Durch die Entwicklung moderner Technologien konnte die Unfallchirurgie in der vergangenen Dekade enorme Fortschritte in der operativen Behandlung von Frakturen im Bereich der zervikalen, thorakalen und lumbalen Wirbelsäule verzeichnen. In allen operativen Behandlungsverfahren ist der Einsatz der computergestützten Navigationstechnik möglich. Anhand der vorliegenden Arbeit wird die Wertigkeit der CT-gestützten Navigation bei der operativen Behandlung thorakolumbaler Wirbelkörperfrakturen hinsichtlich der klinischen Bedeutsamkeit in der alltäglichen Anwendung untersucht. Als wesentliche Aspekte wurden dabei Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, mögliche Risiken und Fehlerquellen sowie Anforderungen an das behandelnde Personal integriert. Im Rahmen einer retrospektiv-deskriptiven Studie wurden im Zeitraum März 2002 und Juli 2004 insgesamt 97 (64 männliche, 33 weibliche) Patienten an der Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig operativ mit CT-gestützter Navigationstechnik mit Frakturen der thorakolumbalen Wirbelsäule versorgt und hinsichtlich des perioperativen und poststationären Verlaufes einschließlich potentieller Komplikationen nachuntersucht. Sowohl traumatisch (n= 83) als auch nichttraumatisch bedingte (n= 14) Frakturen der Wirbelsäule sind mit Einsatz der genannten Techniken versorgt worden. Während der größere Teil der Patienten im Alter bis 65 Jahren männlich ist, überwiegen im Alter ab 65 Jahren weibliche Patienten. Am häufigsten ist der Bereich 12. BWK und 1. LWK (70,3%) betroffen. Als Frakturursachen dominieren Stürze aus der Höhe. Unter den pathologischen Frakturen kommen vor allem Wirbelkörpermetastasen vor. Die Klassifizierung der Frakturen erfolgte anhand der Einteilung nach Magerl et al. OP-Indikationen liegen für Frakturen A2.3 - A3.3 sowie für alle B – und C-Frakturen vor. Ausnahmen stellten stark kyphosierte A1.2-Frakturen (>15-20° Kyphosewinkel, hier wurde die operative Stabilisierung vorgenommen) und wenig kyphosierte A3.1-Frakturen dar (hier wurde das konservative Vorgehen bevorzugt). Die operativen Möglichkeiten zur Stabilisierung reichen von isoliert dorsaler Versorgung mittels Fixateur interne (n=14) über isoliert ventrale (n=26) bis hin zu kombiniert dorsoventralen (n=57) Verfahren. Die am häufigsten durchgeführten dorsoventralen Operationen wurden überwiegend zweizeitig (70,2% der dorsoventralen OP´s ) durchgeführt. Postoperativ wurden die Patienten ab dem 1. postoperativen Tag mobilisiert. Anhand von Scoresystemen (Visuelle Analogskala, Hannover Wirbelsäulenscore, Frankel-Score (ASIA), Kraftgradeinteilung nach Janda, SF-36-Fragebogen) konnte der postoperative Verlauf im Rahmen der Nachuntersuchung nachvollzogen und dokumentiert werden. Röntgenbilder und CT-Aufnahmen ermöglichten ebenfalls eine Verlaufsbeobachtung. Die Integration der Navigation in etablierte OP- Verfahren stellte einen erhöhten Aufwand im Rahmen der OP- Vorbereitung als auch bei Durchführung der Operation selbst dar. Besonders in anatomisch kritischen Regionen und speziellen anatomischen Gegebenheiten zeigte sich der Nutzen dieser neuen Methode durch die zusätzliche vom Chirurgen nutzbare axiale Bildebene. Verschiedene Einflussfaktoren können dazu führen, dass eine Weiterverwendung des Navigationssystems für den Fortlauf der Operation nicht möglich und ein Umstieg auf konventionelle Verfahren notwendig ist. In der vorliegenden Arbeit lagen Ungenauigkeiten durch technische Probleme vor allem beim Matching (n=4) vor, seltener eine auffällige Fehllage bei der Pedikelschraubenimplantation (n=2), sowie intrapleurale Verwachsungen im Rahmen ventraler navigationsgestützter Eingriffe bei 