Die endoskopische und mikroskopische Visualisierung in der tubulär assistierten Wirbelsäulenchirurgie

Abstract

1 Zusammenfassung 1.1 Hintergrund Bei 20-30% der Gesunden unter 60-jährigen und bei mehr als 60% der über 60 Jahre alten Menschen finden sich kernspintomographisch lumbale Bandscheibenvorfälle [2, 3]. Bandscheibenvorfälle und deren unmittelbare (Spät-) Folgen werden in einer immer älter werdenden Population auch unter chirurgischen Gesichtspunkten im Fokus stehen. Nach Einführung des Mikroskops in die Wirbelsäulenchirurgie durch Yasargil und Casper 1977 [4, 5] stellt die Mikrodiskektomie den Goldstandard in der Behandlung von radikulären Erkrankungen der Wirbelsäule dar [1, 6, 7]. In der Chirurgie wird fortlaufend nach neueren, zum Beispiel gewebeschonenderen Operationsalternativen, gesucht. Die Idee der minimal- invasiven Operationstechnik hat auch in der Wirbelsäulenchirurgie zur Verbesserung der Operationstechnik und Einführung neuer Operationswerkzeuge zum Beispiel zur intraoperativen Ausleuchtung oder Verbesserung der Bildqualität, geführt [8, 9]. Im Jahr 2009 wurde durch Oertel und Gaab zusammen mit der Firma Karl Storz Endoskope (Tuttlingen, Deutschland) das EasyGO®-System, ein Operationssystem für die minimal invasive Wirbelsäulenchirurgie entwickelt [10]. Das im EasyGO®-System verwendete High Definition Kamera System (HD) konnte das signifikant bessere Erkennen von anatomischen Strukturen im Standbild sowie im Video verglichen mit Bildern in Standard Definition Qualität (SD) zeigen [11]. Das bessere Erkennen von anatomischen Strukturen könnte dazu beitragen, die intraoperative Orientierung zu verbessern. Die Autoren stellen die Hypothese auf, dass die moderne High Definition-Endoskopie in der Wirbelsäulenchirurgie durch einen Trokar mindestens die gleiche Qualität der Visualisierung wie in der Mikroskopie bieten würde. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, diese Hypothese anhand von intraoperativen Bildvergleichen zwischen der High Definition Endoskopie und der Mikroskopie zu überprüfen.

1.2 Methodik Um die Visualisierung des Operationsgebietes durch das Mikroskop mit der Darstellung durch eine High Definition-endoskopische Optik zu vergleichen und die Fragestellungen zu beantworten, wurde durch die Verfasser im Zeitraum vom 01.08.2013 bis zum 01.07.2014 eine prospektiv-randomisierte Studie durchgeführt. Prospektiv wurden insgesamt 16 endoskopische Wirbelsäulenoperationen mit dem EasyGO®-System in High Definition (HD) -Auflösung (Karl-Storz GmbH & Co. KG., Tuttlingen, Deutschland) durchgeführt. Es wurden Operationen der lumbalen Bandscheibe, lumbale Rezessus lateralis Stenosen oder knöchernen zervikalen Neuroforamenstenosen, die endoskopisch mit einem tubulären System operiert wurden, in die Studie eingeschlossen. Jeder Proband musste vordefinierte anatomische Strukturen entweder mittels High Definition-Endoskopie durch das EasyGO®-System oder mittels mikroskopischer Visualisierung mit dem Mikroskop OPMI® PENTERO® 900 durch den Arbeitstrokar identifizieren und notieren. Es wurden die richtig erkannten anatomischen Strukturen je nach Visualisierungsmethode ausgewertet.

1.3 Ergebnisse Strukturen, die durch das EasyGO®-Endoskop betrachtet wurden, konnten zu 67 Prozent richtig erkannt werden. Strukturen, die durch das OPMI® PENTERO® 900 Mikroskop betrachtet wurden, konnten zu 43 Prozent richtig erkannt werden. Im Vergleich der Visualisierungstechniken konnte somit ein signifikanter Unterschied zwischen beiden Gruppen festgestellt werden, da der p-Wert in einem hoch signifikanten Bereich lag. Um herauszufinden, wie viel Licht durch die unterschiedlichen Trokare unter Verwendung der Lichtquelle des OPMI® PENTERO® 900 Mikroskops auf einem Lichtstärkemesser detektierbar ist, wurden Lichtstärkemessungen durchgeführt. Die Lichtintensität nimmt mit einzelnen Ausreißern mit dem Abstand der Lichtquelle ab. So konnte gezeigt werden, dass signifikant mehr Licht auf dem Lichtmesser detektierbar war, je näher die Lichtquelle am Lichtmesser angebracht war. Die Interaktion der unterschiedlichen Abstände der Lichtquelle (25 cm, 35 cm und 45 cm) mit der Trokargröße konnte keinen signifikanten Unterschied nachweisen.

