Darius Kalasauskas (Mainz), Lucas Serrano Sponton (Mainz; Offenbach am Main), Moritz Selbach (Mainz), Marcus Stockinger (Mainz), Naureen Keric (Mainz), Marc Brockmann (Mainz), Florian Ringel (Mainz)
Abstract-Text deutsch
Einleitung
Dorsale Instrumentierung und Dekompression sind die Hauptpfeiler der Behandlung von Wirbelsäulentumoren. Der Ersatz von Titanschrauben durch Schrauben aus kohlenstofffaserverstärktem PEEK (CFRP) kann die Bildgebungsartefakte auf neuralen Strukturen und Störungen der Strahlendosis verringern. Eine weitere Reduzierung des Metallgehalts in solchen Schrauben könnte den Nutzen noch erhöhen. Ziel dieser Studie war es, die Artefakte zu bewerten, die von Schrauben mit Volltitan (Ti-Ti), CFRP-Gewinde und Titankopf (C-Ti) sowie von Schrauben mit Voll- CFRP (C-C) erzeugt werden.
Methoden
An einer Kadaverwirbelsäule wurden Ti-Ti-, C-Ti- und C-C-Pedikelschrauben nacheinander von Th2 bis S1 eingebracht. Für jedes Schraubensystem wurden CT sowie 1,5- und 3-Tesla-MRT durchgeführt. Axiale T1- und T2-Scans von repräsentativen thorakalen und lumbalen Regionen wurden auf Artefakte untersucht. Die Artefakte wurden als nicht relevant, erheblich oder schwerwiegend eingestuft.
Ergebnisse
Wir bewerteten 92 Schrauben und nahmen insgesamt 178 Artefaktbewertungen vor. Die Artefakte waren in CT-Scans deutlich sichtbar, beeinträchtigten jedoch nicht die Darstellung intraspinaler Strukturen. Schwere MRT-Artefakte traten bei 28 % (17/60, meist in der Brustwirbelsäule) der Ti-Ti, 2 % (1/60, alle T1) der C-Ti und 0 % der C-C-Schrauben auf, während erhebliche Artefakte bei 47 % (28/60) der Ti-Ti, 10 % (6/60, nur eine T2) der C-Ti und 0 % der C-C-Schrauben festgestellt wurden (p<0,001).
Zusammenfassung
CFRP-Pedikelschrauben verringerten im Vergleich zu Titanschrauben die Intensität der Artefakte in den Wirbelsäulenstrukturen und können für die Planung der Strahlentherapie und für die Nachuntersuchung von Vorteil sein. Alle CFRP-Schrauben zeigten eine verstärkte Wirkung auf dorsale Strukturen.
Abstract-Text englisch
Introduction
Dorsal instrumentation and decompression are the mainstays of spinal tumor treatment. Replacing titanium screws with carbon fiber–reinforced PEEK (CFRP) screws can reduce the imaging artifacts on neural structures and perturbations of radiation dose. Further reduction of metal content in such screws might enhance the benefit. The aim of this study was to assess the artifacts produced by all-titanium (Ti-Ti), CFRP thread–titanium head (C-Ti) and all-CFRP (C-C) screws.
Methods
A cadaveric spine was used to place Ti-Ti, C-Ti and C-C pedicle screws consecutively from Th2 to S1. CT and 1.5 and 3 Tesla MRI were performed for each screw system. Axial T1 and T2 scans of representative thoracic and lumbar regions were assessed for artifacts. The artifacts were classified as not relevant, considerable or severe.
Results
We evaluated 92 screws and made 178 artifact assessments in total. The artifacts were clearly visible in CT scans but did not influence the visualization of intraspinal structures. Severe MRI artifacts were found in 28% (17/60, mostly in the thoracic spine) of the Ti-Ti, 2% (1/60, all T1) of the C-Ti and 0% of the C-C screws, and considerable artifacts were found in in 47% (28/60) of Ti-Ti, 10% (6/60, only one T2) of C-Ti and 0% of the C-C screws, p<0.001.
Conclusions
CFRP pedicle screws reduced the artifact intensity in spinal structures, as compared to titanium screws, and may be beneficial for planning radiotherapy and for follow-up imaging. All-CFRP screws demonstrated an enhanced effect on dorsal structures.