2 Patienten. Navigationsbedingte Komplikationen traten bei der ventralen Versorgung nicht auf. Besonderes Augenmerk lag auf der Präzision bei der Implantation von Pedikelschrauben. Vor allem im mittleren und oberen BWS-Bereich zeigte sich die dorsale Navigation aufgrund der besonderen anatomischen Situation mit engen Pedikeln hilfreich. Aber auch im unteren BWS- und im gesamten LWS-Bereich kann die Navigation die hohen Ansprüche an die Präzision und Sicherheit für den Operateur und den Patienten steigern. Von 124 Pedikelschrauben bei traumatisch bedingten Frakturen wurden 98 optimal zentral eingebracht. 19 Schrauben davon ließen B-Perforation und 7 Schrauben eine C-Perforation erkennen. Unter den 24 eingebrachten Pedikelschrauben bei pathologischen Frakturen waren 19 in zentraler Lage. Somit können zwar Perforationen nicht gänzlich vermieden werden, jedoch wird die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Pedikelperforationen durch den Einsatz der modernen Technik insbesondere an der oberen BWS gesenkt. Zu beachten ist allerdings die nicht zu vernachlässigende verlängerte Vorbereitungszeit für die Operation (Erstellung des Datensatzes), die verlängerte OP-Dauer (Matching, initialisieren der Technik) und der erhöhte Material- und Personalaufwand. Die Durchleuchtungszeit bei der Insertion von Pedikelschrauben war an der oberen BWS (BWK 1-8) signifikant länger als an der unteren BWS und LWS. Im Vergleich zwischen navigierten und nicht navigiert implantierten Pedikelschrauben zeigte sich im beobachteten Zeitraum kein signifikanter Unterschied. Nahezu allen Patienten wurden ambulante oder stationäre Rehabilitationsmaßnahmen bewilligt. Bei polytraumatisierten Patienten war die Rehabilitationsdauer im Vergleich zu Monoverletzungen verlängert. Mit guten Behandlungsergebnissen steigt die Wahrscheinlichkeit für eine zeitnahe Wiedereingliederung ins Arbeitsleben. Die kürzeste Krankheitsdauer wurde unter den isoliert ventral versorgten Patienten festgestellt. Insgesamt waren 2 Jahre postoperativ 69% aller präoperativ arbeitstätigen Patienten wieder in den alten Beruf zurückgekehrt. Von den übrigen 31% wurden 14,3 % in andere Berufe umgeschult, 4,8 % wurden berufsunfähig, 2,4 % waren noch krankgeschrieben und 9,5 % waren arbeitslos. Lag ein Arbeitsunfall vor, war die Krankheitsdauer tendenziell verlängert. Betrachtet man das Schmerzempfinden, gaben überwiegend die isoliert dorsal versorgten Patienten auch postoperativ einen hohen Schmerzmittelbedarf an. Die Zugangsstelle an sich war davon eher nicht betroffen. Durch die Anwendung der Minithorakotomie beim ventralen Zugang wurden Postthorakotomiesyndrome nicht beobachtet. Durch den SF-36-Bogen wurde auch die Patientenzufriedenheit abgebildet. Am zufriedensten schnitt dabei die Gruppe der isoliert ventral versorgten Patienten ab. Mit der Entwicklung von OP-Techniken mit möglichst kleinem minimal invasivem Zugang wurde die Zufriedenheit gesteigert und das Schmerzempfinden der Patienten gesenkt. Weitere Möglichkeiten zur Steigerung der Patientenzufriedenheit bestehen durch begleitende psychosoziale Therapien. Zusammenfassend stellt die Anwendung der Navigationstechnik eine interessante neue Facette im Bereich der Wirbelsäulenchirurgie dar. Zu beachten ist jedoch, dass bei der CT- basierten Technik die Abbildungen auf dem Monitor nur einer virtuellen Welt entsprechen aber dem Operateur eine sinnvolle und zuverlässige Unterstützung bieten können. Den entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Operation hat auch weiterhin allein der Operateur. Daher gehört die moderne Technik in die Hände erfahrener Operateure und sollte nicht von Anfängern allein bedient werden. Anhand evidenzbasierter Untersuchung ist auch weiterhin eine Überprüfung auf Effektivität und Nutzen neu etablierter Behandlungsverfahren erforderlich um die hohe Behandlungsqualität aufrecht zu erhalten. Interessante Neuerungen stellen die nächste Generation der 3D-Bildwandler mit Flat- Panel-Technologie als auch das intraoperative CT mit Navigationsanbindung dar.

