DWG 2022

17. Deutscher Wirbelsäulenkongress

Prof. Dr.

Vorsitz

Professor

Bildqualität und Strahlenbelastung bei der Photon-Counting Computertomographie

Abstract-Text deutsch Einleitung Die Planung und Nachsorge spinaler Operationen erfordern häufig wiederholte computertomographische (CT) Bildgebungen. Diese können zu einer deutlichen Strahlenbelastung für Patient*innen führen. Daneben ist die CT besonders anfällig für Artefakte durch metallische Implantate, die die radiologische Beurteilung des umliegenden Gewebes erschweren. Neuste spektrale Photon-Counting-CT-Technologie (PC-CT) hat im Vergleich zur konventionellen Energie-integrierenden CT (EID-CT) das Potential, die radiologische Beurteilbarkeit zu verbessern und gleichzeitig die Strahlendosis zu reduzieren. Methoden In einer prospektiven Studie erhielten 32 Patient*innen eine klinisch indizierte PC-CT der Wirbelsäule (17 zervikal, 3 thorakal, 12 lumbal). Axial wurden Serien im Standard-Knochenkernel (PC-CTstd) und monoenergetische 130kV-Bilder (PC-CT130kV) unter Verwendung der spektralen PC-CT-Daten rekonstruiert (Abb. 1). Bei 17 von 32 Patienten&nbsp;diente eine vorherige EID-CT der Wirbelsäule als intrinsische Referenz. Für die übrigen 15 Patienten wurde eine nach Alter, Geschlecht und BMI angepasste EID-CT-Kohorte verwendet. In triplanarer Darstellung wurde die Bildqualität von PC-CTstd und EID-CT anhand von 5 Parametern (Gesamtbild, Schärfe, Artefakte, Rauschen, Diagnosesicherheit) von vier Radiologen auf einer 5-Punkte-Likert-Skala (1: nicht diagnostisch, 5: exzellent) randomisiert und unter Verblindung des Scannertyps bewertet. Bei 10 Patienten mit Metallimplantaten wurden die PC-CTstd- und PC-CT130kV-Serien, in gleicher Weise bewertet. Schließlich wurde die Strahlenbelastung von PC-CT und EID-CT anhand des Computed Tomography Dose Index (CTDIvol) verglichen. Ergebnisse Die PC-CTstd zeigte im Vergleich zur EID-CT eine signifikant bessere Bewertung der Bildschärfe (p=0.003) bei signifikant niedrigerem Rauschen (p&lt;0.001), während sich kein Unterschied bei der Gesamtbildqualität, Artefakten und Diagnosesicherheit zeigten (p&gt;0.05). Die Strahlendosis war bei der PC-CT signifikant niedriger als bei der EID-CT (mittleres CTDIvol: 8.83 vs. 15.71 mGy; p&lt;0.001). Hinsichtlich Metallimplantaten bot die monoenergetische PC-CT130kV im Vergleich zur PC-CTstd, eine signifikant bessere Gesamtbildqualität und Diagnosesicherheit bei geringerer Artefaktbildung und geringerem Rauschen (jeweils p&lt;0.001). Diskussion In der spinalen Bildgebung mittels innovativem PC-CT zeigt sich im Vergleich zur konventionellen EID-CT insbesondere beim Vorhandensein von Metallimplantaten eine höhere Bildqualität bei gleichzeitiger Reduktion der Strahlenbelastung um 44%. Dies ist von besonderer klinischer Bedeutung, da bei der Planung und postoperativen Verlaufskontrolle im Falle von Komplikationen (z.B. Schraubenlockerungen) wiederholte CT Untersuchungen erforderlich werden können.Abstract-Text englisch Introduction Planning and follow-up of spines surgeries frequently require repeated computed tomography (CT) imaging, representing a considerable radiation exposure. Further CT imaging is susceptible to artifacts caused by metallic implants, which represent a challenge for the radiologic interpretation of surrounding tissue. Novel CT technology based on spectral photon-counting detectors (PC-CT) may potentially improve diagnostic confidence, decrease imaging artifacts and reduce radiation dose in comparison to conventional energy-integrating CT (EID-CT). Methods In a prospective trial 32 patients underwent clinically indicated PC-CT of the spine (17 cervical, 3 thoracic, 12 lumbar). Axial reconstructions were performed using standard bone kernel (PC-CTstd) and monoenergetic (130kV) images (PC-CT130kV) exploiting the spectral PC-CT data (Fig. 1). For 17 of 32 patients prior EID-CT of the spine was available and was used as an intrinsic reference. For the remaining 15 patients, a matched (age, sex, BMI) EID-CT cohort was used. Image quality of PC-CTstd and EID-CT was randomly assessed in a triplanar view according to 5 parameters (overall quality, sharpness, artifacts, noise, and diagnostic confidence) by four radiologists blinded to the scanner type, on a 5-point Likert scale (1: non-diagnostic, to 5: excellent). For 10 patients where metallic implants were present, the image quality of PC-CTstd vs. PC-CT130kV was similarly evaluated. Finally, the radiation exposure of PC-CT and EID-CT was compared using the Computed Tomography Dose Index (CTDIvol). Results Comparing PC-CTstd to EID-CT, edge sharpness was rated significantly higher (p=0.003) and noise significantly lower (p&lt;0.001) while the overall image quality, artifacts and diagnostic confidence revealed no difference (p≥0.05). The radiation dose was significantly lower for PC-CTstd vs. EID-CT (mean CTDIvol: 8.83 vs. 15.71 mGy; p&lt;0.001). For metallic implants, the ratings for 130kV monoenergetic PC-CT130kV images vs. PC-CTstd were significantly superior for overall image quality, artifacts, noise and diagnostic confidence (p&lt;0.001). Discussion Spinal imaging using innovative PC-CT provides significantly higher imaging quality compared to conventional energy-integrating CT, especially in the presence of metallic implants, while simultaneously reducing radiation dose by 44%. This is of special clinical relevance as planning and postoperative follow-ups in case of complications (e.g. loosening of screws) may require repeated CT imaging. &nbsp;

