Minimal-invasive Computer-assistierte fluoroskopische Navigation der Kyphoplastie

Zusammenfassung

Studienziel: Das perkutane Einbringen großkalibriger kanülierter Knochennadeln zur kyphoplastischen Therapie frakturierter Wirbelkörper erfordert höchste Präzision und damit konstante BV-Kontrolle in zwei Ebenen. In dieser experimentellen Kadaverstudie wurde untersucht, ob durch die fluoroskopische rechnergestützte Navigation eine Verbesserung der Präzision und eine Verminderung der intraoperativen Strahlenbelastung erreicht werden kann. Methode: Die virtuelle Darstellung von intraoperativer Planung und Punktion wurde mit der Lage der Nadel im postoperativen Röntgenbild verglichen. Im CT-generierten 3D-Modell des anatomischen Präparates wurde der reale Knochenkanal mit der präoperativen Planung korreliert und rechnerisch analysiert. Räumliche Distanz zum Zielpunkt und vektorielle Abweichung von der präoperativ geplanten Ideallinie dienten als Maß der erreichbaren Genauigkeit. Operationszeit, Strahlenbelastung und apparativer Aufwand wurden detailliert überprüft. Die Ergebnisse wurden mit denen der konventionellen Kontrollgruppe verglichen. Ergebnisse: Durch zentrale transpedikuläre Navigation wurden die nervalen Strukturen sicher geschont und das Ziel in keinem Fall verfehlt, während die klassische Methode der intermittierenden BV-Kontrolle zu einem Abstandsfehler von bis zu 9 mm führte. Die navigierte Bohrung wich mit 1° bis maximal 4° gegenüber Werten zwischen 4° und 8° entsprechend deutlich weniger vom Idealvektor ab. Die Strahlenbelastung konnte um 76 % auf ein Viertel und die reine OP-Zeit um bis zu 40 % reduziert werden, wobei das aufwändige Nachführen des C-Bogens entfiel. Schlussfolgerung: Das hohe Maß an Präzision und Sicherheit bei erheblich reduzierter Strahlenbelastung rechtfertigen insbesondere in Fällen anatomisch begrenzten Handlungsspielraumes und radiomorphologisch erschwerter Orientierung den klinischen Einsatz fluoroskopischer Navigation bei der Instrumentation zur Kyphoplastie.

Abstract

Aim: The transpedicular placement of a hollow needle into vertebral bodies for kyphoplasty requires utmost accuracy and thereby permanent multiplanar X-ray control. Facing the increasing number of vertebral compression fractures, the aim of this work was the implementation of computer-assistance to optimise the issue. Prior to clinical implementation, experimental trials were undertaken to analyse the quality-improving options of the technique. Method: The virtual image of the planning and the puncture were correlated with the postoperative X-ray image of the needle. The real canal in the bone was then correlated with the preoperative planning in a CT-based 3D model and differences were calculated. As a measure of accuracy the deviation of the needle from the ideal intruding vector and the distance between its top and the centre of a predefined target were scrutinised and related to the indications of the navigation system. Operating time, radiation exposure and general applicability were additionally assessed. All data were compared with those of a conventional control group. Results: Planning and navigation could be executed with high accuracy. With an exactly transpedicular approach, neural structures were safely circumnavigated without once missing the target. In the control group the distance fault was up to 9 mm. The navigated drilling differed from the ideal trajectory by 1° to max. 4°. Conventional C-arm control led to a divergence of 4° to 8°. Radiation exposure could be reduced through computer assistance by 76 % to a fourth of the conventionally resulting amount and the pure operating time thereby decreased by 40 %. The inconvenient course of repeated positioning of the C-arm was overcome. Conclusion: In challenging cases of deteriorated anatomy and difficult radiomorphologic orientation, especially of the lower thoracic spine, the CAOS-procedure succeeds in finding the optimal pedicular approach to the vertebral body, helps to avoid collateral damage and minimises the overall risk of the procedure. High accuracy and reduced radiation exposure justify the clinical use of fluoroscopic navigation for transpedicular instrumentation.

Schlüsselwörter

Computer-assistierte Chirurgie - Fluoroskopie - minimal-invasive Chirurgie - Navigation - Kyphoplastie - Präzisionsanalyse - C-Bogen - 3D - DISOS - FluoroNav™-System - epiDRB

Key words

computer-assisted surgery - fluoroscopy - minimally-invasive surgery - navigation - kyphoplasty - accuracy analysis - C-arm - 3D - DISOS - FluoroNav™ system

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