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Eur J Pediatr Surg 1996; 6(5): 294-300
DOI: 10.1055/s-2008-1071001
Original article

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

In-Vitro Biomechanical Study of a Dorso-Lumbo-Sacral Posterior Supple Instrumentation with Variable Section

L. -E. Gayet1 , G.  Duport1 , P.  Pries1 , F.  Lavaste3 , Y.  Rideau2
  • 1Service d'Orthopédie-Traumatologie Adulte et Infantile, Unité Duchenne de Boulogne, Hôpital Jean Bernard, C.H.R.U. de la Milétrie, B.P. 577, Poitiers Cedex, France
  • 2Service de Rééducation Fonctionelle, Unité Duchenne de Boulogne,Hôpital Jean Bernard, C.H.R.U. de la Milétrie, B.P. 577, Poitiers Cedex, France
  • 3Laboratoire de Bioméchanique de l'Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers, (ENSAM) Paris, France
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Publication History

Publication Date:
25 March 2008 (online)

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Abstract

This study is designed to analyse the behavior, in the sagittal plane, of a complete human dorso-lumbar rachis, made rigid by the posterior instrumentation used for the treatment of scoliosis, on subjects suffering from DMD (Duchenne Muscular Dystrophy).

The object of this analysis is to demonstrate the reliability of early surgery made possible by new instrumentation.

Close review of the literature shows that the currently used Harrington or Luque instrumentations lead to mechanical complications, especially rod breaking, at the thoraco-lumbar junction.

8 specimens were non-destructively tested in-vitro. Compression and flexion were applied. For each test, rachis movements with and then without instrumentation, and also rod restraints were noted.

The results show a linear stiffness multiplied by 8.3 in flexion and 11.6 in extension. The maximum restraint recorded for physiological displacements is 77 MPa. This remains largely under the fatigue-breaking limit of the metal used (stainless steel hammer-hardened 316 L, Young's modulus = 200,000 MPa, Poisson's ratio = 0.21, endurance limit = 350 MPa at 5 x 106 cycles).

The results of this study encourage us to continue and develop early surgery in children affected by myopathy, with fixation of the complete rachis, including a lumbo-sacral arthrodesis and a supple dorsal part of the mounting, in the sagittal plane.

Zusammenfassung

Die vorliegende Untersuchung hat zum Ziel, das Verhalten der LWS bei Patienten mit Duchennescher Muskeldystrophie, die mittels eines posterior angelegten Apparates im Rahmen einer Skoliosebehandlung versteift wurden, in der sagittalen Schnittebene zu überprüfen. Dabei galt es, die Zuverlässigkeit einer frühzeitigen Operation mittels des angewandten neuen Gerätes zu untersuchen.

Aus der Literatur geht hervor, daß der von Harrington und Luque eingeführte Fixateur zahlreiche Komplikationen nach sich ziehen kann, insbesondere auch einen Bruch der thorako-lumbalen Stäbe. Es wurden daher zunächst 8 Wirbelsäulen in-vitro unter nicht destruktiven Bedingungen getestet. Dabei wurden die Bewegungen des Rückgrades unter Anwendung von Kompression und Flexion mit und ohne Einsatz des Fixateurs überprüft. Die Ergebnisse zeigten eine lineare Versteifung multipliziert mit dem Faktor 8,3 bei der Flexion und 11,6 bei Extension. Das maximale Kraftmoment, das bei physiologischen Bewegungen registriert wurde, betrug 77 MPa. Dies blieb weit unter der Bruchgrenze des verwandten Metalles (nicht rostender Stahl 316 L, Youngscher Modul = 200 000 MPa, Poissonscher Koeffizient = 0,21, Ausdauerfähigkeit = 350 MPa bei 5 x 106 Zyklen).

Diese Ergebnisse ermutigen, die frühzeitige Operation von Skoliosen der LWS bei Kindern mit Myopathien weiter zu entwickeln, um eine komplette Stabilisierung der Wirbelsäule einschließlich einer lumbosakralen Arthrodese bei erhaltener Beugefähigkeit in der sagittalen Ebene zu erreichen.

Key words

Biomechanics - Neuromuscular scolioses - Spinal instrumentation - Duchenne muscular dystrophy

Schlüsselwörter

Duchennesche Muskeldystrophie - Fixateur externe - Biomechanik - Wirbelsäulenskoliose

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