Ziel der vorliegenden retrospektiven Studie war es, die Exaktheit der Pedikelschraubenlage bei der dorsalen Implantation von internen Fixateuren an der Brustwirbelsäule zu untersuchen. Es wurden die Verletzungs- und Krankheitsentitäten Frakturen, Tumore bzw. Metastasen und Spondylodiszitiden der Brustwirbelsäule in die Studie aufgenommen. In den Jahren von 2005 bis 2010 wurden an der Klinik und Poliklinik für Unfall-, Wiederherstellungs - und Plastische Chirurgie der Universität Leipzig eine Vielzahl dieser Operationen durchgeführt. Insgesamt 196 Patienten wurden in die Studie aufgenommen, zusammen wurden bei diesen Patienten 1379 Schrauben implantiert. Intraoperativ wurden verschiedenen Bildgebungen angewandt, um die Lage der Schrauben zu bestimmen. Zum einen die konventionelle zweidimensionale Darstellung mittels eines Bildwandlers, zum anderen zwei Verfahren der Navigation, welche dreidimensionale Bilder liefern: die computertomographie-basierte Navgiation und die 3D-C-Arm Navigation. Postoperativ erhielten alle Patienten eine computertomographische Untersuchung der instrumentierten Region. Anhand dieser Bilder konnte die genaue Lage jeder einzelnen Schrauben im Wirbelbogen bestimmt und ausgemessen werden. Sämtliche laterale und mediale Fehllagen wurden bestimmt, um anschließend einen Vergleich der drei Verfahren hinsichtlich ihrer Genauigkeit zu vollziehen. Es zeigte sich, dass die 3D-C-Arm Navigation die niedrigste Anzahl an Schraubenfehllagen aufwies. Die konventionelle und auch die computertomographie-basierte Navigation brachten hingegen ähnliche Fehllagenraten von über 20 Prozent. Die 3D-C-Arm Navigation bringt demnach eine größere Sicherheit für den Patienten mit sich, da Komplikationen aufgrund von Schraubenfehllagen, wie beispielsweise neurologische Schäden und instabilen Osteosynthesen, seltener auftreten. Darüber hinaus könnte bei Anwendung dieses Navigationssystems eine postoperative Computertomographie entbehrlich werden, da durch den bereits intraoperativ erfolgten dreidimensionalen Scan eine hinreichende Beurteilung der Schraubenlagen möglich ist. In der Konsequenz kann somit die Strahlenexposition für den Patienten minimiert werden.

In dieser Arbeit wird das Revisionsverhalten kanülierter, fenestrierter Pedikelschrauben evaluiert. Dies erfolgt zum einen anhand von Messungen des Drehmoments bei dem Entfernen von Pedikelschrauben aus osteoporotischen Wirbelkörpern eines Kadermodells. Hierbei werden Werte nicht zementierter und zementierter, kanülierter Pedikelschrauben erhoben, verglichen und ausgewertet. Während der Schraubenexplantation werden etwaig auftretende Rotationsbewegungen des Zements im Wirbelkörper radiografisch detektiert. Darüber hinaus wird das Revisionsverhalten kanülierter, fenestrierter Pedikelschrauben nach Zementaugmentation in vivo anhand monozentrisch, retrospektiv erhobener Patientenbeispiele aus dem klinischen Alltag beurteilt. Im Rahmen der Drehmomentmessungen bei Entfernung der kanülierten, fenestrierten Pedikelschrauben nach vorangeganger Zementierung konnte keine Destruktion des Wirbelkörpers beobachtet werden. Auch in den untersuchten Fallbeispielen des klinischen Alltags konnten die zementaugmentierten Pedikelschrauben komplikationslos entfernt werden.

