gms | German Medical Science

Fragestellung: Die winkelstabile Schrauben-Stab-Fixierung nach Goel-Harms stellt ein etabliertes Stabilisierungsverfahren bei atlantoaxialer Instabilität dar. Durch die Schraubenplatzierung in der Massa lateralis des Atlas kann es zu ausgedehnten Blutungen aus dem paravertebralen Venenplexus sowie zu einer Verletzung der C2-Nervenwurzel kommen. Bei bikortikaler Schraubenplatzierung ist eine Verletzung des Nervus hypoglossus und der Arteria carotis interna möglich. Alternativ können monokortikale Pedikelschrauben mit größerer Kontaktfläche zum Wirbelkörper über den Arcus posterior platziert werden. Das Ziel dieser in-vitro Studie bestand darin, die Eignung von Pedikelschrauben in C1 im Vergleich zu Massa-lateralis-Schrauben zu überprüfen. Hierzu wurden biomechanische Untersuchungen bezüglich Steifigkeit, Lastzyklenzahl, Versagenslast und Lockerung durchgeführt.

Methodik: Neun humane C1 Präparate wurden im Rahmen einer Autopsie entnommen (Alter: 58,0 ± 11,1 Jahre). Mittels CT-Bildgebung wurden Vorschädigungen ausgeschlossen; die Knochendichte wurde mit Hilfe eines Feststoffphantom (Bone density calibration Phantom, QRM, Deutschland) bestimmt. Die Wirbelkörper wurden beidseitig mit jeweils einer Massa-lateralis-Schraube und einer Pedikelschraube instrumentiert (Ø = 3,5 mm, Länge = 26 mm, Synapse System, Synthes, Schweiz) und anschließend mittels einer servohydraulischen Prüfmaschine (Bionix I, MTS, USA) im Seitenwechsel kraftkontrolliert schwellend getestet. Die Lastrichtung ging senkrecht zur Schraubenachse. Hierbei wurden sinusförmige zyklische Lastwechsel (0,5 Hz) mit einer Ausgangslast von 15 N und steigender Maximalkraft von 0,5 N pro Zyklus appliziert. Als Versagen wurde eine maximale Dislokation des Schraubenkopfes von 5 mm definiert. Die Lockerung der Schrauben wurde klinisch sowie anhand des Losdrehmoments bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die beiden Gruppen waren bezüglich der Knochendichte (226 ± 69,0 mg/cm³, p = 0,99), der Testreihenfolge, des Alters und des Geschlecht miteinander vergleichbar. Es zeigte sich eine statistisch signifikant erhöhte Versagenslast der Pedikelschraube im Vergleich zur Massa-lateralis-Schraube (76,9 ± 11,0 N vs. 58,3 ± 13,3 N, p = 0,005) bei signifikant erhöhter Zyklenzahl (1083 ± 168 vs. 689 ± 240, p = 0,001). Die initiale Steifigkeit (24,6 ± 3,9 N/mm vs. 19,9 ± 3,2 N/mm, p = 0,01) zeigte sich ebenso wie die finale Steifigkeit (16,6 ± 2,7 N/mm vs. 11,6 ± 3,6 N/mm, p = 0,005) für die Pedikelschraube im Vergleich zur Massa-lateralis-Schraube signifikant erhöht. Am Ende der Testung zeigten sich 89% der Massa-lateralis-Schrauben gegenüber keiner Pedikelschraube klinisch gelockert. Die Pedikelschrauben wiesen zudem signifikant erhöhte Ausdrehkräfte auf (0,7 ± 0,78 Nm vs. 0,13 ± 0,09 Nm, p = 0,05). Die Ergebnisse dieser biomechanischen in-vitro Studie zeigen, dass eine Instrumentierung von C1 mittels Pedikelschrauben im Vergleich zu Massa-lateralis-Schrauben jeweils zu höheren Steifigkeiten und Versagenslasten sowie geringerer Lockerung nach Belastung führt.