Biochemische Studie – Einfluss einer lumbalen Bandscheibenprothese

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Bild: Schünke M et al. Prometheus. Allgemeine Anatomie und Bewegungsapparat. Grafik: M. Voll Stuttgart: Thieme, 2004.

In dieser biomechanischen Studie wurde getestet, welchen Einfluss eine lumbale Bandscheibenprothese auf die Beweglichkeit und den intradiskalen Druck der Nachbarsegmente hat. Effect of lumbar total disc arthroplasty on the segmental motion and intradiscal pressure at the adjacent level: an in vitro biomechanical study. J Neurosurg Spine 2009;11: 715-723

Einleitung

Die Implantation von Bandscheibenprothesen ist eine mögliche operative Option bei degenerativen Erkrankungen der Lendenwirbelsäule (LWS). In den bisher durchgeführten biomechanischen Untersuchungen fanden sich Hinweise, dass nach Einsatz einer Bandscheibenprothese die Bewegung (ROM) des operierten Segmentes annähernd erhalten werden kann und auch die Mobilität der benachbarten Höhen der nativen Situation ähnelt [1], [2]. Sowohl die Auswirkung eines dynamischen interkorporellen Implantates auf die intradiskalen Drücke der Anschlusshöhen als auch der Einfluss einer zusätzlichen posterioren Fixierung ist bisher noch nicht getestet worden.

Die Intention dieser in vitro-Studie war herauszufinden, welchen Einfluss eine lumbale Bandscheibenprothese im Vergleich zum intakten Zustand auf die ROM und den intradiskalen Druck der Nachbarsegmente hat und wie sich eine additive dorsale Stabilisierung mit Pedikelschraubenstabsystem darauf auswirkt.

Studiendesign

10 humane polysegmentale Präparate (L2-S1) erhielten für das dreidimensionale optische Messsystem Marker an die Wirbelkörper L3, L4 und L5. In die Bandscheibe L3/4 setzte man einen Druckaufnehmer ein. Anschließend erfolgten biomechanische Testungen mit der servohydraulischen MTS Bionix 850-Maschine, die kontrollierte Bewegungsausschläge bis zu 20° Flexion, 15° Extension und 15° Seitneigung nach rechts auf das Präparat einleitete. Dieses erfolgte zunächst im intakten Zustand, dann nach Implantation der Maverick-Prothese (Medtronic Sofamor Danek) in das Segment L4/5 und zuletzt mit zusätzlichem Fixateur interne (CD-Horizon von Medtronic Sofamor Danek) L4/5. Dabei wurden stets die segmentalen Bewegungen der drei Höhen L3/4, L4/5 und L5/S1 und die intradiskalen Drücke der Bandscheibe L3/4 aufgezeichnet.

Ergebnisse

In Flexion fanden sich keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Bewegungsverhaltens aller drei Segmente und des intradiskalen Druckes. In Seitneigung reduzierte sich in der prothetisch versorgten Situation die ROM in L4/5 signifikant ohne Nachweis einer signifikant unterschiedlichen ROM oder Druckerhöhung intradiskal in den Nachbarhöhen. In Extension fand man eine signifikante Erhöhung der ROM L4/5 mit der Prothese und gleichzeitig eine Reduktion der ROM und des Druckes L3/4. Zusammenfassend war die Prothese in der Lage, im Vergleich zum intakten Präparat die ROM und Drücke in den Anschlusssegmenten zu erhalten oder sogar zu reduzieren. Im Zielsegment L4/5 zeigte sich mit Prothese in Extension eine Hypermobilität, in Seitneigung eine verringerte ROM und keine signifikante Änderung in Flexion. Mit dem zusätzlichen Fixateur interne L4/5 kam es zu einer signifikant erhöhten ROM in den Nachbarhöhen in Flexion und zu einer signifikanten Drucksteigerung in Seitneigung.

Kommentar

In dieser in vitro-Studie konnte biomechanisch der positive Einfluss einer lumbalen Bandscheibenprothese hinsichtlich der ROM und intradiskalen Drücke der Anschlusssegmente nachgewiesen werden. Die intradiskale Druckmessung erfolgte jedoch nur in einer, nämlich der kranialen Nachbarhöhe. In Bezug auf das Studiendesign steht die hier verwendete Testmethode mit Einleiten einer definierten Endbewegung in Konkurrenz zu Versuchsanordnungen, die mit reinen Momenten arbeiten [3], [4]. Interessant wäre ein vergleichender Versuchsaufbau, um die unterschiedlichen Konzepte der Lasteinleitung zu überprüfen. Klinische Studien über 10-15 Jahre müssen zeigen, ob der biomechanische Effekt einer Prothese auch Anschlusspathologien verhindern oder reduzieren kann.

Dr. med. Dorothea Daentzer

Dr. med. Dorothea Daentzer

Orthopädische Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover

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Literatur

• 01 Cunningham B W, Gordon J D, Dmitriev A E, et al . Biomechanical evaluation of total disc replacement arthroplasty: an in vitro human cadaveric model.  Spine. 2003;  28 S110-S117
• 02 Hitchon P W, Eichholz K , Barry C , et al . Biomechanical studies of an artificial disc implant in the human cadaveric spine.  J Neurosurg Spine. 2005;  2 339-343
• 03 Panjabi M M. Biomechanical evaluation of spinal fixation devices: I. A conceptual framework.  Spine. 1988;  13 1129-1134
• 04 Hurschler C , Pott L , Gossé F , Wirth C J. Sensor-guided robotic spine motion-segment biomechanical testing: validation against the pure moment apparatus. Transactions of the 51st Annual Meeting of the Orthopedic Research Society, Vol. 30, Washington D.C.