Guía de imagen basada en tomografía computarizada intraoperatoria de haz de cono para fusión de imágenes transforaminales mínimamente invasiva

Medicine

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Summary

El propósito de este artículo es proporcionar orientación de imagen para la fusión intercuerpo transforaminal mínimamente invasiva.

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Safaee, M., Oh, T., Pekmezci, M., Clark, A. J. Cone Beam Intraoperative Computed Tomography-based Image Guidance for Minimally Invasive Transforaminal Interbody Fusion. J. Vis. Exp. (150), e57830, doi:10.3791/57830 (2019).

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Abstract

La fusión intercuerpo lumbar transforaminal (TLIF) se utiliza comúnmente para el tratamiento de la estenosis espinal, la enfermedad degenerativa del disco y la espondilolistesis. Se han aplicado enfoques de cirugía mínimamente invasiva (MIS) a esta técnica con una disminución asociada en la pérdida de sangre estimada (EBL), la duración de la estancia en el hospital y las tasas de infección, preservando al mismo tiempo los resultados con la cirugía abierta tradicional. Las técnicas anteriores de MIS TLIF implican una fluoroscopia significativa que somete al paciente, al cirujano y al personal del quirófano a niveles no triviales de exposición a la radiación, particularmente para procedimientos complejos de varios niveles. Presentamos una técnica que utiliza una tomografía computarizada intraoperatoria (TC) para ayudar en la colocación de tornillos pediculares, seguido de la fluoroscopia tradicional para la confirmación de la colocación en jaulas. Los pacientes se colocan de la manera estándar y se coloca un arco de referencia en la columna ilíaca superior posterior (PSIS) seguido de una tomografía computarizada intraoperatoria. Esto permite la colocación de tornillos pediculares basados en la guía de imágenes a través de una incisión cutánea de una pulgada en cada lado. A diferencia del MIS-TLIF tradicional que requiere imágenes fluoroscópicas significativas durante esta etapa, la operación ahora se puede realizar sin ninguna exposición adicional a la radiación al paciente o al personal del quirófano. Después de completar la facetectomía y la discectomía, la colocación final de la jaula TLIF se confirma con fluoroscopia. Esta técnica tiene el potencial de disminuir el tiempo de operación y minimizar la exposición total a la radiación.

Introduction

El TLIF es una de las varias opciones disponibles cuando se considera la fusión entre cuerpos para la enfermedad degenerativa del disco y la espondilolistesis. La técnica TLIF se desarrolló inicialmente en respuesta a complicaciones asociadas con el enfoque más tradicional de fusión intercuerpo lumbar posterior (PLIF). Más específicamente, el TLIF minimizó la retracción de los elementos neuronales, reduciendo así el riesgo de lesión en la raíz nerviosa, así como el riesgo de desgarros durales, que pueden conducir a una fuga persistente de líquido cefalorraquídeo. Como enfoque unilateral, la técnica TLIF también ofrece una mejor preservación de la anatomía normal de los elementos posteriores1. El TLIF se puede realizar ya sea abierto (O-TLIF) o mínimamente invasivo (MIS-TLIF), y EL MIS-TLIF ha demostrado serun tratamiento versátil y popular para la enfermedad degenerativa lumbar y la espondilolistesis 2,3,4. En comparación con el O-TLIF, el MIS-TLIF se ha asociado con una disminución de la pérdida de sangre, una estancia hospitalaria más corta y un menor consumo de narcóticos; las medidas de resultados radiografías y radiográficas notificadas por el paciente también son similares entre los enfoques abiertos y el MIS, lo que sugiere que el MIS-TLIF es un procedimiento igualmente eficaz pero potencialmente menos morboso5,6,7, 8,9,10,11.

