Транспедикулярная имплантация с использованием двухкомпонентного навигационного шаблона при субкритических размерах корня дуги

Цель исследования. Анализ результатов транспедикулярной имплантации с использованием двухкомпонентного навигационного шаблона при субкритических размерах корня дуги.

Материал и методы. В исследование включены 11 пациентов с деформациями позвоночника, которым при хирургическом лечении выполняли транспедикулярную имплантацию с использованием двухкомпонентных навигационных шаблонов с металлическим адаптером, управляющих как формированием транспедикулярного канала, так и установкой винта (всего 98 винтов, в том числе 60 – в позвонки с шириной корня дуги менее 3,5 мм). В качестве контрольной группы использовали ретроспективные данные 46 пациентов, которым имплантацию выполняли с применением шаблонов общепринятого дизайна, контролирующих только формирование транспедикулярного канала (всего 294 винта, в том числе 106 – в позвонки с субкритическими размерами корня дуги). Случаи мальпозиции с «пустым» корректным транспедикулярным каналом на КТ и без такового учитывали раздельно.

Результаты. При ширине корня дуги менее 3,5 мм различия в частоте некорректной имплантации без «пустого» транспедикулярного канала, связанной с нарушением позиционирования шаблона, были незначимы (8,3 % в исследуемой группе, 8,5 % – в контрольной), в то время как мальпозиции с «пустым» корректным каналом, связанные с отклонением винта от успешно сформированного отверстия, в исследуемой группе встречались значимо реже (3,6 %), чем в контрольной (17,5 %).

Заключение. При ширине корня дуги менее 3,5 мм применение двухкомпонентного навигационного шаблона, управляющего проведением транспедикулярного винта по ранее сформированному с использованием многоразового металлического адаптера каналу, позволяет значимо сократить частоту мальпозиций, связанных с отклонением винта от заданной траектории, не оказывая существенного влияния на частоту некорректной имплантации вследствие нарушения позиционирования шаблона.

1. Sharma S, Pahuja S, Gupta V, Singh G, Singh J. 3D printing for spine pathologies: a state-of-the-art review. Biomed Eng Lett. 2023;13:579–589.

2. DOI: 10.1007/s13534-023-00302-x.

3. Iqbal J, Zafar Z, Skandalakis G, Kuruba V, Madan S, Kazim SF, Bowers CA. Recent advances of 3D-printing in spine surgery. Surg Neurol Int. 2024;15:297. DOI: 10.25259/SNI_460_2024.

4. Katiyar P, Boddapati V, Coury J, Roye B, Vitale M, Lenke L. Three-dimensional printing applications in pediatric spinal surgery: a systematic review. Global Spine J. 2024;14:718–730. DOI: 10.1177/21925682231182341

5. 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.

6. 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.

7. DOI: 10.1097/CORR.0000000000000739.

8. 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.

9. Косулин А.В., Елякин Д.В., Корниевский Л.А., Малеков Д.A., Васильева А.Г., Багатурия Г.О., Терехина Е.В. Ширина корня дуги позвонка как предиктор успешной транспедикулярной имплантации у детей // Детская хирургия. 2022. Т. 26. № 5. С. 261–266. [Kosulin AV, Elyakin DV, Kornievskiy LA, Malekov DA, Vasil’eva AG, Bagaturiya GO, Terekhina EV. The pedicle width predicts an accurate screw insertion. Detskaya khirurgiya (Russian Journal of Pediatric Surgery). 2022;26(5):261–266]. DOI: 10.55308/1560-9510-2022-26-5-261-266.

10. 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.

11. 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. Russian Journal of Spine Surgery (Khirurgiya Pozvonochnika). 2021;18(2):26–33].

12. DOI: 10.14531/ss2021.2.26-33.

13. Matsukawa K, Kaito T, Abe Y. Accuracy of cortical bone trajectory screw placement using patient-specific template guide system. Neurosurg Rev. 2020;43:1135–1142. DOI: 10.1007/s10143-019-01140-1.

