Избирательное применение навигационных шаблонов при идиопатическом сколиозе: технические и хронометрические особенности

Цель исследования. Оценить непосредственные результаты избирательного применения навигационных шаблонов при оперативном лечении идиопатического сколиоза.

Материал и методы. Задняя инструментальная фиксация при идиопатическом сколиозе выполнена 12 пациентам 14–17 лет. У 6 больных для установки транспедикулярных винтов в позвонки с наименее благоприятными морфометрическими характеристиками применены двухуровневые навигационные шаблоны (группа А), у 6 – все винты установлены по методике free-hand (группа Б). Число установленных винтов у каждого пациента составило от 16 до 20. Группы сопоставимы по полу, возрасту, величине ведущей дуги, числу включенных в зону фиксации позвонков, числу и характеру опорных элементов. Проведено сравнение длительности операции и объема кровопотери между группами, а в группе с навигационными шаблонами выполнен учет времени, затрачиваемого на создание виртуальных объектов, а также оценена корректность стояния винтов по системе 2-миллиметровых инкрементов.

Результаты. Избирательное использование навигационных шаблонов, в сравнении с методикой тотальной free-hand имплантации винтов, обеспечивает достоверное сокращение продолжительности операции, не влияя на объем кровопотери и величину коррекции дуги. В группе А 48 винтов имплантированы с использованием шаблонов, 59 – по методике free-hand, при этом ширина корней дуг на уровнях навигации составила 4,28 ± 1,43 мм при 6,53 ± 1,72 мм на сравниваемых уровнях (p < 0,05). Корректное стояние винтов, имплантированных с использованием навигационных шаблонов и по методике free-hand, составило 93,7 и 88,0 % соответственно (различия недостоверны). Затраты времени на подготовку 3D-объектов для одной операции составили 1419 ± 190 мин, из которых собственно работа оператора занимает не более 10 %.

Заключение. Применение шаблонов, захватывающих две пары сегментов с наиболее узкими корнями дуг позвонков, позволяет значимо сократить продолжительность операции, в сравнении с методикой тотальной free-hand, при сопоставимой коррекции деформации и объеме кровопотери. Отказ от тотального использования шаблонов в пользу комбинации избирательной 3D-ассистированной имплантации и методики free-hand при идиопатическом сколиозе позволяет уменьшить время на предоперационную подготовку моделей, обеспечивая корректное стояние винтов с частотой, сопоставимой с использованием тотального 3D-моделирования позвоночника (по данным литературы – 92,5–97,6 %).

1. Коваленко Р.А., Пташников Д.А., Черебилло В.Ю., Кашин В.А. Сравнительный анализ результатов имплантации транспедикулярных винтов в грудном отделе позвоночника с иcпользованием индивидуальных навигационных матриц и методики free hand // Травматология и ортопедия России. 2020. Т. 26. № 3. С. 49–60. [Kovalenko RA, Ptashnikov DA, Cherebillo VYu, Kashin VA. Comparison of the accuracy and safety of pedicle screw placement in thoracic spine between 3D printed navigation templates and free hand technique. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2020;26(3):49–60]. DOI: 10.21823/2311-2905-2020-26-3-49-60.

2. Pan Y, Lu GH, Kuang L, Wang B. Accuracy of thoracic pedicle screw placement in adolescent patients with severe spinal deformities: a retrospective study comparing drill guide template with free-hand technique. Eur Spine J. 2018;27:319–326. DOI: 10.1007/s00586-017-5410-2.

3. Luo M, Wang W, Yang N, Xia L. Does three-dimensional printing plus pedicle guider technology in severe congenital scoliosis facilitate accurate and efficient pedicle screw placement? Clin Orthop Relat Res. 2019;477:1904–1912. DOI: 10.1097/CORR.0000000000000739.

4. Cecchinato R, Berjano P, Zerbi A, Damilano M, Redaelli A, Lamartina C. Pedicle screw insertion with patient-specific 3D-printed guides based on low-dose CT scan is more accurate than free-hand technique in spine deformity patients: a prospective, randomized clinical trial. Eur Spine J. 2019;28:1712–1723. DOI: 10.1007/s00586-019-05978-3.

5. Garg B, Gupta M, Singh M, Kalyanasundaram D. Outcome and safety analysis of 3D-printed patient-specific pedicle screw jigs for complex spinal deformities: a comparative study. Spine J. 2019;19:56–64. DOI: 10.1016/j.spinee.2018.05.001.

