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Titel: Biomechanische Untersuchung zur Primärstabilität ventraler Plattenosteosynthesen bei osteoligamentären Luxationsfrakturen der unteren Halswirbelsäule in Abhängigkeit des Ausmaßes begleitender Facettengelenksverletzungen – Methodenentwicklung und erste Ergebnisse
Autor: Born, Sebastian
Weitere Beteiligte: Krüger, Antonio (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2016
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2016/0537
DOI: https://doi.org/10.17192/z2016.0537
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2016-05373
DDC: 610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Biomechanical evaluation of the primary stability of anterior plate fixation in dislocation injuries of the lower cervical spine subject to the impact of various facet joint lesions - method development and first results

Dokument

Schlagwörter:
Halswirbelsäule, Biomechanik, Verrenkung, Trauma, Facettengelenk, Facettengelenke, cervical, spine, biomechanical, facet joint, luxation, trauma

Zusammenfassung:
Die Wahl des operativen Zugangsweges und der geeigneten Instrumentierung, bei instabilen Verletzungen der subaxialen Halswirbelsäule mit Beteiligung der Facettengelenke, wird bis zum jetzigen Zeitpunkt kontrovers diskutiert. Der mechanische Stellenwert der knöchernen Facettengelenksfortsätze nach operativer Stabilisierung ist dabei bisher nur unzureichend untersucht worden. Ausgehend von der Vermutung, dass die knöchernen Facettengelenksfortsätze auch nach einer Verletzung mit kompletter Zerreißung des diskoligamentären Komplexes und der Gelenkkapsel einen deutlichen Einfluss auf die Stabilität im operierten Halswirbelsäulensegment haben, wurde diese biomechanische Studie konzipiert. Die konkrete Zielsetzung dieser Arbeit war es, die Bedeutung von uni- und bilateralen Facettengelenksfrakturen für die Primärstabilität einer monosegmentalen ventralen Fusion mittels trikortikalem Span und Plattenosteosynthese bei traumatischen Translationsbewegungen zu untersuchen. Verwendet wurden humane Halswirbelsäulenpräparate, bei denen eine Luxationsverletzung sowie unterschiedliche Facettengelenksverletzungen im Segment C4/C5 generiert worden waren. Im Anschluss erfolgte die ventrale Stabilisierung mittels Plattenosteosynthese. Eine Erprobung des für diese Fragestellung entwickelten Versuchsaufbaus wurde mit 12 formalinfixierten Halswirbelsäulen durchgeführt. Im darauffolgenden Hauptversuch wurden 15 fresh-frozen Halswirbelsäulen belastet. Hier erfolgte im Gegensatz zum Vorversuch eine zusätzliche Simulation des Kopfgewichts durch eine axiale Vorlast. Die Präparate wurden bis zum Implantatversagen belastet und die dafür benötigte Maximalkraft ermittelt. Ein Vergleich fand zwischen der Gruppe mit intakten knöchernen Facettengelenken und den Gruppen mit uni- und bilateralen Facettengelenksfrakturen statt. Dabei konnte im Vorversuch eine deutliche Tendenz und im Hauptversuch ein statistisch signifikanter, stabilisierender Einfluss bei Präparaten mit intakten Gelenkfortsätzen gegenüber Präparaten mit bilateralen Facettengelenksfrakturen festgestellt werden. Ausgehend von diesen Ergebnissen sollte bei Facettengelenksfrakturen zusätzlich zur ventralen Spondylodese eine dorsale Instrumentierung erwogen werden. Aufgrund der im Vorfeld der Belastung ermittelten schlechten Knochenqualität aller fresh-frozen Präparate und der eingeschränkten Übertragbarkeit von Testergebnissen aus biomechanischen Kadaverstudien auf Verhältnisse in vivo ist eine abschließende Beurteilung schwierig. Es müssen noch weitere experimentelle und klinische Studien durchgeführt werden, um den Einfluss der knöchernen Facettengelenke auf die Stabilität im verletzten Wirbelsäulensegment näher zu bestimmen.

Summary:
The choice of the surgical approach and the appropriate instrumentation for unstable injuries of the subaxial cervical spine involving the facet joints are matters of ongoing debate. The mechanical significance of the articular processes of the facet joints after surgical treatment has not yet been examined sufficiently. This biomechanical study is based on the assumption that the articular processes have a significant influence on the stability of the operated spinal segment after a complete disruption of the discoligamentous complex and the facet capsules. Our primary aim was to examine the significance of uni- and bilateral facet fractures for the primary stability of single level anterior cervical discectomy with fusion and plating during abnormal anterior translation. We used human cervical spine specimens in which we generated facet dislocations without, with unilateral or with bilateral facet fractures of the C4/C5 segment. All the spines were stabilized thereafter by means of anterior plating. We performed a pilot study by testing the experimental set-up on 12 formalin fixed spinal specimens. For the main experiment we used 15 fresh-frozen human lower cervical spines. In contrast to the pilot study, we simulated the in situ load on the spine by constant compressive preload. All specimens were tested until there was a mechanical failure of the fusion and we registered the required maximum load. We then compared the group without facet fractures with those with unilateral and those with bilateral facet fractures. Absence of a facet fracture had a statistically significant influence on the spinal stability compared with bilateral facet fractures in the main experiment and showed a non-significant trend in the pilot study. Based on these results, a posterior approach should be considered for patients with facet fractures in addition to a single anterior approach. However, the generalizability of our results is limited, because the specimens used in our experiment were taken from elderly donors and largely showed an osteoporotic bone structure. Furthermore, results from biomechanical cadaveric studies may not necessarily be applicable to the in-vivo environment. Further experimental and clinical studies are needed to examine the stabilizing influence of the facet joints in injuries of the subaxial cervical spine.


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