Guida all'immagine basata sulla tomografia computerizzata del fascio di cono per la fusione intercorpale trasforale mini-invasiva

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Summary

Lo scopo di questo articolo è quello di fornire un'immagine-guida per la fusione intercorpale transforaminale minimamente 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 fusione intercorpale dello lombare transforaminale (TLIF) è comunemente utilizzata per il trattamento della stenosi spinale, della malattia degenerativa del disco e della spondyloliste. A questa tecnica sono stati applicati approcci di chirurgia mini-invasiva (MIS) con una diminuzione associata della perdita di sangue stimata (EBL), della durata della degenza ospedaliera e dei tassi di infezione, preservando i risultati con la chirurgia aperta tradizionale. Le precedenti tecniche MIS TLIF comportano una fluoroscopia significativa che sottopone il paziente, il chirurgo e il personale della sala operatoria a livelli non banali di esposizione alle radiazioni, in particolare per complesse procedure multilivello. Presentiamo una tecnica che utilizza una tomografia computerizzata intraoperatoria (CT) per aiutare nel posizionamento delle viti del pedicolo, seguita dalla fluoroscopia tradizionale per la conferma del posizionamento della gabbia. I pazienti sono posizionati nella moda standard e un arco di riferimento è posto nella colonna vertebrale iliaca superiore posteriore (PSIS) seguita da tac intraoperatoria. Ciò consente il posizionamento basato sull'immagine delle viti del cavalletto attraverso un'incisione cutanea di un pollice su ciascun lato. A differenza del MIS-TLIF tradizionale che richiede un'imaging fluoroscopico significativo durante questa fase, l'operazione può ora essere eseguita senza alcuna ulteriore esposizione alle radiazioni al paziente o al personale della sala operatoria. Dopo il completamento della facetectomia e della discectomia, il posizionamento finale della gabbia TLIF è confermato con fluoroscopia. Questa tecnica ha il potenziale per ridurre il tempo operativo e ridurre al minimo l'esposizione totale alle radiazioni.

Introduction

Il TLIF è una delle diverse opzioni disponibili quando si considera la fusione intercorpale per la malattia degenerativa del disco e la spondylolistesi. La tecnica TLIF è stata inizialmente sviluppata in risposta alle complicazioni associate al più tradizionale approccio PLIF (posteriore mlomolo intercorpale). Più specificamente, il TLIF ha ridotto al minimo la retrazione degli elementi neurali, riducendo così il rischio di lesioni della radice nervosa e il rischio di strappi di durale, che possono portare a persistente perdita di liquido cerebrospinale. Come approccio unilaterale, la tecnica TLIF offre anche una migliore conservazione della normale anatomia degli elementi posteriori1. Il TLIF può essere eseguito sia aperto (O-TLIF) o minimamente invasivo (MIS-TLIF), e MIS-TLIF ha dimostrato di essere un trattamento versatile e popolare per la malattia degenerativa lombare e spondylolisthesis2,3,4. Rispetto all'O-TLIF, il MIS-TLIF è stato associato a una diminuzione della perdita di sangue, una degenza ospedaliera più breve e un minor uso di stupefacenti; le misure di esito esito radiografico e riferito dal paziente sono simili anche tra gli approcci aperti e MIS, suggerendo così che il MIS-TLIF è una procedura altrettanto efficace ma potenzialmente meno morbosa5,6,7 8,9,10,11.

