Computed tomography-guided intraoperative navigation in children with congenital scoliosis versus freehand/fluoroscopy methods

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The choice of techniques for the treatment of children with congenital spinal deformities remains one of the most significant problems of spinal surgery. This topic is relevant given the peculiarities of the disease course, severity and rigidity of deformities, their steady and rapid progression, formation of compensatory curvature, and a significant decrease in the quality and life expectancy of patients.

AIM: To compare screw misposition, adverse outcomes, intraoperative blood loss, and time required for pedicle screw placement with further deformity correction under computed tomography (CT) guidance with intraoperative navigation versus fluoroscopy.

MATERIALS AND METHODS: This single-center, prospective comparative study was conducted from 2019 to 2022 at the National Scientific Center of Traumatology and Orthopedics named after academician N.D. Batpenov. Patient demographics and surgical outcomes were obtained from the medical records. All patients underwent a comprehensive clinical and radiological examination before surgery, after surgery, and at the stages of dynamic observation. Data of patients with congenital malformations of the spine were analyzed. The study involved 42 patients aged 3–18 years with congenital kyphoscoliosis of the thoracic and/or lumbar spine. The patients were divided into two groups according to the method of surgical correction used: the O-arm navigation group and the C-arm group.

RESULTS: Data of patients who underwent surgery for congenital scoliosis of the spine were analyzed. The patients were divided into the O-arm navigation group, which included patients who underwent surgery using the O-arm mobile intraoperative CT with the seventh-generation Stealth Station navigation system in combination with intraoperative neuromonitoring, and the C-arm group, which included patients who underwent surgery under the control of the intraoperative C-arm. In both groups, 364 screws were placed, of which 189 screws were placed under neuronavigation, and 175 screws were placed using the C-arm. The effectiveness of the intraoperative neuronavigation system in combination with neuromonitoring showed 97.11% correct placement (grades A and B) of pedicle screws. The use of an intraoperative C-arm showed 89.63% (grades A and B) correctness. The proportion of misplaced screws corresponding to Gertzbein–Robbins classes C–E was higher in the C-arm group (10.37%) than in the navigation group (1.49%) (p ≤ 0.005). No severe neurological disorders, postoperative infection, or adverse clinical outcomes were observed in both groups.

CONCLUSIONS: The installation of pedicle screws using CT-guided navigation (O-arm) did not prolong the operation time, did not increase blood loss, and reduced the risk of screw mispositioning compared with freehand and fluoroscopy pedicle screw placement.

About the authors

Seidali S. Abdaliyev

National Scientific Center of Traumatology and Orthopedics named after academician N.D. Batpenov

Email: abdaliev73@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7439-141X

MD, PhD, Cand. Sci. (Med.)

Kazakhstan, Astana

Daniyar Zh. Yestay

National Scientific Center of Traumatology and Orthopedics named after academician N.D. Batpenov; Karaganda Medical University

Author for correspondence.
Email: daniyar.estay@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3583-6871

orthopedic surgeon

Kazakhstan, Astana; Karaganda

Sergei V. Vissarionov

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
SPIN-code: 7125-4930
Scopus Author ID: 6504128319
ResearcherId: P-8596-2015

MD, PhD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of RAS

Russian Federation, Saint Petersburg

Daulet T. Baitov

National Scientific Center of Traumatology and Orthopedics named after academician N.D. Batpenov

Email: boika_88@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-9837-0381

orthopedic surgeon

Kazakhstan, Astana

Serik Zh. Serikov

National Scientific Center of Traumatology and Orthopedics named after academician N.D. Batpenov

Email: serik_140@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0982-9299

orthopedic surgeon

Kazakhstan, Astana

Alexandr Yu. Chsherbina

National Scientific Center of Traumatology and Orthopedics named after academician N.D. Batpenov

