gms | German Medical Science

Fragestellung: In ausgewählten Fällen und bei Patienten mit Osteoporose können Pedikelschrauben augmentiert werden um deren Verankerung zu verbessern. Meist werden kannülierte und fenestrierte Pedikelschrauben in situ mit PMMA Zement augmentiert. Jedoch birgt die in situ Augmentierung das Risiko des Zementaustritts, das Augmentationsmaterial kann möglicherweise toxische Reaktionen hervorrufen sowie die Revision der Schraube erschweren. Um diese Nachteile zu überwinden wurde eine modifizierte Technik entwickelt, in der die Pedikelschrauben in eine mit einem selbstaushärtenden Elastomer gefüllte Ballonkavität gesetzt werden. Ziel der Studie war der biomechanische Vergleich der Verankerung von Pedikelschrauben mit der modifizierten Elastomer Technik und der in situ PMMA Augmentations Technik.

Methodik: Pedikelschrauben wurden in 9 lumbalen Wirbelkörpern (Alter 77,7±8 und BMD 91,8mg/ccm ±37,4) im Rechts - Links Vergleich getestet. Für die PMMA Gruppe wurden die rechten Pedikel mit kannülierten und fenestrierten Pedikelschrauben (S4, Aesculap) instrumentiert und mit 2ml PMMA (Osteofix, Tsunami SRL, Medolla, Italien) augmentiert. Für die Elastomer Gruppe wurde im linken Pedikel mit einem Ballon (15mm, Tsunami SRL, Italien) eine Kavität geschaffen, mit 3ml selbstaushärtendem Elastomer befüllt (VK100, BONWRX, USA) und mit kannülierten Pedikelschrauben (S4, Aesculap) instrumentiert. Jede Schraube wurde zyklisch in kranio-kaudaler Richtung (5mm/s) von -50 bis +50N belastet. Die obere Kraftgrenze wurde alle 100 Lastzyklen um 5N bis zur Lockerung der Schraube oder bis zum Erreichen von 11000 Zyklen (600N) angehoben. Die relative Bewegung der Schraube im Wirbelkörper wurde mit einem 3D Bewegungsanalysesystem aufgezeichnet. Nach der zyklischen Belastung der Schrauben wurde ein Ausrissversuch durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Alle Schrauben der PMMA Gruppe versagten während der zyklischen Belastung durch Ausschneiden der Schraube aus dem Pedikel, während in der Elastomer Gruppe 4 Schrauben ausschnitten und 5 Schrauben kein Versagen zeigten. In 7 von 9 Wirbelkörpern erreichte die Elastomer Gruppe eine höhere Anzahl an Lastzyklen. Die Anzahl an Lastzyklen bis zum Versagen betrug 9824 (±1982) Zyklen für die Elastomer Gruppe und 7401 (±1644) Zyklen für die PMMA Gruppe (p=0.012). Der Ausrisstest zeigte ebenfalls signifikante Unterschiede in der maximalen Kraft (p=0.003) und dem dazugehörigen Weg (p=0.002) mit Werten von 671.3N ±332.1 und 5.9mm ±4.6 für die Elastomer Gruppe sowie 1188.6N ±288.1 und 12.3mm ±2.2 für die PMMA Gruppe. Der Versagensmechanismus war in der Elastomer Gruppe hauptsächlich ein Schraubenausriss und in der PMMA Gruppe ein Pedikelausriss.

Verglichen mit der in situ PMMA Augmentation erzielte die Augmentationstechnik mit dem Elastomer in der Ballonkavität eine verbesserte Schraubenverankerung unter zyklischer kranio-kaudaler Belastung. Die Ausrisskraft nach der zyklischen Belastung war für die PMMA Augmentierten Schrauben höher, jedoch mit einem anderen Versagensmechanismus.