Tuttavia, una limitazione frequente della tecnica MIS tradizionale è la forte dipendenza dalla fluoroscopia che espone il paziente, il chirurgo e il personale della sala operatoria a dosi di radiazioni non banali e tempo di fluoroscopia che vanno da 46-147 s12. Più recentemente, tuttavia, è stato studiato l'uso della navigazione intraoperatoria guidata tcattività, con diversi sistemi disponibili e descritti nella letteratura, tra cui i sistemi di navigazione spinale O-arm/STEALTH, Airo Mobile e Stryker Spinal Navigation. 13 del sistema , 14 È stato dimostrato che questo tipo di tecnica navigata si traduca in un posizionamento accurato della vite del pedicolo, riducendo al minimo il rischio di radiazioni al chirurgo15,16,17,18, 19.In questo articolo, presentiamo una nuova tecnica per MIS-TLIF che utilizza il posizionamento della vite del pedone basato sull'immagine seguita dal posizionamento di gabbie e aste con la fluoroscopia tradizionale. Questa strategia ha il potenziale per aumentare la velocità e la precisione del posizionamento della vite del pedicolo riducendo al minimo l'esposizione alle radiazioni sia per il paziente che per il personale della sala operatoria.

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Protocol

Tutte le procedure e le attività di ricerca sono state svolte con l'approvazione del comitato di revisione istituzionale (CHR #17-21909).

1. Preparazione preoperatoria

  1. Indurre l'anestesia generale nel paziente, e posizionare il paziente inclini sul tavolo Jackson con sostegno toracico e cuscinetti dell'anca.
  2. Prepara e drappa la schiena del paziente nel solito modo sterile.

2. Procedura chirurgica

  1. Fare una piccola incisione pugnalata utilizzando una #15-blade sul PSIS contralaterale al lato del TLIF pianificato.
  2. Posizionare un ago biopsia attraverso l'incisione pugnalata nell'ilio per raccogliere il midollo osseo aspirato (Figura 1A). Guidare il piano di riferimento di navigazione nel PSIS in una traiettoria che posiziona l'arco di riferimento inferiore e mediale, evitando così interferenze con la traiettoria standard di una vite a piedistallo S1 (Figura 1B).
  3. Coprire la ferita con un drappo sterile con l'arco di riferimento esposto ed eseguire una TAC intraoperatoria.
  4. Pianificare le traiettorie delle viti del peduncolo utilizzando il sistema di navigazione (Figura 1C); sono generalmente laterali di 3,5 cm alla linea mediana attraverso un'incisione di un pollice su ogni lato per la fusione a livello singolo (1,5 pollici per due livelli e 1,75 pollici per tre livelli).
  5. Utilizzare una guida di perforazione navigate e 2-3 mm bit e trapano ad alta velocità per cannulare i pedicle e utilizzare K-wires per contrassegnare queste traiettorie.
  6. Posizionare le viti del pedicolo cannulato con torri di riduzione sopra i fili k sul lato opposto al TLIF.
  7. Determinare la traiettoria lungo lo spazio del disco utilizzando il primo dilatatore tubolare orientato utilizzando il sistema di navigazione (Figura 1D). Posizionare dilatatori aggiuntivi seguiti dal ritrattore TLIF, che è collegato a un braccio autosufficiente montato sul letto.
  8. Confermare il posizionamento del retrattore tramite la navigazione.
  9. Eseguire la laminotomia, flavectomia, e facetectomy in modo standard al microscopio.
    1. Utilizzare un trapano ad alta velocità per eseguire la laminotomia e facetectomy; se si desidera solo una laminotomia, evitare di perforare nell'articolazione sfaccettata al fine di preservare l'integrità strutturale della colonna posteriore.
    2. Assicurarsi che il bordo laterale della laminotomia sia l'aspetto mediale dell'articolazione sfaccettata, mentre il bordo mediale della laminotomia dovrebbe essere il bordo mediale della lamina. Utilizzare un ascensore Woodson per sezionare il flavum di legamento dalla dura. Una volta ottenuto questo risultato, utilizzare un rongeur Kerrison da 2 o 3 mm per rimuovere il flavum di legamento.
      NOT: La navigazione consente una decompressione sicura massima senza violazione del cavalletto (Figura 1D, E).
  10. Se è necessaria una decompressione controlaterale, inclinare il retrattore attraverso la linea mediana e rimuovere la parte inferiore della lamina contralaterale, il flavum di legamento e la sfaccettatura ipertrofica utilizzando un rongeur Kerrison da 2 o 3 mm.
  11. Utilizzare nuovamente la navigazione per identificare la traiettoria lungo lo spazio del disco per facilitare una discectomia sicura e approfondita.
  12. Preparare lo spazio su disco con rasoi e distrattori.
  13. Dopo aver completato la discectomia, utilizzare la fluoroscopia intermittente per visualizzare il grado di distrazione richiesto durante il posizionamento di prova della gabbia intercorpale per garantire la conservazione delle piastre finali (Figura 2A).
  14. Mescolare la matrice ossea cellulare allotrapianto con l'aspirato del midollo osseo autologo raccolto all'inizio dell'operazione e imballare con attenzione nello spazio del disco.
  15. Inserire la gabbia intercorpale (polyetheretherketone [PEEK]) e confermare la sua posizione tramite fluoroscopia laterale e anterio-posteriore (AP) (Figura 2B).
  16. Una volta completato il TLIF, posizionare le viti del pedicolo rimanenti.
  17. Guidare con attenzione un'asta pre-piegata attraverso le teste di vite sotto la fascia lombare dorsale. Utilizzare la fluoroscopia periodica per confermare un'adeguata lunghezza dell'asta.
  18. Comprimere delicatamente le aste per indurre la lordosi prima di fissarle con viti a set di bloccaggio.
  19. Ottenere una fluoroscopia finale prima della chiusura.
  20. Chiudere la fascia toracodorsal e una sutura 0 polyglactin 910, chiudere il tessuto sottocutaneo con 3-0 polyglactin 910 e approssimare i bordi della pelle con strisce di chiusura della pelle. Applicare una medicazione a tenuta stagna.

