Interdisziplinäre Behandlung von Wirbelsäulenverletzungen und Knochenmetastasen mittels robotergestützter 3D-Durchleuchtung

Kai Nestler¹, Benjamin V. Becker¹, Daniel A. Veit¹, Erwin Kollig², Stephan Waldeck¹

Zusammenfassung

Die rasch fortschreitende Entwicklung der radiologischen Technik und der robotergestützten Assistenz eröffnen neue Möglichkeiten der interdisziplinären Behandlung von chirurgischen und/oder internistischen Krankheitsbildern, die bisher ausschließlich in die Domäne eines Fachgebiets fielen.

An zwei Fallbeispielen von Patienten mit Wirbelköperverletzungen, die im Bundeswehrzentralkrankenhaus Koblenz behandelt wurden, werden die Möglichkeiten zur interdisziplinären Nutzung robotergestützter Systeme in der Radiologie aufgezeigt und ein Ausblick auf deren Nutzung bei der Versorgung einsatzbedingter Verletzungen gegeben.

Schlüsselworte: Perkutane Vertebroplastie, Kyphoplastie, Needle Guidance, Dyna-CT, Radiofrequenzzementierung

Summary

Rapidly ongoing development of radiological technique and robotic assistance leads to new opportunities of patient treatment by interdisciplinary teams.

We present two cases of patients with vertebral body injuries who were treated by interdsiciplinary use of robot-assisted radiological systems at the Bundeswehr Central Hospital Koblenz. 

We also discuss the perspective of using these systems for treatment of combat related injuries.

Keywords: percutaneous vertebroplasty, kyphoplasty, needle guidance, Dyna-CT, radiofrequency-targeted vertebral augmentation

Einleitung

Die rasch fortschreitende Entwicklung in der radiologischen Technik bietet auch neue Möglichkeiten für die interdisziplinäre Behandlung von Krankheitsbildern, die vormals nur in einer Fachrichtung abgebildet werden konnte. Ein gutes Beispiel hierfür ist die Behandlung von Wirbelsäulenerkrankungen, wie traumatische Frakturen oder durch Metastasen frakturgefährdete Wirbelkörper, die nunmehr im Bundeswehrzentralkrankenhaus (BwZKrhs) Koblenz in der robotergestützten Angiographie-Suite therapiert werden können.

Problemstellung

Traumatische Wirbelsäulenverletzungen nach Hochenergietrauma bei stumpfer oder penetrierender Gewalteinwirkung haben eine hohe Inzidenz [6] und werden im Einsatz z. B. bei Anschlägen auf geschützte Fahrzeuge beobachtet [5]. Ossäre Metastasen der Wirbelsäule dagegen treten bei 60 % bis 70 % der systemischen Malignomerkrankungen auf [7] und sind damit auch bei Soldatinnen und Soldaten zu beobachten.

Die interdisziplinäre minimalinvasive Therapie, z. B. im Sinne einer Kyphoplastie oder Spondylodese unter radiologischer Bildwandlerkontrolle, nimmt dabei einen zunehmenden therapeutischen Stellenwert ein [2]. Dies begründet sich neben den Fortschritten der Therapie auch in den gestiegenen Operationszahlen und der hohen Effektivität der Behandlung bei geringerem interventionellem Risiko.

Die Technik der neuen robotergestützten Durchleuchtung erweitert bisherige Therapiemöglichkeiten und erlaubt eine präzisere und komplikationsärmere operative Durchführung ohne die Einschränkungen, wie sie bei intraoperativer Röntgendurchleuchtung mittels konventionellem C-Arm bestehen [8] (Abbildung 1).

Durchführung

Die perkutane Vertebroplastie ist eine minimalinvasive operative Therapie, bei der unter radiologischer Bildwandlerkontrolle Wirbelkörper (WK) mittels Knochenzement stabilisiert werden. In Bauchlagerung wird fachübergreifend von Radiologen und Unfallchirurgen/Orthopäden eine Kanüle über den Pedikel in den WK platziert. Die robotergestützte Flachdetektor-Angiographieanlage ermöglicht eine periinterventionelle dreidimensionale Bildgebung, die sogenannte Dyna-Computertomografie (Dyna-CT). Hierdurch kann der gesamte Zugangsweg in allen Raumebenen geplant und während der Intervention kontrolliert werden. Neben der exakten Darstellung des Zugangswegs per CT wird mittels Laser die korrekte Angulation auf Hautniveau projiziert (Abbildung 2). Hierdurch lässt sich der WK sicher und kontrolliert punktieren.

