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Zielsetzung und Fragestellung: Die biomechanische Stabilität der Schraubenverankerung ist entscheidend für das klinische Outcome nach dorsaler Stabilisierung der subaxialen Halswirbelsäule bei Frakturen. Die transpedikuläre Schraube bietet insbesondere im osteoporotischen Knochen eine hohe Sekundärstabilität, ist jedoch bei einem Pedikeldurchmesser < 4 mm aufgrund des Risikos kortikaler Verletzungen und damit einhergehender Verletzungen neurovaskulärer Strukturen limitiert. Die Massa-lateralis-Schraube stellt eine etablierte Alternative dar, lässt sich jedoch aufgrund unterschiedlicher Schraubentrajektorien häufig nur eingeschränkt mit Pedikelschrauben kombinieren, da der Längsverbinderstab technisch schwer einzubringen ist. Ziel dieser Studie war die biomechanische Evaluation einer modifizierten Pedikelschraube als Alternative zur Massa-lateralis-Schraube bei schmalen Pedikeln, um eine kombinierte Verwendung mit klassischen Pedikelschrauben zu ermöglichen.

Material und Methoden: Zehn humane Wirbelkörper (C3–C6) wurden paarweise mit einer modifizierten Pedikelschraube und einer Massa-lateralis-Schraube instrumentiert. Die modifizierte Schraube wurde entlang der klassischen pedikulären Trajektorie mit identischem Eintrittspunkt eingebracht, jedoch verkürzt bis auf Höhe der Arteria vertebralis, sodass der Pedikeldurchmesser nicht limitierend wirkt. Die biomechanische Prüfung erfolgte mittels sinusförmiger zyklischer Dauerbelastung (0,5 Hz) mit initial 0–25 N und progressiver Laststeigerung von 0,1 N pro Zyklus. Das Versagenskriterium war eine Auslenkung von 5 mm. Primäre Endpunkte waren Maximallast und Zyklen bis 5 mm. Sekundär wurden Initial- und Endsteifigkeit, Steifigkeitsverlust sowie der Zusammenhang mit der Knochendichte (BMD) analysiert.

Ergebnisse: Zwischen modifizierter Pedikelschraube und Massa-lateralis-Schraube zeigten sich keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich Maximallast (180,3 ± 45,1 vs. 231,1 ± 78,4 N), Zyklen bis 5 mm (1.832 ± 521 vs. 2.313 ± 800), Initialsteifigkeit (195,8 ± 130,9 vs. 189,7 ± 81,4 N/mm), Endsteifigkeit (35,6 ± 9,3 vs. 38,2 ± 15,7 N/mm) sowie Steifigkeitsverlust (72,3 ± 18,4 vs. 74,0 ± 20,8). In der Delta-Regression zeigte sich jedoch ein signifikanter BMD-abhängiger Schraubeneffekt in der Endsteifigkeit (p = 0,031) mit einem relativen Vorteil der modifizierten Pedikelschraube bei niedriger Knochendichte.

Diskussion und Schlussfolgerung: Die modifizierte Pedikelschraube zeigt in der subaxialen Halswirbelsäule eine der Massa-lateralis-Schraube vergleichbare biomechanische Leistungsfähigkeit unter zyklischer Belastung. Der nachgewiesene BMD-abhängige Effekt mit relativer Überlegenheit bei niedriger Knochendichte unterstreicht ihr Potenzial insbesondere im osteoporotischen Knochen. Damit erweitert die modifizierte Pedikelschraube das operative Spektrum bei schmalen Pedikeln und stellt eine biomechanisch valide Alternative dar, wenn die klassische transpedikuläre Verschraubung anatomisch limitiert ist.