Navigation in der Wirbelsäulenchirurgie

Die 3D-Navigation reduziert Schraubenfehllagen und Revisionsraten gegenüber der Freihandtechnik signifikant. Was sagt die aktuelle Evidenz, wo liegen die Grenzen – und wie gelingt die Integration in die tägliche Praxis? Ein narrativer Review.

Der vorliegende narrative Review fasst die aktuelle Literatur zu Genauigkeit, klinischen Ergebnissen, Strahlenbelastung und Ökonomie der 3D-navigierten Pedikelschraubenplatzierung zusammen und vergleicht diese mit der konventionellen Freihandtechnik und fluoroskopisch gestützten Verfahren. Zusätzlich soll ein Einblick in die Implementierung eines Navigationssystems mit Tipps, Tricks und Grenzen aus der eigenen Erfahrung gegeben werden.

Hintergrund

Die Pedikelschraubeninstrumentation ist ein zentraler Bestandteil der modernen Wirbelsäulenchirurgie und gilt als eine der stabilsten Techniken zur dorsalen Stabilisierung des thorakolumbalen Übergangs.¹ Die präzise Platzierung der Schrauben ist dabei von entscheidender klinischer Bedeutung, da grobe Fehllagen zu Nervenwurzel- oder Rückenmarksschädigungen, Gefäßverletzungen, Duraläsionen und Pedikelfrakturen führen können.^2,3

Eine Metaanalyse von 16040 Schrauben bestätigte, dass alle untersuchten Navigationsplattformen das Risiko schwerer Fehllagen (>4mm) um circa 60% gegenüber konventionellen Methoden reduzieren.⁴Dennoch gilt die konventionelle Freihandtechnik mit oder ohne fluoroskopische Kontrolle als sicher mit Genauigkeitsraten (Gertzbein A–B) von >90% und wird in vielen Einrichtungen weiterhin als Standard eingesetzt.⁵

Präzision als Hauptmerkmal

Der primäre klinische Vorteil der intraoperativen 3D-Navigation liegt in der signifikant höheren Präzision der Schraubenplatzierung. In einer der größten Einzelserien wurden 5478 thorakolumbale und sakrale Pedikelschrauben analysiert, die über 15 Jahre unter O-Arm-Navigation platziert wurden. Die Genauigkeit betrug 98,63% (Gertzbein Grad A), die Rate schwerer Breaches (≥2mm) lag bei lediglich 0,55% und es war keine einzige Revisionsoperation aufgrund einer Schraubenfehllage erforderlich.⁶ Mehrere Metaanalysen stützen diese Ergebnisse. Eine ausschließlich auf randomisiert-kontrollierte Studien gestützte Analyse (14 Studien, 892 Patienten, 4046 Schrauben) ergab für navigierte und robotische Schrauben eine 2,66-fach höhere Wahrscheinlichkeit einer akkuraten Platzierung (Gertzbein Grad A–B) gegenüber der fluoroskopischen Freihandtechnik.⁷

Auch der direkte Plattformvergleich von Medtronic, BrainLab und Stryker in einer Metaanalyse von 16040 Schrauben zeigte eine signifikante Reduktion des Breach-Risikos für alle Systeme gegenüber konventionellen Kontrollen, ohne dass zwischen den Plattformen selbst ein signifikanter Genauigkeitsunterschied bestand.^4,8

Besondere Bedeutung bei Deformitäten und AIS

Eine gute Hilfestellung bietet die Navigation bei der adoleszenten idiopathischen Skoliose (AIS), da deformierte und schmale thorakale Pedikel die Freihandplatzierung erheblich erschweren können. Eine Metaanalyse mit 94 Studien zeigt eine signifikante Reduktion der Breach-Rate durch CT-Navigation, mit signifikantem Unterschied im thorakalen Bereich (7% vs. 16%), während im lumbalen Bereich kein signifikanter Unterschied bestand (4% vs. 9%).⁹ Die intraoperative 3D-Bildgebung ermöglicht eine unmittelbare Verifikation der Schraubenlage und Korrektur fehlplatzierter Implantate noch im selben Eingriff. Dies spiegelt sich – wie von Fichtner et al. in einem systematischen Review dargestellt wurde – in einer signifikant höheren Rate intraoperativer Schraubenrevisionen in der Navigationsgruppe mit intraoperativer Kontrolle der Schraubenposition wider (230/7548 vs. 32/6155 Schrauben), wodurch die Reoperationsrate von 4,38% (konventionell ohne intraoperative Kontrolle) auf 1,35% gesenkt werden konnte.¹⁰

