Vergleichende Untersuchungen von leeren und von mit osteoinduktiven Materialien gefüllten Titan-Cages zur Spondylodese der Halswirbelsäule im Tiermodell Schaf: radiologische Evaluation

Abstract

Die intervertebrale Spondylodese erlangte im Zuge der Behandlung von degenerativen und entzündlichen Bandscheibenerkrankungen, Frakturen und Tumoren der Wirbel in den letzten Jahren immer größere klinische Relevanz. Bei dieser Therapie wird eine stabile Wirbelkörperfusion angestrebt. Jahrzehntelang galt das trikortikale Beckenkammspantransplantat als Goldstandard zur interkorporellen Spondylodese der Halswirbelsäule. Die für dieses Verfahren notwendige Biopsie autologen Materials bewirkt jedoch häufig eine erhebliche Morbidität bei den Patienten. Ebenso treten Sinterung, Zusammenbruch oder Wanderung des Implantats auf, woraus kyphotische Deformitäten oder Pseudarthrosen hervorgehen können. Diese Komplikationen fordern die Entwicklung von alternativen Bandscheibenimplantaten. Das Ziel dieser Studie war es, die Spondylodese nach Einsatz eines den Intervertebralraum stabilisierenden Titan-Cages mit vier verschiedenen Konzentrationen modifizierten Parathormons TGplPTH1-34 (0,2 mg/ml; 0,4 mg/ml; 0,7 mg/ml; 1,0 mg/ml) radiologisch zu untersuchen. Als Kontrolle dienten drei weitere Gruppen: eine Leercage-Gruppe, eine Gruppe, in die mit Spongiosa befüllte Cages implantiert wurde, sowie eine Gruppe, in der Cages mit Fibrinfüllung eingesetzt wurde. Für den Versuch wurde bei 56 ausgewachsenen weiblichen Merino-Mix-Schafen eine Diskektomie im Segment C3/C4 durchgeführt. Jede Versuchsgruppe bestand aus acht Tieren. Nach einer Standzeit von 12 Wochen wurden die Tiere euthanasiert und die Halswirbel C3 sowie C4 entnommen. Anhand von Standard-Röntgenbildern, die präoperativ, postoperativ, nach 8 Wochen und post mortem nach 12 Wochen aufgenommen wurden, konnten die Bandscheibenraumhöhe sowie der Intervertebralwinkel ermittelt werden. Die computertomographischen Aufnahmen für die anschließenden Knochendichtemessungen erfolgten an den isolierten Zervikalwirbeln. Anhand der Röntgenaufnahmen und der CTScans wurde ein Fusionsscore bestimmt, der den Status der Fusion nach 12 Wochen beschrieb. Die Auswertung aller radiologisch erhobenen Parameter zeigte größtenteils signifikante Unterschiede zwischen den untersuchten Gruppen. Es konnte anhand der radiologischen Daten jedoch keine eindeutige Aussage darüber getroffen werden, welches Material insgesamt das beste Einheilungsergebnis zeigt, da keine Gruppe durchgängig dominierte. Es ergaben sich stark abweichende Resultate der Gruppen hinsichtlich der verschiedenen Untersuchungen. Im Vergleich zu den Kontrollgruppen Leercage und Fibrin waren die Werte der PTH-Gruppen Erfolg versprechender und sollten in jedem Fall mit den Ergebnissen der Histomorphologie, der Histomorphometrie und denen der Biomechanik abgeglichen werden.

In the course of the treatment of inflammatory and degenerative disc diseases, fractures and tumors of the vertebrae, the intervertebral spondylodesis gained more and more clinical relevance in the last years. This therapy is aimed at a stable vertebral fusion. For decades, the tricortical iliac crest bone graft was considered as golden standard for interbody fusion of the cervical spine. The necessary biopsy of autologous material, however, often results in a significant morbidity among the patients. Subsidence, collapse or migration of the implant occur as well. This might result in kyphotic deformity or nonunion. These complications require a development of alternative intervertebral disc implants. The goal of this study was a radiological examination of the spondylodesis using an interbody titan-cage for stabilizing the intervertebral space. This implant was filled with four different concentrations of modified parathyroid hormone TGplPTH1-34 (0.2 mg/ml, 0.4 mg/ml, 0.7 mg/ml, 1.0 mg/ml). Three groups were used for monitoring: a group with an empty cage, a group implanted with cancellous bone graft and a group with fibrin. For this purpose fifty-six adult female merino-mix sheep underwent discectomy of segment C3/C4. Each monitoring group consisted of eight animals. After standing for twelve weeks, the animals were euthanized and the vertebrae C3 and C4 were removed. Utilizing the plain X-ray images that were taken preoperatively, postoperatively, after 8 weeks and post mortem after twelve weeks, the disc space height and the intervertebral angle were determined. The CT images for the subsequent bone density measurements were performed on the isolated cervical vertebrae. Based on the plain X-ray images and CT scans a fusion score was defined which describes the status of fusion after the twelve weeks. For the most part the radiological evaluation of all collected parameters showed significant differences between the monitoring groups. However, it was not possible to conclude a clear statement on the basis of radiographic data, because no group consistently dominated. There were crucial differences in the results of the groups in terms of the various examinations. In comparison to the monitoring group “empty cage” and “fibrin” the levels of PTH-groups were more promising and should be aligned with the results of histomorphology, histomorphometry and biomechanics.