Bildqualität

Schulze et al. beschrieben in einer Studie die Bildqualität bei einem Scan von menschlichen Schädeln im Vergleich zwischen dem Iso-C^3D und einem neuen in der Kieferchirurgie eingesetzten und für diese optimiertem CT-Gerät, dem NewTom 9000 (Firma QR Srl, Italien). Es konnte aufzeigt werden, dass es zwischen diesen beiden Systemen in der Bildqualität keine statistisch signifikanten Unterschiede und ebenso wenig bei der klinischen Beurteilbarkeit gab.

Metallartefakte wurden von dem benutzten CT besser dargestellt, während das Iso-C^3D besser die mandibuläre Kondyle darstellen kann [111].

König et al. untersuchten in einer Studie die Bildqualität des 3D-Bildwandlers an Leichenpräparaten im Beckenbereich. Die Bildqualität wurde in direkten Vergleich mit einem Spiral-Computertomografen von jeweils 3 Unfallchirurgen und 3 Radiologen beurteilt. In den Ergebnissen erschien die Bildqualität des Siremobil Iso-C^3D in allen untersuchten Beckenregionen geeignet für die intra- und postoperative Kontrolle bei bekannter Diagnose. Bei eingebrachten Metallimplantaten war die Bildqualität durch die Artefakte laut Autoren eingeschränkt, aber dennoch ausreichend zur Beurteilung der knöchernen Strukturen [72].

Wieners et al. führten in einer Studie einen Vergleich zwischen dem Iso-C^3D Bildwandler und einem 16-Zeilen-Spiral- Computertomografen durch. Es sollte die Bildqualität des Beckens mit beiden Modalitäten verglichen werden, gleichzeitig wurde die Strahlenexposition vor und nach Platzierung einer sacroiliakalen Schraube analysiert. Das mit dem 3D-Bildwandler in 5 Scans und mit der CT in einem Scandurchlauf gewonnene Material wurde anschließend 3 Radiologen und 3 Unfallchirurgen zur Auswertung vorgelegt und anhand einer Skala von 1 – 5 eingeteilt. Die durchschnittlichen Scores für das Iso-C^3D liegen bei 3,0 bis 4,2 Bewertungsscores, die CT-Scores zwischen 1,3 und 2,2. Während der Iso-C^3D die

corticalen Strukturen im Modell zweifelsfrei darstellen kann, war die Darstellung der Spongiosastruktur und der Weichteile nicht möglich. Laut Einschätzung der Autoren ist der Bildwandler somit für die Primärdiagnostik allein nicht geeignet.

Jedoch wird eine sichere Verlaufskontrolle zum Beispiel bei der Reposition von knöchernen Strukturen postuliert [123].

Rock et al. zeigten, dass der Iso-C^3D an Leichen und am Hochkontrastmodell eine maximale Auflösung von 9 Linienpaaren pro cm in allen Ebenen darstellt, während ein einfaches Spiral-CT in der z-Ebene nur 5 bis 6 Linienpaare visualisieren kann [106], die Auflösung aber bei neueren Multi-Slice-Spiral-Computertomografen in allen Ebenen gleich ist. Frakturen konnten an einem Hochkontrastmodell bis zur minimalen Frakturspaltbreite (makroskopisch gerade noch sichtbar, manuell digital keine Stufenbildung) in beiden Untersuchungsmodalitäten erkennbar. An verschiedenen Leichenregionen wurden weitere Scans durchgeführt. Dort zeigte sich, dass an Knie-, Hand-, Ellenbogen- und Sprunggelenk die Erkennbarkeit mit der einer CT vergleichbar (Scoremittelwert 3,5 von 4 Maximum), auch an der LWS, BWS und HWS gut zu erkennen war. Die reine Bildqualität zeigte an dem Stammskelett und an den großen Gelenken im Vergleich zur CT allerdings etwas schlechtere Ergebnisse (Scoremittelwert 2,5). Das Schultergelenk erzielte die schlechtesten Ergebnisse, da es dort, wie auch in unserer Studie, zu Lagerungsproblemen kam und der C-Arm mit dem Tisch kollidierte [106]

