gms | German Medical Science

Fragestellung: Die Lockerung von Pedikelschrauben stellt die häufigste Versagensursache dorsaler Instrumentationen an der Wirbelsäule dar. Insbesondere bei Vorliegen einer Osteoporose ist die Inzidenz von Schraubenlockerung deutlich erhöht. Zur Optimierung der Schraubenstabilität im Wirbelkörper stehen mehrere Verfahren zur Verfügung. Sowohl die Verlängerung der Instrumentationsstrecke, als auch die Zementaugmentation sind anerkannte Verfahren zur Verbesserung der Stabilität. Ab welcher Knochendichte Pedikelschrauben nicht mehr stabil sind und ein Verfahren zur zusätzlichen Stabilisierung zur Anwendung kommen sollte, ist bisher nicht eindeutig geklärt.

Das Ziel dieser Studie war es, die Stabilität von Pedikelschrauben in Abhängigkeit der Knochendichte zu untersuchen und einen Grenzwert zur Empfehlung einer zusätzlichen Stabilisation zu ermitteln.

Methodik: In die Studie eingeschlossen wurden 21 humane Wirbelkörper (L2) im Alter zwischen 19 und 96 Jahren. Bei allen Präparaten erfolgte die Bestimmung der Knochendichte mittels quantitativer Computertomographie. Die Wirbelkörper wurden mittels konventionellen Pedikelschrauben instrumentiert und anschließend in einer Materialprüfmaschine befestigt. Es erfolgte ein Fatigue Test mittels sinusförmigen Dauerbelastung. Die Amplitude zu Beginn der Testung betrug 50 N bis 100 N und es erfolgte eine zyklische Steigerung der Maximallast um 0,1 N pro Zyklus bei einer Frequenz von 0,5 Hz. Die Belastung erfolgte bis zu einer kaudalen Dislokation von 5,4 mm (entspricht etwa 20° Rotation), was als Versagen definiert wurde. Nach Testung erfolgte ein CT der Präparate sowie eine Messung des Ausdrehmoments der einzelnen Schrauben.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigte sich eine hoch signifikante Korrelation zwischen der Knochendichte und der Versagenslast (r=0,916; r²=0,839; p<0,001) sowie der Zyklen bis zum Versagen (r=0,891; r²=0,795; p< 0,001). Die Präparate mit einer Knochendichte unter 80 mg/cm³ erreichten nur 63 % der Kraft und lediglich 53 % der Anzahl von Zyklen bis zum Versagen verglichen mit den Wirbelkörpern normwertiger Knochendichte ( > 120mg/cm³). Bei allen osteoporotischen Präparaten zeigte sich nach der Testung eine signifikante Lockerung der Schrauben im CT sowie ein Ausdrehmoment unter 30 Ncm.

Bei einer gemessenen Knochendichte im Wirbelkörper von weniger als 80 mg/cm³ weisen Pedikelschrauben eine unzureichende Stabilität auf und ein Verfahren zur zusätzlichen Stabilisation sollte angewendet werden.