Biomechanische Evaluation verschiedener minimal invasiver Stabilisierungsverfahren für die intervertebrale Spondylodese an der humanen Wirbelsäule

Abstract

Hintergrund: Neben einigen anderen Vorteilen bietet der transforaminale Zugang für Wirbelkörperfusionen die Möglichkeit, operative Verletzungen durch den unilateralen intraoperativen Zugang zu reduzieren. Dies benötigt nachträgliche Stabilisierungsmethoden, die durchgeführt werden können, ohne zusätzliche Muskeln und Bindegewebe zu verletzen. Methoden: Ein dreidimensionaler Steifigkeitstest wurde an acht frisch gefrorenen, humanen Lendenwirbelsegmentpräparaten LWK4/5 durchgeführt. Diese wurden in der folgenden Reihenfolge getestet: Gruppe 1 (n=8): nativ Gruppe 2 (n=8): Travios TLIF + Stabilisierung USSII bilateral (Goldstandard) Gruppe 3 (n=8): Travios TLIF + Stabilisierung USSII ipsilateral Gruppe 4 (n=8): Travios TLIF + Stabilisierung USSII ipsilateral + translaminäre Verschraubung (TFSF= Translaminar facet screw fixation) nach Magerl kontralateral Gruppe 5 (n=8): Travios TLIF + Stabilisierung USSII ipsilateral + Facettenverschraubung mit LFIS kontralateral Ergebnisse: Bei der Extension waren die Range of Motion (ROM) und die elastische Zone (EZ) bei der bilateralen USSII-Stabilisierung und LFIS im Vergleich zum nativen Segment signifikant niedriger. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Stabilisierungsverfahren. Während der Flexion war die ROM und die EZ bei der bilateralen USSII- Stabilisierung und die unilaterale USSII- Stabilisierung zusammen mit der translaminären Verschraubung signifikant niedriger als die ROM und die EZ des nativen Segments. Die LFIS Stabilisierung unterschied sich vom nativen Segment nur in der EZ signifikant. Auch hier bestanden keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Stabilisierungsmethoden. In der Seitneigung unterschieden sich die EZ von unilateraler und bilateraler USSIIStabilisierung signifikant. Andere statistische signifikante Werte bestanden nicht. Bei der Rotation erwiesen sich vergleichsweise deutlich höhere Steifigkeitswerte bei der bilateralen USSII-Stabilisierung gegenüber dem nativen Segment, unilateraler USSII Stabilisierung und LFIS- Stabilisierung. Im Vergleich von uni- und bilateraler USSIIStabilisierung zeigte sich eine Tendenz, aber keine Signifikanz. In dieser Studie wurden keine statistisch signifikanten Beweise dafür erbracht, dass TLIF zu einem asymmetrischen Bewegungsverhalten führt. Die bilaterale USSII-Stabilisierung bietet eine signifikant höhere Stabilität gegenüber unilateraler USSII- Stabilisierung. Signifikante Unterschiede zwischen den anderen getesteten Methoden bestehen nicht. Alle untersuchten Stabilisierungsmethoden erbrachten mindestens die Stabilität des nativen Segments. Somit erscheinen die anderen Stabilisierungstechniken, zumindest als angemessene Alternativen zur bilateralen USSII- Stabilisierung, einer klinisch anerkannten und durch Studien bewiesenen erfolgreichen Spondylodese.

Background: Beside several other advantages, the transforaminal approach for lumbar interbody fusion offers the possibility to reduce surgical trauma by limiting the approach to only one side. This requires posterior stabilization methods, which are to be applied without the need to damage contralateral mucles and soft tissues. Objective: To compare different posterior stabilization methods for minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF) biomechanically. Methods: A stiffness testing was performed on 8 fresh frozen human cadaveric lumbar spine motion segments, including the following sequentially tested configurations: (1) native motion segment, (2) TLIF and bilateral pedicle screw (PS) construct, (3) TLIF and ipsilateral pedicle screws, (4) TLIF and ipsilateral pedicle screws plus contralateral translaminar facet screw (TL) according to the Magerl technique, (5) TLIF and ipsilateral pedicle screws plus contralateral lumbar facet interference screw (LFIS). Results: In extension, the unilateral Range of Motion (ROM) and elastic zone (EZ) was significantly lower compared to native for bilateral PS and LFIS. There were no significant differences between the different stabilization methods. In flexion, ROM and EZ were significantly lower compared to the native segment with bilateral PS and TL-screw. The LFIS differed from the native segment in EZ, only. Again, there were no significant differences between the different posterior stabilization methods. In lateral bending, the EZ of uni- and bilateral PS differed significantly. There were no additional significant differences. In rotation, the stiffness values of bilateral PS were significantly higher compared to native, unilateral PS and to LFIS. The comparison between ipsi- and bilateral PS showed a tendencial, but not significant difference for ROM and EZ. There was no statistical significant evidence that the TLIF method led to an asymmetric motion behaviour in our study. Conclusion: Bilateral PS augmentation offers significantly more stability than unilateral PS in the majority of the test modes. There was no significant difference between the other tested methods. All tested stabilization methods could achieve at least the stability of the native segment.