Ergebnisse

Präoperativ erhobene Daten Dauer der präoperativen Planung

Die präoperative Planungsdauer war entscheidend von der Dauer der Erstellung des dreidimensionalen Modells (Sequenzierung) abhängig. Je weniger Artefakte der Rohdatensatz des CT enthielt, desto schneller konnte eine adäquate Intensitätsschwelle gefunden werden. Die Anzahl der zu planenden Schrauben führte nur zu unwesentlichen Verlängerungen der Planungsdauer. Insgesamt lag die Planungsdauer bei durchschnittlich 38 Minuten 40 Sekunden, die Standardabweichung lag bei 7 Minuten 51 Sekunden. Die Dauer variierte von 29 bis 58 Minuten. Nicht in die Planungsdauer mit einbezogen wurde die für die Durchführung des CT und die Speicherung der Daten auf eine Optical Disc.

Besonderheiten und Probleme

Insgesamt traten bei 40% der Patienten Probleme auf. Diese führten aber nur in einem Fall zur Unmöglichkeit der Navigation. Allerdings verzögerten sie die präoperative Planung. Es handelte sich dabei fast ausschließlich um technische Probleme (Nichteinhaltung der CT-Parameter, Fehler bei der Datenübertragung vom CT auf die Optical Disc).

Ergebnisse der intraoperativ erhobenen Daten Operationsdauer

Die Operationsdauer der rein navigierten Operationen betrug durchschnittlich 3 Stunden 5 Minuten (Standardabweichung 1:09 Stunden). Die Dauer variierte zwischen 1:30 bis 5:45 Stunden.

Die Dauer der rein konventionell durchgeführten Operationen betrug 2 Stunden 24 Minuten (Standardabweichung 55 Minuten). Die Dauer variierte zwischen 1:15 bis 4:58 Stunden. Bei der Bewertung ist zu berücksichtigen, dass die Indikationen, Wirbelkörperhöhen und der Umfang der Eingriffe (dorso-ventral) in den Gruppen nicht gleich verteilt waren.

Anpassung Anpassung der Punktepaare (Paired-Point Matching) Qualitätsindex

Der erste Wert des Qualitätsindex lag bei durchschnittlich 2,81 (Standardabweichung 1,64) mit einer Variation von 0,73 bis 11,49.

Der letzte Wert des Qualitätsindex lag bei durchschnittlich 1,43 (Standardabweichung 0,34) mit einer Variation von 0,23 bis 2,24.

Anzahl der Matchingversuche

Die Anpassung musste 0 bis maximal 7 mal wiederholt werden. Der Durchschnittswert lag bei 1,77 (Standardabweichung 1,23).

Oberflächen-Anpassung (Surface Matching) Qualitätsindex

Der erste Wert des Qualitätsindex lag bei durchschnittlich 0,19 (Standardabweichung 0,18) mit einer Variation von 0,00 bis 1,15.

Der letzte Wert des Qualitätsindex lag bei durchschnittlich 0,20 (Standardabweichung 0,14) mit einer Variation von 0,00 bis 0,87.

Es wurden durchschnittlich 25,28 Punkte zur Oberflächenanpassung bestimmt (Standardabweichung 4,23) mit einer Varianz von 19 bis 36 Punkten.

Anzahl der Matchingversuche

Die Anpassung musste 0 bis maximal 6 mal wiederholt werden. Der Durchschnittswert lag bei 1,33 (Standardabweichung 0,99).

Dauer der Anpassung

Die Zeit für die Anpassung, also die Punktepaare und Oberflächen Anpassung, variierte von 1 bis 21 Minuten. Die Durchschnittszeit betrug 6 Minuten 12 Sekunden (Standardabweichung 4:29 Minuten).

Dauer des navigierten Einbringens von 2 Schrauben pro Segment

Die Navigationszeit variierte von 1:12 bis 20 Minuten. Die Durchschnittszeit für das Einbringen von 2 Schrauben pro Segment lag bei 7 Minuten 27 Sekunden (Standardabweichung 3:40 Minuten).