Ziel der vorliegenden retrospektiven Studie war es, die Exaktheit der Pedikelschraubenlage bei der dorsalen Implantation von internen Fixateuren an der Brustwirbelsäule zu untersuchen. Es wurden die Verletzungs- und Krankheitsentitäten Frakturen, Tumore bzw. Metastasen und Spondylodiszitiden der Brustwirbelsäule in die Studie aufgenommen. In den Jahren von 2005 bis 2010 wurden an der Klinik und Poliklinik für Unfall-, Wiederherstellungs - und Plastische Chirurgie der Universität Leipzig eine Vielzahl dieser Operationen durchgeführt. Insgesamt 196 Patienten wurden in die Studie aufgenommen, zusammen wurden bei diesen Patienten 1379 Schrauben implantiert. Intraoperativ wurden verschiedenen Bildgebungen angewandt, um die Lage der Schrauben zu bestimmen. Zum einen die konventionelle zweidimensionale Darstellung mittels eines Bildwandlers, zum anderen zwei Verfahren der Navigation, welche dreidimensionale Bilder liefern: die computertomographie-basierte Navgiation und die 3D-C-Arm Navigation. Postoperativ erhielten alle Patienten eine computertomographische Untersuchung der instrumentierten Region. Anhand dieser Bilder konnte die genaue Lage jeder einzelnen Schrauben im Wirbelbogen bestimmt und ausgemessen werden. Sämtliche laterale und mediale Fehllagen wurden bestimmt, um anschließend einen Vergleich der drei Verfahren hinsichtlich ihrer Genauigkeit zu vollziehen. Es zeigte sich, dass die 3D-C-Arm Navigation die niedrigste Anzahl an Schraubenfehllagen aufwies. Die konventionelle und auch die computertomographie-basierte Navigation brachten hingegen ähnliche Fehllagenraten von über 20 Prozent. Die 3D-C-Arm Navigation bringt demnach eine größere Sicherheit für den Patienten mit sich, da Komplikationen aufgrund von Schraubenfehllagen, wie beispielsweise neurologische Schäden und instabilen Osteosynthesen, seltener auftreten. Darüber hinaus könnte bei Anwendung dieses Navigationssystems eine postoperative Computertomographie entbehrlich werden, da durch den bereits intraoperativ erfolgten dreidimensionalen Scan eine hinreichende Beurteilung der Schraubenlagen möglich ist. In der Konsequenz kann somit die Strahlenexposition für den Patienten minimiert werden.

Die funktionelle Wiederherstellung des passiven Stützapparats erfolgt nach Knochenbrüchen vorrangig durch operative Eingriffe, den sogenannten Osteosynthesen, und unter Verwendung von Implantaten. Im Bereich der Wirbelsäule wird die interne Fixation mittels Systemen aus Pedikelschrauben und Stäben durchgeführt. Aufgrund verschiedener Faktoren, wie z. B. schlechter Knochenqualität infolge von Osteoporose, Entzündungen oder kurzfristiger Implantatüberlastung, kommt es zur Implantatlockerung oder zum Versagen des Implantats. In Anbetracht der zunehmend älter werdenden Gesellschaft und den damit zusammenhängenden Skeletterkrankungen entsteht ein erhöhter Bedarf an digitalen Vorhersagemodellen zur Unterstützung der operativen Eingriffe und präoperativen Planung einer optimalen Implantatverankerung. Essentiell für die Entwicklung von Vorhersagemodellen der Verankerungslebensdauer des osteoporotischen Pedikelschraube-Wirbel-Verbunds ist dabei ein grundlegendes Verständnis über die mechanischen Eigenschaften sowie Schädigungsmechanismen osteoporotischen Wirbelknochens. Zudem bedarf es geeigneter Methoden und validierter Modelle zur Lebensdaueranalyse von Implantatverankerungen, die bisher nur teilweise oder gar nicht vorlagen. Insbesondere fehlt für die osteoporotische Spongiosa bislang die systematische Beschreibung der anisotropen Elastizität in Abhängigkeit von der Knochendichte im Bereich der Pedikelschraubenverankerung. Hinsichtlich der