Evaluation of the efficacy of a novel customized guide with visual control function in children with congenital spinal deformity

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: The use of customized surgical guides for transpedicular screw placement improves the accuracy and safety of the procedure in children with congenital spinal deformities.

AIM: The aim of the study was to develop and perform a comparative analysis of the effectiveness of a new surgical guide with cutouts for visual control during transpedicular screw placement in pediatric patients with congenital spinal deformities associated with thoracic curvatures.

MATERIALS AND METHODS: The study included 30 patients with congenital deformities of the spine and thorax who underwent surgery between June 2022 and June 2023. The patients were divided into the group that used the new guide and the group that used the freehand technique. Screw placement accuracy was assessed using the Gertzbein scale based on postoperative computed tomography data. Results were compared using Student’s t-test for independent samples because the data were normally distributed, as verified by the Shapiro–Wilk test. Statistical significance was defined as a p < 0.05.

RESULTS: The new guide demonstrated high accuracy, with 97.7% of screws placed without deviation (Grade 0). Only 2.3% of the screws deviated up to 2 mm (Grade I), which did not affect the complication rates. The freehand technique had lower accuracy rates; approximately 89.7% of the screws were placed correctly (Grade 0), 7.5% had a deviation of up to 2 mm (Grade I), and 2.8% had a deviation of more than 2 mm (Grade II and above).

CONCLUSIONS: A new customized guide with visual control cutouts provides high accuracy, reliability and ease of use, making it a promising clinical tool for treating congenital spinal deformities.

About the authors

Vakhtang G. Toriya

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

Author for correspondence.
Email: vakdiss@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2056-9726
SPIN-code: 1797-5031
Russian Federation, Saint Petersburg

Sergey V. Vissarionov

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

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
SPIN-code: 7125-4930

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

Russian Federation, Saint Petersburg

Polina А. Pershina

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

Email: polinaiva2772@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5665-3009
SPIN-code: 2484-9463

MD, PhD Student

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Cho W, Shepard N, Arlet V. The etiology of congenital scoliosis: genetic vs. environmental – a report of three monozygotic twin cases. Eur Spine J. 2018;27(Suppl 3):533–537. doi: 10.1007/s00586-018-5604-2
  2. Blevins K, Battenberg A, Beck A. Management of scoliosis. Adv Pediatr. 2018;65(1):249–266. doi: 10.1016/j.yapd.2018.04.013
  3. Lin Y, Shen J, Chen L, et al. Cardiopulmonary function in patients with congenital scoliosis: an observational study. J Bone Joint Surg Am. 2019;101(12):1109–1118. doi: 10.2106/jbjs.18.00935
  4. Mackel CE, Jada A, Samdani AF, et al. A comprehensive review of the diagnosis and management of congenital scoliosis. Childs Nerv Syst. 2018;34(11):2155–2171. doi: 10.1007/s00381-018-3915-6
  5. Farley FA, Li Y, Jong N, et al. Congenital scoliosis SRS-22 outcomes in children treated with observation, surgery, and VEPTR. Spine (Phila Pa 1976). 2014;39(22):1868–1874. doi: 10.1097/BRS.0000000000000546
  6. Rawicki N, Dowdell JE, Sandhu HS. Current state of navigation in spine surgery. Ann Transl Med. 2021;9(1):85. doi: 10.21037/atm-20-1335
  7. Fichtner J, Hofmann N, Rienmüller А, et al. Revision rate of misplaced pedicle screws of the thoracolumbar spine – comparison of three-dimensional fluoroscopy navigation with freehand placement: a systematic analysis and review of the literature. World Neurosurg. 2018;109:e24–e32. doi: 10.1016/j.wneu.2017.09.091
  8. Deveza LR, Chhabra BN, Heydemann J, et al. Comparison of baseline characteristics and postoperative complications in neuromuscular, syndromic and congenital scoliosis. J Pediatr Orthop Part B. 2023;32(4): 350–356. doi: 10.1097/bpb.0000000000000996
  9. Karapinar L, Erel N, Ozturk H, et al. Pedicle screw placement with a free hand technique in thoracolumbar spine: is it safe? J Spinal Disord Tech. 2008;21(1):63–67. doi: 10.1097/bsd.0b013e3181453dc6
  10. Parker SL, McGirt MJ, Farber SH, et al. Accuracy of free-hand pedicle screws in the thoracic and lumbar spine: analysis of 6816 consecutive screws. Neurosurgery. 2011;68(1):170–178. doi: 10.1227/neu.0b013e3181fdfaf4
  11. Guo X, Gong J, Zhou X, et al. Comparison and evaluation of the accuracy for thoracic and lumbar pedicle screw fixation in early-onset congenital scoliosis children. Discov Med. 2024;36(181): 256–265. doi: 10.24976/discov.med.202436181.24
  12. Wallace N, Schaffer N, Aleem I, et al. 3D-printed patient-specific spine implants: a systematic review. Clin Spine Surg. 2020;33(10):400–407. doi: 10.1097/bsd.0000000000001026
  13. Adamski S, Stogowski P, Rocławski M, et al. Review of currently used classifications for pedicle screw position grading in cervical, thoracic and lumbar spine. Chir Narzadow Ruchu Ortop Pol. 2023;88(4):165–171. doi: 10.31139/chnriop.2023.88.4.2
  14. Marengo N, Matsukawa K, Monticelli M, et al. Cortical bone trajectory screw placement accuracy with a patient-matched 3-dimensional printed guide in lumbar spinal surgery: a clinical study. World Neurosurg. 2019;130:e98–e104. doi: 10.1016/j.wneu.2019.05.241
  15. Katiyar P, Boddapati V, Coury J, et al. Three-dimensional printing applications in pediatric spinal surgery: a systematic review. Global Spine J. 2024;14(2):718–730. doi: 10.1177/21925682231182341
  16. Cao J, Zhang X, Liu H, et al. 3D printed templates improve the accuracy and safety of pedicle screw placement in the treatment of pediatric congenital scoliosis. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22(1):1014. doi: 10.1186/s12891-021-04892-4
  17. Toriya VG, Vissarionov SV. Efficacy of a new customized navigation template for placement of transpedicular screws for unilateral access in children with congenital spinal deformity and thoracic malformation. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2024;12(3):349–359. doi: 10.17816/ptors634877
  18. Toriya VG, Vissarionov SV, Menukovskiy VA, et al. Advantages of using template guides in children for the correction of congenital spinal deformities and thoracic anomalies. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2024;12(2):217–223. EDN: CPUTOA doi: 10.17816/ptors632132
  19. Pijpker PAJ, Kraeima J, Witjes MJH, et al. Accuracy of patient-specific 3D-printed drill guides for pedicle and lateral mass screw insertion. Spine (Phila Pa 1976). 2021;46(3):160–168. doi: 10.1097/brs.0000000000003747
  20. Modi HN, Suh SW, Fernandez H, et al. Accuracy and safety of pedicle screw placement in neuromuscular scoliosis with free-hand technique. European Spine Journal. 2008;17(12):1686–1696. doi: 10.1007/s00586-008-0795-6
  21. Ansorge A, Sarwahi V, Bazin L, et al. Accuracy and safety of pedicle screw placement for treating adolescent idiopathic scoliosis: a narrative review comparing available techniques. Diagnostics (Basel). 2023;13(14):2402. doi: 10.3390/diagnostics13142402

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure. General view of the template (top view): 1 - template body; 2 - guide tubes; 3 - cutouts for visual inspection

Download (66KB)

Copyright (c) 2024 Эко-Вектор

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».