Email: a999333@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-0127-2037

orthopedic surgeon

Kazakhstan, Astana

References

  1. Lenke LG, Kuklo TR, Ondra S, et al. Rationale behind the current state-of-the-art treatment of scoliosis (in the pedicle screw era). Spine (Phila Pa 1976). 2008;33(10):1051–1054. doi: 10.1097/BRS.0b013e31816f2865
  2. Zindrick MR, Knight GW, Sartori MJ, et al. Pedicle morphology of the immature thoracolumbar spine. Spine (Phila Pa 1976). 2000;25(21):2726–2735. doi: 10.1097/00007632-200011010-00003
  3. Hicks JM, Singla A, Shen FH, et al. Complications of pedicle screw fixation in scoliosis surgery: a systematic review. Spine (Phila Pa 1976). 2010;35(11):E465–E470. doi: 10.1097/BRS.0b013e3181d1021a
  4. Ryabykh SO, Filatov EYu, Savin DM. Results of hemivertebra excision through combined, posterior and transpedicular approaches: systematic review. Russian Journal of Spine Surgery (Khirurgiya Pozvonochnika). 2017;14(1):14–23. doi: 10.14531/ss2017.1.14-23
  5. Baghdadi YM, Larson AN, McIntosh AL, et al. Complications of pedicle screws in children 10 years or younger: a case control study. Spine (Phila Pa 1976). 2013;38(7):E386–E393. doi: 10.1097/BRS.0b013e318286be5d6
  6. Kokushin DN, Vissarionov SV, Baindurashvili AG. Comparative analysis of pedicle screw placement in children with congenital scoliosis: freehand technique (in vivo) and guide templates (in vitro). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24:53–63. (In Russ.) doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-53-63
  7. Larson AN, Santos ER, Polly DW Jr, et al. Pediatric screw placement using intraoperative CT and 3D image-guided navigation. Spine (Phila Pa 1976). 2012;37(3):E188–E194. doi: 10.1097/BRS.0b013e31822a2e0a
  8. Vissarionov SV, Drozdetsky AP, Kokushin DN, Belyanchikov SM. Correction of idiopathic scoliosis under 3D-CT navigation in children. Russian Journal of Spine Surgery (Khirurgiya Pozvonochnika). 2012;(2):30-36. (In Russ.) doi: 10.14531/ss2012.2.30-36
  9. Gertzbein SD, Robbins SE. Accuracy of pedicular screw placement in vivo. Spine (Phila Pa 1976). 1990;15(1):11–14. doi: 10.1097/00007632-199001000-0000415:11-14
  10. Shillingford JN, Laratta JL, Sarpong NO, et al. Instrumentation complication rates following spine surgery: a report from the Scoliosis Research Society (SRS) morbidity and mortality database. J Spine Surg. 2019;5(1):110–115. doi: 10.21037/jss.2018.12.09
  11. Floccari LV, Larson AN, Crawford CH, et al. Which malpositioned screws should be revised? J Pediatr Orthop. 2018;8(2):110–115. doi: 10.1097/BPO.0000000000000753
  12. Ledonio CG, Polly DW Jr, Vitale MG, et al. Pediatric pedicle screws: comparative effectiveness and safety: a systematic literature review from the Scoliosis Research Society and the Pediatric Orthopaedic Society of North America task force. J Bone Joint Surg Am. 2011;93(13):1227–1234. doi: 10.2106/JBJS.J.00678
  13. Rajasekaran S, Vidyadhara S, Ramesh P, et al. Randomized clinical study to compare the accuracy of navigated and non-navigated thoracic pedicle screws in deformity correction surgeries. Spine (Phila Pa 1976). 2007;32(2):E56–E64. doi: 10.1097/01.brs.0000252094.64857.ab
  14. Ughwanogho E, Patel NM, Baldwin KD, et al. Computed tomography-guided navigation of thoracic pedicle screws for adolescent idiopathic scoliosis results in more accurate placement and less screw removal. Spine (Phila Pa 1976). 2012;37(8):E437–E438. doi: 10.1097/BRS.0b013e318238bbd9
  15. Larson AN, Polly DW Jr., Guidera KJ, et al. The accuracy of navigation and 3D image-guided placement for the placement of pedicle screws in congenital spine deformity. J Pediatr Orthop. 2012;32(6):23–29. doi: 10.1097/BPO.0b013e318263a39e

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Patient A. 3 years old. C-arm group. Congenital kyphosis in the presence of impaired vertebra fusion. Butterfly Th12 vertebra. A wedge-shaped vertebrotomy was performed at the Th12 vertebral level, and correction and stabilization of the spinal deformity was performed using a posterior multi-support corrective system. Dorsal local fusion

Download (87KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Patient K. 5 years old. O-arm navigation group. (a, b) O-arm mobile intraoperative computed tomography with the Stealth Station navigation system during surgery. (c, d) Spondylography in two projections and 3D-CT reconstruction of the lumbar spine (accessory hemivertebrae at the L2–L3–L4 vertebral level). (e) Spondylography in the lateral and frontal projections after a two-stage operation: extirpation of the accessory hemivertebrae at the L2–L3 vertebrae on the right, L3–L4 on the left, correction and stabilization of kyphoscoliosis. Posterior local fusion

Download (338KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».