Testung der Primärstabilität unzementierter und PMMA-augmentierter Pedikelschrauben in einem In-vitro-Modell mit osteoporotischen Knochen

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dc.contributor.advisor Wülker, Nikolaus( Prof. Dr.)
dc.contributor.author Walter, Ferdinand
dc.date.accessioned 2018-08-16T08:43:56Z
dc.date.available 2018-08-16T08:43:56Z
dc.date.issued 2018-08-14
dc.identifier.other 510582621 de_DE
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10900/83773
dc.identifier.uri http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-837735 de_DE
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.15496/publikation-25163
dc.description.abstract Testung der Primärstabilität unzementierter und PMMA-augmentierter Pedikelschrauben in einem In-vitro-Modell mit osteoporotischen Knochen Die Osteoporose, eine Erkrankung, die vorwiegend den älteren Menschen betrifft. Die durch die Verminderung der Knochenmasse in der Wirbelsäule entstehenden Erkrankungen verursachen hohe Kosten. Eine Form des operativen Vorgehens besteht in der dorsalen Instrumentierung der Wirbelsäule mit den unterschiedlichsten Systemausführungen, die alle mit Pedikelschrauben in den Pedikeln der Wirbel befestigt werden und zur besseren Verankerung z. B. mit PMMA zementiert werden können. Zwei verschiedene Zementiertechniken werden bei soliden und fenestrierten Pedikelschrauben angewendet. In dieser randomisierten In-vitro-Studie wurden die Wirbel von 5 humanen Wirbelsäulenpräparaten auf drei Studiengruppen verteilt. In den beiden Pedikeln eines Wirbels wurden zementierte und unzementierte solide Pedikelschrauben, zementierte fenestrierte und unzementierte solide Pedikelschrauben sowie zementierte solide und zementierte fenestrierte Pedikelschrauben einander gegenübergestellt. Die Durchmesser der Pedikelschrauben betrugen 6mm, mit Ausnahme von 6 Pedikelschrauben mit 7mm Durchmesser. Die Schraubenlängen betrugen 45±5mm. Verwendet wurde hochviskoser PMMA-Zement in den Zementmengen von 1ml und 3ml. Zur Bestimmung der Verankerungsfestigkeit von den unzementierten und zementierten Pedikelschrauben in den humanen Wirbelkörpern wurden die axialen Auszugskräfte der Pedikelschrauben mit Hilfe einer Materialprüfmaschine MTS 858 Mini Bionix bestimmt. Die Knochendichte der Wirbel wurde mit dem DXA-Verfahren ermittelt. Zusätzlich wurden die Eindrehmomente gemessen. Die statistischen Tests wurden mit dem Statistikpro- gramm SPSS 22 durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die Mittelwerte der maximalen Auszugskräfte der zementierten soliden und fenestrierten Pedikelschrauben, unabhängig von der verwendeten Zementmenge, signifikant größer als die entsprechenden Mittelwerte der maximalen Auszugskräfte der unzementierten Pedikelschrauben waren. Die Gleichwertigkeit der Verankerungsfestigkeit der zementierten soliden und zementierten fenestrierten Pedikelschrauben, unabhängig von der verwendeten Zementmenge, konnte belegt werden. Die mittleren maximalen Auszugskräfte der mit 3ml zementierten Schrauben lagen signifikant höher als die mittleren maximalen Auszugskräfte der mit 1ml zementierten Schrauben. Auszugsfestigkeit und Eindrehmoment der Pedikelschrauben hingen von der Knochenmineraldichte ab. Zwischen Auszugskräften und Eindrehmomenten wurde eine positive Korrelation festgestellt. Die Versagensarten ließen sich in Pedikelbrüche und Schraubenausrisse unterteilen. Der Anteil der Pedikelbrüche an den Versagensarten stieg mit der Erhöhung der Zementmenge an. Unterhalb eines BMD von 0,8g/cm2 überwogen die Pedikelbrüche, oberhalb davon die Schraubenausrisse. Zwischen den mittleren maximalen Auszugskräften der thorakalen und lumbalen Pedikelschrauben gab es keine signifikanten Unterschiede. Die Zementkörper der mit 3ml zementierten fenestrierten Pedikelschrauben aus der Gesamtgruppe C lagen zu 100% im vorde- ren, mittleren und hinteren Wirbelkörper, nur 33% davon im Pedikelbereich. Die Zementleckagen traten hauptsächlich an den solide zementierten Schrauben und bei Zementmengen von 3ml auf. Die fenestrierten Pedikelschrauben sind teurer in der Anschaffung als die soliden Pedikelschrauben, haben aber bei Zementierung eine etwas geringere Leckagerate und sind klinisch einfacher zu implantieren und zu zementieren. Mit diesen Vorteilen stellen sie deshalb eine interessante Auswahlmöglichkeit zu den zementierten soliden Pedikelschrauben dar. de_DE
