1. Einleitung

• 1.1.  Geschichtliche Entwicklung der transpedikulären Verschraubung

• 1.2.  Pedikelschraubenfehlplatzierung

  • 1.2.1.  Lokalisation der Fehlplatzierungen und klinische Konsequenzen

    • 1.2.1.1. Fehlplatzierung nach lateral

    • 1.2.1.2. Fehlplatzierung nach medial

    • 1.2.1.3.  Fehlplatzierung nach kranial, kaudal oder ventral

    • 1.2.1.4. Fehlplatzierung durch zu enge Pedikel

    • 1.2.1.5. Klinische Konsequenz von Fehlplatzierungen

• 1.3. Navigation

  • 1.3.1.  Entwicklung der Navigation

  • 1.3.2.  Historische Entwicklung an der Wirbelsäule

  • 1.3.3. Bisherige in vitro und in vivo Anwendungsergebnisse der Navigation

  • 1.3.4. Nachteile und Probleme

  • 1.3.5.  Grenzen der Computernavigation

  • 1.3.6. Zusammenfassung

• 1.4. Problem und Aufgabenstellung

2.  Material und Methoden

• 2.1. Patienten

  • 2.1.1. Verteilung der Pedikelschrauben auf die Wirbelkörperhöhen

• 2.2. CT-basierte Navigation mit dem System SurgiGATE® der Firma Medivision/STRATEC Medical

  • 2.2.1. Prinzip des Systems

  • 2.2.2.  Computertomogramm als Basis

  • 2.2.3. Erstellen eines dreidimensionalen Modells (Segmentierung)

  • 2.2.4. Präoperative Planung

    • 2.2.4.1.  Planung der Punkte für die Anpassung von Punktepaaren (Paired-Point Matching)

    • 2.2.4.2. Planung der Trajektorien

      • 2.2.4.2.1. Durchmesser der Trajektorien

      • 2.2.4.2.2. Eintrittspunkt der Trajektorien, Länge und Verlauf im Wirbelkörper

  • 2.2.5. Intraoperative Navigation

    • 2.2.5.1. Systemkomponenten

      • 2.2.5.1.1. Zentrale Steuer- und Rechnereinheit

      • 2.2.5.1.2. Infrarotkamera

      • 2.2.5.1.3. Instrumenten-Interface und Instrumentarium

      • 2.2.5.1.4. Dynamische Referenzbasis (DRB)

      • 2.2.5.1.5.  Virtuelle Tastatur

      • 2.2.5.1.6. 3D-Zeigeinstrument (Pointer)

      • 2.2.5.1.7. 3D-Pedikeleröffnungs- und –vertiefungsahle

    • 2.2.5.2. Kalibrierung

    • 2.2.5.3. Anpassung (Matching)

      • 2.2.5.3.1.  Anpassung von Punktepaaren (Paired-Point Matching)

      • 2.2.5.3.2. Oberflächen-Anpassung (Surface Matching)

      • 2.2.5.3.3.  Prüfung der Anpassung (Verification)

• 2.3. Operation

  • 2.3.1.  Navigationstechnik

    • 2.3.1.1. Führungsmodus (Guidance)

    • 2.3.1.2. Pedikelschrauben

  • 2.3.2. Konventionelle Technik

  • 2.3.3.  Röntgenbildverstärker

• 2.4. Protokollierung

• 2.5. Postoperative radiologische Untersuchungen

• 2.6.  Auftreten von Komplikationen und Revisionsoperationen

• 2.7. Statistische Auswertung

3.  Ergebnisse

• 3.1. Präoperativ erhobene Daten

  • 3.1.1. Dauer der präoperativen Planung

  • 3.1.2. Besonderheiten und Probleme

• 3.2. Ergebnisse der intraoperativ erhobenen Daten

  • 3.2.1. Operationsdauer

  • 3.2.2.  Anpassung

    • 3.2.2.1. Anpassung der Punktepaare (Paired-Point Matching)

      • 3.2.2.1.1. Qualitätsindex

      • 3.2.2.1.2. Anzahl der Matchingversuche

    • 3.2.2.2. Oberflächen-Anpassung (Surface Matching)

