Application of three-level navigation template in surgery for hemivertebrae in adolescents

Abstract

Objective. To assess efficacy and safety of using a three-level navigation template in the surgical treatment of congenital spinal deformities. Material and Methods. Three-level navigation templates were used in surgical treatment of four consecutively operated 10-17-year-old patients with congenital scoliosis associated with thoracic hemivertebrae. The correctness of screw position was evaluated according to CT data using a 2-mm increment method: class 0-intraosseous screw position; class 1-the screw extends beyond the pedicle cortex by less than 2 mm; class 2-by 2-4 mm; and class 3-by more than 4 mm. Preoperative DICOM data were processed with free software. The model of target zone and navigation template were 3D printed and used in surgery. Results. Four of 16 (25 %) pedicles were narrower than 4.35 mm and were estimated as difficult for implantation with a planned violation of the integrity of the endplate. Perforation of the outer cortical layer took place in all these cases, and screw position corresponded to class 2 only in pedicle width of 1.9 mm. In pedicles wider than 4.35 mm, 11 of 12 (91.7 %) screws were implanted intraosseously. One screw extended beyond the pedicle cortex by 0.8 mm (class 1). Conclusion. Three-level navigation template can be considered as an effective means of positioning transpedicular screws in secondarily changed segments adjacent to anomalous one and confounding implantation. Free software is sufficient for preparing 3D-model of target zone and navigation template, and such a model is a highly informative reference object that is convenient to use during the operation.

Transpedicular fixation of the spine with two-level navigation templates for narrow pedicles

“…Почти все исследователи применяли одноуровневые шаблоны [12, 13, 15-18, 22-24, 26, 27, 29], так как при этом минимизируется риск неточности позиционирования за счет смещения соседних позвонков. Вместе с тем имеются сведения об успешном использовании шаблонов, охватывающих два [10,14], а при определенных условиях -три [19] и более уровней [11]. Мы считаем, что оптимальным способом обеспечить достаточную протяженность опорной площадки по краниокаудальной оси является использование двухуровневого шаблона, контактирующего с пластинками двух смежных позвонков.…”

“…Конструкция направляющего элемента зависит от инструмента, который предпочитает использовать для формирования транспедикулярной трассы оператор. Большая часть авторов отдает предпочтение дрели, оснащенной сверлом [12,13,15,18,19,[23][24][25]28] или спицей Киршнера [17,27]. О применении шила сообщает меньшее число публикаций [10,14,16,26,29].…”

“…В ходе создания виртуальной модели навигационного шаблона ряд авторов использует различные неспециализированные (универсальные) 3D-редакторы [14,16,17,19,23,26,28,29]. По-видимому, выбор конкретного программного обеспечения не имеет существенного значения.…”

Comparison of the Accuracy and Safety of Pedicle Screw Placement in Thoracic Spine Between 3D Printed Navigation Templates and Free Hand Technique

“…Также следует учитывать, что отличия в анатомии и подвижности отделов позвоночника требуют отдельного изучения реализации технологии в разных сегментах. Ранее нами было проведено исследование на кадаверных препаратах шейного и верхнегрудного отделов со сравнением трех различных вариантов навигационных матриц, по результатам которого лучшие показатели были выявлены при использовании билатеральных матриц с трехточечной опорой с отдельным стыкующим элементом в области верхушки остистого отростка [32]. В данном исследовании на грудном отделе позвоночника, аналогично представленным выше публикациям, получены статистически значимые различия в уровне безопасности при использовании матриц по сравнению с методикой free hand, что еще раз подчеркивает полезность метода.…”