Präoperative Probleme traten bei 40% der Patienten auf. Typischweise waren dies technische Probleme mit der Datenübertragung oder die Nichteinhaltung der notwendigen CT-Parameter. Ein Patient konnte aufgrund dieser Probleme nicht navigiert operiert werden. Bei 12 von 56 (21,4%) Patienten konnten aufgrund diverser Probleme nicht alle Schrauben navigiert eingebracht werden. Laine [12] berichtete über eine leicht geringere Ausfallrate von 18% aufgrund ähnlicher Probleme. Arand [64] konnte in einem kleineren Kollektiv bei der Verwendung des gleichen Systems an der BWS und LWS 10% der geplanten Schrauben nicht navigieren.

Intraoperative Probleme wie die Navigation des falschen Wirbelkörpers oder die iatrogene Alteration der Wirbelkörper führten zweimal zur Unmöglichkeit der Navigation.

Einer besonderen Bedeutung kommt die teils erhebliche Abweichung der Navigation von der Röntgendurchleuchtung im lateralen Strahlengang zu.

Laterale Perforationen traten mit 12,3% häufiger auf als mediale mit 5,2%. Dies entspricht auch den Ergebnissen anderer Studien. [20] [24] [26] Allerdings ließen sich trotz Navigation
Fehlplatzierungen von über 4 mm nach medial zweimal nicht vermeiden. Diese bergen ein hohes Risiko für eine Nervenläsion. Auch laterale Fehllagen von über 4 mm traten zweimal auf. Diese erheblichen Fehllagen kamen nur im Bereich BWK 1-6 vor. Mögliche Gründe dafür sind schon unter 4.2.1 beschrieben. Autoren anderer Studien berichten nicht über derart gravierende Fehllagen bei Nutzung von Navigationssystemen. [14] [25] [65] Lediglich Arand berichtete über navigierte Fehllagen bis zu 12 mm an der BWS. [64] Damit bietet die Navigation trotz statistisch signifikanter Verbesserung der Schraubenlagen keinen absoluten Schutz vor kritischen medialen und lateralen Fehllagen.

Der durchschnittliche Schraubendurchmesser betrug 75,1% des Pedikeldurchmesser (Variabilität 45-100%). Es wurden Schraubengrößen von 4-6 mm verwandt. Trotz der von anderen Autoren beschriebenen theoretisch bestehenden Gefahr der Pedikelberstung ab einer Relation von 80% Schrauben- zu Pedikeldurchmesser konnten wir keinen solchen Fall beobachten. [26] [27]

Eine der Hauptanforderung an ein Navigationssystem ist die Präzision. Optoelektronische Navigationssysteme sollen sich nach Grange [81] durch eine höhere Präzision im Vergleich zu elektromagnetischen Systemen auszeichnen. Schließlich fehle der ferromagnetische Einfluss der Umgebung. Die hier vorgestellten Ergebnisse sind aber im Vergleich zu denen der elektromagnetischen Navigation nicht besser. [14]

Die Präzision optoelektronischer Navigationssysteme liegt wie unter 1.3.5 schon beschrieben bei 1-1,7 mm. Aufgrund der tatsächlichen Pedikeldurchmesser von teilweise weniger als 6 mm und des Mindestdurchmessers von 4 mm der Pedikelschrauben sind Fehlplatzierungen vorprogrammiert. Perforationen bis 2 mm können also teilweise gar nicht verhindert werden. Auch in der hier vorgestellten Patientengruppe zeigte sich ein Trend zu höheren Perforationsraten bei den dünneren Pedikeln im Bereich BWK 5-8. Zudem verlaufen die Pedikel steiler als an der LWS. Es besteht also die Gefahr, dass die Korpuskortikalis lateral perforiert wird. Aus diesen Gründen ist eine parapedikuläre Verschraubung eine sinnvolle und auch navigiert durchführbare Alternative. [82] Sie sollte bei Pedikeldurchmessern < 6mm in Betracht gezogen werden.

Ein Argument, das immer wieder gegen eine CT-basierte Navigation angeführt wird, ist die Tatsache, dass das für die Planung nötige CT präoperativ in Rückenlage angefertigt wird. Intraoperativ liegt der Patient aber auf dem Bauch. Zudem wird durch die Lagerung bzw. den Operateur eine Reposition erreicht. Dies gilt vor allem bei Frakturen, wird aber bei der Navigation nicht berücksichtigt. [69] Zusätzlich existieren noch andere Einflüsse, die die Präzision der Navigation beeinflussen sollen. So untersuchte Glossop [83] die Bewegung von Lendenwirbelkörpern während der Operation und fand atemabhängige Bewegungen von bis zu 1,3 mm, sowie durch den Operateur hervorgerufene Bewegungen von bis zu 12,3 mm. Dieser Argumentation lässt sich folgendes entgegenhalten:

• Jeder Wirbelkörper wird einzeln angepasst, Lagerungs- und Repositionsveränderungen spielen demnach keine Rolle für die Präzision

