Erprobung eines neuartigen Hybrid-Simulators für dorsale bildwandlerunterstützte perkutane Wirbelsäulenoperationen

 

Einleitung:

Der transpedikuläre Zugang zum Wirbelkörperkorpus ist eine operative Basistechnik, beispielsweise zur Stabilisierung der Wirbelsäule mittels Pedikelschrauben. Besonders bei den zunehmend angewandten perkutanen Verfahren ist das Zusammenspiel von Röntgenbildgebung und haptischer Information zusammen mit Hand-Auge-Koordination entscheidend für einen sicheren und effektiven Eingriff. Die Ausbildung findet dabei entweder am Kadaver oder gleich am Patienten statt. Diese Untersuchung hat zum Ziel, einen neuartigen Simulator für bildgesteuerte Wirbelsäuleneingriffe zu erproben. Dieser verspricht, die relevanten Fähigkeiten in einer sicheren Trainingsumgebung zu vermitteln und dabei Metriken zu erheben, welche eine Beurteilung der Performance des Auszubildenden erlauben.

Material/Methode:

Ein Simulator, der künstliche Wirbelsäulenpräparate mit virtueller Röntgen- und CT-Bildgebung kombiniert, wird an einer Gruppe von 6 unerfahrenen (Anfänger) und 4 erfahrenen Operateuren (Experten) erprobt.

Für die vorliegende Studie wurde aus dem Mecanix-Datensatz im Bereich der LWS durch 3D Druck ein realitätsgetreues Modell erzeugt. Dieses wurde mit einer Kunsthaut abgedeckt, um eine realistische perkutane Pedikulierung zu ermöglichen. Die Instrumente wurden elektromagnetisch getrackt.

Jedem Proband wurde ein 15-minütiges Instruktionsvideo über die Prozedur, die Benutzung des Simulators sowie dem Ablauf des Versuchs gezeigt. Die Benutzung des C-Bogens und die korrekten Projektionen wurden mittels eines Lernprogramms vermittelt. Daraufhin führte jeder Proband jeweils 2 Pedikulierungen an einem definierten Wirbelkörper durch (LWK2-LWK4). Die aufgezeichneten 3D-Instrumententrajektorien und andere Metriken wurden im Anschluss in Matlab anhand mehrerer Kriterien hinsichtlich eines Unterschiedes zwischen erfahrenen und unerfahrenen Operateuren ausgewertet.

Ergebnisse:

Die primären Outcomeparameter Pedicle Breach und falscher Wirbelkörper zeigten eine signifikant unterschiedliche Verteilung. Während in der Expertengruppe nur ein einziger Breach Grad B n. Gertzbein auftrat, kam es in der Gruppe der 5 unerfahrenen zu 8 Breaches Grad B, C und E (1-3-1). Des Weiteren verfehlten in 7 von 12 Fällen die Anfänger den richtigen Wirbelkörper, was bei den Erfahrenen nie vorkam. Die Anzahl von Versuchen (zurückziehen und neues Ansetzen der Nadel) war bei den Anfängern im Mittelwert 2, bei den Experten 1,5. Die pro Pedikulierung generierten Röntgenbilder war bei den Experten jedoch deutlich höher (mean 109 vs. 71) bei verminderter Zeit für die Prozedur (mean 293s vs. 1077s).

Diskussion:

Schwere Fehler wie das falsche Abzählen der Wirbelkörper traten ausschließlich bei den Anfängern auf, ebenso die Breaches mit einer niedriggradigen Ausnahme. Die größere Anzahl von Röntgenbildern bei den Experten begründet sich möglicherweise darin, dass diese der Sicherheit des Eingriffes eine höhere Priorität gegenüber dem Strahlenschutz einräumten. Wie zu erwarten waren die Experten schneller und brauchten weniger Anläufe zum Finden der korrekten Trajektorie.

Die Ergebnisse weisen auf das Vorliegen einer guten Konstruktvalidität mit guter Unterscheidung zwischen verschiedenen Erfahrungsstufen hin. Limitierungen sind die extrem unterschiedlichen Gruppen sowie die geringe Anzahl von lediglich 2 Pedikulierungen pro Proband. Zukünftig sollte die Nutzbarkeit der Technologie im Training von Wirbelsäuleneingriffen an einer größeren Stichprobe mit genauer ermitteltem Erfahrungsstand der Probanden, sowie im Verlauf mehrerer Eingriffe ermittelt werden.