Methoden und Modelle mangelt es an effizienten und gleichzeitig genauen Vorhersagemodellen der Lebensdauer von Implantatverankerungen. Daher wurde in dieser Arbeit die Frage gestellt, inwieweit unter biomechanischer Betrachtungsweise ein numerisches Simulationsmodell und der Ermüdungsfestigkeitsnachweis die Lebensdauer einer Implantatverankerung im menschlichen Knochen vorhersagen können. Zur Beantwortung dieser Frage wurden in der vorliegenden Arbeit experimentelle Untersuchungen zur detaillierten Materialcharakterisierung spongiösen Wirbelknochens durchgeführt. Explizit wurden mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden, wie der Computertomographie und Rasterelektronenmikroskopie, die morphologischen sowie elastischen Parameter der Wirbelspongiosa ermittelt. Mithilfe von zerstörenden einachsigen Druckversuchen konnten sowohl statische als auch zyklische Festigkeitsparameter ermittelt werden. Das Ziel dieser Untersuchungen bestand darin, morphologische sowie mechanische Kennwerte der osteoporotischen Spongiosa zu bestimmen und diese als Eingabedaten für die numerischen Modelle zu verwenden. Im Fokus der numerischen Untersuchungen stand die Übertragung des Ermüdungsfestigkeitsnachweises für metallische Bauteile auf den menschlichen Knochen bzw. auf das Anwendungsbeispiel des Pedikelschraube-Wirbel-Verbunds. Der mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführte Ermüdungsfestigkeitsnachweis erforderte ein detailliertes Modell sowie genaue Eingabedaten zur Belastung und zu den Werkstoffparametern. Darauf aufbauend wurde eine Beanspruchungsanalyse durchgeführt, die wiederum die Grundlage für eine Schädigungsrechnung des Knochens darstellte. Abgeleitet aus der Schädigungsanalyse konnte die Lebensdauer ermittelt werden, wobei eine Validierung der Lebensdauerergebnisse mittels experimenteller Untersuchungen am Bauteil erfolgte. Dieser charakteristische Ablauf diente in der vorliegenden Arbeit schließlich allen Berechnungen zur Lebensdaueranalyse des Pedikelschraube-Wirbel-Verbunds. Zur Anwendung der auf den Wirbelknochen übertragenen Lebensdaueranalyse konnten einerseits vereinfachte Wirbelmodelle der Lumbalwirbelsäule generiert und verschiedene Sensitivitätsstudien an diesen durchgeführt werden. Dabei war es das Ziel, die Lebensdauer der Pedikelschraubenverankerung im osteoporotischen Wirbelknochen vorherzusagen und grundlegende Zusammenhänge zwischen Eingangsparametern und der Schädigung des Wirbelknochens zu analysieren. Andererseits wurde ein spenderspezifisches Wirbelmodell erstellt und dieses mithilfe eines Experiments am Körperspenderpräparat validiert. Damit konnte die Grundlage für die Entwicklung eines Vorhersagemodells zur Verankerungslebensdauer und zur bestmöglichen präoperativen Pedikelschraubenpositionierung geschaffen werden. Aus den erzielten Ergebnissen der Materialcharakterisierung des spongiösen Wirbelknochens lassen sich folgende Punkte zusammenfassen. Die mathematische Formulierung des Strukturtensors für die Beziehung zwischen anisotropen Elastizitätskonstanten und dem Knochenvolumenanteil (BV/TV) konnte auf die vorliegenden µCT-Daten der osteoporotischen Spongiosa angewendet werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Hauptrichtung der Trabekel der lordotischen Haltung der Lumbalwirbelsäule folgt. Ebenso lag die größte Steifigkeit in der Längsrichtung vor, d. h. sie folgt der auftretenden Hauptbelastungsrichtung (kranial-kaudal), die durch das Wolffsche Gesetz bekannt ist. Die Ergebnisse der statischen Druckversuche wiesen insgesamt eine hohe Streuung auf. In den einachsigen quasistatischen Druckversuchen zeigte sich eine geringere