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Fragestellung: Das Ziel bandscheibenerhaltender Implantate ist es u.a. die natürliche Bewegung im Wirbelsäulensegment und so viele Strukturen wie möglich zu erhalten. Dabei ist es wichtig, ausreichende Stabilität zu garantieren, die Facettengelenke zu entlasten und eine physiologische Bandscheibenbelastung zu ermöglichen. Die Qualität der Bandscheibenernährung hängt u.a. vom Degenerationsstadium und der mechanischen Belastung ab. Eine dynamische Belastung ruft eine dynamische Stimulation der Bandscheibenzellen hervor. Bestehende Messmethoden in der Biomechanik reichen derzeit nicht aus, um zu überprüfen, ob bandscheibenerhaltende Implantate eine physiologische Belastung der Bandscheibe erlauben bzw. ändern. Ziel dieser Studie war es, verschiedene Implantate anhand der dreidimensionalen Bandscheibenauswölbung und der äußeren Dehnungsverteilung zu vergleichen.

Methodik: Ein 3D Laserscanner wurde verwendet, um die Bandscheibenauswölbung und die Dehnungsverteilung zu messen. Dieser Scanner wurde in einen bestehenden Wirbelsäulenbelastungssimulator integriert. Sechs humane Wirbelsäulenpräparate (L2 3) wurden mit reinen Momenten von 7,5 Nm in Richtung Flexion/Extension, Seitneigung and axialer Rotation belastet. Anschließend wurde eine axiale Last von 500N appliziert. Nach den Messungen an intakten Präparaten wurden vier verschiedene Stabilisierungssysteme implantiert: Dynamic Stabilization System (DSS™, ParadigmSpine), Coflex™ (ParadigmSpine) und ein posteriorer Facettengelenkersatz TOPS™ (Impliant). Ein Fixateur interne diente als Vergleich für eine rigide Stabilisierung.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Bei axialer Kompression zeigten alle Implantate ähnliche Dehnungswerte von 3.2%, die dem intakten Zustand entsprachen. Flexion, Seitneigung und axiale Rotation wurden vom internen Fixateur stark limitiert. Dies wurde auch bei der Bandscheibenauswölbung und den Dehnungen beobachtet. Das DSS™ reduzierte die Flexibilität auf die Hälfte des Intaktzustandes. Dies hatte auch eine Reduktion der Bandscheibenauswölbung und Dehnungen zu Folge. Der Bewegungsumfang beim TOPS™ war vergleichbar mit den intakten Präparaten. Jedoch verdoppelte sich die maximale Dehnung auf 13.8% in Seitneigung im Vergleich zur Intaktsituation mit 6.5%. Das Coflex™ veränderte alle Parameter nur gering im Vergleich zum Intaktzustand. Extensionsbewegungen wurden jedoch eingeschränkt, was auch in der Abnahme der Bandscheibenauswölbung und den Dehnungen in Anulusfaserrichtung sichtbar war.

Es konnte gezeigt werden, dass einige flexible Implantatsysteme in der Lage sind die Dehnungsverteilung und Bandscheibenauswölbung physiologisch zu halten. Das TOPS™, hingegen, verdoppelte die Dehnungen an der Bandscheibe trotz gleicher Bewegungsumfänge in Seitneigung. Die rigide Fixierung mit einem Fixateur interne wurde als Kontrolle in diesem Versuch verwendet, um eine starke Bewegungseinschränkung zu simulieren. Hier konnte gezeigt werden, dass nur sehr kleine Dehnungen an der Bandscheibe auftreten und somit ein eingeschränkter Zellstimulus zu erwarten ist.