14. Marengo N, Matsukawa K, Monticelli M, Ajello M, Pacca P, Cofano F, Penner F, Zenga F, Ducati A, Garbossa D. Cortical bone trajectory screw placement accuracy with a patient-matched 3-dimensional printed guide in lumbar spinal surgery: a clinical study. World Neurosurg. 2019;130:e98–e104.

15. DOI: 10.1016/j.wneu.2019.05.241.

16. Chen H, Wu D, Yang H, Guo K. Clinical use of 3D printing guide plate in posterior lumbar pedicle screw fixation. Med Sci Monit. 2015;21:3948–3954.

17. DOI: 10.12659/msm.895597.

18. Akazawa T, Kotani T, Sakuma T, Minami S, Tsukamoto S, Ishige M. Evaluation of pedicle screw placement by pedicle channel grade in adolescent idiopathic scoliosis: should we challenge narrow pedicles? J Orthop Sci. 2015;20:818–822.

19. DOI: 10.1007/s00776-015-0746-0.

20. Gao B, Gao W, Chen C, Wang Q, Lin S, Xu C, Huang D, Su P. What is the difference in morphologic features of the thoracic pedicle between patients with adolescent idiopathic scoliosis and healthy subjects? A CT-based case-control study. Clin Orthop Relat Res. 2017;475:2765–2774. DOI: 10.1007/s11999-017-5448-9.

21. Jeswani S, Drazin D, Hsieh JC, Shweikeh F, Friedman E, Pashman R, Johnson JP, Kim TT. Instrumenting the small thoracic pedicle: the role of intraoperative computed tomography image-guided surgery. Neurosurg Focus. 2014;36:E6. DOI: 10.3171/2014.1.FOCUS13527.

22. 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.

23. Zhang Y, Xie J, Wang Y, Bi N, Zhao Z, Li T. Thoracic pedicle classification determined by inner cortical width of pedicles on computed tomography images: its clinical significance for posterior vertebral column resection to treat rigid and severe spinal deformities - a retrospective review of cases. BMC Musculoskelet Disord. 2014;15:278. DOI: 10.1186/1471-2474-15-278.

24. Sugawara T, Higashiyama N, Kaneyama S, Takabatake M, Watanabe N, Uchida F, Sumi M, Mizoi K. Multistep pedicle screw insertion procedure with patient-specific lamina fit-and-lock templates for the thoracic spine: clinical article. J Neurosurg Spine. 2013;19:185–190. DOI: 10.3171/2013.4.SPINE121059.

25. 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.

26. DOI: 10.1007/s00586-016-4926-1.

27. Тория В.Г., Виссарионов С.В., Мануковский В.А., Першина П.А. Преимущества применения шаблонов-направителей у детей при коррекции врожденной деформации позвоночника и аномалии развития грудной клетки // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2024. Т. 12. № 2. С. 217–223. [Toriya VG, Vissarionov SV, Manukovskiy VA, Pershina PA. Advantages of using template guides in children for the correction of congenital spinal deformities and thoracic anomalies. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2024;12(2):217–223]. DOI: 10.17816/PTORS632132.

28. Филатова О.О., Климов А.Г., Селезнев Б.В. Использование смеси трикальцийфосфата и полимолочной кислоты в качестве материалов для трехмерной печати аллопластических блоков // Педиатр. 2017. Т. 8. № 3. С. 47–50. [Filatova OO, Klimov AG, Seleznev BV. The usage of combination of tricalcium phosphate and polylactic acid as materials for 3D printing of alloplastic blocks. Pediatrician (St Petersburg), 2017;8:47–50]. DOI: 10.17816/PED8347-50.

29. Li P, Jiang W, Yan J, Hu K, Han Z, Wang B, Zhao Y, Cui G, Wang Z, Mao K, Wang Y, Cui F. A novel 3D printed cage with microporous structure and in vivo fusion function. J Biomed Mater Res A. 2019;107:1386–1392. DOI: 10.1002/jbm.a.36652.