^® imaging system. Eur J Orthop Surg Traumatol 2018; 28: 579-583 doi:10.1007/s00590-018-2130-1
• 8 Konieczny MR, Senyurt H, Krauspe R. Epidemiology of adolescent idiopathic scoliosis. J Child Orthop 2013; 7: 3-9 doi:10.1007/s11832-012-0457-4
• 9 Halm H, Niemeyer T, Link T. et al. Segmental pedicle screw instrumentation in idiopathic thoracolumbar and lumbar scoliosis. Eur Spine J 2000; 9: 191-197 doi:10.1007/s005860000139
• 10 Suk SI. Pedicle screw instrumentation for adolescent idiopathic scoliosis: the insertion technique, the fusion levels and direct vertebral rotation. Clin Orthop Surg 2011; 3: 89-100 doi:10.4055/cios.2011.3.2.89
• 11 Kim YJ, Lenke LG, Bridwell KH. et al. Free hand pedicle screw placement in the thoracic spine: is it safe?. Spine (Phila Pa 1976) 2004; 29: 33-42 doi:10.1097/01.brs.0000109983.12113.9b
• 12 Lilienqvist U, Link TM, Halm HF. Morphometric analysis of thoracic and lumbar vertebrae in idiopathic scoliosis. Spine (Phila Pa 1976) 2000; 10: 1247-1253 doi:10.1097/00007632-200005150-00008
• 13 Thirumala PD, Bodily L, Tint D. et al. Somatosensory-evoked potential monitoring during instrumented scoliosis corrective procedures: validity revisited. Spine J 2014; 14: 1572-1580 doi:10.1016/j.spinee.2013.09.035
• 14 Lenke LG, Betz RR, Harms J. et al. Adolescent idiopathic scoliosis: a new classification to determine extent of spinal arthrodesis. J Bone Joint Surg Am 2001; 83: 1169-1181
• 15 Coe JD, Arlet V, Donaldson W. et al. Complications in spinal fusion for adolescent idiopathic scoliosis in the new millennium. A report of the Scoliosis Research Society Morbidity and Mortality Committee. Spine (Phila Pa 1976) 2006; 31: 345-349 doi:10.1097/01.brs.0000197188.76369.13
• 16 Takata Y, Sakai T, Higashino K. et al. State of the art intraoperative neuromonitoring in spinal deformity surgery. J Med Invest 2015; 62: 103-108 doi:10.2152/jmi.62.103
• 17 Allam Y, Silbermann J, Riese F. et al. Computer tomography assessment of pedicle screw placement in thoracic spine: comparison between free hand and a generic 3D-based navigation techniques. Eur Spine J 2013; 22: 648-653 doi:10.1007/s00586-012-2505-7
• 18 Gelalis ID, Paschos NK, Pakos EE. et al. Accuracy of pedicle screw placement: a systematic review of prospective in vivo studies comparing free hand, fluoroscopy guidance and navigation techniques. Eur Spine J 2012; 21: 247-255 doi:10.1007/s00586-011-2011-3
• 19 Bratschitsch G, Leitner L, Stucklschweiger G. et al. Radiation exposure of patient and operating room personnel by fluoroscopy and navigation during spinal surgery. Sci Rep 2019; 9: 17652 doi:10.1038/s41598-019-53472-z
• 20 Yoshihara H, Paulino CB. Radiation exposure to the surgeons and patients in fluoroscopic-guided segmental pedicle screw placement for pediatric scoliosis. Spine (Phila Pa 1976) 2018; 43: E1398-E1402 doi:10.1097/BRS.0000000000002718
• 21 Rampersaud YR, Foley KT, Shen AC. et al. Radiation exposure to the spine surgeon during fluoroscopically assisted pedicle screw insertion. Spine (Phila Pa 1976) 2000; 25: 2637-2645 doi:10.1097/00007632-200010150-00016
• 22 Srinivasan D, Than KD, Wang AC. et al. Radiation safety and spine surgery: systematic review of exposure limits and methods to minimize radiation exposure. World Neurosurg 2014; 82: 1337-1343 doi:10.1016/j.wneu.2014.07.041
• 23 Mathews JD, Forsythe AV, Brady Z. et al. Cancer risk in 680,000 people exposed to computed tomography scans in childhood or adolescence: data linkage study of 11 million Australians. BMJ 2013; 346: f2360 doi:10.1136/bmj.f2360
• 24 ICRP. Khong PL, Ringertz H. et al. ICRP publication 121: radiological protection in paediatric diagnostic and interventional radiology. Ann ICRP 2013; 42: 1-63 doi:10.1016/j.icrp.2012.10.001
• 25 Pace N, Ricci L, Negrini S. A comparison approach to explain risks related to X-ray imaging for scoliosis, 2012 SOSORT award winner. Scoliosis 2013; 8: 11 doi:10.1186/1748-7161-8-11
• 26 Balonov MI, Shrimpton PC. Effective dose and risks from medical X-ray procedures. Ann ICRP 2012; 41: 129-141 doi:10.1016/j.icrp.2012.06.002
• 27 Perisinakis K, Theocharopoulos N, Damilakis J. et al. Estimation of patient dose and associated radiogenic risks from fluoroscopically guided pedicle screw insertion. Spine (Phila Pa 1976) 2004; 29: 1555-1560 doi:10.1097/01.brs.0000131214.57597.21
• 28 Chan A, Parent E, Narvacan K. et al. Intraoperative image guidance compared with free-hand methods in adolescent idiopathic scoliosis posterior spinal surgery: a systematic review on screw-related complications and breach rates. Spine J 2017; 17: 1215-1229 doi:10.1016/j.spinee.2017.04.001
• 29 Simony A, Hansen EJ, Christensen SB. et al. Incidence of cancer in adolescent idiopathic scoliosis patients treated 25 years previously. Eur Spine J 2016; 25: 3366-3370 doi:10.1007/s00586-016-4747-2
• 30 Brenner D, Elliston C, Hall E. et al. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT. AJR Am J Roentgenol 2001; 176: 289-296 doi:10.2214/ajr.176.2.1760289