Kotsianos et al. zeigten in einer Untersuchung, die sich mit den diagnostischen Möglichkeiten und Grenzen der Erkennbarkeit und Klassifizierung von Frakturen an Kniegelenken von Verstorbenen beschäftigte, dass die 3D-C-Arm-Bildgebung in Hinblick auf Frakturart und Ausmaß der CT gleichwertig und signifikant besser im Vergleich zur konventionellen Radiologie war [74, 105] und besonders bei komplexen Frakturen der klassischen Durchleuchtung überlegen schien [74]. Eine weitere Studie aus diesem Arbeitskreis an Kadavern mit Frakturen der tibialen Kondylen, bei denen vor und nach Implantation von diversen Platten und Schrauben die Position evaluiert wurde, beschrieb die Bildqualität und die klinische Aussagekraft mittels Iso-C^3D im Vergleich zum Spiral-CT. Die Bildqualität des C-Arm-Systems wurde vor und nach Implantation als signifikant schlechter bewertet, auch wurden mehr Metallartefakte beobachtet, die diagnostische Aussagekraft jedoch war mit der Spiral-CT vergleichbar und wurde auch durch das

eingebrachte Material nicht verändert. Der klinische Nutzen wurde so insgesamt als gleichwertig beschrieben [75].

Heiland et al. zeigten bei Versuchen auch am Gesichtsschädel eine Vergleichbarkeit von CT und Iso-C^3D im Hinblick auf Erkennbarkeit knöcherner Strukturen [46].

Da in vielen oben beschriebenen Studien bereits ein Vergleich der Abbildungsqualität zwischen Iso-C^3D und Spiral-CT erfolgt ist, haben wir von einem erneuten Vergleich des klinischen Datenmaterials abgesehen und uns auf den intraoperativen Einsatz beschränkt.

In unserer Studie werden ebenfalls die Bildqualität und der klinische Nutzen durch den Operateur nach erfolgreicher Operation bewertet. Die Bewertung der Abbildungsqualität erfolgte nach einem möglichen Score anhand einer Visuellen Analogskala von 1 bis 5, wobei 1 das bestmögliche Ergebnis darstellt und 5 das Schlechteste (siehe Tabelle 1). Durchschnittlich wird die Abbildungsqualität mit einem Score von 2,4 bewertet, wobei noch zwischen verschiedenen Tischsystemen verglichen wurde. Der Vergleich dieser unterschiedlichen Systeme ergab bei n=24 Fällen einen durchschnittlichen Score von 3,1 für Metalltische.

Einen Score von 2,3 erreichten bei einer Gesamtanzahl von n=83 die Carbontische und bei den Carbon-Armtischen wurde ein durchschnittlicher Score von 2,1 erreicht bei insgesamt n=19 Fällen.

Die Abbildungen des Iso-C^3D sind Hochkontrastdarstellungen, sodass besonders starke Dichteunterschiede, wie zum Beispiel die Grenze zwischen knöchernen Strukturen und Weichteilen gut zur Darstellung kommen.

Artefakte können die Bildqualität enorm beeinflussen, in den meisten Fällen konnte trotz allem ein angemessener Eindruck gewonnen werden. Besondere Probleme entstehen bei Bildgebung mittels Iso-C^3D am Becken und an der Wirbelsäule, die besten Ergebnisse erzielten Scans an der unteren Extremität.

Zum einen werden beim Becken und der Wirbelsäule aufgrund des erhöhten Strahlungsvolumens und der eingebrachten Materialien Artefakte erzeugt, zum anderen ist aufgrund der schwierigen Lagerung und von Zentrierungsproblemen die Bildqualität reduziert. In 5 Fällen (4 %) bei Bildgebung am Becken und der Wirbelsäule konnte aufgrund von Lagerungsschwierigkeiten keine optimale

Zentrierung des Gerätes erreicht werden, was zu einer schlechten Abbildungsqualität führt. Aber auch in anderen Bereichen werden durch eingebrachtes Material und durch Verwendung eines Metalltisches Artefakte erzeugt. In 18 Fällen (14,3 %) führen Metallimplantate (Schrauben und Platten) zu zahlreichen Artefakten in den Iso-C^3D Bildern, sodass die Bildqualität nur eine reduzierte Aussage über die Frakturreposition und Implantatlage zulässt. Des Weiteren wurde von uns beobachtet, dass Adipositas per magna zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt, in 6 Fällen (4,8 %) war der Scanvorgang aufgrund enormer Adipositas erschwert, sodass die Bildqualität mangelhaft war.

Die Verwendung eines OP-Tisches aus radiolucentem Carbonmaterial führt nach unseren Ergebnissen zu einer Verbesserung der Bildqualität (Scoremittelwert von 2,3). Bei Frakturen des Unterarmes wurde die betroffene Extremität auf einem Armtisch ausgelagert. Dieser besitzt im Vergleich zur Carbon-Aufliegefläche der Systeme MAQUET Viwas und Alphamaquet eine dünnere Materialdicke und ist zudem nicht zusätzlich mit Lagerungsmaterialien aus Metall bestückt, sodass hier ein Scoremittelwert von 2,1 erreicht wurde.

