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Zielsetzung und Fragestellung: Bei Verletzungen der Wirbelsäule wird zur Stabilisierung in der Regel eine dorsale Instrumentierung mittels Pedikelschrauben durchgeführt. Dabei kann es zu Fehlplatzierungen und damit zu einer potenziellen Beeinträchtigung der Verankerungsstabilität kommen. Die In-vitro Untersuchung der Primärstabilität von Pedikelschrauben wird in der Regel mittels uniaxialem Schraubenauszugsversuch bewertet, wobei diese Form der Belastung wenig physiologisch und daher nur bedingt aussagekräftig ist. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, die Primärstabilität von korrekt eingebrachten und von bewusst fehlplatzierten Pedikelschrauben anhand eines physiologischen Versuchssetups quasistatisch zu ermitteln.

Material und Methoden: Es wurden Wirbelsäulenpräparate von 5 Körperspendern (Alter: 51–87 Jahre) zunächst CT-Scans unterzogen und je 10 Wirbel aus dem Bereich T8 bis L5 entnommen, von Weichgewebe befreit und mit einem Schnellgießharz in zylindrischen Hülsen fixiert. Auf Basis der CT-Bildgebung wurden die traditionellen Trajektorien der Schrauben virtuell geplant und mittels 3D-Druck Schablonen hergestellt. Durch Parallelverschiebung der Ursprungstrajektorie wurden folgende Fehllagen definiert: medial (3,5 mm), lateral (3 mm), cranial (2 mm), cranio-lateral (2 mm) oder keine Fehllage. Die Fehllagen entsprechen Typ C (Gertzbein & Robbins). In jeden Wirbel wurde randomisiert auf einer Seite eine Schraube ohne Fehllagen und auf der Gegenseite in einer der fünf Trajektorien eingebracht.

Ein spezieller Versuchsaufbau erlaubt die pysiologische Ausrichtung und Positionierung des Wirbels gemäß ASTM F1717, wodurch eine symmetrische Belastung des Schraube-Stab-Konstruktes erzeugt wird (s. Abbildung 1 [Abb. 1]). Die Belastung erfolgt in drei Zyklen in Zug- und Druckbelastung beginnend bei ±50 N, über ±100 N; bis ±200 N, und wird immer mit einer Druckbelastung begonnen (s. Abbildung 2 [Abb. 2]). Während der Versuche wird die Verkippung der Schraube relativ zum Knochen durch ein optisches Bildkorrelationssystem erfasst.

Ergebnisse: Erwartungsgemäß wurden generell bei höheren Kräften sowohl bei Zug- als auch Druckbelastung größere Verkippungen beobachtet. Weiterhin ist die Verkippung in beiden Belastungsrichtungen mit rund 1° bei 50 N und etwa 2° bei 100 N etwa gleich stark ausgeprägt. Darüber hinaus konnte zwischen fehlplatzierten und korrekt eingebrachten Schrauben kein signifikanter Unterschied in der Verkippung nachgewiesen werden, wobei letztere in der Tendenz höhere Verkippungen zeigten.

Diskussion und Schlussfolgerung: Unserer Ergebnisse zeigen, dass Fehllagen des hier vorgegebnen Ausmaßes keinen signifikanten Einfluss auf das Lockerungsverhalten zeigen. Eine Fehlplatzierung von Pedikelschrauben führt somit nicht zwangsläufig zu ein verringerten Primärstabilität im Knochen. Aus klinischer Sicht scheint bei geringfügigen Fehllagen die potenzielle Verletzung umliegender Strukturen von größerer Bedeutung.