Dauer der Röntgendurchleuchtung pro Schraube

Pro Schraube wurde additiv zur Navigation durchschnittlich 15,07 Sekunden der Bildverstärker benutzt (Standardabweichung 14 Sekunden). Die Varianz lag zwischen 0 und 58 Sekunden.

Probleme und Besonderheiten während der Navigation

Ein Patient, der zur notfallmäßigen navigierten Operation geplant war musste konservativ operiert werden, da aufgrund von Fehlern bei der Durchführung des CT und aufgrund zusätzlicher Übertragungsfehler auf den Datenträger eine Navigationsplanung bis zum Beginn der Operation nicht möglich war.

12 von 56 Patienten (21,4%) konnten nicht komplett navigiert werden. Bei diesen Patienten wurden dementsprechend einige Segmente bzw. Pedikelschrauben konventionell eingebracht. Dies hatte folgende Ursachen:

Bei einem Patienten kam es zu Verzögerungen mit dem Überspielen der CT-Daten auf den Datenträger, so dass die Operation begann, bevor die Navigation einsetzbar war.
Bei 5 Patienten wurde das präoperative CT nicht umfangreich genug durchgeführt, so dass Wirbelkörper nicht komplett im CT-Datensatz erfasst waren (zweimal fehlte der kaudale Processus spinosus).
Bei 2 Patienten lag eine Processus spinosus Fraktur eines zu navigierenden Wirbelkörpers vor. Zwar wurde versucht, die Referenzbasis an anderer Stelle anzubringen, jedoch scheiterte dies, so dass eine Navigation an diesem Segment nicht möglich war.
Bei 2 Patienten konnte die Anpassung einzelner Wirbelkörper nicht durchgeführt werden, da keine akzeptablen Qualitätsindices erreicht wurden.
Bei einem Patienten wurde der Wirbelkörper durch eine Laminektomie so verändert, dass eine Navigation nicht mehr möglich war.

Die nachfolgend aufgeführten Probleme führten nicht zu einem Abbruch der Navigation:

Bei 15 Schrauben (7,1%) zeigte sich eine erhebliche sagittale Abweichung (> 3mm) der Instrumente in der Navigation, obwohl die Durchleuchtung einen korrekten intrapedikulären Sitz bewies.
Bei einem Patienten kam es aufgrund einer Reposition des frakturierten Wirbelkörpers nach Anpassung zu einer Abweichung des Instrumentariums nach medio-kaudal während der Navigation, die durch die Kontrolle in der Durchleuchtung aufgedeckt und korrigiert werden konnte.
Zweimal wurde die Referenz-Basis auf dem falschen Processus spinosus platziert, was durch entsprechend schlechte Werte bei der Anpassung auffiel und durch die Kontrolle in der Durchleuchtung bewiesen und korrigiert werden konnte.
Zweimal wich der Operateur von der in der Navigation vorgegebenen Richtung ab und orientierte sich anhand des operativen Situs. Einmal führte dies zu einer Fehllage von 3 mm nach medial, beim anderen mal lag die Schraube postoperativ korrekt.
Während einer Operation an der oberen BWS kam es aufgrund eines zu gering operativ freigelegten Situs zu einer Verbiegung der Vertiefungsahle und zu konsekutiver Fehlnavigation mit Schraubenfehllage von mehr als 6 mm nach medial auf Höhe BWK 4.

Lage der navigierten Pedikelschrauben in der CT-Auswertung Korrekt platzierte Schrauben

174 (82,46%) von 211 Schrauben wurden korrekt im Pedikel platziert.

Pedikelperforationen < 2 mm

28 (13,27%) von 211 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von kleiner/gleich 2 mm auf. 20 (71,43%) davon nach lateral, 8 (28,57%) nach medial.