1.4 Schlussfolgerung Anatomische Strukturen, die durch das EasyGO®-Endoskop betrachtet wurden, konnten häufiger richtig identifiziert werden als Strukturen, die durch das OPMI® PENTERO® 900 Mikroskop betrachtet wurden. Die Lichtintensität nimmt mit dem Abstand der Lichtquelle ab. Es konnte mehr Licht auf dem Lichtmesser detektiert werden, je näher die Lichtquelle am Lichtmesser angebracht war.

2 Summary 2.1 Background Lumbar disc herniations are found by MRI in 20-30% of healthy individuals under 60-years of age and in more than 60% of those over 60 years of age [2]. Disc herniations and their immediate (late) consequences will also be a focus of attention from a surgical point of view in an increasingly aging population. After the introduction of the microscope into spine surgery by Yasargil and Casper in 1977 [3, 4], microdiscectomy represents the gold standard in the treatment of lumbar radiculopathy [1, 5, 6]. In surgery, there is a continuous search for newer, for example, tissue-conserving surgical alternatives. The idea of minimally invasive surgical techniques has also led to improvements in surgical techniques and the introduction of new surgical tools, for example for intraoperative illumination or improvement of image quality [7, 8]. In 2009, the EasyGO® system, a surgical system for minimally invasive spine surgery, was developed by Oertel and Gaab in collaboration with the company Karl Storz Endoskope (Tuttlingen, Germany) [9]. The high definition (HD) camera system used in the EasyGO® system demonstrated significantly better recognition of anatomical structures in still images as well as in video compared to standard definition (SD) quality images [10]. The better recognition of anatomical structures could contribute to improve the intraoperative orientation. The authors hypothesized that modern High definition endoscopy in spine surgery would provide at least the same quality of visualization as microscopy through a trocar. The aim of the present work is to test this hypothesis using intraoperative image comparisons between High dDefinition endoscopy and microscopy.

2.2 Methods In order to compare the visualization of the surgical area by microscope with the visualization by High Definition endoscopic optics a prospective randomized study was conducted between 01/08/2013 and 01/07/2014. Prospectively, a total of 16 endoscopic spine surgeries were performed with the EasyGO® system in high definition (HD) resolution (Karl-Storz GmbH & Co. KG., Tuttlingen, Germany). Operations on the lumbar intervertebral disc, lumbar recessus lateralis stenosis, or cervical neuroforaminal stenosis operated endoscopically with a tubular system were included in the study. Each subject had to identify and note predefined anatomical structures either by High Definition endoscopic visualization through the EasyGO® system or by microscopic visualization with the OPMI® PENTERO® 900 microscope through the working trocar. The correctly identified anatomical structures were evaluated according to the visualization method.

2.3 Results Structures, viewed through the EasyGO® endoscope were correctly identified in 67 percent of cases. Structures, viewed through the OPMI® PENTERO® 900 microscope were correctly identified by 43 percent. Thus, when comparing the visualization techniques, a significant difference was found between the two groups as the p-value was in a highly significant range. To find out how much light is detectable through the different trocars using the light source of the OPMI® PENTERO® 900 microscope on a light detector, light intensity measurements were performed. The light intensity decreases with the distance of the light source with single outliers. Thus, it was shown that significantly more light was detectable on the light meter the closer the light source was to the light meter. The interaction of the different distances of the light detector (25 cm, 35 cm, and 45 cm) with the trocar size failed to detect a significantly difference.

2.4 Conclusion Anatomical structures, viewed through the EasyGO® endoscope were correctly identified more often than structures viewed through the OPMI® PENTERO® 900 microscope. The light intensity decreases with the distance of the light source. More light was detected on the light meter the closer the light source was to the light meter.