6. Liang W, Han B, Hai JJ, Hai Y, Chen L, Kang N, Yin P. 3D-printed drill guide template, a promising tool to improve pedicle screw placement accuracy in spinal deformity surgery: A systematic review and meta-analysis. Eur Spine J. 2021;30:1173–1183. DOI: 10.1007/s00586-021-06739-x.

7. Wallace N, Butt BB, Aleem I, Patel R. Three-dimensional printed drill guides versus fluoroscopic-guided freehand technique for pedicle screw placement: a systematic review and meta-analysis of radiographic, operative, and clinical outcomes. Clin Spine Surg. 2020;33:314–322. DOI: 10.1097/BSD.0000000000001023.

8. Tian Y, Zhang J, Liu T, Tang S, Chen H, Ding K, Hao D. A comparative study of C2 pedicle or pars screw placement with assistance from a 3-dimensional (3D)-printed navigation template versus C-Arm based navigation. Med Sci Monit. 2019;25:

9. –9990. DOI: 10.12659/MSM.918440.

10. Zhao Y, Luo H, Ma Y, Liang J, Han G, Xu Y, Lu S. Accuracy of S2 alar-iliac screw placement under the guidance of a 3D-printed surgical guide template. World Neurosurg. 2021;146:e161–e167. DOI: 10.1016/j.wneu.2020.10.063.

11. Raasck K, Khoury J, Aoude A, Beland B, Munteanu A, Weber MH, Golan J. The effect of thoracolumbar pedicle isthmus on pedicle screw accuracy. Global Spine J. 2020;10:393–398. DOI: 10.1177/2192568219850143.

12. Gonzalvo A, Fitt G, Liew S, de la Harpe D, Vrodos N, McDonald M, Rogers MA, Wilde PH. Correlation between pedicle size and the rate of pedicle screw misplacement in the treatment of thoracic fractures: Can we predict how difficult the task will be? Br J Neurosurg. 2015;29:508–512. DOI: 10.3109/02688697.2015.1019414.

13. Косулин А.В., Елякин Д.В., Корчагина Д.О., Лукина Н.А., Шибутова Ю.И., Колесникова Е.С. Транспедикулярная фиксация позвоночника с использованием двухуровневых навигационных шаблонов при малых размерах корня дуги // Хирургия позвоночника. 2021. Т. 18. № 2. С. 26–33. [Kosulin AV, Elyakin DV, Korchagina DO, Lukina NA, Shibutova YuI, Kolesnikova ES. Transpedicular fixation of the spine with two-level navigation templates for narrow pedicles. Hir. Pozvonoc. 2021;18(2):26–33]. DOI: 10.14531/ss2021.2.26-33.

14. Liljenqvist UR, Link TM, Halm HF. Morphometric analysis of thoracic and lumbar vertebrae in idiopathic scoliosis. Spine. 2000;25:1247–1253. DOI: 10.1097/00007632-200005150-00008.

15. Parent S, Labelle H, Skalli W, Latimer B, de Guise J. Morphometric analysis of anatomic scoliotic specimens. Spine. 2002;27:2305–2311. DOI: 10.1097/00007632-200211010-00002.

16. Aoude AA, Fortin M, Figueiredo R, Jarzem P, Ouellet J, Weber MH. Methods to determine pedicle screw placement accuracy in spine surgery: a systematic review. Eur Spine J. 2015;24:990–1004. DOI: 10.1007/s00586-015-3853-x.

17. Lu S, Zhang YZ, Wang Z, Shi JH, Chen YB, Xu XM, Xu YQ. Accuracy and efficacy of thoracic pedicle screws in scoliosis with patient-specific drill template. Med Biol Eng Comput. 2012;50:751–758. DOI: 10.1007/s11517-012-0900-1.

18. Alpizar-Aguirre A, Cabrera-Aldana EE, Rosales-Olivares LM, Zarate-Kalfopulos B, Gomez-Crespo S, Reyes-Sanchez AA. A new technique of pedicle screw placement with the use of sequential multilevel navigation templates based on patient-specific 3D CT reconstruction model: applicability in spine deformity. Acta Ortop Mex. 2017;31:312–318.

19. Chen PC, Chang CC, Chen HT, Lin CY, Ho TY, Chen YJ, Tsai CH, Tsou HK, Lin CS, Chen YW, Hsu HC. The accuracy of 3D printing assistance in the spinal deformity surgery. Biomed Res Int. 2019;2019:7196528. DOI: 10.1155/2019/7196528.