Steifigkeit des Knochens gegenüber der mit der Homogenisierungstheorie und dem Strukturtensor ermittelten Steifigkeit. Trotz der geringen auswertbaren Probenanzahl konnte für die osteoporotische Spongiosa ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem aufgebrachten Dehnungsniveau und der Versagenszyklenzahl im Zeitfestigkeitsbereich ermittelt werden. Mithilfe der abstrahierten Wirbelmodelle konnten die Ursachen der Schädigung im Wirbelknochen analysiert werden. Die Schädigung ist dabei auf einzelne größere Lastamplituden bzw. auf einen sehr hohen Mittelwert zurückzuführen. Eine hohe Zyklenzahl bei kleinen Amplituden war nicht der Haupttreiber, da diese bei einer Akkumulation selbst nur einen Bruchteil der Schädigung gegenüber einmaligen Überbelastungen des Knochens ausmachten. Die Mittelwerte der Lasten sind neben den anatomischen Gegebenheiten der Wirbelsäule vorrangig auf das Körpergewicht des Patienten zurückzuführen. Postoperativ sind bei vorliegender Osteoporose daher kleinere Bewegungsamplituden und daraus kleinere Lastamplituden zur Mobilisierung zu empfehlen. Es zeigte sich zudem, dass ein vorliegendes Übergewicht des Patienten die Schädigung im Wirbelknochen im gleichen Zeitraum verdoppeln oder gleichermaßen die Verankerungslebensdauer der Pedikelschraube halbieren kann. Die Untersuchungen am Berechnungsmodell demonstrierten, dass bereits eine einmalige Überbelastung bzw. die Bewegungen eines Tages zur Lockerung der Pedikelschraube führen können. Bei osteoporotischer Knochenqualität sollte daher acht Wochen postoperativ eine maximale Bewegungsamplitude des Oberkörpers verhindert werden und ein Aufstehen bzw. Hinsetzen nur mit Abstützung durch die Arme erfolgen. Der Schraubendurchmesser hatte einen wesentlichen Einfluss auf die Verankerungslebensdauer. Es ist theoretisch davon auszugehen, dass sich mit größerwerdendem Schraubendurchmesser die Verankerungseigenschaften verbessern und eine längere Verankerungslebensdauer erzielt werden kann. Dabei sollte der Schraubendurchmesser etwa 0,5 mm bis 1 mm größer als die geringste enossale Pedikelbreite sein. Der Einfluss der Schraubenlänge ist hingegen als vernachlässigbar einzuordnen. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelten Modelle konnten mithilfe einer strukturierten Modellverifikation und -validierung die Verankerungslebensdauer im menschlichen Lumbalwirbel qualitativ vorhersagen. Eine verlässliche quantitative Vorhersage wurde noch nicht erreicht, da vor allem weitere valide Materialdaten der osteoporotischen Spongiosa benötigt werden. Primär wäre die genaue Ermittlung eines Matrixmoduls bei vorliegender Osteoporose bzw. in Abhängigkeit der Knochendichte von großem Interesse. Zudem könnte die Erforschung eines Kriteriums zur genauen Definition der vollständigen Schädigung des spongiösen Knochens in Abhängigkeit der Knochendichte sinnvoll sein. Daraufhin könnte der daraus resultierende Verankerungsverlust des Implantats im Knochen mit der in der vorliegenden Arbeit entwickelten Lebensdaueranalyse quantitativ besser vorhergesagt werden. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit lässt sich zusammenfassend erkennen, dass es nach der Weiterentwicklung und Anwendung der präsentierten Methodik zukünftig möglich sein kann, eine quantitative Vorhersage über Schädigungszonen sowie eine daraus abgeleitete Verankerungslebensdauer zu treffen. Nichtsdestotrotz wird einzig die patientenspezifische Modellierung und präoperative Bestimmung der notwendigen Materialparameter des implantatverankernden Knochens, perspektivisch eine sichere und klinisch verwertbare quantitative Vorhersage der Verankerungslebensdauer