Anschließend wird der WK mit einer Sonde präpariert und die geschaffenen Hohlräume per Radiofrequenzzementierung aufgefüllt [4]. Der hochvisköse Zement wird dabei durch die applizierte Radiofrequenz aktiviert und härtet aus. Risiken der Prozedur – wie etwa der Austritt des Knochenzements aus dem WK in die Umgebung – lassen sich durch dieses Vorgehen in Kombination mit der exakten Lagekontrolle verringern [9].

Die hohe Präzision der Intervention ermöglicht zudem die gezielte Behandlung ossärer Metastasen zur Prävention und Behandlung pathologischer Frakturen im Bereich der Wirbelsäule und des Beckens. Sowohl die Therapieentscheidung im fachübergreifenden Tumorboard als auch die Therapiedurchführung erfolgen dabei multidisziplinär. Die Radiofrequenzablation erweitert in diesem Zusammenhang die Therapieoptionen durch die Möglichkeit der exakten robotergestützten Sondenplatzierung.

Fallberichte

Wir berichten über zwei Patienten, die interdisziplinär mittels minimalinvasiver Technik und robotergestützter Durchleuchtung behandelt wurden. Ein Patient erlitt im Vorfeld eine traumatische Wirbelkörperverletzung, der andere litt unter schmerzhaften und stabilitätsgefährdenden ossären Metastasen. Beide konnten komplikationslos behandelt werden. Die periinterventionelle Kontrolle mittels Dyna-CT ermöglichte eine Überprüfung des Therapieerfolges noch vor Abschluss der Intervention.

Fall 1:

Traumatische Fraktur des 12. Brustwirbelkörpers
37-jähriger Soldat mit Zustand nach Sturzereignis

In Abbildung 3A ist die Deckplattenimpressionsfraktur der Vorderkante zu erkennen. Mittels Dual-Energy-CT konnte dabei das frische Wirbelkörperödem visualisiert werden (Abbildung 3B). Die deutliche Kyphosierung des Wirbelkörpers über die gesamte Breite ist in der 3D-Rekonstruktion zu erkennen (Abbildung 3C). 

Nach dreidimensionaler Planung des operativen Zugangsweges per Dyna-CT wurde der Trokar entlang der virtuellen Markierung per „Needle Guidance“ unter Durchleuchtungskontrolle transpedikulär in den WK eingebracht (Abbildung 4A). Der Knochenzement wurde hiernach in den WK gespritzt und die Deckplatte kontinuierlich aufgerichtet (Abbildung 4B).

In dem zur Abschlusskontrolle erneut erzeugten 3D-Rotationsdatensatz zeigte sich eine suffiziente Auffüllung des WK mit erfolgreicher Anhebung der Deckplatte und regelrechter intravertebraler Zementlage (Abbildung 4C).

Fall 2:

Stabilitätsgefährdende ossäre Metastase des -Os sacrum
58-jährige Patientin mit osteolytischer Knochenmetastase eines nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms

In Abbildung 5A ist die schmerzhafte und stabilitätsgefährdende ossäre Metastase des Os sacrum rechts dargestellt. Im Tumorboard wurde die Entscheidung zur multidisziplinären Versorgung getroffen.

Zunächst erfolgte die robotergestützte Sondenplatzierung mit Radiofrequenzablation zur Therapie der lytischen Läsion. Über den lateralen Zugangsweg wurde eine Radiofrequenzzementierung zur Stabilisierung des Defektareals durchgeführt (Abbildung 5C). Unmittelbar anschließend erfolgte die Beckenstabilisierung mittels Iliosakralgelenks-Verschraubung über das laterale Os ilium (Abbildungen 5B-D). Neben der Stabilisierung konnte durch die kombinierte Therapie eine deutliche Reduktion der Schmerzen erzielt werden.

