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Fragestellung: Ursache des spezifischen Rückenschmerzes ist oft eine degenerative Veränderung, die im Verlauf zu einer Einengung des Spinalkanals führt. Nach initial guten Ergebnissen einer dorsalen Spondylodese mit Dekompression, kann im weiteren Verlauf eine Anschlussdegeneration des benachbarten Wirbelsäulensegmentes auftreten (ASD). Daher wurden dynamische Stabilisierungsverfahren entwickelt, um das Risiko einer ASD zu vermindern. Das Konzept beinhaltet die Erhaltung einer intervertebralen Bewegung einhergehend mit der Begrenzung einer extremen range-of-motion (ROM). Wir untersuchen in unserer Studie ein dynamisches Wirbelsäulenimplantat auf PEEK-Basis und dessen Effekte auf die lumbale Wirbelsäule.

Methodik: Wir entwickelten einen Wirbelsäulenprüfstand bestehend aus einem zylindrischen Bioreaktor, einem servo-hydraulischen Motorsystem und einem magnetischen Tracking System, so dass alle Freiheitsgrade im Raum simuliert und erfasst werden konnten (Abbildung 1). Insgesamt wurden hierzu 5 menschliche Lendenwirbelsäulen bestehend aus 4 Wirbelkörpern (LWK2-5) getestet. Es erfolgte die Messung an der Lendenwirbelsäule nach Fixierung im Bioreaktor. Dann wurde eine dorsale Instrumentierung von LWK4/5 mit ventraler Abstützung in diesem Segment durchgeführt. Anschließend wurden die Segmente von LWK3-5 mit einem dynamischen Implantat auf PEEK-Basis instrumentiert. Abschließend wurde zusätzlich zur vorangegangenen Testung eine Dekompression mit einer Laminektomie in Höhe L4/5 und Resektion der deszendierenden Facettengelenksanteile im Segment LWK 3/4 durchgeführt. In jedem Versuchsschritt wurde hierbei ein reines Moment von 7,5Nm mit 1°/sec auf das Modell eingeleitet. Die segmentalen Bewegungsausmaße in allen Freiheitsgraden von LWK2-5 wurden dokumentiert und abschließend mittels Matlab und SPSS ausgewertet und analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Vergleich zur nicht-instrumentierten Wirbelsäule wurde sowohl durch die rigide dorsale Instrumentierung mit ventraler Abstützung (Titan-Implantat) als auch durch die Hybridinstrumentierung (PEEK-Implantat) eine signifikante Einschränkung der ROM im Segment LWK4/5 erreicht. Eine signifikante Hypermobilität im angrenzenden Segment LWK3/4 nach rigider Stabilisierung von LWK4/5 konnte nicht beobachtet werden. Nach Hybridinstrumentierung von LWK3-5 kam es zu einer deutlichen Stabilisierung im Segment LWK3/4 bei Ausübung einer Flexion/Extension und Lateralflexion, während die rotatorische Bewegung weitgehend unbeeinflusst blieb. Es zeigte sich zudem im Segment LWK3/4 kein signifikanter Unterschied zwischen der ROM vor und nach Laminektomie und partieller Facettengelenksresektion.

Das getestete Implantat auf PEEK-Basis zeigte ähnlich der dorsalen Instrumentierung mit Titanimplantaten eine signifikante Einschränkung der ROM auf, während durch die Hybridinstrumentierung die Torsion nicht stabilisiert werden konnte. Das hybride PEEK-Implantat war jedoch in der Lage eine ausgedehnte Dekompression im Segment LWK3/4 in allen Bewegungsebenen zu kompensieren.