Pedikelperforationen 2,1 bis 4 mm

5 (2,37%) von 211 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von 2,1 bis 4 mm auf. 4 (80%) davon nach lateral, 1 (20%) nach medial.

Pedikelperforationen 4,1 bis 6 mm

2 (0,95%) von 211 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von 4,1 bis 6 mm auf. 1 Schraube (50%) davon nach lateral, 1 (50%) nach medial.

Pedikelperforationen 6,1 bis 8 mm

2 (0,95%) von 211 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von 6,1 bis 8 mm auf. 1 Schraube (50%) davon nach lateral, 1 (50%) nach medial.

Tabellarische Darstellung der navigierten Schraubenlagen

Lage

Th 1

Th 2

Th 3

Th 4

Th 5

Th 6

Th 7

Th 8

Th 9

Th 10

Th 11

Th 12

0

3

8

18

25

12

15

21

16

7

6

25

18

≤ 2

-

-

6

3

3

2

4

2

3

-

3

2

2,1-4

-

2

1

1

-

-

1

-

-

-

-

-

4,1-6

-

-

1

-

-

1

-

-

-

-

-

-

6,1-8

1

-

-

1

-

-

-

-

-

-

-

-

Σ

4

10

26

30

15

18

26

18

10

6

28

20

Fehl

lagen

25%

20%

30,77

%

16,67

%

20%

16,67

%

19,23

%

11,11

%

30%

0%

10,71

%

10%

Fehll.

≤ 2 mm

0 %

0 %

23,08 %

10 %

20 %

11,11 %

15,38 %

11,11 %

30 %

0 %

10,71 %

10 %

Fehll. > 2 mm

25 %

20 %

7,69 %

6,67 %

0 %

5,56 %

3,85 %

0 %

0 %

0 %

0 %

0 %

Tabelle 3: Darstellung der navigierten Schraubenlagen (Th=BWK)

Lage = Schrauben(fehl)lage in mmΣ = Summe der Schrauben

Fehllagen = Prozentualer Anteil der Fehllagen bezogen auf Summe der Schrauben

Perforationen nach kranial oder kaudal

Auswertbare CT-Rekonstruktionen, die eine Aussage über eine kranial oder kaudale Fehllage ermöglichten, lagen nur für 170 der 211 Schrauben vor. Dabei kam es nur in einem Fall (0,59%) bei BWK 4 zu einer kaudalen Fehllage von < 2mm.

Lage der konventionell eingebrachten Pedikelschrauben im CT Korrekt platzierte Schrauben

77 (68,14%) von 113 Schrauben wurden korrekt im Pedikel platziert.

Pedikelperforationen < 2 mm

20 (17,7%) von 113 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von kleiner/gleich 2 mm auf. 14 (70%) davon nach lateral, 6 (30%) nach medial.

Pedikelperforationen 2,1 bis 4 mm

11 (9,73%) von 113 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von 2,1 bis 4 mm auf. Alle 11 (100%) davon nach lateral.

Pedikelperforationen 4,1 bis 6 mm

5 (4,2%) von 113 Schrauben wiesen eine Pedikelperforation von 4,1 bis 6 mm auf. 4 Schrauben (80%) davon nach lateral, 1 (20%) nach medial.

Pedikelperforationen 6,1 bis 8 mm

Fehllagen über 6 mm wurden nicht beobachtet.

Tabellarische Darstellung der konventionellen Schraubenlagen

Lage

Th 1

Th 2

Th 3

Th 4

Th 5

Th 6

Th 7

Th 8

Th 9

Th 10

Th 11

Th 12

0

-

3

1

6

6

3

1

3

2

8

19

25

≤2

-

-

1

2

1

0

1

1

3

1

3

7

2-4

-

-

2

-

1

1

-

1

2

-

2

2

4-6

-

2

-

-

-

-

-

1

1

1

-

-

6-8

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Σ

0

5

4

8

8

4

2

6

8

10

24

34

Fehl

lagen

--

40%

75%

25%

25%

25%

50%

50%

75%

20%

20,83

%

26,47

%

Fehll. ≤ 2 mm

--

0 %

25 %

25 %

12,5 %

0 %

50 %

16,67 %

37,5 %

10 %

12,5 %

20,59 %

Fehll. > 2 mm

--

40 %

50 %

0 %

12,5 %

25 %

0 %

33,33 %

37,5 %

10 %

8,33 %

5,88 %

Tabelle 4: Darstellung der konventionellen Schraubenlagen (Th=BWK)