Möglichkeiten und Limitationen

Das alleinige Bestehen einer Schraubenfehllage, auch der Grade C und D, führt nicht zwingend zu einer Revision. In der Literatur zeigen sich jedoch Tendenzen, dass die Navigation die Revisionsrate senken kann. In einer Analyse von 2232 Patient:innen mit 13703 Schrauben lag die Revisionsrate in der Navigationsgruppe bei 1,35% gegenüber 4,38% in der Freihandgruppe; auf Schraubenebene mussten 0,40% der navigierten gegenüber 1,14% der Freihand-platzierten Schrauben revidiert werden.¹⁰ Die verfügbare Datenlage zu neurologischen Komplikationen macht eine differenziertere Analyse erforderlich. Im plattformübergreifenden Vergleich fand sich kein signifikanter Unterschied zwischen den einzelnen Navigationssystemen, wobei die Navigation eine nichtsignifikante Reduktion neurologischer Komplikationen erreicht (2,9% vs. 3,1%).⁴ Auch in der AIS-spezifischen Literatur blieben die Komplikationsraten aufgrund geringer Ereignisraten und kleiner Stichproben inkonklusiv.⁹

Neben der verbesserten Genauigkeit der Schraubenplatzierung assoziieren Papalia et al. in einem rezenten systematischen Review aus dem Jahr 2024 den Einsatz intraoperativer Navigation mit günstigen perioperativen Parametern. Hierbei zeigten sich ein reduzierter intraoperativer Blutverlust, eine verkürzte Krankenhausverweildauer sowie eine geringere Rate systemischer Komplikationen, wobei dieser Trend vermutlich auch durch die Anwendung weniger invasiver Techniken in der Navigationsgruppe mitverursacht wurde.¹¹

Die Operationszeit wurde in den meisten Studien nicht signifikant verlängert.^7,8 In der AIS zeigte sich jedoch eine moderate Evidenz für eine verlängerte Operationsdauer bei Einsatz der Navigation (258 vs. 227 Minuten).⁹

Strahlenexposition

Die Strahlenexposition stellt ein zentrales Argument in der Diskussion um navigierte Verfahren dar, wobei die Perspektiven von Operateur:innen und Patient:innen differenziert betrachtet werden müssen.Für die Chirurg:innen ergibt sich ein erheblicher Vorteil: Die kumulative Strahlendosis ist bei der Freihandtechnik bis zu 9,96-fach höher als bei der navigierten Technik.¹² Die Exposition an der dominanten Hand – der am stärksten belasteten Region – beträgt bei Fluoroskopie den mehr als 10-fachen Wert der Navigation.¹³ Hinsichtlich der Strahlenexposition der Patient:innen zeigt sich eine ausgeprägte Heterogenität der Ergebnisse, die von erhöhter Exposition über fehlende signifikante Unterschiede bis hin zu einer Reduktion der Strahlendosis reicht.^8,12,13

Zusammenfassend profitieren die Chirurg:innen erheblich von einer reduzierten Strahlenbelastung, was angesichts der kumulativen Exposition über ein Berufsleben und der beschriebenen erhöhten Karzinomrisiken bei Wirbelsäulen-chirurg:innen besonders relevant ist.^14,15 Die Patient:innenexposition ist als singuläres Ereignis in der Regel vertretbar, sollte jedoch bei repetitiven Eingriffen oder pädiatrischen Patient:innen sorgfältig abgewogen werden.

Ökonomische Aspekte

Die hohen Anschaffungskosten der Navigationssysteme werden häufig als Haupthindernis für eine breitere Implementierung angeführt. Eine ökonomische Analyse aus Kanada zeigt jedoch, dass die Navigation ab einem Volumen von circa 254 instrumentierten Wirbelsäuleneingriffen pro Jahr kostensparend sein kann, da die vermiedenen Revisionskosten die höheren Systemkosten kompensieren.¹⁶ Auch aus Kostenträgerperspektive erwiesen sich sowohl navigierte als auch robotische Verfahren als kosteneffektiver gegenüber der Freihandtechnik.¹⁷ Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Anschaffungs- und Wartungskosten zwischen den Systemen erheblich variieren und sich die Ergebnisse daher nicht ohne individuelle Prüfung auf jedes Gesundheitssystem übertragen lassen.