Freie Themen

Abstractvortrag

Screening for Degenerative Cervical Myelopathy (SCREEN-DCM) in patients based on signs, symptoms and known risk factors – preliminary results

Abstract-Text deutsch EnglishAbstract-Text englisch Objective: Degenerative Cervical Myelopathy (DCM) is the most common cause of spinal cord impairment. Unfortunately, DCM remains poorly recognized and underdiagnosed. To better identify these patients, a screening test for individuals at high risk of DCM, focusing on lumbar degenerative disease (LDD), was developed and undertaken at multiple centers in an effort to uncover a diagnosis of DCM.&nbsp; Materials/Methods: A screening test based on signs/symptoms and risk factors of DCM was designed and performed in neurosurgical consultations. A survey of 13 neurosurgeons was used to develop screening criteria for undertaking a cervical MRI. Points are attributed based upon signs/symptoms and comorbidities that predispose or are associated with DCM (e.g. carpal tunnel). Patients with ³3 points undergo a cervical MRI. Patients with positive MRIs are consulted, and management is based on practice guidelines. An exploratory multivariate analysis of the effectiveness and efficiency will be evaluated after positively screening 50 patients.&nbsp; Results: Out of 130 patients, 41 screened positive and 30 had a subsequent MRI. Of the 30, 11 (36.7%) were diagnosed with DCM (9/11 presented with T2 hyperintensity), and 3 (10%) were operated. The average number of points for patients screening positive with a diagnosis of myelopathy was 4.71 vs 3.75. All patients with myelopathy were considered as mildly myelopathic. Additionally, 7 of the 30 patients presented with mild stenosis without clear radiological evidence. Conclusion: Screening for DCM in patients with lumbar pathology is effective for uncovering cervical myelopathy. These are preliminary results and a complete and more extensive analysis from this multicenter study are expected later this year.

