Evaluierung eines hochmodernen Augmented-Reality-gestützten Navigationssystems für die Instrumentierung der Wirbelsäule

Abstract-Text deutsch

Hintergrund:

Die dorsale Instrumentierung mit Pedikelschrauben ist eine Standardbehandlung für mehrere Wirbelsäulenpathologien wie Traumata, Infektionen oder degenerative Indikationen. In mehreren Zentren werden intraoperative dreidimensionale (3D) Bildgebung und navigierte Pedikelschraubenplatzierung verwendet. Für die vorliegende Studie haben wir ein neues Navigationssystem evaluiert, das eine Augmented Reality (AR)-unterstützte Platzierung von Pedikelschrauben ermöglicht und gleichzeitig Navigationskameras in das Referenzarray und die Bohrführung integriert. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die klinische Anwendung hinsichtlich Sicherheit, Wirksamkeit und Genauigkeit zu bewerten.

Methoden:

Zwischen 06/2021 und 01/2022 wurden insgesamt 20 Patienten mit der neuen Technik der intraoperativen Navigation operiert. Analysiert wurden intraoperative Daten mit Fokus auf Genauigkeit und Patientensicherheit inklusive Patientenoutcome. Die Genauigkeit der Pedikelschraubenplatzierung wurde durch intraoperative CT-Bildgebung bewertet.

Ergebnisse:

Es wurden jeweils median 8 (4-18) Pedikelschrauben gesetzt. Eine perkutane Instrumentierung wurde bei 14 Patienten (70 %) durchgeführt. Die Dauer der Platzierung der Pedikelschrauben (Dauer Scan – Scan) betrug 56 +/- 26 (30–107) Minuten. Bei 2 von 180 Pedikelschrauben (1,1 %) war eine intraoperative Schraubenrevision erforderlich. Intraoperativ traten keine größeren Komplikationen auf – ein Fall einer Verzögerung aufgrund von Softwareproblemen und ein Fall einer schwierigen Schraubenplatzierung.

Schlussfolgerung:

Die Verwendung des vorliegenden AR-gestützten Systems zur navigierten Pedikelschraubenplatzierung für die dorsale Instrumentierung in der klinischen Routine konnte durch die Ergebnisse der vorliegenden Studie bestätigt werden. Es bietet ein zuverlässiges und sicheres Werkzeug für die Pedikelschraubenplatzierung auf Basis von 3D-Bildgebung. Die verwendete Technik erfordert nur eine minimales intraoperatives Setup und bietet durch die Integration von AR neue Möglichkeiten.

Abstract-Text englisch

Objective:

Dorsal instrumentation using pedicle screws is a standard treatment for multiple spinal pathologies such as trauma, infection, or degenerative indications. Intraoperative three-dimensional (3D) imaging and navigated pedicle screw placement is used at multiple centers. For the present study we evaluated a new navigation system enabling augmented reality (AR)-supported pedicle screw placement while integrating navigation cameras into the reference array and drill guide. The aim of the present study was to evaluate its clinical application regarding safety, efficacy, and accuracy.

Methods:

A total of 20 patients were operated on between 06/2021 and 01/2022 using the new technique for intraoperative navigation. Intraoperative data with focus on accuracy and patient safety including patient outcome were analyzed. The accuracy of pedicle screw placement was evaluated by intraoperative CT imaging.

Results:

A median of 8 (4-18) pedicle screws were placed in each case. Percutaneous instrumentation was performed in 14 patients (70%). The duration of pedicle screw placement (duration scan - scan) was 56 +/- 26 (30-107) minutes. Intraoperative screw revision was necessary in 2 of 180 pedicle screws (1.1%). Intraoperatively, no major complications occurred – one case of delay due to software issues and one case of difficult screw placement were reported.

Conclusion:

The use of the present AR-supported system for navigated pedicle screw placement for dorsal instrumentation in clinical routine could be confirmed by the present study"s results. It provides a reliable and safe tool for 3D imaging-based pedicle screw placement, only requires a minimal intraoperative setup, and provides new opportunities by integrating AR.