Inhaltszusammenfassung:
Aufgrund der ansteigenden Inzidenz von Osteoporose in einer zunehmend alternden Bevölkerung und angesichts der steigenden Anzahl von Instrumentationsspondylodesen ist die Verbesserung des Implantathalts von Pedikelschrauben ein wichtiges Ziel der biomechanischen Forschung. Die Risiken und die Revisionsschwierigkeiten bei der Zementaugmentation begründen die Suche nach anderen, zementfreien Mechanismen zur Verbesserung des Implantathalts.
Daher wurden in dieser Arbeit ein neuer Schraubentyp (Schraube mit dualem Durchmesser des Außengewindes) und zwei Standardverfahren (zementierte und unzementierte Standardschraube) hinsichtlich ihres Implantathalts miteinander verglichen. Zudem wurden einige potentielle Einflussgrößen auf den Implantathalt analysiert: Knochendichte, Eindrehmoment, Wirbellevel und Verhältnis von Schraubendurchmesser zu Pedikelweite.
Dafür wurden Auszugsversuche an 60 humanen Wirbelpräparaten durchgeführt. Als Versuchsvorbereitung wurden zunächst DXA- und CT- Aufnahmen aller Wirbelsäulenpräparate erstellt. Dann wurden unter Messung des Eindrehmoments die Schrauben in Brust- und Lendenwirbelkörper eingebracht. Anschließend wurden diese Schrauben mit einer Materialprüfmaschine zur Messung der maximalen Auszugskraft gezogen. Die Auszugskräfte der Schraubensysteme wurden dann gepaart mittels Wilcoxon- Vorzeichenrangtest verglichen. Für die Schraube mit dualem Außengewinde und die unzementierte Standardschraube wurden die Auszugskräfte zusätzlich noch in Abhängigkeit vom Wirbellevel und dem Verhältnis von Schraubendurchmesser zu Pedikelweite analysiert. Um den Zusammenhang von Knochendichte, Eindrehmoment und Auszugskraft zu untersuchen, wurde der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman angewendet.
Die zementierte Standardschraube zeigte eine signifikant höher Auszugskraft als die unzementierte Standardschraube (+547 N, p = 0,001). Auch gegenüber der Schraube mit dualem Außengewinde zeigte die zementierte Standardschraube die signifikant höhere Auszugskraft (+371 N, p < 0,001). Es konnte kein signifikanter Unterschied in der maximalen Auszugskraft von Schraube mit dualem Außengewinde (654N) und unzementierter
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85 Standardschraube (644 N) festgestellt werden (p = 0,114). Auffällig war, dass
die Schraube mit dualem Außengewinde lumbal eine signifikant höhere Auszugskraft als die unzementierte Standardschraube aufwies (+301N, p = 0,04). Es fiel außerdem auf, dass die Schraube mit dualem Außendurchmesser bei einem Verhältnis von Schraubendurchmesser zu Pedikelweite zwischen 0,6 und 1,0 kontinuierlich eine höhere Auszugskraft zeigte als die unzementierte Standardschraube desselben Wirbels. Der Zusammenhang von maximaler Auszugskraft und Knochendichte war für alle Schraubensysteme deutlich sichtbar (Schraube mit dualem Außengewinde: ρs = 0,610, unzementierte Standardschraube: ρs = 0,649, zementierte Standardschraube: ρs = 0,641). Auch für das Eindrehmoment war der Zusammenhang jeweils klar erkennbar (Schraube mit dualem Außengewinde: ρs = 0,928, unzementierte Standardschraube: ρs = 0,790, zementierte Standardschraube: ρs = 0,749).
Aus den beschriebenen Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass der Implantathalt der zementierten Standardschraube den beiden anderen Schraubensystemen in dieser Studie deutlich überlegen gewesen ist. Basierend auf den biomechanischen Daten aus der vorliegenden Arbeit rechtfertigt sich daher der Einsatz der zementierten Standardschraube bei der dorsalen Instrumentierung im osteoporotischen Knochen. Die mit der Zementierung verbundenen Risiken und Revisionsschwierigkeiten müssen in klinischen Studien gegenüber dem Nutzen des verbesserten Implantathalts abgewogen werden. Der Implantathalt der Schraube mit dualem Außengewinde und der unzementierten Standardschraube stellte sich in dieser Arbeit im Gesamtkollektiv betrachtet als gleichwertig heraus. Allerdings zeigte die Schraube mit dualem Außengewinde in den Auszugsversuchen im Lendenwirbelbereich gegenüber der unzementierten Standardschraube einen höheren Implantathalt. Die Schraube mit dualem Außengewinde stellt daher lumbal eine interessante Option für Patienten mit leichtgradiger Osteoporose dar. Auch bei einem Verhältnis von Schraubendurchmesser zu Pedikelweite im Bereich zwischen 0,6 und 1,0 wies die Schraube mit dualem Außengewinde einen besseren Implantathalt als die unzementierte Standardschraube auf. Bei einer optimalen Anpassung des Schraubendurchmessers an die Pedikelweite
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thorakalen Bereich empfehlen. In diese Richtung sollte weitere Forschungsarbeit unternommen werden.
Einen Einfluss auf die maximale Auszugkraft hat vor allem die Knochendichte. In Bezug auf die Ergebnisse dieser experimentellen Arbeit sind präoperative Knochendichtemessungen als Indikator für den Implantathalt empfehlenswert. Das Eindrehmoment kann intraoperativ ebenfalls Anhaltspunkte für den Implantathalt liefern. Die tatsächliche Bedeutung des Eindrehmoments als intraoperativer Marker erfordert jedoch weitere klinische Studien.
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