Lage = Schrauben(fehl)lage in mmΣ = Summe der Schrauben

Fehllagen = Prozentualer Anteil der Fehllagen bezogen auf Summe der Schrauben

Vergleich navigierter zu konventionell eingebrachten Pedikelschrauben Anzahl Schrauben pro Wirbelkörper

Graphik 2: Schraubenanzahl pro Wirbelkörper

Vergleich Schraubenlage navigiert zu konventionell

Die nachfolgende Tabelle 5 zeigt die Schraubenlagen der navigierten und konventionellen Gruppen im Vergleich.

Lage \ Gruppe

Navigation (n)

Navigation %

Konventionell (n)

Konventionell %

Zentral

174

82,46

77

68,14

Lateral ≤ 2mm

20

9,48

14

12,39

Lateral 2,1-4mm

4

1,9

11

9,73

Lateral 4,1-6mm

1

0,47

4

3,54

Lateral 6,1-8mm

1

0,47

0

0

Medial ≤ 2mm

8

3,79

6

5,31

Medial 2,1-4 mm

1

0,47

0

0

Medial 4,1-6mm

1

0,47

1

0,88

Medial 6,1-8mm

1

0,47

0

0

Tabelle 5: Lagevergleich navigierte zu konventionellen Schrauben

Lage \ Gruppe

Navigation

Konventionell

Zentral

174 (82,46%)

77 (68,14%)

≤ 2 mm

28 (13,27%)

20 (17,7%)

2,1-4 mm

5 (2,37%)

11 (9,73%)

4,1-6 mm

2 (0,95%)

5 (4,42%)

6,1-8 mm

2 (0,95%)

0 (0%)

Fehllagen über 2 mm

9 (4,27%)

16 (14,15%)

Tabelle 6: Zusammenfassung der Tabelle 5

Navigierte und konventionelle Fehllagen bezogen auf die Wirbelkörperhöhe

Graphik 3: Fehllagen bezogen auf die Wirbelkörperhöhen in Prozent

Navigierte Fehllagen bezogen auf unterschiedliche Wirbelkörperhöhen

Die nachfolgende Tabelle 7 zeigt die Fehllagen in der navigierten Gruppe bezogen auf die unterschiedlichen Wirbelkörperhöhen.

Th 1

Th 2

Th 3

Th 4

Th 5

Th 6

Th 7

Th 8

Th 9

Th 10

Th 11

Th 12

Anzahl Schrauben

4

10

26

30

15

18

26

18

10

6

28

20

Anteil aller Fehllagen

25 %

20 %

23,1 %

16,7 %

20 %

16,6 %

19,2 %

11,1 %

30 %

0 %

10,7 %

10 %

Anteil der Fehllagen über 2 mm

25 %

20 %

7,7 %

6,7 %

0 %

5,6 %

3,9%

0 %

0 %

0 %

0 %

0 %

Tabelle 7: Fehllagen bezogen auf Wirbelkörperhöhen

Bei BWK 9 fanden sich prozentual die meisten Fehllagen. Dafür aber keine über 2 mm. Den größten prozentualen Anteil von Fehllagen über 2 mm fand sich bei BWK 1, gefolgt von BWK 2. Allerdings ist die geringe Anzahl von Schrauben (n= 4) bei BWK 1 zu beachten.

Die folgende Tabelle 8 zeigt die Fehllagen in der navigierten Gruppe bezogen auf die Wirbelkörperabschnitte BWK 1-4, 5-8 und 9-12.

