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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2019)

22. - 25.10.2019, Berlin

Biomechanische Untersuchung zur Pedikelschraubenstabilität in Abhängigkeit des Schraubendurchmessers: Does Size matters

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Lennart Viezens - Universitätsmedizin Göttingen, Klinik für Unfallchirurgie, Orthopädie und plastische Chirurgie, Göttingen, Germany
  • Kay Sellenschloh - TU Hamburg-Harburg, Institut für Biomechanik, Hamburg, Germany
  • Gerd Huber - Technische Universität Hamburg-Harburg, Institute of Biomechanics, Hamburg, Germany
  • Constanze Schweingruber - Altonaer Kinderkrankenhaus, Kinderorthopädie, Hamburg, Germany
  • Klaus Püschel - Institut für Rechtsmedizin, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Germany
  • Michael Morlock - Institut für Biomechanik, TUHH Hamburg University of Technology, Hamburg, Germany
  • Lukas Weiser - Universitätsmedizin Göttingen, Klinik für Unfallchirurgie, Orthopädie und plastische Chirurgie, Göttingen, Germany
  • Wolfgang Lehmann - Universitätsmedizin Göttingen, Unfallchirurgie, Orthopädie und Plastische Chirurgie, Göttingen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019). Berlin, 22.-25.10.2019. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2019. DocAB50-860

doi: 10.3205/19dkou471, urn:nbn:de:0183-19dkou4711

Published: October 22, 2019

© 2019 Viezens et al.
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Fragestellung: Das Auslockern sowie ein cranialer oder caudaler Cut Out von Pedikelschrauben ist eine häufig zu beobachtende Komplikation bei dorsalen Instrumentationen an der Wirbelsäule. Spezielle Schrauben und die Zementaugmentation können hier Abhilfe schaffen, gehen jedoch mit einem spezifischen Risiko wie beispielsweise Zementextravasaten einher.

Ein weiteres Konzept um eine möglichst stabile Verankerung einer Pedikelschraube im Wirbelkörper zu erreichen ist die Wahl eines dickeren Schraubendurchmessers. Ziel dieser biomechanischen Studie war es den Effekt des Schraubendurchmessers auf die Pedikelschraubenstabilität mit Hilfe eines Dauerbelastungstests am humanen Kadaverknochen zu untersuchen.

Methodik: Es wurden 10 humane Wirbelkörper (L4) in die Studie eingeschlossen. Bei allen Präparaten erfolgte die Bestimmung der Knochendichte (BMD) mittels quantitativer Computertomographie. Bei allen Präparaten wurde im CT der maximale Pedikeldurchmesser bestimmt. Die Wirbelkörper wurden mittels konventionellen Pedikelschrauben instrumentiert. Hierbei wurde jeweils ein Pedikel mit einer 6,0mm x 45mm Schraube und der andere Pedikel mit dem maximal möglichen Schraubendurchmesser (8 - 10 mm x 45 mm) instrumentiert. Anschließend wurden die Präparate in einer Materialprüfmaschine befestigt und es erfolgte ein Fatigue Test mittels sinusförmigen Dauerbelastungen. 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 (ungefähr 20° Rotation), was als Versagen definiert wurde

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die mittlere BMD war 105 mg/cm3(SD 31). Die Versagenslast für die Standardschrauben mit einem Durchmesser von 6 mm betrug 334 N (SD 59) während die Schrauben mit dem größten möglichen Diameter erst bei einer Last von 454 N versagten (p < 0,001). Eine Vergrößerung des Pedikelschraubendurchmessers auf die maximale Größe führte somit zu einer Zunahme der Versagenslast um 36%.

Anhand der erhobenen biomechanischen Daten konnten wir zeigen, dass die Pedikelschrauben mit dem maximal möglichen Schraubendurchmesser in Relation zu dem zu instrumentierendem Pedikel eine signifikant größere Festigkeit im Vergleich zu der Standardschraube zeigten. Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig eine präoperative Planung auch in der Wirbelsäulenchirurgie und insbesondere beim osteoporotischen und osteopenen Knochen sein kann.