3. Cura post-chirurgica

  1. Ambulate pazienti al giorno postoperatorio 1 con un tutore lombare morbido, e ottenere raggi X in piedi 36 pollici prima della scarica (Figura 2C).
  2. Fornire ai pazienti una pompa di analgesia (PCA) controllata dal paziente con morfina o idromorfone durante la notte e ambulate il giorno postoperatorio 1.
  3. Transizione dei pazienti ai farmaci per il dolore orale il primo giorno e scarico il giorno postoperatorio 2-3 con follow-up in 6 settimane.

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Representative Results

Cinquanta pazienti sono stati sottoposti a un intervento chirurgico con questa tecnica sotto un unico chirurgo (AC). L'età media era di 53 anni (gamma 29-84 anni) con 30 donne e 20 uomini. I pazienti presentavano la seguente patologia: stenosi spinale (n. 45), spondylolisthesi (n. 29), cisti sfaccettate (n.5), scoliosi degenerativa (n. 3) e sindrome dell'equina cauda (n. 1). I sintomi erano mal di schiena e alle gambe in 42 casi, mal di schiena da solo in 2 casi e radiculopatia dell'estremità inferiore in 6 casi. In 10 casi, i pazienti erano stati sottoposti a precedenti interventi chirurgici a livello di patologia. I risultati sono riepilogati nella Tabella 1.

Un approccio a sinistra è stato utilizzato in 25 casi e di lato destro in 25 casi. C'erano 33 fusioni a livello singolo, 15 fusioni a due livelli e 2 fusioni a tre livelli. I livelli di fusione erano i seguenti: L4-5 (n. 35), L5-S1 (n. 27), L3-4 (n . 7) e L2-3 (n. 2). L'altezza media della gabbia era di 10,2 mm. Il tempo medio operativo era di 240 min e l'EBL medio di 80 mL. C'è stata una differenza significativa nel tempo operativo quando si confrontava il numero di livelli fusi; 200 min per un singolo livello, 306 min per due livelli e 393 min per tre livelli (p < 0.001). La dose media di radiazioni era di 62,0 mGy, con 35,3 mGy dalla TAC intraoperatoria e 26,2 mGy dalla fluoroscopia. La durata media della fluoroscopia era di 42,2 s, con 5,2 s da scansione TC intraoperatoria e 37,1 s dalla fluoroscopia tradizionale. La durata media del soggiorno dopo l'intervento chirurgico è stata di 3 giorni (intervallo 1-7 giorni). I risultati sono riassunti nella tabella 2.