• Das Anbringen der Referenzbasis am zu navigierenden Wirbelkörper verhindert Navigationsungenauigkeiten durch Atmung oder andere Bewegungen des Wirbelkörpers

• Frakturierte Wirbelkörper werden nur selten transpedikulär verschraubt (siehe unten)

66% der in dieser Arbeit eingeschlossenen Patienten hatten Frakturen. Lediglich bei 3 Patienten führten wir eine transpedikuläre Verschraubung des frakturierten Wirbelkörpers im Sinne einer monosegmentalen Stabilisierung durch. Dies waren typischerweise inkomplette Berstungsfrakturen (A 3.1 nach Magerl [74]). Keine der Schrauben war fehlplatziert, wobei natürlich die geringe Anzahl zu berücksichtigen ist. Die Applikation von Pedikelschrauben in inkomplett geborstene Wirbelkörper technisch deutlich schwieriger und dementsprechend eine gute Indikation zur Navigation.

Bei zwei Wirbelkörpern war eine Navigation nicht möglich, da der Processus spinosus frakturiert war. Die Referenzbasis ließ sich nicht fest anbringen. In einem solchen Fall kann versucht werden, die Referenzbasis an einer anderen Struktur des Wirbelkörpers (Processus articularis inferior) anzubringen. Fixiert man sie dagegen am benachbarten Wirbelkörper, so kann es zu den weiter oben beschriebenen Relativbewegung kommen und somit die Präzision beeinflussen.

Die separate Anpassung eines jeden Wirbelkörpers und das Fixieren der Referenzbasis am Processus spinosus des zu navigierenden Wirbelkörpers kann aufgrund unserer Ergebnisse, wie auch der von anderen Autoren, als Standard empfohlen werden. [14], [66], [82]

Die CT-basierte Computer assistierte Navigation von Pedikelschrauben ist im Gegensatz zur Insertion unter Bildverstärkerkontrolle mit einer höheren Strahlenbelastung für den Patienten verbunden, wenn man die Strahlung des präoperativen CT mitberechnet. [70] Zwar wird zur Diagnostik und Klassifikation einer Wirbelkörperfraktur bzw. zur Diagnostik anderer Wirbelsäulenerkrankungen typischerweise sowieso ein CT benötigt, jedoch muss das CT für die Navigation an der BWS umfangreicher angefertigt werden (siehe auch 2.2.2). Es existieren aber keine Daten über die durchschnittliche Mehrbelastung an Strahlen für den Patienten.

Ein Vorteil der Navigation ist sicherlich die intraoperative Verminderung der Strahlenbelastung für den Operateur bzw. die im OP befindlichen Personen. Die durchschnittliche konventionelle transpedikuläre Schraubenapplikation belastet einen Chirurgen mit 10-40 mrem. [8]Durch eine ausschließliche Verwendung der Navigation entfällt diese Strahlenbelastung. In dieser Studie haben wir aber additiv zur Navigation die Durchleuchtung verwendet. Dabei variierten die ermittelten Durchleuchtungszeiten stark (0-58 Sekunden) und lagen bei durchschnittlich 15,1 Sekunden. Jones [79] berichtete über eine durchschnittliche Durchleuchtungszeit von 19,8 Sekunden pro konventionell platzierter Pedikelschraube an der LWS. Bezüglich der BWS existieren keine Studien. Es ist aber aufgrund der unter 1.1 beschriebenen Besonderheiten davon auszugehen, dass die Durchleuchtungszeit deutlich länger sein muss. Die intraoperative Strahlenexposition für den Patienten und das OP-Personal wird also trotz additiver Durchleuchtung bei der Navigation durchschnittlich vermindert.

Die meisten Autoren verzichten bei der Navigation auf einen zusätzlichen Röntgenbildverstärker. Zumindest wird in den Publikationen dieser nicht erwähnt. [14] [63] [64]Aufgrund der unter 4.1.2.3 und 4.1.2.6 beschrieben Besonderheiten kann den Einsatz eines Röntgenbildverstärkers aber nur dringend empfehlen werden.

Die präoperative Planung der Navigation zwingt den Operateur, sich mit der individuellen Anatomie im Detail zu beschäftigen. Dabei ermöglicht die dreidimensionale Darstellung eine genaue anatomische Vorstellung des zu operierenden Gebietes. Durch die Planung der Trajektorien am 3D-Modell erlernt der Operateur die korrekte Platzierung der Pedikelschrauben. Fehler können sofort am virtuellen Modell erkannt und korrigiert werden. Theoretisches Wissen lässt sich so an einem Modell üben, bevor es in die Praxis überführt wird. Intraoperativ können die gesetzten Messpunkte (Landmarks) für die Anpassung (Matching) sowie die Schraubenlage von demjenigen der die Planung durchgeführt hat leichter rekapituliert und wiedergefunden werden. In den Fällen, wo Planung und Operation durch dieselbe Person durchgeführt wurden, gab es weniger Probleme bei der Anpassung (Matching).

