Einfluss einer kurzstreckigen Spondylodese des thorakolumbalen Übergangs auf die angrenzenden Wirbelgelenke Eine biomechanische Studie

Zusammenfassung

Ziel der Untersuchung war es, den Einfluss einer kurzstreckigen dorsalen Instrumentierung an thorakolumbalen Wirbelsäulenpräparaten auf die kleinen Wirbelgelenke zu untersuchen.

Wir verwendeten einen speziell für dynamische, biomechanische Messungen an der Wirbelsäule entwickelten Prüfaufbau, der die Einleitung von reinen Momenten und Ausgleichsbewegungen in allen 3 Koordinaten des Raumes zulässt. Die Bewegungsausschläge wurden mit einem Niederfrequenzmagnetfeld Messsystem bestimmt, für die Messungen der auf die Gelenkflächen einwirkenden Druckkräfte wurde ein direktes Messsystem auf Basis eines Quarzkristallsensors ausgewählt und für seine Verwendung an der Wirbelsäule eingerichtet. 18 humane Wirbelsäulenpräparate wurden kontinuierlich bis maximal 8 Nm belastet und die Bewegungsausschläge und Gelenkflächenkräfte in Flexion, Extension, Seitneigung und Rotation in den kranial und kaudal angrenzenden Bewegungssegmenten in Abhängigkeit von einer bisegmentalen Instrumentierung T12–L2 bestimmt. Die Messdaten wurden mit dem t-Test für verbundene Stichproben sowie dem Wilcoxon-Test ausgewertet (p<0,05).

Im kranial angrenzenden Bewegungssegment T11/12 waren nach bisegmentaler Stabilisierung die Bewegungsausschläge in Flexion und Extension signifikant größer als am nichtinstrumentierten Präparat. Die Gelenkflächenkräfte waren nach Anlage eines Fixateur interne im kranial angrenzenden Bewegungssegment in der Seitneigung vom Sensor weg signifikant größer als vorher. Kaudal angrenzend änderten sich weder die Bewegungsausschläge noch die Gelenkflächenkräfte signifikant. Im Vergleich der Bewegungssegmente T11/12 und L2/3 zeigten sich sowohl vor als auch nach Instrumentierung signifikant höhere Bewegungsausschläge und Gelenkflächenkräfte im oberen Segment.

Die veränderten Bewegungsausschläge und Gelenkflächenkräfte können als Hinweis auf eine Umverteilung der Gelenkbelastung angesehen werden, die zu Mehr- und/oder Fehlbelastung gerade kranial angrenzender Bewegungssegmente führt. Sie sind eine mögliche Erklärung für vorzeitige degenerative Änderungen von angrenzenden Intervertebralgelenken bei Patienten mit Stabilisierungen der Wirbelsäule. Die Ergebnisse bekräftigen die Forderung nach möglichst kurzstreckiger Spondylodese und frühzeitiger Implantatentfernung, um Einflüsse auf die biomechanischen Verhältnisse der Wirbelsäule so gering wie möglich zu halten.

Abstract

This study was performed to investigate the range of motion and the forces on the facet joints that are neighboured to spondylodesis on thoracolumbar spine. We used a special spine testing device for a continous application of pure moments in each direction. For measuring the ranges of motion we used a magnetic tracking device for measuring forces on facet joints we chose a direct measuring system of quartz cristal and prepared for investigation of the spine.

The biomechanical testing was done on 18 human spinal specimen. We investigated the range of motion and the forces on facet joints in T11/12 and L2/3 segment with a maximal loading of 8 Nm in each direction (flexion, extension, lateral bending and rotation). This was done before and after double level dorsal instrumentation T12–L2 with an internal fixateur. Statistical analysis was performed using the paired t-test and the Wilcoxon test (p<0,05).

After double level instrumetation there were significant larger ranges of motion in flexion and extension and significant larger forces on facet joints in left lateral bending in the T11/12 segment. No significant differences were found in the L2/3 segment.

Our findings could be an indication for changing in joints loading. This could be an explanation for early degenerative changes in spinal segments adjacent to spondylodesis. The results confirm the demand of short segment instrumentation and early remove of implants to keep influence as low as possible.