Sin embargo, una limitación frecuente de la técnica tradicional de MIS es la fuerte dependencia de la fluoroscopia que expone al personal del paciente, cirujano y quirófano a dosis de radiación no triviales y tiempo de fluoroscopia que oscila entre 46-147 s12. Más recientemente, sin embargo, se ha estudiado el uso de la navegación guiada por TC intraoperatoria, con varios sistemas diferentes disponibles y descritos en la literatura, incluyendo el O-arm/STEALTH, Airo Mobile, y Stryker Spinal Navigation Systems. 13 , 14 Se ha demostrado que este tipo de técnica navegada da como resultado una colocación precisa del tornillo pedicular, minimizando al mismo tiempo el riesgo de radiación para el cirujano15,16,17,18, 19. En este artículo, presentamos una técnica novedosa para MIS-TLIF que utiliza la colocación de tornillo pedicular basado en guía de imagen seguido de la colocación de jaulas y varillas con fluoroscopia tradicional. Esta estrategia tiene el potencial de aumentar la velocidad y la precisión de la colocación del tornillo pedicular mientras minimiza la exposición a la radiación tanto al paciente como al personal del quirófano.

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Protocol

Todos los procedimientos y actividades de investigación se llevaron a cabo con la aprobación de la junta de revisión institucional (CHR #17-21909).

1. Preparación preoperatoria

  1. Inducir anestesia general en el paciente, y colocar al paciente propenso en la mesa Jackson con refuerzo torácico y almohadillas de cadera.
  2. Preparar y cubrir la espalda del paciente de la manera estéril habitual.

2. Procedimiento quirúrgico

  1. Haga una pequeña incisión de puñalada usando una hoja de #15 sobre el PSIS contralateral al lado del TLIF planeado.
  2. Coloque una aguja de biopsia a través de la incisión de la puñalada en el ilion para cosechar el aspirado de médula ósea (Figura1A). Conducir el marco de referencia de navegación en el PSIS en una trayectoria que coloca el arco de referencia inferior y medial, evitando así la interferencia con la trayectoria estándar de un tornillo pedicular S1 (Figura1B).
  3. Cubra la herida con una cortina estéril con el arco de referencia expuesto y realice una tomografía computarizada intraoperatoria.
  4. Planificar trayectorias de tornillo pedicular utilizando el sistema de navegación (Figura1C); generalmente son 3,5 cm laterales a la línea media a través de una incisión de una pulgada en cada lado para la fusión de un solo nivel (1,5 pulgadas para dos niveles, y 1,75 pulgadas para tres niveles).
  5. Utilice una guía de perforación navegada y un taladro de 2-3 mm de broca y alta velocidad para canalizar los pediculos y utilizar los cables K para marcar estas trayectorias.
  6. Coloque los tornillos pediculares caninados con torres de reducción sobre los cables k en el lado opuesto al TLIF.
  7. Determinar la trayectoria a lo largo del espacio del disco utilizando el primer dilatador tubular que se orienta mediante el sistema de navegación (Figura1D). Coloque dilatadores adicionales seguidos del retractor TLIF, que está conectado a un brazo auto-retenedor montado en la cama.
  8. Confirme el posicionamiento del retractor a través de la navegación.
  9. Realizar la laminotomía, flavectomía y faceectomía de manera estándar bajo el microscopio.
    1. Utilice un taladro de alta velocidad para realizar la laminotomía y la facetectomía; si sólo se desea una laminotomía, evite taladrar en la articulación de la faceta para preservar la integridad estructural de la columna posterior.
    2. Asegurar que el borde lateral de la laminotomía sea el aspecto medial de la articulación de la faceta, mientras que el borde medial de la laminotomía debe ser el borde medial de la lámina. Utilice un elevador Woodson para diseccionar el ligamento flavum de la dura. Una vez que esto se logra, utilice un rongeur Kerrison de 2 o 3 mm para eliminar el ligamento flavum.
      NOTA: La navegación permite una descompresión máxima y segura sin violación del pediculo (Figura1D,E).
  10. Si se necesita descompresión contralateral, angulo el retractor a través de la línea media y retire la parte inferior de la lámina contralateral, el ligamento flavum y la cápsula de faceta hipertrófica utilizando un rongeur Kerrison de 2 o 3 mm.
  11. Utilice la navegación de nuevo para identificar la trayectoria a lo largo del espacio en disco para facilitar una discectomía segura y exhaustiva.
  12. Prepare el espacio en disco con afeitadoras y distractores.
  13. Al completar la discectomía, utilice la fluoroscopia intermitente para visualizar el grado de distracción requerido durante la colocación del ensayo de jaula entre cuerpos para asegurar la preservación de las placas finales (Figura2A).
  14. Mezcle la matriz ósea celular del aloinjerto con el aspirado autólogo de médula ósea cosechado al comienzo de la operación y empaque cuidadosamente en el espacio del disco.
  15. Inserte la jaula entre cuerpos (politheretherketone [PEEK]) y confirme su posición a través de fluoroscopia lateral y anterioposterior (AP) (Figura2B).
  16. Una vez completado el TLIF, coloque los tornillos pediculares restantes.
  17. Conduzca con cuidado una varilla pre-doblada a través de los cabezales de tornillo por debajo de la fascia lumbar dorsal. Utilice fluoroscopia periódica para confirmar la longitud adecuada de la varilla.
  18. Comprima suavemente las varillas para inducir la lordosis antes de asegurarlas con tornillos de fijación de bloqueo.
  19. Obtenga una fluoroscopia final antes del cierre.
  20. Cierre la fascia toracodorsal con una sutura 0 de poliglactina 910, cierre el tejido subcutáneo con 3-0 poliglactina 910 y aproxime los bordes de la piel con tiras de cierre de la piel. Aplique un apósito hermético.