Die Navigation, einschließlich der präoperativen Planung, ist demnach für noch unerfahrene Operateure zu empfehlen, um die korrekte Platzierung von Pedikelschrauben unter Aufsicht zu erlernen. Allerdings sollten die möglicherweise auftretenden Probleme und Tücken der Navigation bekannt sein. Insofern ist die Aussage von Gebhard [69] zu relativieren, der postulierte, die Anwendung der Navigation sollte an besondere Qualifikationen (Facharztstatus, Lehrgänge etc.) gebunden sein.

Erfahrene Operateure argumentieren häufig, die Navigation bringe keine Vorteile, da aufgrund der Erfahrung des Operateurs seltener Fehllagen vorkämen. Dies ist allerdings nur bedingt richtig. Nur wenige Operateure haben die Lage ihrer Pedikelschrauben an der BWS tatsächlich im CT nachuntersucht. Diejenigen, die solche Untersuchungen durchführten, kamen zu dem überraschenden Ergebnis, dass sich ihre Fehlplatzierungsraten nicht signifikant von denen unerfahrener Operateure unterschied. [9] [10] [11]

Alle bisherige Studien über die Navigation an der Wirbelsäule zeigen nach entsprechender learning-curve eine deutliche, wenn nicht signifikante Senkung der Fehllagen unabhängig vom Operateur. [14] [15] [19] [63] [64] [65] [66]

Es ist nicht zwingende Vorraussetzung, dass Planung und Operation durch dieselbe Person durchgeführt werden. In unserer Klinik sind diese Aufgabenbereiche getrennt. Dies eröffnet u.a. bei frisch traumatisierten Patienten die Möglichkeit, dass die Operation (Zugang, Präparation der Wirbelkörper etc.) schon beginnen kann, während das Navigationsteam noch die Planung erstellt. Nach Durchführung des CT kann der Patient also direkt in den OP gebracht werden. Parallel erfolgt die Planung, so dass etwa 30-45 Minuten später die Navigation beginnen kann. Die durchschnittliche Dauer der präoperativen Planung betrug in unserem Kollektiv 38 Minuten 40 Sekunden. Dies belegt die Möglichkeit dieser Vorgehensweise. Von den 34 navigiert operierten Patienten mit Frakturen wurden insgesamt 14 (41,2%) notfallmäßig operiert. Die Navigation konnte dabei 11mal (78,6%) ausschließlich durchgeführt werden. 3mal (21,4%) musste aus unter 3.2.5 schon beschriebenen Gründen teilweise konventionell operiert werden.

Trotz des höheren personellen Aufwandes und der auftretenden technischen Probleme halten wir die Navigation für den Notfallpatienten in der Traumatologie für machbar und sinnvoll. In der Literatur finden sich bisher keine Angaben bezüglich der Navigation bei Notfallpatienten.

Navigationssysteme sind teuer. Das von uns verwendete System kostet etwa 250.000 Euro.

Allerdings lässt sich die Hardware der Systeme nicht nur für die Wirbelsäulennavigation, sondern wie bei dem von uns benutzten System SurgiGATE® auch für die Becken- und Knienavigation einsetzen. Andere Anwendungsmöglichkeiten werden folgen.

In dieser Arbeit konnte zwar entsprechend den Ergebnissen anderer Anwender gezeigt werden, dass sich Pedikelschraubenfehllagen signifikant vermindern lassen. Erhebliche Abweichungen aber, wie die oben beschriebenen Schraubenfehllagen über 4 mm, ließen sich nicht endgültig verhindern. Technische Probleme bzw. Unzulänglichkeiten als auch Fehler in der Bedienung sind Verursacher solcher Fehllagen. Damit stellt die Navigation trotz ihrer Vorteile nicht die endgültige Lösung des Problems der klinisch relevanten Fehllagen dar.

Neurologische Komplikationen durch fehlplatzierte Pedikelschrauben sind selten und werden in der Literatur zwischen 1-7% angegeben. [9] [11] [38] [39] [40] In seltenen Fällen muss eine Schraube tatsächlich entfernt werden. Meist sind die neurologischen Störungen auch ohne erneute Operation rückläufig. [10] In dieser Arbeit wurde eine der 211 navigiert platzierten Schrauben aufgrund ihrer Fehllage nach medial von > 6 mm auch ohne neurologisches Defizit revidiert. Dies entspricht 0,47% aller Schrauben. Indikationen, bei denen eine CT-basierte Navigation wenn immer möglich eingesetzt werden sollte, sind folgende:

• Operationen an der oberen BWS (BWK 1-8)

• Im CT nachgewiesene Pedikeldurchmesser von weniger als 6 mm

• Erhebliche degenerative, tumoröse oder entzündliche Veränderungen

• Monosegmentale Stabilisierung bei Kompressions- oder Impressionsverletzungen