Durch die Entwicklung moderner Technologien konnte die Unfallchirurgie in der vergangenen Dekade enorme Fortschritte in der operativen Behandlung von Frakturen im Bereich der zervikalen, thorakalen und lumbalen Wirbelsäule verzeichnen. In allen operativen Behandlungsverfahren ist der Einsatz der computergestützten Navigationstechnik möglich. Anhand der vorliegenden Arbeit wird die Wertigkeit der CT-gestützten Navigation bei der operativen Behandlung thorakolumbaler Wirbelkörperfrakturen hinsichtlich der klinischen Bedeutsamkeit in der alltäglichen Anwendung untersucht. Als wesentliche Aspekte wurden dabei Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, mögliche Risiken und Fehlerquellen sowie Anforderungen an das behandelnde Personal integriert. Im Rahmen einer retrospektiv-deskriptiven Studie wurden im Zeitraum März 2002 und Juli 2004 insgesamt 97 (64 männliche, 33 weibliche) Patienten an der Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig operativ mit CT-gestützter Navigationstechnik mit Frakturen der thorakolumbalen Wirbelsäule versorgt und hinsichtlich des perioperativen und poststationären Verlaufes einschließlich potentieller Komplikationen nachuntersucht. Sowohl traumatisch (n= 83) als auch nichttraumatisch bedingte (n= 14) Frakturen der Wirbelsäule sind mit Einsatz der genannten Techniken versorgt worden. Während der größere Teil der Patienten im Alter bis 65 Jahren männlich ist, überwiegen im Alter ab 65 Jahren weibliche Patienten. Am häufigsten ist der Bereich 12. BWK und 1. LWK (70,3%) betroffen. Als Frakturursachen dominieren Stürze aus der Höhe. Unter den pathologischen Frakturen kommen vor allem Wirbelkörpermetastasen vor. Die Klassifizierung der Frakturen erfolgte anhand der Einteilung nach Magerl et al. OP-Indikationen liegen für Frakturen A2.3 - A3.3 sowie für alle B – und C-Frakturen vor. Ausnahmen stellten stark kyphosierte A1.2-Frakturen (>15-20° Kyphosewinkel, hier wurde die operative Stabilisierung vorgenommen) und wenig kyphosierte A3.1-Frakturen dar (hier wurde das konservative Vorgehen bevorzugt). Die operativen Möglichkeiten zur Stabilisierung reichen von isoliert dorsaler Versorgung mittels Fixateur interne (n=14) über isoliert ventrale (n=26) bis hin zu kombiniert dorsoventralen (n=57) Verfahren. Die am häufigsten durchgeführten dorsoventralen Operationen wurden überwiegend zweizeitig (70,2% der dorsoventralen OP´s ) durchgeführt. Postoperativ wurden die Patienten ab dem 1. postoperativen Tag mobilisiert. Anhand von Scoresystemen (Visuelle Analogskala, Hannover Wirbelsäulenscore, Frankel-Score (ASIA), Kraftgradeinteilung nach Janda, SF-36-Fragebogen) konnte der postoperative Verlauf im Rahmen der Nachuntersuchung nachvollzogen und dokumentiert werden. Röntgenbilder und CT-Aufnahmen ermöglichten ebenfalls eine Verlaufsbeobachtung. Die Integration der Navigation in etablierte OP- Verfahren stellte einen erhöhten Aufwand im Rahmen der OP- Vorbereitung als auch bei Durchführung der Operation selbst dar. Besonders in anatomisch kritischen Regionen und speziellen anatomischen Gegebenheiten zeigte sich der Nutzen dieser neuen Methode durch die zusätzliche vom Chirurgen nutzbare axiale Bildebene. Verschiedene Einflussfaktoren können dazu führen, dass eine Weiterverwendung des Navigationssystems