Vergleich mit der konventionellen Freihandtechnik

Die konventionelle Freihandtechnik bietet als etabliertes Verfahren wesentliche Vorteile in der breiten Verfügbarkeit, den niedrigen Kapitalkosten und der Unabhängigkeit von komplexer Technik. Die Genauigkeitsraten (Gertzbein A–B) sind in der Literatur signifikant geringer, und die Platzierung kann besonders in hochthorakalen Segmenten und bei komplexen Deformitäten die Fehlplatzierungsrate erhöhen.^5,7

Die wesentlichen Einschränkungen der Navigation umfassen die hohen Anschaffungs- und Wartungskosten, den erhöhten Platzbedarf im Operationssaal, eine ebenso relevante Lernkurve sowie das Risiko systematischer Registrierungsfehler.^6,10 Die verbesserte Präzision stellt den größten Vorteil navigierter Verfahren dar, ein eindeutiger Nutzen hinsichtlich neurologischer Komplikationen und Vermeidung schwerwiegender Komplikationen konnte in der Literatur bei heterogener Datenlage bisher jedoch nicht nachgewiesen werden.

Tipps aus der eigenen Praxis

In unserer eigenen Praxis findet die Navigation bisher ihre hauptsächliche Verwendung in der perkutanen Schraubenbesetzung und ersetzt die bisherige fluoroskopische Besetzung beinahe vollständig. Die ersten navigierten Instrumentierungen konzentrierten sich zunächst auf den thorakolumbalen Übergang, um einen sicheren Einstieg zu erleichtern. Anschließend wurde die Technik auf den hochthorakalen Bereich sowie auf das Sakrum und Ilium ausgeweitet. Nach Erreichen der entsprechenden Lernkurve zeigt sich in der eigenen Erfahrung kein relevanter zeitlicher Unterschied im Vergleich zur konventionellen Technik – bei jedoch deutlich erhöhtem intraoperativem Komfort für das gesamte Team: Die Schraubenplatzierung kann erfolgen, ohne auf zwei simultan im Operationsfeld positionierte Bildverstärker angewiesen zu sein. Darüber hinaus reicht bei dem von uns verwendeten System ein einzelner intraoperativer 3D-Scan für circa fünf bis sechs Wirbelsegmente aus. Da dieser Scan durchgeführt wird, während sich das Personal außerhalb des Operationssaals und somit außerhalb des Strahlenfeldes befindet, ergibt sich eine direkte Reduktion der Strahlendosis für das Team – ein Vorteil, der auch in der Literatur konsistent nachgewiesen wurde.

Besondere Herausforderungen ergeben sich jedoch bei der Patient:innenlagerung und der Durchführung des Scans. Standardmäßig erfolgt die Lagerung in unserer Praxis auf einem Wirbelsäulenrahmenkissen auf dem Carbontisch. Für einen störungsfreien 3D-Scan werden die Arme eng am Körper positioniert – um eine anschließende rundum sterile Abdeckung zu ermöglichen. Der schrittweise Ablauf wird in Abbildung 1 veranschaulicht. Um die elliptische Rotation des 3D-Bildverstärkers nicht zu behindern, hat sich eine möglichst niedrige Positionierung der Patient:innen auf dem Tisch bewährt.

Fazit

Zusammengefasst übertrifft die 3D-navigierte Pedikelschraubenplatzierung die konventionelle Freihandtechnik sowohl in der Schraubengenauigkeit als auch in den Revisionsraten. Die Strahlenbelastung für das Operationsteam wird klinisch relevant reduziert, die Operationszeit bleibt weitgehend unbeeinflusst und die höheren Investitionskosten werden bei ausreichendem Fallvolumen durch geringere Revisionsraten kompensiert. Gleichwohl bleibt die Navigation ein ergänzendes Werkzeug, das fundierte anatomische Kenntnisse voraussetzt und nicht ersetzt.Die kontinuierliche technologische Weiterentwicklung lässt einen zunehmend sichereren und anwenderfreundlicherenEinsatz erwarten, um das bestmögliche Behandlungsergebnis für die Patient:innen zu gewährleisten.

Literatur: