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Fragestellung: Nach Implantation zervikaler Bandscheibenprothesen (Total Disc Arthroplasty, TDA) besteht ein Risiko für sekundäres Einsteifen mit Verschleiß des Indexsegmentes und für eine Anschlusssegmentdegeneration (ASD). Veränderungen der Biomechanik nach TDA werden u.a. aufgrund einer dadurch erhöhten Belastung als Ursache vermutet. Inwiefern speziell bei In-/Reklinationsbewegungen Veränderungen der Biomechanik nach TDA zu finden sind, ist unzureichend untersucht. Ziel der Studie war eine vergleichende Untersuchung der biomechanischen Veränderungen in den Segmenten C3/4 und C5/6 vor und nach TDA unter In-/Reklination.

Methodik: An 8 humanen Halswirbelsäulensegmenten C3/4 und C5/6 (5 weiblich; Ø 68,7±13,5 Jahre) wurde mittels eines etablierten 6D-Messapparates (Auflösung: <2,4*10^-3 mm für Translation; 400 Positionen/Zyklus) mono-segmental unter intakten Bedingungen (IC) sowie nach Prothesenimplantation mit der Bryan® Cervical Disc (B-TDA, Medtronic) und der Prestige LP® Cervical Disc (P-TDA, Medtronic) eine kinematische Analyse nach Anlage eines re- und inklinierenden Drehmomentes vorgenommen. Eine axiale Vorlast in verschiedenen Positionen diente der Simulation realer Belastungen. Daten zur Ermittlung der Ausrichtung der momentanen Rotationsachse (IHA), ihrer Migrationsbewegung (Streckenlänge, Schwerpunkte) und der Segmentsteifigkeit wurden erhoben.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es ergab sich eine Kombinationsbewegung mit variierenden Anteilen aus In-/Reklination und Translation. Die IHA verlief nahezu senkrecht zum angelegten Drehmoment (Abweichung lateral: 1,50°±7,65°, axial: -0,25°±7,20°). In beiden Segmenten fand sich nach B-TDA eine signifikant längere Streckenlänge der Migrationsbewegung im Vergleich zu IC (p<.001) und in C3/4 zusätzlich zur P-TDA (p=.003). Beide TDA führten in beiden Segmenten zu einer signifikanten Verlagerung des Schwerpunktes nach ventral und kranial (p<.001). Dieser Effekt war in C5/6 nach B-TDA noch signifikant größer als nach P-TDA (p<.001). Im Vergleich der Segmente zeigte sich eine signifikant längere Streckenlänge der Migrationsbewegung in Segment C5/6 als in C3/4 nach B-TDA (p=.007). Verschiedene Vorlastpositionen zeigten keinen relevanten Einfluss.

Die zum Drehmoment senkrecht verlaufenden Rotationsachsen weisen auf eine sagittale Bewegung der Segmente unter allen Bedindungen. Die Analyse der Migrationsbewegungen der IHA bestätigt zusätzlich eine wesentliche translationale Bewegungskomponente. Nach B-TDA sind die Migrationsbewegungen in beiden Segmenten am stärksten und das Risiko sekundären Einsteifens des Indexsegmentes sowie einer ASD scheint aufgrunddessen höher als nach P-TDA. Tiefere Segmente der Halswirbelsäule scheinen davon noch stärker betroffen zu sein. Die Verlagerung der Schwerpunkte nach beiden TDA spricht jedoch bei beiden Prothesen für eine noch unzureichende Annäherung an intakte Bedingungen. Um einem Verschleiß aufgrund veränderter Kinematik besser entgegenzuwirken, sollten Bandscheibenprothesen weiter optimiert werden.