Der klinische Nutzen wurde von den Operateuren ebenfalls bewertet. Er betrug insgesamt 2,0. Die Untersuchungen mit Metalltischen bekamen einen durchschnittlichen Score von 2,5; bei Carbontischen wurde ein Score von 1,9 ermittelt, bei Carbon-Armtischen erreicht der klinische Nutzen einen Scoremittelwert von 1,8. Wie man aus unseren Ergebnissen erkennbar, hängt der klinische Nutzen von der Bildqualität ab. Die Untersuchung an Metalltischen erzielte den höchsten Scoremittelwert, gefolgt von den Carbontischen und nachfolgend den Carbon-Armtischen. Jedoch wurde der klinische Nutzen im Mittel besser bewertet als die Bildqualität. Das liegt daran, dass oftmals auch bei Artefaktbildung und eingeschränkter Bildqualität eine Aussage über die Fragmentstellung oder über das eingebrachte Material getroffen werden kann.

Insgesamt werden die besten Scores bei Frakturen des distalen Unterarmes und der unteren Extremität erzielt.

4.1.8

Revisionen

Manchmal wird nach einer ordnungsgemäß durchgeführten Operation in der postoperativen CT Gelenkstufen oder eine falsche Implantatlage beobachtet.

Die Schwelle für eine erneute Revision ist dann jedoch unzweifelhaft hoch, mit jeder erneuten Operation erhöht sich das Risiko für neue Komplikationen, wie zum Beispiel Infekte und Durchblutungsstörungen. Gerade unter Berücksichtigung der Abrechnung nach dem DRG-System ist eine Komplikation erheblich kostensteigernd (siehe Kapitel 4.2). Man hat sich daher schon früh entschlossen, die intraoperative Bildgebung zu verbessern. Es folgten mobile CT-Anlagen verschiedener Hersteller [49, 50, 63, 88, 92], fest installierte intraoperative Computertomografen und computer-assistierte Chirurgie mittels CT-basierten und auf der Fluoroskopie basierenden Navigationssystemen mit all ihren Möglichkeiten und Problemen.

Die mobilen CT-Anlagen sind aufgrund des hohen logistischen Aufwandes (Radiologe und MTRA müssen in den OP kommen), zusätzlichem neuen Einmessen des Gerätes nach jedem Transport und der fehlenden Kosteneffizienz (kein Routineeinsatz bei hohen Anschaffungskosten) und eines nicht immer ausreichenden Platzangebotes bisher nicht weit verbreitet [122].

Die fest installierten CT-Geräte benötigen ebenfalls zusätzliches radiologisches Personal, ausgedehnte Umbauarbeiten und hohe Kosten für das Gerät selbst, die nur wenigen Zentren zu Verfügung stehen.

Die CT-basierte Navigation ist auf präoperative Datensätze angewiesen, die teilweise mit dem intraoperativen Situs nicht übereinstimmen und nur restriktiv Veränderungen zulassen. Zudem ist eine manuelle Registrierung der Landmarken erforderlich [6, 34].

Die fluoroskopie-basierte-Navigation ist wiederum auf zweidimensionale Datensätze mit den Nachteilen einer konventionellen zweidimensionalen Bildgebung angewiesen. Beschränkung der Bildinformation auf 2 Ebenen und die fehlende Einsicht der axialen Ebene limitiert die Anwendung an komplexen anatomischen Strukturen wie zum Beispiel die Wirbelsäule [37].

Neue, teilweise kostengünstigere Möglichkeiten bietet der Iso-C^3D-Bogen mit intraoperativen 3D-Reformationen.

Grützner et al. veröffentlichten Daten einer prospektiven Studie [37], die die Genauigkeit der Iso-C^3D-Navigation bei der Platzierung von thorakalen und lumbalen Pedikelschrauben untersuchte. Bei 61 Patienten mit 73 Frakturen wurden insgesamt 302 Pedikelschrauben platziert. Bei 5 Schrauben wurde in einer postoperativen Kontroll-CT eine inkorrekte Schraubenlage (≥2 mm) nachgewiesen, dies entspricht einer Fehlplatzierungsrate von 1,7 % beziehungsweise nach Patienten aufgeschlüsselt bedeutet dies eine Fehlplatzierung bei 3 von 61 Patienten (4,9 %). In der intraoperativen 2D Fluoroskopie wurden die Schrauben als korrekt beurteilt. In 2 Fällen konnte auch der intraoperative Kontroll-Scan die Fehllage nicht aufzeigen.