20. Senkoylu A, Cetinkaya M, Daldal I, Necefov E, Eren A, Samartzis D. Personalized three-dimensional printing pedicle screw guide innovation for the surgical management of patients with adolescent idiopathic scoliosis. World Neurosurg. 2020;144:e513–e522. DOI: 10.1016/j.wneu.2020.08.212.

21. Putzier M, Strube P, Cecchinato R, Lamartina C, Hoff EK. A new navigational tool for pedicle screw placement in patients with severe scoliosis: a pilot study to prove feasibility, accuracy, and identify operative challenges. Clin Spine Surg. 2017;30:

22. E430–E439. DOI: 10.1097/BSD.0000000000000220.

23. Liu K, Zhang Q, Li X, Zhao C, Quan X, Zhao R, Chen Z, Li Y. Preliminary application of a multi-level 3D printing drill guide template for pedicle screw placement in severe and rigid scoliosis. Eur Spine J. 2017;26:1684–1689. DOI: 10.1007/s00586-016-4926-1.

24. Косулин А.В., Елякин Д.В., Дмитриева Н.Н., Абзалиева А.Д., Блаженко А.А., Волченко Л.В. Случай хирургического лечения запущенного врожденного кифосколиоза // Педиатр. 2018. Т. 9. № 3. С. 118–123. [Kosulin AV, Elyakin DV, Dmitrieva NN, Abzalieva AD, Blazhenko AA, Volchenko LV. Surgical treatment of advanced congenital kyphoscoliosis: a case report. Pediatrician (St. Petersburg). 2018;9(3):118–123]. DOI: 10.17816/PED93118-123.

25. Снетков А.А., Горбатюк Д.С., Пантелеев А.А., Еськин Н.А., Колесов С.В. Анализ применения 3D-прототипирования при хирургической коррекции врожденных кифосколиозов // Хирургия позвоночника. 2020. Т. 17. № 1. С. 42–53. [Snetkov AA, Gorbatyuk DS, Panteleyev AA, Eskin NA, Kolesov SV. Analysis of the 3D prototyping in the surgical correction of congenital kyphoscoliosis. Hir. Pozvonoc. 2020;17(1):42–53]. DOI: 10.14531/ss2020.1.42-53.

26. Sarwahi V, Sugarman EP, Wollowick AL, Amaral TD, Lo Y, Thornhill B. Prevalence, distribution, and surgical relevance of abnormal pedicles in spines with adolescent idiopathic scoliosis vs. no deformity: a CT-based study. J Bone Joint Surg Am. 2014;96:e92. DOI: 10.2106/JBJS.M.01058.

27. Кокушин Д.Н., Виссарионов С.В., Баиндурашвили А.Г., Барт В.А., Богатырев Т.Б. Анализ анатомо-антропометрических параметров позвонков у детей с идиопатическим сколиозом типа Lenke V с применением 3D-КТ-навигации // Хирургия позвоночника. 2016. Т. 13. № 3. С. 49–59. [Kokushin DN, Vissarionov SV, Baindurashvili AG, Bart VA, Bogatyrev TB. 3D-CT analysis of anatomical and anthropometric parameters of vertebrae in children with Lenke type V idiopathic scoliosis. Hir. Pozvonoc. 2016;13(3):49–59]. DOI: 10.14531/ss2016.3.49-59.

28. Виссарионов С.В., Кокушин Д.Н., Филиппова А.Н., Баиндурашвили А.Г., Барт В.А., Хусаинов Н.О. Анатомо-антропометрические особенности костных структур тел позвонков у детей с идиопатическим сколиозом типа Lenke III // Травматология и ортопедия России. 2019. Т. 25. № 1. С. 92–103. [Vissarionov SV, Kokushin DN, Filippova AN, Baindurashvili AG, Bart VA, Khusainov NO. Anatomical and anthropometric features of bone bodies structures in children with idiopathic scoliosis of Lenke III type. Travmatologiya i ortopediya Rossii. 2019;25(1):92–103]. DOI: 10.21823/2311-2905-2019-25-1-92-103.

29. Senaran H, Shah SA, Gabos PG, Littleton AG, Neiss G, Guille JT. Difficult thoracic pedicle screw placement in adolescent idiopathic scoliosis. J Spinal Disord Tech. 2008;21:187–191. DOI: 10.1097/BSD.0b013e318073cc1d.

30. Sarwahi V, Wendolowski SF, Lo Y, Thornhill B, Amaral T. End vertebra versus apical vertebra: where are we more likely to misplace in spine deformity? J Pediatr Orthop. 2020;40:53–59. DOI: 10.1097/BPO.0000000000001102.