BWK 1-4

BWK 5-8

BWK 9-12

Anteil aller Perforationen

22,86 %

16,88 %

12,5 %

Anteil der Fehllagen über 2 mm

10%

2,6 %

0 %

Tabelle 8: Fehllagen bezogen auf Wirbelkörperabschnitte

Während der Anteil aller Fehllagen in den unterschiedlichen Wirbelkörperhöhen nicht signifikant unterschiedlich war, fanden sich bei BWK 5-8 und 9-12 signifikant weniger Fehllagen über 2 mm als bei BWK 1-4 (siehe auch 3.7.3).

Relation der Schraubendurchmesser zu den Pedikeldurchmessern

Bei 179 von 211 (84,83%) Schrauben konnten postoperativ die Pedikeldurchmesser im CT bestimmt werden. Dabei betrug der durchschnittliche Schraubendurchmesser 75,08% des Pedikeldurchmessers (Standardabweichung 12,12%) mit einer Variabilität von 45 bis 100%. Es ließ sich kein Zusammenhang zwischen den Durchmessern der Schrauben und der Perforationsrate erstellen.

Statistische Auswertung Navigierte und konventionelle Schraubenlagen

Statistisch ausgewertet wurden die Perforationsraten beider Methoden.

Die Gesamtperforationsrate beider Methoden war im Chi-Quadrat Test nach Pearson signifikant (p < 0,003) verschieden (Tabelle 9).

Tabelle 9: Gesamtperforationsrate navigiert versus konventionell

Navigierte und konventionelle Schraubenfehllagen

Statistisch ausgewertet wurden die Fehllagen über 2 mm beider Methoden.

Die Rate der Fehllagen über 2 mm beider Methoden war im Chi-Quadrat Test nach Pearson signifikant (p < 0,001) verschieden (Tabelle 10).

Tabelle 10: Schraubenfehllagen navigiert versus konventionell

Vergleich unterschiedlicher Wirbelkörperhöhen

Untersucht wurden die Lagen der navigierten und konventionellen Schrauben in Bezug zur Wirbelkörperhöhe. Dabei wurden 3 Gruppen gebildet:

Gruppe 1: BWK 1-4
Gruppe 2: BWK 5-8
Gruppe 3: BWK 9-12

BWK 1-4

Der Unterschied in den Lagen der Schrauben war im exakten Test nach Fisher nicht signifikant (p < 0,137) (Tabelle 11).

Tabelle 11: Fehllagen BWK 1-4 navigiert versus konventionell

BWK 5-8

Der Unterschied in den Lagen der Schrauben war im exakten Test nach Fisher nicht signifikant (p < 0,224) (Tabelle 12).

Tabelle 12: Fehllagen BWK 5-8 navigiert versus konventionell

BWK 9-12

Der Unterschied in den Lagen der Schrauben war im Chi-Quadrat Test nach Pearson signifikant (p < 0,018) (Tabelle 13).

Tabelle 13: Fehllagen BWK 9-12 navigiert versus konventionell

Neurologisches Outcome der Patienten

Keiner der Patienten in einer der beiden Gruppen zeigte postoperativ eine Verschlechterung des präoperativen neurologischen Befundes. Trotzdem wurde der Patient mit der Fehllage von mehr als 6 mm nach medial bei BWK 4 revidiert und eine neue Schraube korrekt platziert.

Notfallnavigation

14 (41,2%) der 34 navigierten Patienten mit Frakturen wurden notfallmäßig operiert. Dies bedeutet, die Operation an der Wirbelsäule begann nach Aufnahme und Diagnostik der Patienten binnen weniger Stunden. 6 (42,9%) dieser 14 Patienten hatten ein neurologisches Defizit, 8 (57,1%) eine instabile Fraktur mit Hinterkantenbeteiligung und Einengung des Spinalkanals. 3 (21,4%) der 14 Patienten konnten aus technischen Gründen nicht ausschließlich navigiert operiert werden.