3. Atención postquirúrgica

  1. Ambular a los pacientes en el día 1 postoperatorio con una llave lumbar blanda, y obtener radiografías de pie de 36 pulgadas antes del alta (Figura2C).
  2. Proporcione a los pacientes una bomba de analgesia controlada por el paciente (PCA) con morfina o hidromorfona durante la noche y ambule el día 1 postoperatorio.
  3. Transición de los pacientes a analgésicos orales el primer día y el alta en el día postoperatorio 2-3 con seguimiento en 6 semanas.

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Representative Results

Cincuenta pacientes se sometieron a cirugía con esta técnica bajo un solo cirujano (AC). La edad promedio fue de 53 años (rango 29-84 años) con 30 mujeres y 20 hombres. Los pacientes presentaron la siguiente patología: estenosis espinal (n-45), espondilolistesis (n-29), quistes facetarios (n-5), escoliosis degenerativa (n-3) y síndrome de cauda equina (n-1). Los síntomas fueron dolor de espalda y pierna en 42 casos, dolor de espalda solo en 2 casos y radiculopatía en las extremidades inferiores en 6 casos. En 10 casos, los pacientes se habían sometido a cirugía sacada sin antecedentes a nivel de patología. Los resultados se resumen en el Cuadro1.

Se utilizó un enfoque del lado izquierdo en 25 casos y con el lado derecho en 25 casos. Hubo 33 fusiones de un solo nivel, 15 fusiones de dos niveles y 2 fusiones de tres niveles. Los niveles de fusión fueron los siguientes: L4-5 (n-35), L5-S1 (n-27), L3-4 (n-7) y L2-3 (n-2). La altura media de la jaula fue de 10,2 mm. El tiempo medio de funcionamiento fue de 240 min y el EBL promedio fue de 80 ml. Hubo una diferencia significativa en el tiempo de funcionamiento al comparar el número de niveles fusionados; 200 min para un solo nivel, 306 min para dos niveles, y 393 min para tres niveles (p < 0.001). La dosis media de radiación fue de 62,0 mGy, con 35,3 mGy de la tomografía computarizada intraoperatoria y 26,2 mGy de fluoroscopia. La duración media de la fluoroscopia fue de 42,2 s, con 5,2 s de tomografía computarizada intraoperatoria y 37,1 s de la fluoroscopia tradicional. La duración media de la estancia después de la cirugía fue de 3 días (intervalo de 1-7 días). Los resultados se resumen en el Cuadro2.