zulassen. Mit dieser Möglichkeit wäre eine patientenspezifische Auswahl der idealen Pedikelschraube sowie Positionierung im Vorfeld einer Operation möglich. Gleichermaßen könnte der Entwicklungsprozess neuartiger Schraubentypen vorangetrieben werden. Daraus kann eine Erhöhung der Lebensqualität bei Patienten aller Altersgruppen mit internem Wirbelsäulenfixateur resultieren. Weiterhin könnte die OP-Planung sicherer und zukünftig auch patientenspezifischer mithilfe neuartiger und zuverlässigerer digitaler Vorhersagemodelle gestaltet werden. Die vorliegende Arbeit konnte dafür die Grundlage legen und eine effiziente Berechnungsmethode aufzeigen, die ein Novum unter biomechanischen Modellen darstellt.:Symbolverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einführung 2 Aufgabenstellung 3 Grundlagen 3.1 Morphologie und Mechanik des Wirbelknochens 3.1.1 Knochenzusammensetzung und Anatomie der Wirbelsäule 3.1.2 Mechanostat-Theorem 3.1.3 Strukturtensor und anisotrope Elastizität 3.1.4 Statisches und zyklisches Verformungsverhalten 3.2 Pedikelschraubenverankerung 3.2.1 Schraubentypen und Instrumentierungstechniken 3.2.2 Biomechanik und Einflussfaktoren 3.3 Rechnerischer Festigkeitsnachweis von Maschinenbauteilen 3.3.1 Beanspruchungszustand und Vergleichsspannungshypothesen 3.3.2 Lebensdauerkonzepte und Wöhlerlinie 3.3.3 Rainflow-Zählung 4 Material und Methoden 4.1 Rechnerische Lebensdaueranalyse des Implantat-Wirbel-Verbunds 4.1.1 Lastkollektiv 4.1.2 Beanspruchungsrechnung 4.1.3 Schädigungsrechnung 4.2 Experimentelle Untersuchungen 4.2.1 Präparate und Bildgebung 4.2.2 Morphologische Untersuchungen 4.2.3 Anisotrope Elastizität 4.2.4 Festigkeitsuntersuchungen 4.2.5 Bauteillebensdauer (Validierungsexperiment) 4.3 Numerische Untersuchungen 4.3.1 AbstrahiertesWirbelmodell 4.3.2 Spenderspezifisches Wirbelmodell 5 Ergebnisse 5.1 Materialcharakterisierung der Spongiosa 5.1.1 Morphologieparameter 5.1.2 Mechanische Materialkennwerte 5.2 AbstrahiertesWirbelmodell 5.2.1 Lastkollektiv 5.2.2 Netzunabhängigkeitsstudie 5.2.3 Beanspruchungsanalyse 5.2.4 Schädigungsanalyse 5.3 Sensitivitätsanalysen zur Verankerungslebensdauer 5.3.1 Zusammenhang zwischen Knochendichte, Schraubendesign und Schädigungsgrad 5.3.2 Einfluss anthropometrischer Gegebenheiten 5.3.3 Sensitivität von Modellannahmen und Modellerweiterung 5.4 Lebensdauerabschätzung spenderspezifisches Wirbelmodell 5.4.1 Experimentelle Modellvalidierung 5.4.2 Auswertung der Beanspruchungen und Schädigungszonen 6 Diskussion 6.1 Charakterisierung der Spongiosa 6.1.1 Bewertung der Morphologieparameter und Elastizitätskonstanten 6.1.2 Beurteilung der Festigkeitsparameter 6.1.3 Verifikation der Hypothese 1 6.2 Lebensdaueranalyse abstrahiertesWirbelmodell 6.2.1 Pro und Contra der Modellabstraktion 6.2.2 Einfluss modelltechnischer Parameter 6.2.3 Verifikation der Hypothese 2 6.3 Übertragbarkeit und Anwendung der Lebensdaueranalyse auf Knochen 6.3.1 Relevanz des Lastkollektivs 6.3.2 Makroskopische Schadensakkumulation 6.3.3 Plausibilität der Modellergebnisse 6.3.4 Verifikation der Hypothese 3 6.4 Einschränkungen und Schlussfolgerungen 6.4.1 Experimentelle Untersuchungen 6.4.2 Numerische Untersuchungen 7 Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anlagen A Retrospektive Kohortenstudie B APDL Command Snippet C Rainflowmatrix D Berichtsformular spenderspezifisches Modell Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis

In dieser Arbeit wird das Revisionsverhalten kanülierter, fenestrierter Pedikelschrauben evaluiert. Dies erfolgt zum einen anhand von Messungen des Drehmoments bei dem Entfernen von Pedikelschrauben aus osteoporotischen Wirbelkörpern eines Kadermodells. Hierbei werden Werte nicht zementierter und zementierter, kanülierter Pedikelschrauben erhoben, verglichen und ausgewertet. Während der Schraubenexplantation werden etwaig auftretende Rotationsbewegungen des Zements im Wirbelkörper radiografisch detektiert. Darüber hinaus wird das Revisionsverhalten kanülierter, fenestrierter Pedikelschrauben nach Zementaugmentation in vivo anhand monozentrisch, retrospektiv erhobener Patientenbeispiele aus dem klinischen Alltag beurteilt. Im Rahmen der Drehmomentmessungen bei Entfernung der kanülierten, fenestrierten Pedikelschrauben nach vorangeganger Zementierung konnte keine Destruktion des Wirbelkörpers beobachtet werden. Auch in den untersuchten Fallbeispielen des klinischen Alltags konnten die zementaugmentierten Pedikelschrauben komplikationslos entfernt werden.

Die Einführung der Computer-assistierten Navigation von Pedikelschrauben an der Wirbelsäule in den klinischen Alltag konnte in mehreren Studien eine signifikante Senkung der Fehlplatzierungsraten auf deutlich unter 10% zeigen. Es existieren aber nur spärliche Daten bezüglich der Navigation an der Brustwirbelsäule und deren Anwendung bei unfallchirurgischen Patienten, typischerweise mit frischen Frakturen. Ziel dieser Arbeit war es, die Genauigkeit der CT-basierten Navigation von Pedikelschrauben an der Brustwirbelsäule mit Hilfe eines optoelektronischen Navigationssystems bei Patienten mit Frakturen, Tumoren und Entzündungen im Vergleich zur konventionellen Technik zu untersuchen. Dazu wurden bei 85 Patienten 324 Pedikelschrauben, 211 navigiert und 113 konventionell, an der Brustwirbelsäule gesetzt. Die Navigation erfolgte mit einem optoelektronischen System, wobei zusätzlich ein Bildverstärker zur Lagekontrolle verwendet wurde. Postoperativ wurde die Pedikelschraubenplatzierung mit Hilfe von Computertomogrammen dargestellt und durch einen unabhängigen Radiologen ausgewertet. In der navigierten Gruppe wurden 174 (82,5%) Schrauben korrekt platziert. In der konventionellen Gruppe waren es mit 77 (68,1%) Schrauben signifikant weniger (p < 0,003). Allerdings ließen sich erhebliche Fehllagen von über 4 mm in 1,9% der Fälle trotz Navigation nicht vermeiden. Die zusätzliche Röntgendurchleuchtung vermied vor allem die Navigation falscher Wirbelkörper sowie Abweichungen der Schrauben nach kaudal bzw. kranial. / Several studies have shown that computer assisted pedicle screw insertion in spinal surgery can decrease pedicle perforation rate significantly to less than 10%. However, few data exist concerning the accuracy of pedicle screw navigation in the thoracic spine in trauma patients. The goal of this study was to evaluate the accuracy of CT-based computer assisted pedicle screw insertion in the thoracic spine in patients with fractures, metastases and spondylodiscitis compared to conventional technique. 324 pedicle screws were inserted in the thoracic spines of 85 patients. 211 screws were placed using a CT-based optoelectronic navigation system assisted by an image intensifier. 113 screws were placed with conventional technique. Screw positions were evaluated with postoperative CT-scans by an independent radiologist. In the computer assisted group 174 (82,5%) screws were found completely within their pedicles compared with 77 (68,1%) correctly placed srews in the conventional group (p < 0,003). Despite of using the navigation system 1,9% of the computer assisted screws perforated the pedicle wall more than 4 mm. The additional use of the image intensifier helped identifying the correct vertebral body and avoided cranial or caudal pedicle wall perforations.

