Filling a Cervical Spine Cage with Local Autograft: Change of Bone Density and Assessment of Bony Fusion

Abstract

To date, it remains debatable whether cervical spine fusion cages should be filled with any kind of bone or bone substitute. Using a bone substitute would produce additional costs, using an autologous bone graft from the iliac crest would make the use of the cage at least questionable. As an alternative, cortical and subcortical bone from the anterior osteophytes of the segment in which the disc has been removed could be used to fill the cage: higher costs and complications at the iliac crest could both be avoided and the cage could be filled. However, the fate of these bone chips made from the anterior osteophytes is unclear as well as whether fusion will occur using this technique. The objective of the current study was to investigate possible changes in the bone density of this local autograft in the cage within the first 12 months after surgery by means of computed tomography. A second objective was to assess segmental bony fusion using this technique. 21 patients, suffering from degenerative disc disease of the cervical spine, were included into this prospective study. They all underwent anterior decompression, cage insertion and plate stabilisation. The cage (Rabea, Signus Medizintechnik, Alzenau, Germany), was filled with bone chips made from the anterior osteophytes of the segment that underwent discectomy. On the third day after surgery as well as three, six and 12 months after surgery, an axial computed tomography scan through the cage was taken and density within the apertures of the cage was measured in a standardised manner. Flexion-extension lateral radiographs were taken to investigate segmental fusion. Statistical significance was assumed to be at a 95 % level of significance. 23 cages were implanted. The mean value of the bone density obtained by computed tomography was 505 (± 119) HU on day three, 635 (± 156) HU after three months, 769 (± 162) HU after six months, and 814 (± 198) after 12 months. There was a significant difference when the values after 12 months were compared to those obtained after three days (p < 0.001) and after three months (p = 0.004). Bony fusion was seen in 21 out of 23 segments (91.3 %) after 12 months. It may be concluded that this technique could be an alternative to the current treatment options.

Zusammenfassung

Cages zur ventralen zervikalen Fusion sind weit verbreitet und akzeptiert. Unklar ist, ob ein Cage mit Knochen oder einem Knochenersatzstoff gefüllt werden sollte. Höhere Kosten einerseits und Komplikationen an der Spanentnahmestelle andererseits sind Argumente, einen Cage weder mit Knochenersatzstoffen noch mit einem autologen Transplantat aus dem Beckenkamm zu füllen. Eine Alternative hierzu könnte die Füllung des Cages mit Knochen aus den osteophytären Randleisten der Halswirbelkörper selbst sein. Es ist aber nicht bekannt, wie sich ein solches lokales Autograft in einem Cage verhält und ob nach seiner Implantation in den Cage eine Fusion eintritt. Ziel dieser Studie war die computertomographische Untersuchung der Dichte des Knochens in den Kammern des Cages in den ersten 12 Monaten nach der Operation und die Analyse der knöchernen Fusion. 21 Patienten mit symptomatischer degenerativer Erkrankung der Halswirbelsäule wurden in diese prospektive Studie eingeschlossen. Über den ventralen Zugang wurde die symptomatische Bandscheibe entfernt. Von den ventralen Randleisten der Wirbelkörper, die der entfernten Bandscheibe direkt benachbart waren, wurde mit Stanzen Knochen abgetragen und die Kammern des Cages (Rabea-Peek, Signus Medizintechnik, Alzenau, Deutschland) gefüllt. Das Segment wurde mit einer Plattenosteosynthese stabilisiert. Postoperativ wurde am dritten Tag, nach drei, sechs und 12 Monaten eine Computertomographie durch den Cage durchgeführt und die Dichte in den Kammern des Cages in Hounsfield-Einheiten (HU) bestimmt. Nach 12 Monaten wurde über eine Flexions-Extensionaufnahme untersucht, ob eine Beweglichkeit im Segment nachweisbar war. Das Knochentransplantat war in allen Cages über die gesamte Untersuchungsperiode nachweisbar. Die mittlere Dichte (± Standardabweichung) in den Knochenkammern lag am dritten Tag bei 505 (± 119) HU, nach drei Monaten bei 635 (± 156) HU, nach sechs Monaten bei 769 (± 162) HU, und nach 12 Monaten bei 814 ± 198 HU. Es fand sich ein signifikanter Dichteanstieg im Cage nach 12 Monaten im Vergleich zur Messung am dritten postoperativen Tag und im Vergleich zur Messung nach 3 Monaten. Bei 21 von 23 Segmenten war 12 Monate postoperativ keine Beweglichkeit mehr nachweisbar. Entsprechend könnte diese Methode eine geeignete Alternative zu den bisherigen Verfahren sein.

Key words

spine - bone - cage - implants - computed tomography

Schlüsselwörter

Wirbelsäule - Knochen - Cages - Implantate - Computertomographie

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