Ausblick

Die Behandlung komplexer Krankheitsbilder erfordert besonders in Anbetracht der schnell fortschreitenden technischen Entwicklung von robotergestützten Bildwandlersystemen eine verstärkte interdisziplinäre Zusammenarbeit. Die Fallbeispiele zeigen, dass hierdurch eine risikoarme Intervention mit guten Resultaten möglich ist. Insbesondere Komplikationen wie Nerven- oder Gefäßverletzungen und das Risiko der Leckage von Knochenzement werden minimiert [1]. Der interdisziplinäre Ansatz erweitert auch das Behandlungsspektrum und bietet zusätzliche Möglichkeiten der osteosynthetischen Instrumentierung [3]. Besonders die periinterventionelle Kontrolle mittels Dyna-CT kann dabei zukünftig neue Anwendungsbereiche eröffnen:

Hilfssysteme, wie etwa die virtuelle Zugangsmarkierung „Needle Guidance“, ermöglichen bei geringerer praktischer Erfahrung des „Operateurs“ sichere Interventionen. Neben der zeitnahen Versorgung im Bundeswehrkrankenhaus nach luftgestütztem Verwundetentransport ist zukünftig auch der Einsatz solcher Interventionssysteme zur Erweiterung der Therapiemöglichkeiten unmittelbar in Auslandseinsätzen vorstellbar.

Literatur

1. Baroud G, Crookshank M, Bohner M: High-viscosity cement significantly enhances uniformity of cement filling in vertebroplasty: an experimental model and study on cement leakage. Spine 2006; 31(22): 2562-2568.
2. Coronel EE, Lien RJ, Ortiz AO: Postoperative spine imaging in cancer patients. Neuroimaging Clinics 2014; 24(2): 327-335.
3. Doerfler A, Gölitz P, Engelhorn T, Kloska S, Struffert T: Flat-panel computed tomography (DYNA-CT) in neuroradiology. From high-resolution imaging of implants to one-stop-shopping for acute stroke. Clinical neuroradiology 2015; 25(2): 291-297.
4. Petersen A, Hartwig E, Koch EMW, Wollny M: Clinical comparison of postoperative results of balloon kyphoplasty (BKP) versus radiofrequency-targeted vertebral augmentation (RF-TVA): a prospective clinical study. European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology 2016; 26(1): 67-75.
5. Ragel BT, Allred CD, Brevard S, Davis RT, Frank EH: Fractures of the thoracolumbar spine sustained by soldiers in vehicles attacked by improvised explosive devices. Spine 2016; 34(22): 2400-2405.
6. Schoenfeld AJ, Newcomb RL, Pallis MP et al.: Characterization of spinal injuries sustained by American service members killed in Iraq and Afghanistan: A study of 2,089 instances of spine trauma. Journal of trauma and acute care surgery 2013; 74(4): 1112-1118.
7. Shah LM, Salzman KL: Imaging of spinal metastatic disease. International journal of surgical oncology 2011; Article ID 769753
8. Wallace MJ, Kuo MD, Glaiberman C, Binkert CA, Orth RC, Soulez G, Technology Assessment Committee of the Society of Interventional Radiology: Three-dimensional C-arm cone-beam CT: Applications in the interventional suite. Journal of Vascular and Interventional Radiology 2008; 19(6): 799-813.
9. Yang PL, He XJ, Li HP; Zang QJ, Wang GY: Image-guided minimally invasive percutaneous treatment of spinal metastasis. Experimental and therapeutic medicine 2017; 13(2): 705-709.
10. Zhan Y, Jiang J, Liao H, Tan H, Yang K: Risk factors for cement leakage after vertebroplasty or kyphoplasty: A meta-analysis of published evidence. World neurosurgery 2017; 101: 633-642.

Bilder:
Abteilung VIII – Radiologie, Bundeswehrzentralkrankenhaus Koblenz

Zitierweise

Nestler K, Becker BV, Veit DA, Kollig E, Waldeck S: Interdisziplinäre Behandlung von Wirbelsäulenverletzungen und Knochenmetastasen mittels robotergestützter 3D-Durchleuchtung. Wehrmedizinische Monatsschrift 2019; 63(2): 86-88.

Citation

Nestler K, Becker BV, Veit DA, Kollig E, Waldeck S: Treatment of vertabral body injuries and metastasis by Interdiciplinary use of robot-assisted 3-D digital fluoroscopy. Wehrmedizinische Monatsschrift 2019; 63(2): 86-88.

Für die Verfasser
Oberstabsarzt Dr. Kai Nestler
Bundeswehrzentralkrankenhaus Koblenz
Abteilung VIII - Radiologie
Rübenacher Str. 170, 56072 Koblenz
E-Mail: kai1nestler@bundeswehr.org 

Datum: 14.03.2019