      • 3.2.2.2.1. Qualitätsindex

      • 3.2.2.2.2. Anzahl der Matchingversuche

    • 3.2.2.3. Dauer der Anpassung

  • 3.2.3.  Dauer des navigierten Einbringens von 2 Schrauben pro Segment

  • 3.2.4. Dauer der Röntgendurchleuchtung pro Schraube

  • 3.2.5.  Probleme und Besonderheiten während der Navigation

• 3.3. Lage der navigierten Pedikelschrauben in der CT-Auswertung

  • 3.3.1. Korrekt platzierte Schrauben

  • 3.3.2. Pedikelperforationen < 2 mm

  • 3.3.3. Pedikelperforationen 2,1 bis 4 mm

  • 3.3.4.  Pedikelperforationen 4,1 bis 6 mm

  • 3.3.5. Pedikelperforationen 6,1 bis 8 mm

  • 3.3.6. Tabellarische Darstellung der navigierten Schraubenlagen

  • 3.3.7. Perforationen nach kranial oder kaudal

• 3.4. Lage der konventionell eingebrachten Pedikelschrauben im CT

  • 3.4.1. Korrekt platzierte Schrauben

  • 3.4.2. Pedikelperforationen < 2 mm

  • 3.4.3. Pedikelperforationen 2,1 bis 4 mm

  • 3.4.4. Pedikelperforationen 4,1 bis 6 mm

  • 3.4.5. Pedikelperforationen 6,1 bis 8 mm

  • 3.4.6. Tabellarische Darstellung der konventionellen Schraubenlagen

• 3.5.  Vergleich navigierter zu konventionell eingebrachten Pedikelschrauben

  • 3.5.1. Anzahl Schrauben pro Wirbelkörper

  • 3.5.2. Vergleich Schraubenlage navigiert zu konventionell

  • 3.5.3. Navigierte und konventionelle Fehllagen bezogen auf die Wirbelkörperhöhe

  • 3.5.4. Navigierte Fehllagen bezogen auf unterschiedliche Wirbelkörperhöhen

• 3.6. Relation der Schraubendurchmesser zu den Pedikeldurchmessern

• 3.7. Statistische Auswertung

  • 3.7.1. Navigierte und konventionelle Schraubenlagen

  • 3.7.2.  Navigierte und konventionelle Schraubenfehllagen

  • 3.7.3.  Vergleich unterschiedlicher Wirbelkörperhöhen

    • 3.7.3.1.  BWK 1-4

    • 3.7.3.2. BWK 5-8

    • 3.7.3.3.  BWK 9-12

• 3.8. Neurologisches Outcome der Patienten

• 3.9. Notfallnavigation

4. Diskussion

• 4.1. Praktikabilität des Navigationssystems

  • 4.1.1. Präoperative Probleme und Besonderheiten der Navigation

    • 4.1.1.1. Durchführung des CT und der Datenübertragung

    • 4.1.1.2.  Erstellung des dreidimensionalen Modells und der präoperativen Planung

  • 4.1.2. Intraoperative Probleme und Besonderheiten der Navigation

    • 4.1.2.1.  Operativer Zugang

    • 4.1.2.2. Anpassung (Matching)

    • 4.1.2.3.  Navigation des falschen Wirbelkörpers

    • 4.1.2.4. Veränderung der Topographie

    • 4.1.2.5. Unabsichtliches Verdecken der LED

    • 4.1.2.6.  Abweichungen zwischen Navigation und Bildverstärker

    • 4.1.2.7. Zeitbedarf der Navigation und der additiven Durchleuchtung

• 4.2. Lage der mit Navigation eingebrachten Pedikelschrauben

  • 4.2.1.  Lage der Schrauben in Bezug auf die Wirbelkörperhöhe

  • 4.2.2. Mediale und laterale Perforationen

  • 4.2.3. Relation der Schrauben- zum Pedikeldurchmesser

  • 4.2.4.  Nachteile der postoperativen CT-Auswertung

• 4.3. Vergleich mit konventionell eingebrachten Pedikelschrauben

• 4.4. Wie sinnvoll ist die CT-basierte optoelektronische Navigation an der BWS?

  • 4.4.1.  Präzision

  • 4.4.2. Strahlenbelastung durch CT-basierte Navigation

  • 4.4.3. Navigation für unerfahrene oder erfahrene Operateure?

