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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2022)

25. - 28.10.2022, Berlin

Die Kinematik der Halswirbelsäule nach Bandscheibenersatz gleicht der intakten Bewegung

Meeting Abstract

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  • presenting/speaker Morten Vogt - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • Laura Zengerle - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • René Jonas - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany
  • Hans-Joachim Wilke - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022). Berlin, 25.-28.10.2022. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2022. DocAB75-378

doi: 10.3205/22dkou596, urn:nbn:de:0183-22dkou5966

Published: October 25, 2022

© 2022 Vogt et al.
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Fragestellung: Der reine Bewegungsumfang der Wirbelsäule ist gut erforscht, bildet komplexe Bewegungen jedoch nur unzureichend ab und sollte für eine vollumfängliche Beschreibung durch die Rotationsachsen ergänzt werden [1].

Die komplexe Bewegung der intakten Halswirbelsäule (HWS) kann in vitro sowohl in Bezug auf den Bewegungsumfang als auch in Bezug auf die Rotationsachsen repliziert werden [2].

Das Ziel dieser in vitro Studie war es zu untersuchen, ob ein zervikaler Bandscheibenersatz das physiologische Bewegungsmuster ebenfalls erhalten kann.

Methodik: Sechs einzelne Bewegungssegmente aus humanen Spenderwirbelsäulen (C4-5, Durchschnittsalter 32 Jahre, Spanne 19-47 Jahre) wurden im intakten Zustand sowie nach Bandscheibenersatz biomechanisch charakterisiert. Zur Nachbildung der in vivo Bedingungen wurde mit Wasserdampf eine feuchtwarme Testumgebung mit 37 °C geschaffen.

Jedes Segment wurde für 3,5 Zyklen bei 1°/s quasistatisch mit reinen Momenten von bis zu 2,5 Nm in Flexion/Extension (FE), Seitneigung rechts/links (SN) und axialer Rotation rechts/links (AR) belastet. Die Bewegung der einzelnen Wirbel wurde mit einem Bewegungsanalysesystem bestimmt. Für jeden dritten Zyklus wurde der Bewegungsumfang ermittelt, sowie mit einer etablierten Methode die inkrementellen dreidimensionalen Rotationsachsen berechnet und in Röntgenbilder projiziert [2]. Die statistische Auswertung erfolgte per Friedmann-Test mit anschließenden Post-hoc-Tests mittels Dunn-Bonferroni-Tests (p < 0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach Normierung des Bewegungsumfangs auf den jeweiligen Intaktzustand wurde nach Bandscheibenersatz eine Zunahme des Bewegungsumfangs von 3 % in FE und AR festgestellt, in SN eine Abnahme um 16 %. Diese Unterschiede waren ohne statistische Signifikanz.

Sowohl die Position als auch die Orientierung der Rotationsachsen nach Bandscheibenersatz war in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen der intakten Präparate in allen drei Bewegungsrichtungen (Abbildung 1 [Abb. 1]).

Die Ergebnisse dieser in vitro Studie deuten darauf hin, dass der Bewegungsumfang der intakten HWS durch einen Bandscheibenersatz annähernd wiederhergestellt werden kann. Außerdem stimmten die Achsen, entlang derer die Bewegung stattfindet, nach Bandscheibenersatz gut mit den jeweiligen intakten Präparaten überein. Diese in vitro Rotationsachsen wiederum ähneln sehr den in vivo Ergebnissen gesunder Probanden [3].

Diese Ergebnisse legen nahe, dass mit dem getesteten Bandscheibenersatz die Quantität und Qualität der Bewegung der intakten HWS in vitro nachgebildet werden kann.


Literatur

1.
Kettler A, Marin F, Sattelmayer G, Mohr M, Mannel H, Dürselen L, Claes L, Wilke HJ. Finite helical axes of motion are a useful tool to describe the three-dimensional in vitro kinematics of the intact, injured and stabilised spine. Eur Spine J. 2004 Oct;13(6):553-9. DOI: 10.1007/s00586-004-0710-8 External link
2.
Jonas R, Demmelmaier R, Hacker SP, Wilke HJ. Comparison of three-dimensional helical axes of the cervical spine between in vitro and in vivo testing. Spine J. 2018 Mar;18(3):515-24. DOI: 10.1016/j.spinee.2017.10.065 External link
3.
Anderst WJ, Donaldson WF 3rd, Lee JY, Kang JD. Three-dimensional intervertebral kinematics in the healthy young adult cervical spine during dynamic functional loading. J Biomech. 2015 May 1;48(7):1286-93. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2015.02.049 External link