Myelopathie

Detektion von T2-Myelopathiezeichen mittels vollautomatischer Analyse der Signalintensität des Rückenmarks bei Patienten mit degenerativer Erkrankung der Halswirbelsäule

Abstract-Text deutsch Einleitung: Die Erkennung von T2-Myelopathiezeichen bei Patienten mit degenerativer HWS-Erkrankung erfolgt subjektiv in der klinischen Routine. Eine objektive Quantifizierung der Signalintensität im Rückenmark kann für die optimale Behandlung hilfreich sein. Wir untersuchten dazu eine neu entwickelte, vollautomatische Quantifizierung der T2-Signalintensität (T2-SI) des zervikalen Rückenmarks basierend auf der Segmentierung einer hochauflösenden T2-MRT-Sequenz. Methode: Es wurden prospektiv 3D T2-SPACE-Sequenzen der HWS von 114 symptomatischen Patienten und 88 gesunden Probanden untersucht. Das Rückenmark wurde vollautomatisch durch ein trained deep convolutional neuronal network segmentiert und anschließend die T2-SI für das gesamte Zervikalmark in jeder Schichtebene registriert (Abb. 1). Die erhaltenen T2-SI-Kurven wurden für jedes HWS-Segment von C2 - C7 unterteilt (Abb. 1 beispielhaft für Höhe C5/6). Drei unabhängige Experten bewerteten als Goldstandard subjektiv alle HWS-Segmente hinsichtlich eines T2-Myelopathiesignals. Für Segmente mit vorhandenem Myelopathiesignal wurde die entsprechende T2-SI-Kurve mit der eines gesunden, alters-gematchten Probanden auf gleicher zervikaler Höhe verglichen. Ergebnisse: 49 von 114 Patienten wiesen subjektiv ein T2-Myelopathiesignal auf, vorwiegend in den Höhen C4/5 (n=15) und C5/6 (n=22, Abb. 2). Die T2-SI-Kurven aller als T2-positiv bewerteten HWS-Segmente zeigten eine höhere Signalvariabilität, die sich in der erhöhten Standardabweichung und Spannweite der T2-SI im Rückenmark widerspiegelte (Abb. 1+2). Der neu definierte "T2-Myelopathie-Index" (T2-MI), als prozentualer Anteil der Spannweite vom Mittelwert der T2-SI im jeweiligen Segment, war assoziiert signifikant unterschiedlich für die Höhen C4/5, C5/6 und C6/7 (p&lt;0,001-0,002) mit einem Trend für C6/7 (p=0,093, Abb. 2). Diskussion: Die vollautomatische Quantifizierung der T2-SI des Rückenmarks konnte eine signifikant unterschiedliche Signal-Variabilität bei Patienten mit subjektiv vorhandenem T2-Myelopathiesignal im Vergleich zu gesunden Probanden zeigen. Da die absoluten T2-SI-Werte aufgrund individueller Aufnahmeheterogenitäten nicht verwertbar sind, wurde der interindividuell vergleichbare T2-Myelopathie-Index für jedes HWS-Segment eingeführt. Dieses automatisierte, innovative Verfahren hat das Potenzial, die radiologische Myelopathie objektiver und standardisierter zu diagnostizieren und damit die Behandlung zu optimieren. Die Bestimmung pathologischer Grenzwerte der T2-SI und die klinische Korrelation sind nun Gegenstand weiterer Forschung. Abb. 1: Exemplarische Auswertung: Die T2-SI-Kurve auf Höhe C5/6 eines T2-positiven Patienten (rot) zeigt eine höhere Spannweite der T2-SI im betroffenen Segment im Vergleich zu einem gesunden Probanden (blau). Abb. 2: Ergebnisse des T2-SI-Vergleichs beider Gruppen (Mittelwert, Standardabweichung, Spannweite, T2-MI) mit signifikant unterschiedlicher Signalvariabilität für die Ebenen C3/4, C4/5 und C5/6.Abstract-Text englisch Objectives: The detection of T2 hyperintensities in patients with degenerative cervical myelopathy (DCM) is done subjectively in clinical practice. To gain an objective quantification for dedicated treatment, a signal intensity analysis of the spinal cord seems to be purposeful. Thus, we investigated a fully automated quantification of the T2 signal intensity (T2-SI) of the entire cervical spinal cord based on a high-resolution T2 MRI segmentation. Methods: We prospectively analyzed 3D T2 SPACE sequences of the cervical spine of 114 symptomatic patients and 88 healthy volunteers. The spinal cord was segmented through an automated trained deep convolutional neuronal network with subsequent T2-SI registration for the whole spinal cord slice by slice (Fig. 1). The received T2-SI curves were subdivided for each cervical level from C2 to C7 (Fig. 1 exemplary for level C5/6). Three independent experts additionally evaluated all cervical levels concerning a subjective present T2 hyperintensity sign. For levels with a T2 hyperintensity, the corresponding T2-SI curve was compared to the curve of an age-matched healthy volunteer at the identical cervical level. Results: 49 of 114 patients showed a subjective present T2 hyperintensity, predominantly at level C4/5 (n=15) and C5/6 (n=22, Fig. 2). The T2-SI curves of all subjectively T2-positive rated levels showed a higher variability reflected by standard deviation and range of the T2-SI within the spinal cord (Fig. 1+2). The proportion of the range from the mean T2-SI at the particular level, termed as "T2 myelopathy index" (T2-MI), was correspondingly significantly different for the levels C4/5, C5/6 and C6/7 (p&lt;0.001-0.002), with a trend for C6/7 (p=0.093, Fig. 2). Discussion: This fully automated quantification of the T2-SI of the spinal cord was able to reveal a significantly different variability of the T2-SI in patients with DCM and subjectively present T2 hyperintensity compared to healthy volunteers. Whilst the absolute T2-SI values are not applicable due to known individual imaging conditions, we introduced the inter-individually comparable T2 myelopathy index at every cervical level, showing corresponding significances. This automated, innovative procedure has the potential for diagnosing radiological DCM more objective and standardized, thus optimizing the recommendation for treatment. The determination of cut-off values and diagnostic accuracy are under further investigation. Fig. 1: Evaluation procedure of two subjects: The signal intensity curve at the level C5/6 of a T2-positive patient (red) shows a higher range of T2-SI through the affected segment compared to the matched healthy volunteer (blue). Fig. 2: Results for T2-SI comparison between both groups (mean, standard deviation, range, T2-MI) showing significant different signal variability for the levels C3/4, C4/5 and C5/6.