Figure 1
Figura 1 : navigazione basata su CT per MIS-TLIF. Un ago di biopsia del midollo osseo viene posto attraverso un'incisione pugnalata nell'ilium per raccogliere il midollo osseo aspirato (A). Il piano di riferimento di navigazione è posto nella colonna vertebrale iliaca superiore posteriore in una traiettoria che posiziona l'arco inferiore e mediale per evitare interferenze con la traiettoria standard delle viti del pedicolo S1 (B). Le traiettorie delle viti a pedalale vengono visualizzate utilizzando il sistema di navigazione (C). La traiettoria lungo lo spazio del disco viene determinata utilizzando il primo dilatatore tubolare per navigazione (D). L'uso della navigazione intraoperatoria consente una decompressione sicura massima identificando la posizione dei piediccoli superiori (E) e inferiori (F). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 : fluoroscopia fluorante intraoperatoria per il posizionamento della gabbia intercorpale. La fluoroscopia viene utilizzata durante la preparazione e la distrazione della piastra per garantire il ripristino dell'altezza appropriato ed evitare la violazione delle piastre finali (A). L'imaging viene utilizzato per confermare la posizione finale appropriata (B). I raggi X in piedi da 36 pollici (mostraregione lombare) sono ottenuti su tutti i pazienti prima della dimissione (C). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

variabile N. 50
età
Media (intervallo) 53 (29-84)
genere
maschio 20 (40%)
femmina 30 (60%)
Bmi
Media (intervallo) 30 (21-41)
patologia
stenosi f 45 (90%)
Spondylolisthesis 29 (58%)
Cisti sfaccettata 5 (10%)
Scoliosi 3 (6%)
Cauda equina 1 (2%)
Posizione sintomo
Indietro 2 (4%)
gamba 6 (12%)
entrambi 42 (84%)
Chirurgia precedente 10 (20%)

Tabella 1: Dati demografici dei pazienti.

variabile N. 50
avvicinarsi
passato semplice e participio passato di "leave" 25 (50%)
va bene 25 (50%)
Numero di livelli fusi
uno 33 (66%)
due 15 (30%)
tre 2 (4%)
Livelli fusi
L2/3 2
L3/4 7
L4/5 35
L5/S1 27
Altezza gabbia (mm) 10.2 (7-14)
Perdita di sangue stimata (ml) 80 (10-550)
Tempo operativo (min) 240 (88-412)
Dose di radiazioni (mGy)
TC intraoperatorio 35.3 (21.5-68.7)
Fluoroscopia 26.5 (4.3-64.3)
totale 62.0 (28.9-120.7)
Esposizione alle radiazioni (sec)
TC intraoperatorio 5.2 (1.0-24.5)
Fluoroscopia 37.1 (8.7-94.6)
totale 42.2 (12.2-100.0)
Durata del soggiorno (giorni) 3.1 (1-7)
Un paziente con fusione intercorpale L5/L6

Tabella 2: Caratteristiche chirurgiche.

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Discussion

Esistono diversi passaggi critici per la procedura descritta. Il primo passo critico è il processo di registrazione. L'arco di riferimento deve essere posizionato in osso solido e deve essere orientato in modo appropriato per evitare di interferire con il posizionamento della vite del pedicle S1, se necessario. Il secondo passaggio critico è mantenere la precisione della navigazione dopo l'esecuzione di una TAC intraoperatoria, che può essere eseguita identificando le normali strutture anatomiche e confermando il corretto posizionamento. L'accuratezza deve essere verificata periodicamente. Forse uno dei limiti della tecnica descritta è che la navigazione può essere inavvertitamente alterata nel mezzo di un'operazione. La registrazione è derivata da una posizione fissa del paziente sul tavolo operatorio. Di conseguenza, qualsiasi movimento traslazionale del paziente o del telaio di riferimento stesso può influenzare notevolmente l'accuratezza della navigazione. Particolare attenzione deve essere presa quando si applicano forze di ribasso (ad esempio durante il posizionamento delle viti del pedicolo)20. Tuttavia, se ci sono preoccupazioni per quanto riguarda l'accuratezza, il chirurgo non deve esitare a ripetere la registrazione per garantire alta fedeltà della navigazione.

