Biomechanische Korrekturprinzipien ventraler und dorsaler Instrumentationen bei Skoliosen

Zusammenfassung

Bei einer Skoliose handelt es sich um eine komplexe Wirbelsäulenfehlbildung, die eine Abweichung der physiologischen Form in allen Raumebenen bewirkt. Im Rahmen der Arbeit werden die unterschiedlichen biomechanischen Gesichtspunkte einer operativen Korrektur anhand eigener experimenteller Ergebnisse und einer Literaturübersicht beschrieben, es werden allgemein die applizierten Korrekturkräfte und Widerstände dargestellt und die verschiedenen Instrumentationsprinzipien beschrieben. Weiterhin werden die Stabilität der instrumentierten Wirbelsäule und die Probleme der Implantatverankerung diskutiert. Bei den Korrekturkräften wird zwischen Distraktion, Kompression, Translation und Rotation unterschieden. Bei Krümmungen über 50 ° ist das höchste Korrekturmoment mittels Distraktion, darunter mittels Translation zu erreichen. Kompressionskräfte wirken lediglich segmental und ventral korrigierend. Korrekturwiderstände nehmen mit zunehmender Krümmung aufgrund der Deformierung der Wirbelkörper zu. Eine Reduzierung kann ventral offen oder endoskopisch und dorsal durch eine konkave Thorakoplastik erfolgen. Bei den Instrumentationsprinzipien werden das Harrington- (Distraktion), das Luque- (Translation), das VDS- (Kompression, Rotation), das CD- (kombinierte Kräfte – dorsal) und das Kaneda-Verfahren u. ä. (kombinierte Kräfte – ventral) beschrieben und diskutiert. Es ist möglich, die Wirbelsäule sowohl dorsal als auch ventral primärstabil zu instrumentieren. In einem biomechanischen in-vitro Versuch wurden das VDS Instrumentarium (flexibles Einstabsystem), das TSRH System (rigides Einstabimplantat) und das CDH System (rigides Zweistabinstrumentarium) miteinander verglichen. Das TSRH System war bei Vor-Rückwärtsbeugung signifikant (p < 0,05) steifer als das VDS Instrumentarium. Kein signifikanter Unterschied besteht bei der Seitbeugung. CDH ist in allen Raumebenen signifikant steifer als VDS. Vor- und Rückbeugung fallen auch signifikant steifer aus als bei TSRH, kein signifikanter Unterschied besteht bei Seitbeugung und Rotation. Bei der Implantatverankerung spielt die Knochendichte eine entscheidende Rolle; wobei die Bedeutung ventral größer als dorsal zu sein scheint. Die höchste Verankerungsfestigkeit weisen transpedikulär verankerte Schrauben auf, die Festigkeit der Fixation mit Bogenhaken oder Schrauben im Wirbelkörper ist geringer.

Abstract

Scoliosis is a complex deformity of the spine with an abnormal shape in all different planes. Purpose of the study is to describe different biomechanical aspects of the operative treatment on the basis of own experimental results and of a review of the literature. The corrective loads, the resistance of the curvature, principles of different implants, the stability of the instrumented spine and problems of implant fixation are discussed. Corrective loads are divided in forces of distraction, compression, translation and rotation. Distraction is more beneficial for severe curvatures (> 50 °), while transverse load is ideal for milder deformities (< 50 °). Compression is only efficient when applied segmental and anterior. Resistance increases with increasing of the curvature due to the deformation of vertebral bodies. Release is possible anteriorly by open technique or endoscopically and posteriorly by concave thoracoplasty. Principles of different implants are shown: Harrington- (distraction), Luque- (translation), VDS- (compression, rotation), CD- (combined loading – posterior) and Kaneda-System (combined loading – anterior). It is possible to perform a primary stable fusion of the spine anterior and posterior. The stability provided by three anterior devices (VDS, TSRH, CDH) has been studied in an in-vitro model. TSRH was found to be significantly (p < 0.05) higher in stiffness in flexion/extension and torsion than VDS. In bending there was no statistical difference. In all tests CDH was significantly more stable than VDS. In flexion/extension it proved higher in stiffness than TSRH, no statistical difference was observed in bending and rotation. Bone density plays a crucial role in implantfixation, this is more important anterior than posterior. Pedicular screws are superior in their fixational strength than lamina hooks and screws in the vertebral body.