Biomechanische Untersuchungen lumbaler Spondylodesen mittels Fixateur interne
aus einer Titanlegierung

Zusammenfassung

Studienziel: Im Rahmen der vorliegenden Studie wurden die biomechanischen Eigenschaften eines Fixateur interne aus Titan (Ti-6Al-4V-Legierung) in einem In-vitro-Modell untersucht. Methode: Fixateur-interne-Systeme wurden in sechs (vier weibliche und zwei männliche Präparate) humane Lendenwirbelsäulenabschnitte L2 bis L4 implantiert. Es wurden ausschließlich dorsale Instrumentationen durchgeführt. Die biomechanischen Untersuchungen erfolgten unter Applikation physiologischer Lasten (2,0 bis 10,0 Nm für die Torsion und 2,0 bis 7,5 Nm für Flexion/Extension und Seitneigung) in vier Situationen: Intaktes physiologisches Präparat, instrumentiertes Präparat mit Fixateur interne, Präparat nach Korpektomie des mittleren Wirbelkörpers mit Fixateur interne, Präparat nach Korpektomie des mittleren Wirbelkörpers mit Fixateur interne und zusätzlichem Querträger. Ergebnisse: Die Montage des Fixateur interne erhöhte die Stabilität im Vergleich zum nicht-instrumentierten Präparat um 84,7 % in Flexion/Extension, 78,2 % bei lateraler Biegung und 43,0 % bei axialer Torsion. Letztere war jedoch bereits am intakten Präparat deutlich geringer ausgeprägt. Im Korpektomiemodell mit Instrumentierung zeigte sich in allen untersuchten Bewegungsrichtungen eine höhere Stabilität als am intakten nicht-instrumentierten Präparat. Die zusätzliche Montage eines Querträgers erbrachte keinen signifikanten Stabilitätsgewinn. Schlussfolgerung: Für die klinische Anwendung des untersuchten Fixateur interne aus einer Ti-6Al-4V-Legierung besteht das gleiche biomechanische Stabilisierungspotenzial wie für vergleichbare Modelle aus rostfreiem Stahl. Ein wesentlicher klinischer Vorteil besteht in der Möglichkeit zur Durchführung von Schichtbilduntersuchungen bei liegendem Titanimplantat. Der Stabilisierungseffekt im Korpektomiemodell ist hoch, so dass auch eine suffiziente Frakturstabilisierung postuliert werden kann. Eine Querträgermontage kann anhand der vorliegenden Daten nicht empfohlen werden.

Abstract

Objective: Biomechanical properties of an internal fixateur manufactured of a titanium alloy (Ti-6Al-4V-alloy) to be evaluated in an in vitro setting. Method: Internal fixateurs were inserted into six (four female and two male specimens) human lumar spine segments L2 to L4. Only dorsal instrumentations were performed. Physiological loads were applied (2.0 to 10.0 Nm for torque, 2.0 to 7.5 Nm for extension/flexion and lateral bending). Biomechanical investigations were performed in four settings: Intact specimen without instrumentation, instrumented specimen, instrumented specimen after corpectomy of the middle vertebral body, instrumented specimen after corpectomy of the middle vertebral body with an additional transverse connector. Results: Stability after instrumentation was increased by 84.7 % for flexion/extension, by 78.2 % for lateral bending and by 43 % for axial torsion. Axial torsion was already less distinct in the physiological specimen. The stability of instrumented specimen after corpectomy was superior to that of intact vertebral segments without internal fixation. Additional application of transverse connectors did not significantly enhance the stiffness of the implant. Conclusion: For the clinical use there is no difference in the biomechanical properties of the titanium fixateur compared to similar constructions made of stainless steel. The possibility of performing MRI- or CT-scans after implantation of titanium implants is a main clinical advantage. The stabilisation after corpectomy is remarkable, so that a sufficient fracture-stabilisation is possible. Based on the data, the application of transverse connectors cannot be recommended.

Schlüsselwörter

Fixateur interne - Titan - Biomechanik - Fusion - Fraktur

Key words

Internal fixateur - titanium - biomechanics - spinal fusion - spinal fracture

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