Un altro passo critico è la preparazione delle piastre di estremità del disco per il posizionamento della gabbia intercorpale, in quanto le piastre finali non devono essere violate, il che può causare cedimenti della gabbia. I tassi di cedimento della gabbia PEEK in MIS-TLIF possono essere fino al 15%21, ottimizzando così l'adattamento della gabbia può ridurre drasticamente il rischio di migrazione, subsidenza e collasso; la conservazione della piastra è fondamentale per raggiungere questo obiettivo22,23. La fluoroscopia intermittente può essere utile a questo punto per visualizzare la quantità di distrazione e conservazione della piastra finale. La fluoroscopia finale può essere eseguita anche per confermare il posizionamento e il posizionamento soddisfacenti della gabbia24. In questo modo, la fluoroscopia rimane uno strumento critico per questa tecnica, in particolare durante la discectomia, la distrazione e il posizionamento della gabbia. Mentre la navigazione di guida dell'immagine consente il posizionamento della vite del pedicolo, la fluoroscopia intermittente fornisce una vista "in tempo reale" per valutare la conservazione della piastra di chiusura durante la discectomia e confermare la traiettoria della gabbia appropriata e il posizionamento finale.

Oltre agli errori di registrazione della navigazione, un'altra limitazione alla tecnica proposta è che non esistono protocolli di navigazione contemporanei per la navigazione guidewire. Questo porta ad un rischio teorico di infilare la guidafilo profondo oltre il corpo vertebrale e causando lesioni intraaddominali. Al fine di ridurre al minimo questo rischio, si consiglia di tirare la guidafilo indietro di diversi pollici dopo aver cannulato il pedicle prossimale20.

C'è un consenso generale sul fatto che le tecniche MIS sono associate ad una maggiore esposizione alle radiazioni rispetto alle tecniche aperte tradizionali a causa della loro dipendenza dalla fluoroscopia25. Lo sviluppo di strategie per ridurre l'esposizione alle radiazioni e ridurre i tempi operativi è fondamentale per migliorare i risultati, riducendo al minimo i pericoli di sovraesposizione alle radiazioni25. L'incorporazione della TAC intraoperatoria per la navigazione consente il posizionamento di viti pedicle senza la necessità di fluoroscopia costante. L'esposizione alle radiazioni con tecniche a mano libera era quasi 10 volte superiore rispetto alle tecniche guidate dalla navigazione in una coorte di pazienti sottoposti a strumentazione lombare posteriore aperta standard26. Tabaree et al. ha dimostrato che l'uso del braccio O ha provocato tassi di violazione simili a quelli del braccio C, e l'esposizione alle radiazioni è stata abbassata per il chirurgo, ma è aumentata per il paziente27. In un altro studio cadaverico per il posizionamento della vite iliosacral, Theologis et al. ha confermato che l'uso del braccio O aumenta l'esposizione alle radiazioni al paziente28.