Figure 1
Figura 1 : Navegación basada en CT para MIS-TLIF. Se coloca una aguja de biopsia de médula ósea a través de una incisión de puñalada en el ilion para cosechar aspirado de médula ósea (A). El marco de referencia de navegación se coloca en la columna ilíaca superior posterior en una trayectoria que coloca el arco inferior y medial para evitar interferencias con la trayectoria estándar de los tornillos pediculares S1 (B). Las trayectorias de tornillo pedicular se visualizan utilizando el sistema de navegación (C). La trayectoria a lo largo del espacio del disco se determina utilizando el primer dilatador tubular mediante navegación (D). El uso de la navegación intraoperatoria permite una máxima descompresión segura mediante la identificación de la ubicación de los pediculos superiores (E) e inferiores (F). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 : Fluoroscopia intraoperatoria para colocación de jaulas entre cuerpos. La fluoroscopia se utiliza durante la preparación y distracción de la placa final para asegurar la restauración de altura adecuada y para evitar la violación de las placas finales (A). Las imágenes se utilizan para confirmar la posición final adecuada (B). Se obtienen radiografías de pie de 36 pulgadas (región lumbar mostrada) en todos los pacientes antes del alta (C). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Variable N.o 50
Edad
Media (rango) 53 (29-84)
Género
masculino 20 (40%)
Mujer 30 (60%)
Imc
Media (rango) 30 (21-41)
Patología
Estenosis 45 (90%)
Espondilolistesis 29 (58%)
Quiste faceta 5 (10%)
Escoliosis 3 (6%)
Cauda equina 1 (2%)
Ubicación del síntoma
Atrás 2 (4%)
Pierna 6 (12%)
Ambos 42 (84%)
Cirugía previa 10 (20%)

Tabla 1: Demografía del paciente.

Variable N.o 50
Enfoque
Izquierda 25 (50%)
Correcto 25 (50%)
Número de niveles fusionados
Una 33 (66%)
Dos 15 (30%)
Tres 2 (4%)
Niveles fusionados
L2/3 2
L3/4 7
L4/5 35
L5/S1* 27
Altura de la jaula (mm) 10.2 (7-14)
Pérdida de sangre estimada (ml) 80 (10-550)
Tiempo de funcionamiento (min) 240 (88-412)
Dosis de radiación (mGy)
TC intraoperatoria 35.3 (21.5-68.7)
Fluoroscopia 26.5 (4.3-64.3)
Total 62.0 (28.9-120.7)
Exposición a la radiación (seg)
TC intraoperatoria 5.2 (1.0-24.5)
Fluoroscopia 37.1 (8.7-94.6)
Total 42.2 (12.2-100.0)
Duración de la estancia (días) 3.1 (1-7)
* Un paciente con fusión intercuerpo L5/L6

Tabla 2: Características quirúrgicas.

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Discussion

Hay varios pasos críticos para el procedimiento descrito. El primer paso crítico es el proceso de registro. El arco de referencia debe colocarse en hueso sólido y debe orientarse adecuadamente para evitar interferir con la colocación del tornillo pedicular S1 si es necesario. El segundo paso crítico es mantener la precisión de la navegación después de realizar una tomografía computarizada intraoperatoria, que se puede realizar identificando las estructuras anatómicas normales y confirmando el posicionamiento correcto. La exactitud debe verificarse periódicamente. Tal vez una de las limitaciones de la técnica descrita es que la navegación se puede alterar inadvertidamente en medio de una operación. El registro se deriva de una posición fija del paciente en la mesa de operaciones. Como resultado, cualquier movimiento traslacional del paciente o del propio marco de referencia puede influir dramáticamente en la precisión de la navegación. Se debe tener mucho cuidado especialmente al aplicar cualquier fuerza descendente (como durante la colocación de tornillos pediculares)20. Sin embargo, si hay alguna preocupación con respecto a la precisión, el cirujano no debe dudar en repetir el registro para garantizar una alta fidelidad de la navegación.