Der Einfluss eines Bandscheibenersatzes auf die Bewegung der behandelten sowie der Anschlusssegmente in der Halswirbelsäule

Abstract-Text deutsch Einleitung Im Gegensatz zur Fusion soll ein zervikaler Bandscheibenersatz das behandelte Segment beweglich halten und dadurch die Anschlusssegmente schonen. Gerade der Zwei-Level-Bandscheibenersatz ist jedoch unzureichend untersucht. Ziel dieser In-vitro-Studie war es daher, den Bewegungsumfang (range of motion, ROM) der Halswirbelsäule nach Ein-Level und Zwei-Level-Bandscheibenersatz sowohl in den behandelten Segmenten als auch in den Anschlusssegmenten zu untersuchen. Methode An sieben humanen Spenderwirbelsäulen (C4-T1, Durchschnittsalter 40 ± 17 Jahre) wurde zuerst ein Bandscheibenersatz bei C5-6 durchgeführt und anschließend um ein Level nach kaudal erweitert (C5-7). Im intakten Zustand sowie nach jeder Implantation wurde die ROM der Präparate bestimmt. Hierzu wurden die Präparate quasistatisch mit reinen Momenten von 1,5 Nm in Flexion/Extension (FE), Seitneigung (SN) und axialer Rotation (AR) belastet (3,5 Zyklen, 1°/s). Dabei wurde mit einem Bewegungsanalysesystem die ROM jedes einzelnen Segments aufgezeichnet. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Friedmann-Test mit anschließenden post-hoc Dunn-Bonferroni-Tests (p &lt; 0,05). Ergebnisse In FE erhöhte ein Ein-Level-Bandscheibenersatz (C5-6) die ROM in allen vier Segmenten leicht, wobei der Anstieg nur im kranialen Anschlusssegment (C4-5) signifikant war (Abb. 1 A). Ein zusätzlicher Bandscheibenersatz (C6-7) erhöhte die ROM im behandelten Segment noch weiter (p = 0,054), allerdings ohne die anderen Segmente weiter zu beeinflussen. In SN verringerte ein Ein-Level-Bandscheibenersatz die ROM im behandelten Segment C5-6 signifikant, beeinflusste die übrigen Segmente jedoch kaum (Abb. 1 B). Ein zusätzlicher Bandscheibenersatz bei C6-7 verringerte dort die ROM ebenfalls, allerdings ohne weiteren Einfluss auf die anderen Segmente. In AR war die ROM nach Ein-Level-Bandscheibenersatz im behandelten Segment C5-6 verringert (p&nbsp;&gt;&nbsp;0.05) bei gleichzeitiger Erhöhung im kaudalen Anschlusssegment C6-7 (Abb.&nbsp;1&nbsp;C). Ein zusätzlicher Bandscheibenersatz bei C6-7 beeinflusste die ROM daraufhin nicht weiter. Die beiden Randsegmente C4-5 und C7-T1 blieben unverändert. Diskussion Die Bewegungserhaltung in FE ebenso wie die Reduktion der Bewegung in SN und AR stimmt mit bisherigen Studien mit verschiedenen Bandscheibenprothesen überein, allerdings wurde der Einfluss auf die Anschlusssegmente bisher kaum beschrieben. In FE führt bereits ein Ein-Level-Bandscheibenersatz zu einer Erhöhung der Bewegung nicht nur im behandelten, sondern auch in den benachbarten Segmenten. Im Rahmen des ventralen Zugangs und der Dekompression des Spinalkanals wird sowohl das vordere Längsband und große Anteile des ventralen Anulus als auch das hintere Längsband auf Bandscheibenfachhöhe reseziert. Dies scheint eine segmentübergreifend destabilisierende Wirkung in FE zu haben, in SN und AR jedoch keinen deutlichen Einfluss auszuüben.Abstract-Text englisch Introduction In contrast to cervical discectomy and fusion, total disc replacement (TDR) aims at preserving the motion at the treated vertebral level, thereby sparing the adjacent segments. Two-level TDR in particular is not sufficiently investigated yet. Therefore, the aim of this in-vitro study was to investigate the range of motion (ROM) of the cervical spine after one-level and two-level TDR in the target segments as well as the adjacent segments. Methods TDR was performed on six fresh frozen human cervical spine specimens (C4-T1, mean age 40 ± 17 years) first one-level at C5-6 and then extended one level further caudal (C5-7). In the intact state and after each implantation the ROM of the specimens was evaluated. Each specimen was quasistatically loaded with pure moments up to 1.5 Nm in flexion/extension (FE), lateral bending (LB) and axial rotation (AR) in a universal spine tester for 3.5 cycles at 1 °/s. Motion tracking was performed for each vertebral body individually to determine the ROM of each spinal level. Statistical analysis was performed using a Friedman-test and post-hoc correction with Dunn-Bonferroni-tests (p &lt; 0.05). Results In FE, one-level TDR (C5-6) moderately increased the ROM in all four segments, but only significantly at the cranially adjacent segment C4-5 (Fig. 1 A). Additional TDR at C6-7 further increased the ROM at the target segment (p = 0.054) but did not influence the other segments. In LB, one-level TDR decreased the ROM at the target segment C5-6 significantly, without influencing the other segments (Fig. 1 B). Extending TDR to C6-7 decreased ROM in the target segment again but did not affect the adjacent segments. In AR, one-level TDR at C5-6 decreased the ROM at the target segment (p &gt; 0.05) while ROM at the caudally adjacent segment C6-7 was increased (Fig. 1 C). Additional TDR at C6-7 did not further affect the ROM. At both segments C4-5 and C7-T1, the ROM was not affected by TDR at all. Discussion The motion preservation capabilities in FE as well as the reduction of motion in LB and AR are in line with previous studies of cervical TDR, however the influence on the motion of the adjacent segments is not regularly reported. In FE even one-level TDR results in increased motion not only in the target segment but also the adjacent segments. During the ventral approach and the decompression of the spinal canal the anterior longitudinal ligament, major parts of the ventral annulus and the posterior longitudinal ligament at the target level are dissected. This seems to have a destabilizing effect spanning several segments during FE loading but does not show a clear influence in LB and AR.

PD Dr.

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&lt;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&lt;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&lt;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&lt;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.

Navigation/Robotik

Riskieren wir durch den Einsatz von Tranexamsäure eine Pseudarthrose bei Fusionsoperationen der Wirbelsäule? Eine in-vitro Untersuchung des Effekts auf humane Osteoblasten

Abstract-Text deutsch Einleitung:&nbsp;Tranexamsäure (TXA) wird zunehmend systemisch und lokal zur Blutstillung und Blutungsprophylaxe im Rahmen von orthopädischen Eingriffen eingesetzt. Ob TXA Auswirkungen auf den humanen Knochenumsatz/ die Knochenregeneration hat, ist nicht untersucht. Bei spinalen Fusionsoperationen würde ein negativer Einfluss von TXA auf die knöcherne Konsolidierung potenziell die Pseudarthroserate erhöhen. Die Hypothese der Studie war, dass TXA konzentrationsabhängig einen negativen Einfluss auf Vitalität, alkalische Phosphatase (AP) Aktivität und die knochenregenerationsrelevante Genexpression von humanen Osteoblasten (Ob) hat. Methoden:&nbsp;In einem standardisierten Zellkulturexperiment wurde der Einfluss von TXA auf humane Ob untersucht. Diese wurden aus Proben menschlicher Knochenschnitte gewonnen, die jeweils bei einem endoprothetischem Gelenkersatz am Kniegelenk erfolgten (n=10). Die Zellen wurden in einer 24-Well Zellkulturplatte für bis zu 21 Tage kultiviert und mit verschiedenen TXA Konzentrationen (0,001 mg/ml, 0,01 mg/ml, 0,1 mg/ml, 1 mg/ml, 10 mg/ml) über die gesamte Kultivierungsdauer (Langzeitbehandlung) oder initial für 48 h (Kurzzeitbehandlung) behandelt. Als Kontrolle dienten unbehandelte Ob. Nach 1, 7, 14 und 21 d erfolgte die Analyse der Zellen mittels qRT-PCR (Delta-Delta Ct Methode), alkalische Phosphatase (AP) Aktivität und Zellvitalität (PrestoBlue). Die statistischen Daten wurden mithilfe eines Wilcoxon Tests oder eines Mann-Whitney-U Tests verglichen und analysiert. Ergebnisse: Die Zellvitalität war unabhängig von der TXA Konzentration über die gesamte Kultivierungsdauer (Kurz- und Langzeitbehandlung) nicht negativ beeinträchtigt.&nbsp;TXA hatte bis zu einer Konzentration von 0,1 mg/ml keinen negativen Einfluss auf die Expression der für die Knochenregeneration wichtigen Gene (AP, Kollagen 1, Osteopontin, Osteocalcin, Osteonectin, RUNX 2). Hohe TXA Konzentration (1 und 10 mg/ml) bis zum Tag 7 führten zu einer vorwiegend verstärkten Genexpression, während nach 21 Tagen eine geminderte Genexpression zu beobachten war. Dabei war die verstärkte Expression von Osteonectin am eindrücklichsten bis zum 14. Tag (p &lt;0,05). Bei der Aktivität der AP war nach 21 Tagen ein negativer Effekt bei hohen TXA Konzentrationen zu beobachten (0,1 mg/ml vs. 10 mg/ml, p &lt; 0,05). Schlussfolgerung:&nbsp;Entgegen der Hypothese zeigte sich im therapeutisch relevanten Zeitfenster bis zu 14d ein positiver Effekt auf die knochenregenerationsrelevante Genexpression humaner Ob unter hochkonzentrierter TXA-Behandlung. Somit scheint der kurzzeitige perioperative Einsatz von TXA während einer Fusionsoperation keinen unmittelbar negativen Effekt auf die angestrebte Knochenregeneration zu haben. Im Gegenteil könnte sich der kurzzeitige perioperative Einsatz von TXA sogar positiv auf die angestrebte Fusion auswirken. Um die vorliegenden Daten zu verifizieren, sind weitere in-vitro/in-vivo Untersuchungen (z.B. Osteoklasten/Ob Co-Kulturen, Tiermodelle etc.) von Bedeutung.Abstract-Text englisch Introduction:Tranexamic acid (TXA) is increasingly used systemically and locally to control bleeding in the context of orthopedic emergency and elective surgery. Partially, administration is continued systemically postoperatively to minimize the risk of rebleeding. However, no studies have been conducted to date to determine whether TXA has effects on human bone turnover and regeneration. Specifically, during spinal fusion surgery, a negative effect of TXA on bony consolidation would potentially increase the rate of pseudarthrosis. Therefore, the hypothesis of the present study was that TXA would have a concentration-dependent negative effect on vitality, alkaline phosphatase (AP) activity, and bone regeneration-related gene expression of human osteoblasts (Ob). Material and Methods:&nbsp;To study this, the effect of TXA on human Ob was investigated in a standardized cell culture experiment. Ob were obtained from samples of human bone sections, each performed during endoprosthetic joint replacement at the knee joint (n=10) Cells were cultured in a 24-well cell culture plate for up to 21 days and treated with different TXA concentrations (0.001 mg/ml, 0.01 mg/ml, 0.1 mg/ml, 1 mg/ml, 10 mg/ml) for the entire cultivation period (long-term treatment) or initially for 48 h (short-term treatment). Untreated osteoblasts served as controls. After 1, 7, 14 and 21 d, cells were analyzed by qRT-PCR (Delta-Delta Ct method), alkaline phosphatase (AP) activity and cell viability (PrestoBlue ). Statistical data were compared and analyzed using a Wilcoxon test or a Mann-Whitney-U test. Results:&nbsp;Cell viability was not negatively affected regardless of TXA concentration throughout the cultivation period (short- and long-term treatment).&nbsp;Until a concentration of 0.1 mg/ml, TXA had no negative effect on the expression of genes important for bone regeneration (AP, collagen 1, osteopontin, osteocalcin, osteonectin, RUNX 2). High TXA concentration (1 and 10 mg/ml) up to day 7 resulted in predominantly enhanced gene expression, while decreased gene expression was observed after 21 days. Thereby, the enhanced expression of osteonectin was most impressive until day 14 (p &lt;0.05).For AP activity, a negative effect was observed at high TXA concentrations after 21 days (0.1 mg/ml vs. 10 mg/ml, p &lt; 0.05). Conclusion:&nbsp;Contrary to the hypothesis, a positive effect on bone regeneration-related gene expression of human Ob under high-concentration TXA treatment was seen in the therapeutically relevant time window up to 14d. Thus, short-term perioperative use of TXA during fusion surgery does not seem to have a direct negative effect on the targeted bone regeneration. On the contrary, short-term perioperative use of TXA might even have a positive effect on the targeted fusion.&nbsp;To verify the present data, further in vitro/in vivo studies (e.g., osteoclast/Ob co-cultures, protein analyses, animal models, etc.) are required.

Session 6
Degenerativ – HWS

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