  • 4.4.4.  Navigation für den Notfallpatienten

  • 4.4.5. Kosten-Nutzen-Verhältnis der Navigation

5. Zusammenfassung

Tabelle 1: Patientendaten

Tabelle 2: CT-Parameter (modifiziert aus Bedienungshandbuch SurgiGATE®)

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

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

Tabelle 5: Lagevergleich navigierte zu konventionellen Schrauben

Tabelle 6: Zusammenfassung der Tabelle 5

Tabelle 7: Fehllagen bezogen auf Wirbelkörperhöhen

Tabelle 8: Fehllagen bezogen auf Wirbelkörperabschnitte

Tabelle 9: Gesamtperforationsrate navigiert versus konventionell

Tabelle 10: Schraubenfehllagen navigiert versus konventionell

Tabelle 11: Fehllagen BWK 1-4 navigiert versus konventionell

Tabelle 12: Fehllagen BWK 5-8 navigiert versus konventionell

Tabelle 13: Fehllagen BWK 9-12 navigiert versus konventionell

Tabelle 14: Studienlage bezüglich Navigation an der BWS

Abbildung 1: Achse der (Pedikelschrauben)

Abbildung 2: Fixateur interne

Abbildung 3: Röntgenbildverstärker im lateralen und ventro-dorsalen Strahlengang

Abbildung 4: Pedikelperforation nach lateral

Abbildung 5: Parapedikuläre Verschraubung

Abbildung 6: Pedikelperforation nach medial

Abbildung 7: Pedikelperforation nach kaudal

Abbildung 8: Korpusperforation nach ventral

Abbildung 9: Infrarotsensoren erkennen LED der Instrumente

Abbildung 10: SurgiGATE® (Infrarotkamera und Rechnereinheit)

Abbildung 11: BV-Navigation

Abbildung 12: SIREMOBIL Iso-C3D

Abbildung 13-15: AO-Klassifikation nach Magerl: A-Verletzung mit Kompression

Abbildung 14: B-Verletzung mit Flexion-Distraktion

Abbildung 15: C-Verletzung mit Rotation

Abbildung 16: Computertomograph SOMATOM+4 Volume Zoom der Firma Siemens

Abbildung 17: 3D-Modell nach Sequenzierung von dorsal

Abbildung 18: 3D-Modell nach Sequenzierung von ventral

Abbildung 19: Bildschirmansicht verschiedener Ebenen

Abbildung 20: Processus spinosus

Abbildung 21: Processus articularis inferior links

Abbildung 22: Processus articularis superior links

Abbildung 23: Processus articularis superior rechts

Abbildung 24: Processus articularis inferior rechts

Abbildung 25: Trajektorie

Abbildung 26: Set-up Navigation

Abbildung 27: Infrarotkamera OPTOTRAK® 3020

Abbildung 28: Rechnereinheit SurgiGATE®

Abbildung 29: Virtuelle Echtzeit-Darstellung des Instrumentes (grün)

Abbildung 30: Instrumente (DRB am Wirbel befestigt)

Abbildung 31: Transformationsprinzip der Anpassung (Matching)

Abbildung 32: Paired-Point Matching (rot-Planung, grün-intraop)

Abbildung 33: Skip-worst des ungenauesten Punktes

Abbildung 34: Surface Matching

Abbildung 35: Verification

Abbildung 36: Intraoperativer Situs

Abbildung 37: Pedikel- und Schanzschraube

Abbildung 38: EXPOSCOP 8000 der Firma Ziehm

Abbildung 39: Optimale Schraubenlage im Pedikel

Abbildung 40: Pedikelperforation < 2 mm

Abbildung 41: Pedikelperforation 2-4 mm

Abbildung 42: Pedikelperforation 4-6 mm

Abbildung 43: Artefakte durch ableitende Harnwege

Abbildung 44: Erschwerte Höhenlokalisation

Abbildung 45: Gesamte BWS von ventral

Abbildung 46: Gesamte BWS von dorsal

Abbildung 47: Zu groß gewählte Trajektorie

Abbildung 48: Ungleichmäßige und gleichmäßige Verteilung der Messpunkte