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Fragestellung: Die dorsale C1/C2 Fusion unter Verwendung von Massa lateralis- (MLS) oder Pedikel-Schrauben (PS) im Atlas stellt bei atlantoaxialen Instabilitäten eine typische Versorgung dar. Vorherige Studien verwiesen bereits auf eine biomechanische Überlegenheit der PS. Der Einfluss einer bikortikalen Schraubenlage auf die Biomechanik blieb jedoch bisher unbeachtet. Ziel dieser Studie war daher die vergleichende biomechanische Testung der MLS und PS in jeweils mono- und bikortikaler Lage im Atlas.

Methodik: Postmortale humane C1 (n = 25; 50% Frauen, 80,8 ±13,9 Jahre) wurden bilateral mit MLS und PS in mono- (3,5x26 mm) oder bikortikaler (3,5x32 mm) Lage instrumentiert (PS bi n=13, PS mono n=12, MLS bi n=12, MLS mono n=13) (Ethikvotum: 2022-300148-WF). In einer Zwick-Roell Prüfmaschine erfolgte die Applikation zyklischer, sinusoidaler kraniokaudaler Druck- und Zugkräfte (Vorkraft ±25N, ±0,05 N/Zyklus) bis zum Erreichen einer kraniokaudalen Verschiebung des Schraubenkopfes von 1,3 mm, entsprechend einer Lockerung. Anschließend wurde das Lockerungs-Drehmoment erfasst. Die statistische Analyse erfolgte mittels einfaktorieller Varianzanalyse, alternativ mittels Kruskal-Wallis und Dunn's post hoc Test. Die Korrelation zu Parametern der knöchernen Mikrostruktur der Schraubentrajektorien (kortikale Länge, Knochenvolumen, gemessen mittels High Resolution-Quantitative Computed Tomography) erfolgte nach Pearson bzw. Spearman.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die PS zeigte sich der MLS überlegen in der Zyklenanzahl (MLS bi 1.057 ±357 vs. PS bi 2.039 ±551, p<0,001; MLS mono 806 ±364 vs. PS mono 1.745 ±136, p<0,001), der initialen Verschiebung (mm) (MLS bi -0,329 ±0,057 vs. PS bi -0,216 ±0,048, p<0,001; MLS mono -0,405 ±0,075 vs. PS mono -0,265 ±0,041, p<0,001) und Lockerungs-Drehmoment (Nm) (MLS bi 0,175 ±0,103 vs. PS bi 0,644 ±0,399, p<0,02; MLS mono 0,037 ±0,054 vs. PS mono 0,722 ±0,456, p<0,001). Die Bikortikalität zeigte einen Einfluss auf die initiale Verschiebung der MLS (p=0,004), während Korrelationsanalysen sowohl für das Lockerungs-Drehmoment (L.) als auch die Zyklenanzahl (C.) starke Zusammenhänge zur kortikalen Kontaktlänge (L.: r=0,843, p<0,001; C.: r=0,657, p<0,001) sowie dem Knochenvolumen (L.: r=0,792, p<0,001; C.: r=0,711, p<0,001) verdeutlichten.

Die PS zeigte sich bei zunehmender kraniokaudaler Druck- und Zugbelastung gegenüber der MLS biomechanisch signifikant überlegen. Dies lässt sich über eine größere knöcherne Verankerung bei erhöhter durchschrittener kortikaler Länge und Knochenvolumen erklären. Die bikortikale Lage scheint lediglich bei initialer Belastung der Schraube einen Einfluss zu nehmen. Klinisch sollte die PS gegenüber der MLS favorisiert werden, um eine erhöhte Schraubenstabilität zu erreichen. Aus einer bikortikalen Schraubenlage erscheint sich kein biomechanischer Vorteil gegenüber der monokortikalen Versorgung zu ergeben. Bei der Einbringung der MLS sollte beachtet werden, dass ein großes Volumen an Kortikalis und spongiösem Knochen durchschritten wird.