für den Fortlauf der Operation nicht möglich und ein Umstieg auf konventionelle Verfahren notwendig ist. In der vorliegenden Arbeit lagen Ungenauigkeiten durch technische Probleme vor allem beim Matching (n=4) vor, seltener eine auffällige Fehllage bei der Pedikelschraubenimplantation (n=2), sowie intrapleurale Verwachsungen im Rahmen ventraler navigationsgestützter Eingriffe bei 2 Patienten. Navigationsbedingte Komplikationen traten bei der ventralen Versorgung nicht auf. Besonderes Augenmerk lag auf der Präzision bei der Implantation von Pedikelschrauben. Vor allem im mittleren und oberen BWS-Bereich zeigte sich die dorsale Navigation aufgrund der besonderen anatomischen Situation mit engen Pedikeln hilfreich. Aber auch im unteren BWS- und im gesamten LWS-Bereich kann die Navigation die hohen Ansprüche an die Präzision und Sicherheit für den Operateur und den Patienten steigern. Von 124 Pedikelschrauben bei traumatisch bedingten Frakturen wurden 98 optimal zentral eingebracht. 19 Schrauben davon ließen B-Perforation und 7 Schrauben eine C-Perforation erkennen. Unter den 24 eingebrachten Pedikelschrauben bei pathologischen Frakturen waren 19 in zentraler Lage. Somit können zwar Perforationen nicht gänzlich vermieden werden, jedoch wird die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Pedikelperforationen durch den Einsatz der modernen Technik insbesondere an der oberen BWS gesenkt. Zu beachten ist allerdings die nicht zu vernachlässigende verlängerte Vorbereitungszeit für die Operation (Erstellung des Datensatzes), die verlängerte OP-Dauer (Matching, initialisieren der Technik) und der erhöhte Material- und Personalaufwand. Die Durchleuchtungszeit bei der Insertion von Pedikelschrauben war an der oberen BWS (BWK 1-8) signifikant länger als an der unteren BWS und LWS. Im Vergleich zwischen navigierten und nicht navigiert implantierten Pedikelschrauben zeigte sich im beobachteten Zeitraum kein signifikanter Unterschied. Nahezu allen Patienten wurden ambulante oder stationäre Rehabilitationsmaßnahmen bewilligt. Bei polytraumatisierten Patienten war die Rehabilitationsdauer im Vergleich zu Monoverletzungen verlängert. Mit guten Behandlungsergebnissen steigt die Wahrscheinlichkeit für eine zeitnahe Wiedereingliederung ins Arbeitsleben. Die kürzeste Krankheitsdauer wurde unter den isoliert ventral versorgten Patienten festgestellt. Insgesamt waren 2 Jahre postoperativ 69% aller präoperativ arbeitstätigen Patienten wieder in den alten Beruf zurückgekehrt. Von den übrigen 31% wurden 14,3 % in andere Berufe umgeschult, 4,8 % wurden berufsunfähig, 2,4 % waren noch krankgeschrieben und 9,5 % waren arbeitslos. Lag ein Arbeitsunfall vor, war die Krankheitsdauer tendenziell verlängert. Betrachtet man das Schmerzempfinden, gaben überwiegend die isoliert dorsal versorgten Patienten auch postoperativ einen hohen Schmerzmittelbedarf an. Die Zugangsstelle an sich war davon eher nicht betroffen. Durch die Anwendung der Minithorakotomie beim ventralen Zugang wurden Postthorakotomiesyndrome nicht beobachtet. Durch den SF-36-Bogen wurde auch die Patientenzufriedenheit abgebildet. Am zufriedensten schnitt dabei die Gruppe der isoliert ventral versorgten Patienten ab. Mit der Entwicklung von OP-Techniken mit möglichst kleinem minimal invasivem Zugang wurde die Zufriedenheit gesteigert und das Schmerzempfinden der Patienten gesenkt. Weitere Möglichkeiten zur Steigerung der Patientenzufriedenheit bestehen durch begleitende psychosoziale Therapien. Zusammenfassend stellt die Anwendung der Navigationstechnik eine interessante neue Facette im Bereich der Wirbelsäulenchirurgie dar. Zu beachten ist jedoch, dass bei der