Reststabilität differierender Spondylodesetechniken bei Pedikelschraubenlockerung

Zusammenfassung

Studienziel: Das postoperative Versagen der Pedikelschraubenfixierung (Fixateur interne) mit Lockerung an der Implantat-Knochengrenze stellt ein klinisch relevantes Problem in der Wirbelsäulenchirurgie dar. Am Wirbelsäulenmodell soll die Hypothese überprüft werden, dass bei Implantatlockerung die Restbeweglichkeit im instrumentierten Segment von der Spondylodesetechnik (isolierte Pedikelschraubenfixierung vs. 360°-Instrumentierung) abhängt. Methode: Die Bewegungsanalysen wurden unter statischer Belastung zerstörungsfrei in der Sagittalebene (Vorlast 100 Newton) an intakten (Kontrollgruppe) und dorsal monosegmental LWK 5/6 destabilisierten Präparaten der Schafslendenwirbelsäule durchgeführt. Auf die Wirbelsäule wirkte hierbei ein flektorisches Drehmoment. Die Änderung des Wirbelsäulenprofils wurde röntgenologisch dokumentiert, digitalisiert und ausgewertet. Es wurde die Simulation einer Lockerung der Pedikelschrauben (primäres Insertionsdrehmoment 1,4 Nm) um 180° und 540° durchgeführt. Zusätzlich wurden verschiedene Schraubendurchmesser (5,5 mm und 6,7 mm) sowie standardisiert aufgeweitete Pedikel überprüft. Ergebnisse: Unabhängig der Spondylodesetechnik kam es mit Lockerung der Pedikelschrauben zu einer Zunahme der segmentalen Restbeweglichkeit. Bei maximaler Flexion der Präparate (20°) und einer Schraubenlockerung um 540° war die segmentale Restbeweglichkeit bei alleiniger Schraubenfixierung mit - 3,1° signifikant höher als bei der 360°-Instrumentierung mit nur - 1,6° (p < 0,05). In der Bewegungsrichtung Extension unterschieden sich beide Spondylodesetechniken nicht signifikant. Bei fester Schraubeninsertion war ein Vorteil von dickeren 6,7 mm Pedikelschrauben nicht nachzuweisen. Nach Insertion von 5,5 mm Schrauben in aufgeweitete Pedikel war die Stabilität reduziert. Schlussfolgerung: Diese Studie belegt die Überlegenheit der 360°-Instrumentierung auch bei Lockerung von Pedikelschraubenimplantaten. Bei fester Insertion von konischen Pedikelschrauben führt eine Steigerung des Schraubendurchmessers nicht maßgeblich zu einer Erhöhung der Primärstabilität.

Abstract

Introduction: In spinal surgery, postoperative failure of pedicle screw instrumentation due to loosening of the implant at the bone-screw interface is a clinically relevant problem. While there are numerous biomechanical studies dealing with stability after internal fixation, little is known about the remaining segmental stability after pedicle screw loosening. We hypothesize that, in cases of implant loosening, the remaining stability is dependent on whether the segment received an isolated pedicle screw instrumentation or a 360° instrumentation. Methods: Motion analysis was performed under static, damage-free, sagittal strain (preload 100 N) on intact (controls) and posterior monosegmental L5/6 destabilized lumbar spines of sheep. Spine preparations underwent a flectional torque. Changes of spinal profile were radiographically documented, digitalized and then evaluated. Primary insertion of the conical pedicle screws was performed with a torque of 1.4 Nm. Pedicle screw loosening was simulated by turning the inserted screw back either 180° or 540°. Specimens instrumented with screws of differing diameters (5.5 mm and 6.7 mm) as well as non-instrumented pedicles were also compared. Results: Independent of the type of instrumentation, we found that a loosening of pedicle screws increased remaining segmental motion. In maximal flexion (20°) and loosening of pedicle screws by 540°, we found a statistically significant increase of remaining segmental motion with sole pedicle instrumentation (- 3.1°) in contrast to 360° instrumentation (- 1.6°). For extension, a significant discrepancy between the two stabilization methods could not be shown. In cases where screws were firmly inserted, there was no advantage of using pedicle screws with an increased diameter of 6.7 mm. Independent of the type of fixation method, 5.5 mm screws that were inserted in widened pedicles showed a marked decrease of primary segmental stability. Conclusion: This study suggests that, concerning the remaining stability, 360° instrumentation is superior in cases where pedicle screw loosening has occurred. The screw diameter plays an only subordinate role in primary segmental stability when the pedicle screws are inserted firmly.

Schlüsselwörter

Lockerung Pedikelschrauben - Wirbelsäule - Implantate - 360°-Instrumentierung - Biomechanik

Key words

pedicle screw loosening - lumbar spine - spinal instrumentation - 360 degree fusion - biomechanics

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