Biomechanische Analyse eines ventral implantierbaren Doppelschraubensystems am Knochenmodell.: Prüfung verschiedener Positionierung von anterioren Doppelschraubenverankerungen im Wirbelkörpermodell zur Verbesserung der Stabilität ventraler Implantate.

Abstract

Studie: In der Arbeit geht es um die biomechanische Untersuchung eines ventral implantierbaren Doppelschraubensystems mit verschiedenen Schraubenpositionierungen, getestet an einem Wirbelkörpermodell, die der Frage nachgehen soll, ob durch eine Veränderung der Schraubenpositionierung eine Verbesserung der biomechanischen Stabilität erzielt werden kann. Hintergrund: Bei Wirbelsäulenerkrankungen können ventral oder dorsal implantierbare Schrauben zur Instrumentierung an der Rumpfwirbelsäule verwendet werden. Für die ventrale Schraubenpositionierung im Wirbelkörper stehen eine Reihe unterschiedlicher Möglichkeiten zur Verfügung. Es gibt keine klaren Richtlinien hinsichtlich der angewandten Verankerungstechniken, um die Stabilität der Fixierung an der Knochenschraubenschnittstelle zu optimieren. Methoden: Für die biomechanische Untersuchung der unterschiedlichen Schraubenorientierungen des Doppelschraubensystem im Rahmen eines winkelstabilen Systems, wurde ein Modellwirbelkörper verwendet. Die Schraubenkonstrukte sind parallel, konvergierend und gekreuzt angeordnet. Getestet wurde am Knochenmodell mit simulierter Kortikalis und ohne simulierter Kortikalis. Die Tests wurden sowohl für die Biegebelastung als auch für die Scherbelastung durchgeführt. Ergebnisse: Das in dieser Arbeit vorgestellte Doppelschraubensystem ist ein Implantat zur anterioren Anwendung, welches mit dem Ziel konzipiert wurde, eine Verbesserung der Stabilität zu erreichen. Getestet und analysiert wurden simulierte Biege- und Scherbelastungen. Die durchgeführte biomechanische Untersuchung konnten keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf die Stabilität der verschiedenen Varianten des Doppelschraubensystems (parallel, konvergierend und gekreuzt angeordnet) zeigen. Die Untersuchung ergaben sowohl für die Biegebelastung als auch für die Scherbelastung vergleichbare Ergebnisse. Schlussfolgerung: Durch die Verwendung eines ventral implantierbaren winkelstabilen Doppelschraubensystems konnte in der Studie keine Verbesserung der Stabilität des Implantates an der ventralen Wirbelsäule erzielt werden. Die Winkelstabilität der angewendeten Schrauben- Plattenverbindung scheint einen höheren Einfluss auf die Stärke der Fixierung zu haben, als die Lage der Schraube selber. Ein anderer Grund der fehlenden Beeinflussung der Stabilität durch unterschiedliche Schraubenanordnungen könnte in der geringeren Knochendichte im Wirbelköper liegen. Der Einfluss der verschiedenen Schraubenpositionierung in Bezug auf die Verbesserung der Stabilität ist aufgrund der oben genannten Gründen vernachlässigbar.

Study Design: A biomechanical study on an anterior double-screw system, which applies different screw positioning on a spine model that compares the different positioned screw constructs to determine the influence on the biomechanical stability as a way to improve the fixation. Background: Screws are used in spinal instrumentation for many diseases. Various techniques are available for the placement of the screws in the vertebral body. However, clear guidelines as to which technique to apply to optimize the strength of fixation at the bone screw interface are not available. Methods: A spine model to imitate a vertebral body was used for the biomechanical comparison of the different positioned double-screw constructs, similar to an angular stability system. Each different double-screw construct ( parallel, converged, and cross) was tested on the spine model with simulated corticalis and without simulated corticalis. The tests conducted were performed on both the bending load and the shearing load. Results: The study was designed to provide insight on the relationship of the positioning of various double-screw constructs and the biomechanical stability. Different biomechanical tests were conducted and the results were analyzed. The biomechanical study on double-screw constructs showed that screw positioning (i.e. parallel, converged, and cross) had no significant influence on fixation strength. The study shows comparable results for both the bending load and for the shearing load. Conclusion: Regarding the application of angular stability double-screw systems as a ventral Instrumentation, however, the study showed no additional benefit in biomechanical stability depending on a change of screw- positioning. The method of fixation that uses the principle of angular stability system already provides a high level of biomechanical stability. Another reason is to be seen in the less bone mineral density at the vertebral body. The influence of the screw orientation seems, due to the aforementioned reasons, to have negligible influence on the stability.