CT- basierten Technik die Abbildungen auf dem Monitor nur einer virtuellen Welt entsprechen aber dem Operateur eine sinnvolle und zuverlässige Unterstützung bieten können. Den entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Operation hat auch weiterhin allein der Operateur. Daher gehört die moderne Technik in die Hände erfahrener Operateure und sollte nicht von Anfängern allein bedient werden. Anhand evidenzbasierter Untersuchung ist auch weiterhin eine Überprüfung auf Effektivität und Nutzen neu etablierter Behandlungsverfahren erforderlich um die hohe Behandlungsqualität aufrecht zu erhalten. Interessante Neuerungen stellen die nächste Generation der 3D-Bildwandler mit Flat- Panel-Technologie als auch das intraoperative CT mit Navigationsanbindung dar.:Inhaltsverzeichnis Seite Bibliographische Zusammenfassung 4 Abkürzungsverzeichnis 5 Zielstellung 7 1. Einleitung 8 1.1. Anatomie und Physiologie der Wirbelsäule 8 1.2. Klassifikation, Stabilität und OP-Indikation von Wirbelsäulenfrakturen 14 1.3. Differentialindikation bei Wirbelsäulenverletzungen 18 1.4. Klinische Bedeutung und Ziele der Anwendung von Navigationstechniken in der Wirbelsäulenchirurgie 19 1.5. Praktische Anwendung der CT-basierten Navigationstechnik 21 2. Material und Methoden 24 2.1. Patientengut 24 2.2. Spezielle OP-Ausrüstung 24 2.3. Anwendung der Navigationstechnik an der Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig 25 2.4. Indikation und Ziele einer operativen Versorgung bei thorakolumbalen Wirbelsäulenfrakturen 26 2.5. Operativ-taktisches Vorgehen 27 2.6. Score-Systeme in der Wirbelsäulenchirurgie 30 2.7. Radiologische Beurteilung vor, während und nach der operativen Versorgung 33 2.8. Poststationärer Verlauf 36 2.9. Statistische Auswertung 37 3. Ergebnisteil 38 3.1. Läsionsursache 38 3.2. Analyse der perioperativen Daten 41 3.2.1. Höhenlokalisation der Wirbelfrakturen 41 3.2.2. Klassifikation der traumatischen Frakturen und deren Häufigkeit im Überblick 42 3.2.3. Begleitverletzungen und ISS-Score 44 3.2.4. Analyse der OP-Zeiten 45 3.2.5. prä- und postoperativer neurologischer Untersuchungsstatus 47 3.2.6. Abbruchkriterien bei navigierten Operationen 48 3.2.7. Stationäre Aufenthaltsdauer 49 3.2.8. Nicht-navigationsbedingte Komplikationen 53 3.2.9. Navigationsbedingte Komplikationen 55 3.3. Auswertung der Rehabilitationsergebnisse 58 3.3.1. Rekrutierungsraten von Patienten 58 3.3.2. Auswertung der durchschnittlichen Rehabilitationsdauer 59 3.3.3. Arbeitsfähigkeit, Freizeitaktivität 61 3.3.4. Schmerzanalyse 65 3.4. Radiologische Auswertung der Operationsergebnisse 71 3.4.1. intraoperative Strahlenbelastung 71 3.4.2. Radiologische Messungen zum Kyphosierungsverhalten 73 3.5. Darstellung von drei klinischen Fallbeispielen 76 4. Diskussionsteil 85 4.1. Epidemiologische Daten 85 4.2. Perioperative Daten 86 4.2.1 Klassifikation von Wirbelsäulenfrakturen 86 4.2.2 Schwere der Verletzung und Prognoseabschätzung 86 4.2.3 OP-Dauer 86 4.2.4 Neurologie 87 4.2.5 Indikationen zum Abbruch der Navigation – Grenzen der Navigation 88 4.2.6 Navigationsassoziierte Komplikationen 89 4.2.7 Allgemeine Komplikationen 92 4.2.8 Stationäre Aufenthaltsdauer 94 4.3. Diskussion der Rehabilitationsergebnisse 94 4.3.1. Nachuntersuchung 94 4.3.2. Rehabilitationsdauer 95 4.3.3. Arbeitsfähigkeit 96 4.3.4. Schmerzanalyse 97 4.4. Diskussion aller radiologischen und aus Sicht des Strahlenschutzes relevanten Parameter 99 4.4.1. Strahlenbelastung 99 4.4.2. Radiologische Messungen 101 4.5. Quoad vitam – Fortschritt oder Rückschritt? 102 5. Zusammenfassung 104 6. Literaturverzeichnis 108 7. Anhang 112 Selbständigkeitserklärung 116 Lebenslauf 117 Danksagung 118