Otro paso crítico es la preparación de las placas finales del disco para la colocación de la jaula entre cuerpos, ya que las placas finales no deben ser violadas, lo que puede resultar en un hundimiento de la jaula. Las tasas de hundimiento de jaulas PEEK en MIS-TLIF pueden ser tan altas como 15%21, por lo tanto, optimizar el ajuste de la jaula puede reducir drásticamente el riesgo de migración, hundimiento y colapso; la preservación de la placa final es fundamental para alcanzar este objetivo22,23. La fluoroscopia intermitente puede ser útil en este punto para visualizar la cantidad de distracción y la preservación de la placa final. También se puede realizar fluoroscopia final para confirmar el posicionamiento y la colocación satisfactorios de la jaula24. De esa manera, la fluoroscopia sigue siendo una herramienta crítica para esta técnica, particularmente durante la discectomía, la distracción y la colocación en jaulas. Mientras que la navegación por guía de imágenes permite la colocación de tornillos pediculares, la fluoroscopia intermitente proporciona una vista "en tiempo real" para evaluar la preservación de la placa base durante la discectomía y confirmar la trayectoria de jaula y la colocación final adecuadas.

Aparte de los errores de registro de navegación, otra limitación a la técnica propuesta es que los protocolos de navegación contemporáneos no existen para la navegación por cable guía. Esto conduce a un riesgo teórico de enhebrar el alambre guía profundo más allá del cuerpo vertebral y causar lesión intraabdominal. Con el fin de minimizar este riesgo, se recomienda tirar del cable guía hacia atrás por varias pulgadas después de la cánula del pediculo proximal20.

Existe un consenso general de que las técnicas de MIS están asociadas con una mayor exposición a la radiación en comparación con las técnicas abiertas tradicionales debido a su dependencia de la fluoroscopia25. El desarrollo de estrategias para reducir la exposición a la radiación y acortar el tiempo de funcionamiento es fundamental para mejorar los resultados y minimizar los peligros de la sobreexposición a la radiación25. La incorporación de la tomografía computarizada intraoperatoria para la navegación permite la colocación de tornillos pediculares sin necesidad de fluoroscopia constante. Villard et al. encontraron que la exposición a la radiación mediante técnicas a mano alzada era casi 10 veces mayor que con las técnicas guiadas por navegación en una cohorte de pacientes que se sometieron a una instrumentación lumbar posterior abierta estándar26. Tabaree et al. demostraron que el uso del brazo-O resultó en tasas de violación similares a las del brazo C, y la exposición a la radiación se redujo para el cirujano, pero aumentó para el paciente27. En otro estudio cadavérico para la colocación de tornillos iiosacrales, Theologis et al. confirmaron que el uso del brazo-O aumenta la exposición a la radiación al paciente28.

Hay datos limitados sobre la exposición a la radiación asociados con la técnica descrita en este manuscrito; estudios previos presentan exposición a la radiación como el tiempo total de fluoroscopia en segundos, mientras que gran parte de estos datos se generan a partir de estudios que comparan tlIF abierto tradicional con MIS-TLIF. Utilizando la guía de imagen para la colocación de tornillos pediculares, encontramos una reducción en el tiempo fluoroscópico total en comparación con los estudios históricos (42 s en comparación con 45-105 s). Además, la dosis media de radiación en nuestro estudio fue de 62,0 mGy con una tomografía computarizada intraoperatoria que representa el 57% (35,4 mGy) de la exposición a la radiación; esto se compara favorablemente con un estudio realizado por Mendelsohn et al., donde la TC intraoperatoria para la navegación durante la instrumentación espinal aumentó la dosis total de radiación al paciente en 8,74 veces29. Sin embargo, la reducción de la radiación se asoció con un aumento del tiempo de funcionamiento dado que la adquisición de imágenes puede dar lugar a retrasos relacionados con el transporte de equipos y, en algunos casos, a la necesidad de múltiples rondas de adquisición de imágenes. Los resultados de esta técnica se comparan favorablemente con los estudios históricos con respecto a La EBL y la duración de la estancia.