dc.description.abstract Testing of the primary stability of uncemented and PMMA augmented pedicle screws in an in-vitro model with osteoporotic bones Osteoporosis is a disease concerning predominantly elderly people. The costs for the diseases of the vertebral column caused by the reduction of the bone mass are high. One form of surgical procedure consists in the dorsal instrumentation of the spine with a variety of system versions, which are all fixed with pedicle screws in the pedicles of the vertebrae and for better bolting, for example, can be cemented with PMMA. Two different types of cementation techniques are applied to solid and fenestrated pedicle screws. In this randomized in-vitro study the vertebrae from 5 preparations of human vertebral columns were distributed to 3 study groups. Cemented and uncemented solid pedicle screws, cemented fenestrated and uncemented solid pedicle screws, and cemented solid and cemented fenestrated pedicle screws were juxtaposed in both of the two pedicles of a vertebra. The diameters of the pedicle screws were 6mm, with exception of 6 pedicle screws of 7mm. The screw lengths were 40mm, 45mm and 50mm. Highly viscous PMMA cement was used in volumes of 1ml and 3ml. To determine the anchoring strength of the uncemented and cemented pedicle screws in the human vertebrae, the axial extraction forces of the pedicle screws were determined with a material testing machine MTS858 Mini Bionix. The bone mineral density of the vertebrae was determined with the DXA method. In addition, the screw-in torques were measured. The statistical tests were carried out with the statistics program SPSS 22. Irrespective of the amount of cement used, it was shown that the mean values of the maximum extraction forces of the cemented solid and cemented fenestrated pedicle screws were significantly greater than the mean values of the maximum extraction forces of the uncemented pedicle screws. The equality of the anchoring strength of the cemented solid and the cemented fenestrated pedicle screws, independently of the used amount of cement, could be documented. The mean maximum pull-out forces of the 3ml cemented screws were significantly higher than the mean maximum pull-out forces of the 1ml cemented screws. Extraction strength and screw-in torque of the pedicle screws depended on the bone mineral density. Between extraction forces and screw-in torques a positive correlation could be observed. The types of failure could be divided into fractioning of pedicles and in screw pull-outs. The percentage of pedicle fractures relating to the types of failure increased with the increase in the amount of cement. Below a BMD of 0.8g/cm2, the pedicle fractures predominated, above that value the screw pull-outs dominated. There were no significant differences between the mean values of maximal extraction forces of the thoracic and the lumbar pedicle screws. The cement bodies of the 3ml cemented fenestrated pedicle screws of group C were located to 100% in the anterior, medial and posterior vertebral body, only 33% of them in the pedicle area. Cement leakages appeared mainly on solid cemented pedicle screws and with cement amounts of 3ml. The fenestrated pedicle screws are more expensive to purchase than the solid pedicle screws, but the cement leakage rate is somewhat lower and are clinically easier to implant and cement. With these advantages, the fenestrated pedicle screw is an interesting alternative to the cemented solid pedicle screw. en
dc.language.iso de de_DE
dc.publisher Universität Tübingen de_DE
dc.rights ubt-podok de_DE
dc.rights.uri http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=de de_DE
dc.rights.uri http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=en en
dc.subject.classification Osteoporose , Wirbelsäule , Knochenschraube , Polymethylmethacrylate , Knochenzement , Instrumentation , Fixateur interne de_DE
dc.subject.ddc 610 de_DE
dc.subject.ddc 620 de_DE
dc.subject.other Auszugsfestigkeit de_DE
dc.subject.other Auszugsversuch de_DE
dc.subject.other axiale Auszugskraft de_DE
dc.subject.other pull out en
dc.subject.other test en
dc.subject.other Bandscheibe de_DE
dc.subject.other Bandscheibenvorfall de_DE
dc.subject.other axial extraction en
dc.subject.other force en
dc.subject.other Biomechanik de_DE
dc.subject.other intervertebral en
dc.subject.other BMD de_DE
dc.subject.other dorsale Instrumentierung de_DE
dc.subject.other disc spinal en
dc.subject.other disc herniation en
dc.subject.other Durchmesser Pedikelschraube de_DE
dc.subject.other DXA de_DE
dc.subject.other biomechanics en
dc.subject.other BMD en
dc.subject.other Eindrehmoment de_DE
dc.subject.other dorsal en
dc.subject.other Einschraubtechnik de_DE
dc.subject.other fenestrierte Pedikelschraube de_DE
dc.subject.other instrumentation en
dc.subject.other diameter of pedicle screw en
dc.subject.other Fixateur externe de_DE
dc.subject.other DXA en
dc.subject.other Fixateur interne de_DE
dc.subject.other Fraktur de_DE
dc.subject.other screw-in torque en
dc.subject.other hochviskos de_DE
dc.subject.other screw-in technique en
dc.subject.other Implantation de_DE
dc.subject.other fenestrated pedicle screw en
dc.subject.other external fixator en
dc.subject.other Implantatlager de_DE
dc.subject.other internal fixator en
dc.subject.other Instrumentation de_DE
dc.subject.other fracture en
dc.subject.other Knochenmineraldichte de_DE
dc.subject.other highly viscous implantation en
dc.subject.other Knochenqualität de_DE
dc.subject.other Knochenstruktur de_DE
dc.subject.other implant en
dc.subject.other bed en
dc.subject.other Knochensubstanz de_DE
dc.subject.other Knochenzement de_DE
dc.subject.other instrumentation en
dc.subject.other Kyphoplastie de_DE
dc.subject.other bone mineral density en
dc.subject.other bone quality en
dc.subject.other Leckagerate de_DE
dc.subject.other Materialprüfmaschine de_DE
dc.subject.other bone structure en
dc.subject.other bone substance en
dc.subject.other Osteoporose de_DE
dc.subject.other bone cement en
dc.subject.other Osteosynthese de_DE
dc.subject.other Pedikel de_DE
dc.subject.other kyphoplasty en
dc.subject.other Pedikelbruch de_DE
dc.subject.other leakage rate en
dc.subject.other Pedikelschraube de_DE
dc.subject.other material testing machine en
dc.subject.other osteoporosis en
dc.subject.other PMMA-Knochenzement de_DE
dc.subject.other Plattenosteosynthese de_DE
dc.subject.other osteosynthesis en
dc.subject.other Schraubenausriss de_DE
dc.subject.other pedicle en
dc.subject.other pedicle fracture en
dc.subject.other Schraubenlänge de_DE
dc.subject.other pedicle screw en
dc.subject.other Schraubenlager de_DE
dc.subject.other Schraubenwerkstoff de_DE
dc.subject.other PMMA en
dc.subject.other bone cement plate en
dc.subject.other solide Pedikelschraube de_DE
dc.subject.other transpedikulär Verankerungsfestigkeit de_DE
dc.subject.other osteosynthesis screw en
dc.subject.other Versagensmuster de_DE
dc.subject.other pull-out screw en
dc.subject.other length screw en
dc.subject.other Vertebroplastie de_DE
dc.subject.other Versteifungstechnik de_DE
dc.subject.other bed screw en
dc.subject.other winkelinstabil de_DE
dc.subject.other material solid pedicle en
dc.subject.other Wirbel de_DE
dc.subject.other transpedicular anchoring en
dc.subject.other strength type of failure en
dc.subject.other winkelstabil de_DE
dc.subject.other Wirbelanatomie de_DE
dc.subject.other vertebroplasty stiffening technology en
dc.subject.other Wirbelsäule de_DE
dc.subject.other unstable angle en
dc.subject.other stable angle en
dc.subject.other Wirbelsäulenerkrankungen de_DE
dc.subject.other vertebra en
dc.subject.other Zementaugmentation de_DE
dc.subject.other Zementierweise de_DE
dc.subject.other anatomy of vertebra en
dc.subject.other Zementkörper de_DE
dc.subject.other vertebral column en
dc.subject.other diseases of the vertebral column en
dc.subject.other Zementleckage de_DE
dc.subject.other Zementmenge de_DE
dc.subject.other cement augmentation en
dc.subject.other method of cementation en
dc.subject.other Zementverteilung de_DE
dc.subject.other strength en
dc.subject.other cement body en
dc.subject.other pull out en
dc.subject.other cement leakage en
dc.subject.other cement volume en
dc.subject.other cement distribution en
dc.title Testung der Primärstabilität unzementierter und PMMA-augmentierter Pedikelschrauben in einem In-vitro-Modell mit osteoporotischen Knochen de_DE
dc.type Dissertation de_DE
dcterms.dateAccepted 2018-03-08
utue.publikation.fachbereich Medizin de_DE
utue.publikation.fakultaet 4 Medizinische Fakultät de_DE

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