Bildgesteuerte Schraubenplatzierung an der oberen Halswirbelsäule – Analyse der Genauigkeit und Sicherheit verschiedener fluoroskopischer Techniken

Abstract-Text deutsch

Zielsetzung: Aufgrund der komplexen Anatomie der oberen Halswirbelsäule kann die Schraubenplatzierung in C1 und C2 zu einer Herausforderung werden, die ein hohes Risiko für intraoperative Komplikationen birgt. In dieser Studie untersuchten wir die Genauigkeit und Sicherheit der C1- und C2-Schraubenplatzierung mit einer von drei Techniken: Standard-Biplanar-Fluoroskopie (SBF) vs. navigierte Schraubenplatzierung mit 3D-Fluoroskopie (n3DF) oder robotergestützter Cone-Beam-CT (nRCC) Darstellung.

Methoden: Die Studiengruppe umfasste alle konsekutiven Fälle mit bildgesteuerter posteriorer Schraubenplatzierung in C1 und/oder C2, die in unserer Einrichtung zwischen 2009 und 2022 behandelt wurden. Die präoperativen CT-Scans wurden hinsichtlich der anatomischen Merkmale der Wirbel sowie der optimalen Schraubenposition (mit möglichst langem intraossärem Verlauf) mittels 3D-Rekonstruktion mit einer Navigationssoftware für alle Fälle analysiert. Die Genauigkeit der Schraubenplatzierung wurde anhand der postoperativen CT-Scans beurteilt. Die Raten von schraubenbedingten Komplikationen, intraoperativen Schraubenrepositionen und Schraubenrevisionseingriffen wurden erfasst.

Ergebnisse: Bis Juni 2022 wurden 80 bildgesteuerte Operationen zur Schraubenplatzierung an der oberen Halswirbelsäule eingeschlossen (n=41/28/11 für SBF/n3DF/nRCC; Durchschnittsalter: 57,9 Jahre; 60 % Männer). Es gab keine Fälle von neuen neurologischen Ausfällen oder Verletzungen der Arteria vertebralis im Zusammenhang mit einer Schraubenfehllage. Bei den Ergebnissen der C1-Schrauben (n=93) zeigte die navigierte Schraubenplatzierung im Vergleich zur SBF-geführten Technik eine höhere Übereinstimmung mit der modulierten optimalen Schraubenposition (90,7 % vs. 83,3 %, p<0,0001), kürzere Kortikalisdurchbrechung (0,4 vs. 1,4 mm, p=0,003) und keine Revisionsoperation der Schrauben (0 % vs. 9,7 %, p=0,035). In der Untergruppe der C2-Schrauben (n=97) waren die navigierten Schrauben im Vergleich zu den nicht navigierten Schrauben auch hinsichtlich der optimalen Schraubenposition (84,6% vs. 50%, p<0,0001) und der Kortikalisdurchbruchsrate (12,8% vs. 34,5%, p=0,019) überlegen. Beim Vergleich der beiden Techniken der navigierten Schraubenplatzierung zeigte sich eine geringere Rate an Kortikalisdurchbrüchen (C1: 18,8% vs. 34,8%, p=0,347; C2: 7,1% vs. 32%, p=0,119), Einengungen des Spinalkanals (C1: 0% vs. 4. 3%, p=1.000; C2: 0% vs 4.0%, p=1.000) und intraoperativen Schraubenrevisionen (C1: 0% vs 4.3%, p=1.000; C2: 0% vs 8.0%, p=0.528) in der nRCC im Vergleich zur n3DF Subgruppe.

Schlussfolgerungen: Die intraoperative Navigation bietet eine höhere Genauigkeit und Sicherheit bei der Schraubenplatzierung in der oberen Halswirbelsäule als die nicht navigierte Plazierung. Verbesserungen der intraoperativen Cone-Beam-CT mit robotergestützter Bildgebungstechnik sorgen für eine bessere Bildqualität im Operationssaal und ermöglichen es den Chirurgen, die mit der Operation verbundenen Risiken weiter zu minimieren.

Abstract-Text englisch

Objective: Due to the complex anatomy of the upper cervical spine, screw placement in C1 and C2 might become challenging with a high risk of intraoperative complications. In this study, we assessed the accuracy and safety of C1 and C2 screw placement using one of three techniques: standard biplanar fluoroscopy (SBF) vs. navigated screw placement with 3D fluoroscopy (n3DF) or robotic cone-beam CT (nRCC) guidance.

Methods: The study group comprised all consecutive cases with image-guided posterior screw placement in C1 and/or C2 treated in our institution between 2009 and 2022. Preoperative CT scans were analyzed regarding anatomic characteristics of the vertebrae, as well as an optimal screw position (with longest possible intraosseous course) using 3D reconstruction with a navigation software for all cases. The accuracy of screw placement was assessed in the postoperative CT scans. The rates of screw-related complications, intraoperative screw repositions, and screw revision surgeries were recorded.

Results: By June 2022, 80 image-guided surgeries for screw placement in the upper cervical spine were included (n=41/28/11 for SBF/n3DF/nRCC; mean age: 57.9 years; 60% males). There were no cases of new neurologic deficits or vertebral artery injury related to screw malposition. Regarding the results of C1 screws (n=93), navigated screw placement showed higher accordance with the modulated optimal screw position (90.7% vs 83.3%, p<0.0001), lower extent of cortical breaching (0.4 vs 1.4 mm, p=0.003), and no screw revision surgery (0% vs 9.7%, p=0.035) as compared to SBF-guided technique. In the C2 screw subgroup (n=97), navigated screws were also superior with regard to the optimal screw position (84.6% vs 50%, p<0.0001) and cortical breaching rate (12.8% vs 34.5%, p=0.019) compared to the non-navigated screws. When comparing both techniques of navigation-guided screw placement, there was a lower rate of cortical breach (C1: 18.8% vs 34.8%, p=0.347; C2: 7.1% vs 32%, p=0.119), narrowing of the vertebral canal (C1: 0% vs 4.3%. p=1.000; C2: 0% vs 4.0%, p=1.000), and intraoperative screw revision (C1: 0% vs 4.3%, p=1.000; C2: 0% vs 8.0%, p=0.528) in the nRCC- than in n3DF-navigated cases.

Conclusions: Intraoperative navigation yields higher accuracy and safety for screw placement in the upper cervical spine. Recent improvements of intraoperative cone-beam CT with robotic image-assistance technique provide better image quality in the operation room, allowing surgeons to further minimize surgery-related risks.