Ci sono dati limitati sull'esposizione alle radiazioni associati alla tecnica descritta in questo manoscritto; studi precedenti presentano l'esposizione alle radiazioni come il tempo totale di fluoroscopia in secondi, mentre molti di questi dati sono generati da studi che confrontano il TLIF aperto tradizionale con IL MIS-TLIF. Utilizzando la guida dell'immagine per il posizionamento della vite del pedicolo, abbiamo trovato una riduzione del tempo fluoroscopico totale rispetto agli studi storici (42 s rispetto a 45-105 s). Inoltre, la dose media di radiazioni nel nostro studio era di 62,0 mGy con TAC intraoperatoria che rappresentava il 57% (35,4 mGy) dell'esposizione alle radiazioni; questo si raffronta favorevolmente con uno studio condotto da Mendelsohn et al., dove la TC intraoperatoria per la navigazione durante la strumentazione spinale ha aumentato la dose totale di radiazioni al paziente di 8,74 volte29. Tuttavia, la riduzione delle radiazioni è stata associata a un aumento del tempo operativo, dato che l'acquisizione di immagini può comportare ritardi legati al trasporto di apparecchiature e, in alcuni casi, la necessità di più cicli di acquisizione dell'immagine. I risultati di questa tecnica si confrontano favorevolmente con gli studi storici relativi all'EBL e alla durata del soggiorno.

Un vantaggio per il nostro approccio è che in alcuni casi, elimina la necessità di scansione T Preoperatoria dal momento che queste immagini possono essere acquisite in sala operatoria. Ci sono dati limitati sull'IMC del paziente e sull'esposizione alle radiazioni associate. Più abitudine del corpo spesso richiede un aumento del dosaggio di radiazioni per penetrare il tessuto molle e può richiedere esposizioni aggiuntive come il dosaggio è ottimizzato intraoperatorio. Le statistiche di correlazione bivarite hanno trovato una correlazione di Pearson di 0,358 tra BMI e dose di fluoroscopia (p0,013), ma un valore di 0,003 tra BMI e tempo di fluoroscopia (p- 0,983), confermando che l'aumento della dose di radiazioni, non un aumento del tempo, è stato correlato con l'IMC.

Questo studio è limitato dal suo design retrospettivo. Inoltre, c'è spesso una forte domanda di TAC intraoperatoria e queste macchine non sono sempre disponibili, con conseguente "tempo di attesa" per questa parte dell'operazione. Il coordinamento della disponibilità della scansione CT intraoperatoria con l'ora di inizio DI OR potrebbe ridurre il tempo operativo totale diminuendo il "tempo di attesa". L'esposizione alle radiazioni associata alla TAC intraoperatoria è relativamente fissa, tuttavia, la fluoroscopia rappresenta un'area per un'ulteriore riduzione dell'esposizione alle radiazioni. L'uso di protocolli a basse dosi può essere utilizzato, ma la loro vitalità in pazienti obesi e MIS-TLIT multilivello non è ancora convalidata. Siamo incoraggiati dal fatto che anche in questi dati preliminari, il tempo medio di fluoroscopia di 41,6 s si confronta molto favorevolmente con i rapporti storici; se si considera che il nostro studio includeva fusioni a due e tre livelli, questi dati sono ancora più promettenti. Gli studi futuri comprenderanno una comunicazione semplificata con il personale della sala operatoria e i tecnici delle radiazioni, nonché protocolli di fluoroscopia a basse dosi.

In conclusione, in questo articolo, descriviamo un'esperienza per singolo chirurgo utilizzando una nuova tecnica che incorpora una miscela di navigazione intraoperatoria guidata tcattività e fluoroscopia tradizionale quando si esegue un MIS TLIF. Tale tecnica rappresenta un intermediario nella transizione verso l'utilizzo esclusivo della navigazione nel futuro30,31,32. Uno dei potenziali benefici di questa tecnica è la riduzione dell'esposizione alle radiazioni al paziente e al chirurgo. Risultati preliminari mostrano promessa, e studi futuri possono rivelarsi ulteriori benefici con questa tecnica.

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Disclosures

Il dottor Aaron Clark è un consulente per Nuvasive. Dr. Pekmezci, Safaee, e Oh non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Vorremmo riconoscere UCSF Medical Center e il Dipartimento di Neurochirurgia per averci permesso di perseguire questo sforzo.

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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