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Fragestellung: Die Vermeidung von Implantatsinterungen in osteoporotischen Wirbelsäulen ist immer noch eine große Herausforderung in der Wirbelsäulenchirurgie. Ziel dieser Studie war es, das Sinterungsrisiko von Wirbelkörperersatzimplantaten bei physiologischen Alltagsaktivitäten durch eine neue biomechanische In-vitro-Methode abzuschätzen.

Methodik: Die Studie wurde an 6 thorakolumbalen (T11-L1) und 6 lumbalen (L2-L4) humanen Wirbelsäulen durchgeführt. Nach dorsaler Stabilisierung wurde der mittlere Wirbelkörper und die benachbarten Bandscheiben entfernt. Ein Wirbelkörperersatz wurde mit (a) runden oder (b) rechteckigen Endplatten eingesetzt. Die Verteilung erfolgte gleichmäßig in Bezug auf Segment, Knochendichte ((a) 67,8 mgCaHA / cm³, (b) 64,1 mgCaHA / cm³), Geschlecht und Alter ((a) 72 und (b) 69 Jahre). In einem speziell entwickelten dynamischen Wirbelsäulentester wurden die Präparate physiologisch entsprechend der Alltagsaktivität belastet. Die Axiallast wurde bis zum Maximum um 50 N je 100 Zyklen erhöht. Flexion-Extension und Seitneigung wurden mit einer Frequenz von 0,5 Hz appliziert und schrittweise um 0,25° erhöht. Vor und direkt nach der Implantation sowie nach simulierten Alltagsbewegungen (Treppensteigen, Schuhebinden und Lastenheben von 20 kg) wurde die Flexibilität der Präparate unter reinen Momenten (3,75 Nm für osteoporotische Lendenwirbelsäulen) in allen drei Bewegungsebenen in einem quasistatischen Wirbelsäulenbelastungssimulator bestimmt. Mithilfe eines ANOVA-Tests (mit a = 0,05) wurde der Zusammenhang zwischen Sinterungsrisiko und Aktivitäten sowie der Endplattengeometrie bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei den durchgeführten Untersuchungen zeigten sich für die unterschiedlichen Endplattenkonfigurationen und für die jeweiligen Alltagsaktivitäten nachvollziehbare Sinterungsverhalten. Bei Implantaten mit runden Endplatten fanden wir in Flexion-Extension einen signifikant erhöhten Bewegungsumfang erst ab der Simulation von Schuhe binden (p = 0,0079). Nach der Simulation von Heben bis 20 kg war die Zunahme sogar hoch signifikant (p < 0,0001). Im Gegensatz dazu zeigte sich bei Implantaten mit rechteckig geformten Endstücken keine signifikante Änderung des Bewegungsumfangs bis zum Schluss des Experiments.

Für diese Studie wurde eine neue biomechanische Testmethode entwickelt, die abgestufte physiologische Alltagsaktivitäten sehr gut abbildet und durch die eine zunehmend höhere Belastung ein ausgeprägteres Sinterungsverhalten provoziert werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine Vergrößerung der Implantatauflage mit apophysärer Abstützung ein protektiver Einfluss auf das Risiko der Sinterung erzielt werden kann.