Una ventaja de nuestro enfoque es que en ciertos casos, elimina la necesidad de tomografía computarizada preoperatoria ya que estas imágenes se pueden adquirir en el quirófano. Hay datos limitados sobre el IMC del paciente y la exposición a la radiación asociada. Habitus corporal más grande a menudo requiere mayor dosis de radiación para penetrar en el tejido blando y puede requerir exposiciones adicionales como la dosis se optimiza intraoperatoriamente. Las estadísticas de correlación bivariada encontraron una correlación de Pearson de 0,358 entre el IMC y la dosis de fluoroscopia (p.0.013), pero un valor de 0,003 entre el IMC y el tiempo de fluoroscopia (p .0.983), lo que confirma que el aumento de la dosis de radiación, no el aumento del tiempo, se correlacionó con el IMC.

Este estudio está limitado por su diseño retrospectivo. Además, con frecuencia hay una alta demanda de tomografía computarizada intraoperatoria y estas máquinas no siempre están disponibles, lo que resulta en un "tiempo de espera" para esta parte de la operación. La coordinación de la disponibilidad de tomografíacomputarizada intraoperatoria con la hora de inicio del quirógeno tiene el potencial de acortar el tiempo operativo total al disminuir el "tiempo de espera". La exposición a la radiación asociada con la tomografía computarizada intraoperatoria es relativamente fija, sin embargo, la fluoroscopia representa un área para una mayor reducción de la exposición a la radiación. Se puede utilizar el uso de protocolos de dosis bajas, pero su viabilidad en pacientes obesos y MIS-TIF multinivel aún no está validada. Se nos alienta que incluso en estos datos preliminares, el tiempo medio de fluoroscopia de 41,6 s se compare muy favorablemente con los informes históricos; al considerar que nuestro estudio incluyó fusiones de dos y tres niveles, estos datos son aún más prometedores. Los estudios futuros incorporarán una comunicación simplificada con el personal de los quirófanos y los tecnólogos de radiación, así como protocolos de fluoroscopia de dosis bajas.

En conclusión, en este artículo, describimos una experiencia de un solo cirujano utilizando una técnica novedosa que incorpora una mezcla de navegación guiada por TC intraoperatoria y fluoroscopia tradicional al realizar un MIS TLIF. Dicha técnica representa un intermediario en la transición hacia el uso exclusivo de la navegación en el futuro30,31,32. Uno de los beneficios potenciales de esta técnica es la reducción de la exposición a la radiación tanto al paciente como al cirujano. Los resultados preliminares muestran promesa, y estudios futuros pueden probar más beneficios con esta técnica.

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Disclosures

Aaron Clark es consultor de Nuvasive. El Dr. Pekmezci, Safaee y Oh no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Nos gustaría reconocer ucSF Medical Center y el Departamento de Neurocirugía por permitirnos continuar con este esfuerzo.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
O-arm intraoperative CT Medtronic, Minneapolis, MN
Stealth Navigation System Medtronic, Minneapolis, MN
Jamshidi Needles for bone marrow biopsy
Cefazolin  antibiotic.
Vicryl Sutures
Steri-Strips for skin closure
Telfa dressing
Tegaderm for dressing
Jackson table
15-blade
High-speed bone drill
Tubular dilator
K-wires
Reduction towers
TLIF retractor
2 or 3 mm Kerrison rongeur
Woodson elevator
Disc shaver and distractor
Fluoroscopy
Allograft cellular bone matrix
Interbody cage
Rod
Soft lumbar brace
X-ray
Patient-controlled analgesia pump

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References

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