Im Rahmen einer experimentellen Vergleichsstudie zweier bildwandlergestützter Navigationssysteme wurde die 3D-bildwandlergestützte Navigation mit der 2D-bildwandlergestützten Navigation zur Pedikelschraubenplatzierung am Modell getestet. Neben der Präzision der Bohrungen in einem postoperativen CT wurden Bildqualität, Genauigkeit des 3D-Scans, Planbarkeit und Umsetzung der Bohrungen bewertet und verglichen. Mit der 3D- Bildwandler- Navigation wurden 38 der 40 Bohrungen exakt platziert (95%). Eine Planung wurde durch einen Softwarefehler der Alpha-Version auf dem Monitor falsch wiedergegeben. Bei einer weiteren Bohrung wurde der Bohrer verkantet, wodurch Bildschirmdarstellung und Realität voneinander abwichen. Daher kam es in einem Fall zu einer lateralen Perforation der Kortikalis im Bereich des Pedikels, im anderen zu einer kaudalen Perforation. Mit der 2D- Bildwandler- Navigation konnten alle 40 Schrauben ohne Pedikelperforation platziert werden. Zwei dieser Schrauben wurden durch die ventrale Kortikalis gebohrt. Beide Verfahren überzeugten durch hohe Präzision und Zuverlässigkeit. 3 der 4 Fehlplatzierungen waren Anwender einer Software bedingt. Eine optimierte Software und verbesserte Instrumente werden diese Fehlerquote weiter reduzieren. Voraussetzung für die 2D-bildwandlergestützten Navigation sind eine gute Bildqualität sowie normale anatomische Gegebenheiten für standardisierte Projektionen. Die neue 3D-bildwandlergestützter Navigation kombiniert die Vorteile der 2D-bildwandlergestützter Navigation und der CT- basierten Navigation mit einer Verringerung der Strahlenbelastung durch den Wegfall des präoperativen CT`s und somit der Einsatzmöglichkeit im akuten Notfall sowie nach intraoperativen Repositionsmanövern. Da kein Matching erforderlich ist, wird insbesondere bei traumatischer Verletzung oder tumorbedingter Veränderung der dorsalen Wirbelstrukturen ein großer Vorteil zur CT- basierten Navigation erwartet. Aufgrund der universellen Einsatzmöglichkeiten eines Bildwandlers wird für diese neue Technologie ein breites Indikationsspektrum angenommen. / An experimental study to compare 2D- and 3D- Computer-Assisted Fluoroscopic Navigation for pedicle screw placement. Each system was evaluated by a post-operative CT and included the comparison of the palpation of the pedicular canal, the image quality and the accuracy of planning and performance. For this purpose 40 screws have been set to 9 models of lumbar spine. Using the 3D-flouroscopy based navigation 38 from 40 (95%) drillings were placed correctly. One mistake was caused by an error of the navigation-software. The second mistake was due to a drilling mistake, the drill was not shown correctly on the monitor because the drill has been canted. Using the 2D-flouroscopy based navigation all screws could be placed correctly at the pedicle, but two times the corpus has been perforated to ventral. Both techniques are precise and reliable. 3 out of 4 mistakes were caused by incorrect handling the instrument. The other mistake happened because of a software-error. If the software and the instruments will be optimised, the amount of mistakes will be reduced in the future. In case of the 2D-flouroscopy based navigation sufficient image quality, normal anatomical structures and defined projections are required. The new 3D-flouroscopy based navigation combines the benefit of 2D-flouroscopy based navigation and CT-based navigation by reducing the radiation exposure and the preoperative planning time. Therefore, this technique is suitable for use in an emergency or intraoperative repositions. Because no matching-procedure is necessary for CT-based navigation, we expect advantages especially in therapy of traumatic injuries or changes at the dorsal structures of spine caused by tumour. Furthermore, the use of fluoroscopic based navigation extends the range of applications/the spectrum of indication for this new technology.