Wich et al. veröffentlichten eine Arbeit, die die den intraoperativen Einsatz des Iso-C^3D im Unfallkrankenhaus Berlin seit 2001 beschreibt. Dort wurden insgesamt 442 Scans durchgeführt, wovon 281 Scans auf die Calcaneusregion (64 %), 41 (10 %) auf das Kniegelenk und 36 (8 %) auf das obere Sprunggelenk entfallen. Sie berichteten aufgrund der Scans über eine intraoperative Revisionsrate von 7,3 % insgesamt [122].

Unsere Studie beinhaltet Daten von 126 Patienten mit insgesamt 151 Scans an einem breit gefächerten Indikationsspektrum. Bei etwa jedem fünften Fall (24/126, 19 %) folgten Veränderungen der operativen Maßnahmen. In 11 Fällen wurde eine falsche Position der eingebrachten Implantate durch die 3D-Bildgebung mittels Iso-C^3D erkannt, in 13 Fällen wurde aufgrund des Iso-C-Scans eine erneute Fragmentreposition durchgeführt.

Diese direkte intraoperative Korrektur während des Eingriffes kann das klinische Ergebnis verbessern. Song et al. führten eine Studie an Calcaneusfrakturen durch.

Sie fanden an 7 von 21 Frakturen nach konventioneller intraoperativer Versorgung weiterhin Gelenkstufen. Das klinische Ergebnis dieser Patienten war im Vergleich zu den Patienten mit gut reponierter Gelenkfläche deutlich schlechter [113].

Die Indikationen mit den meisten Fällen waren Calcaneusfrakturen (27%

Revisionen) und Frakturen des oberen Sprunggelenkes (18 % Revisionen) mit je 22 Fällen, gefolgt von distalen Radiusfrakturen (17 Fälle, 12 % Veränderungen nach Scan) und Tibiakopffrakturen (16 Fälle, 19 % Revisionen). Gerade bei der Versorgung von Calcaneusfrakturen mit schwierigen anatomischen

Gegebenheiten und in der zweidimensionalen Bildgebung manchmal schlecht einsehbaren Gelenkflächen profitiert man durch die zusätzliche 3D-Bildgebung, hier kam es vor allem zu falscher Implantatlage durch im Gelenk positionierten Schrauben. Bei den OSG-Frakturen (größtenteils bei Pilon-tibialen-Frakturen) werden einerseits überlange Schrauben aufgezeigt, auch die zusätzlichen axialen Aufnahmen, die in der konventionellen Bildverstärkerradiografie nicht zur Verfügung stehen, können verbleibende Gelenkstufen und Rotationsfehler aufzeigen. Distale Radiusfrakturen führten in lediglich 2 von 17 Fällen zu Veränderungen nach einem Scan, es wurde bei beiden Operationen eine ungenügende Fragmentreposition mit Gelenkstufen korrigiert. Bei der Versorgung der Tibiakopffrakturen ist es nach unseren Ergebnissen vor allem die falsche Implantatposition, die zu Veränderungen nach einem Scan führt.

Keine Veränderungen wurden durchgeführt bei Frakturen an Schenkelhals und des Acetabulums, Becken-C-Verletzungen, LWK- und Sacrumfrakturen. Weiterhin gab es in unserer Studie keine Veränderungen nach Scans bei Handwurzel- und Mittelhandfrakturen, der Versorgung einer Hüftkopfnekrose, von BWS-Spondylodesen und -Kyphoplastien sowie bei Unterschenkelschaftfrakturen und bei der Anbohrung eines Osteoid-Osteoms der Tibia. Diese letztgenannten Diagnosen waren in unserer Studie jedoch nur mit je einem Fall vertreten, sodass zu diesem Zeitpunkt noch keine Aussage gemacht werden kann, ob eine Iso-C^3D -Bildgebung in diesen Fällen sinnvoll erscheint.

Insgesamt gesehen wurde der 3D-Bildwandler vor allem in Situationen eingesetzt, bei der schwierige anatomische Situationen vorlagen (multiple oder gekrümmte Gelenkflächen). Hierbei konnten vor allem bei geschlossenen oder minimal-invasiven Verfahren, aber auch bei offenen Verfahren zusätzliche Informationen (zum Beispiel durch axiale Reformationen) gefunden werden, die sich normalerweise der konventionellen Bildgebung entziehen. Bei offenen Verfahren wie zum Beispiel Schenkelhalsfrakturen, Acetabulumfrakturen oder Unterschenkelschaftfrakturen waren zusätzliche Scans weniger hilfreich.