Effektive In-vivo-Strahlendosis bei bildwandlerkontrollierter Pedikelinstrumentation vs. CT-basierter Navigation

Zusammenfassung

Der Einsatz von Computernavigation (CAS) zum Einbringen von Pedikelschrauben nimmt rasch zu. Im Gegensatz zur herkömmlichen Bildwandler – kontrollierten Technik basiert die Computernavigation primär auf der CT als Datenquelle.

Ziel der Studie war es, die Strahlenbelastung für den Patienten bei konventioneller und navigierter Operationstechnik zu untersuchen und in Beziehung zur Risikominderung und “number needed to treat” zu setzen.

Bei 20 konsekutiven Patienten mit konventioneller Pedikelinstrumentation wurden die effektiven Strahlendosen in vivo gemessen und die Organdosen errechnet. Für jeden Patienten wurden anhand des instrumentierten Abschnittes für ein Spiral CT- Protokoll die Organ- und effektiven Strahlendosen nach den Monte Carlo Referenzwerten errechnet, die für die Erstellung eines 3-D-Modells für die Navigationstechnik angefallen wären.

In jedem einzelnen Fall wären die Organdosen für das CT- Modell erheblich höher gewesen als die am BV in vivo tatsächlich gemessenen Dosen. Die effektive Strahlendosis für das CT- Modell wäre durchschnittlich 15-fach höher gewesen als die gemessene BV- Dosis. Da für den Patienten nicht eine höhere Präzision der Schraubenlage, sondern ausschliesslich das Risiko einer neurologischen Wurzelläsion von Bedeutung ist, und die erzielte Risikominderung wegen des tiefen Ausgangswertes nur ca. 1/4% beträgt, müssten nach den EBM-Regeln 400 Patienten der hohen Strahlendosis ausgesetzt werden, um 1 potentielle Wurzelläsion (meist reversibel) zu verhüten (NNT=400).

Folglich sind CT- basierte Navigationen für Routineinstrumentationen der lumbalen Pedikel (ausgenommen schwere anatomische Missbildungen) abzulehnen. Navigationssysteme ohne CT- Modell sind zu fördern.

Abstract

There is a rapid increase of computer-assisted surgery (CAS) in the spine for insertion of pedicle screws. In contrast to the traditional technique using fluoroscopy, CT is the primary source for surgical navigation systems.

Purpose of the study: to compare organ and effective doses of fluoroscopy-controlled versus computer-assisted pedicle screw insertion under the aspect of risk reduction and number needed to treat.

Materials and Methods: in 20 consecutive cases of traditional pedicle screw instrumentation under fluoroscopic control the effective doses were recorded in vivo and the organ doses then calculated. Simulating a spiral CT necessary for the 3-D-model for navigation we defined a spiral CT protocol for the instrumented levels and calculated organ and effective doses from Monte Carlo Results from CT examinations.

Results: Organ doses were clearly higher for the CT model than in any of the fluoroscopic procedures in vivo. The mean effective dose for the CT model was fifteen times higher than the fluoroscopic dose: 7.27 mSv versus 0.48 mSv.

Conclusions: in experienced hands open pedicle screw insertion in the thoracic and lumbar spine using fluoroscopy- control requires a fifteen times lower radiation dose than do CT scans necessary for computer-assisted surgery. Regarding the published small percentage of neurological complications in traditional screw insertion technique the use of computer-assisted surgery in pedicle screw insertion using CT scan should be limited to carefully chosen indications. The development of navigation systems based on other data sources than CT should be encouraged.