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Zielsetzung und Fragestellung: Vertebral Body Tethering (VBT) ist eine wachstumsfreundliche, bewegungserhaltende Therapieoption bei adoleszenter idiopathischer Skoliose (AIS). In den letzten Jahren haben Weiterentwicklungen der OP-Technik zu verbesserten klinischen Ergebnissen und niedrigeren Komplikationsraten geführt. So zeigen Studien bspw., dass die Verwendung eines Double-Tether-Konstrukts (DTC) im Vergleich zu einem Single-Tether-Konstrukt (STC) die Tetherrupturrate deutlich senkt. Auch eine apikale Fusion konnte in klinischen Studien eine Reduktion von Tetherrupturen bewirken. Unser Ziel war es, die zugrunde liegenden biomechanischen Prinzipien besser nachzuvollziehen und die verbesserten klinischen Ergebnisse objektiv zu belegen.

Material und Methoden: Zur biomechanischen Analyse wurde ein Mehrkörpersimulationsansatz gewählt, da dieser die Berücksichtigung von Muskel- und Bändereigenschaften bei komplexen, dynamischen Bewegungen ermöglicht. Das Modell basiert auf einem validierten, vollständig beweglichen thorakolumbalen Wirbelsäulenmodell mit implantiertem VBT-System. Unterschiedliche physiologische Bewegungen wurden simuliert. Dabei wurden die biomechanischen Auswirkungen unterschiedlicher Tethervorspannungen bei STCs und DTCs sowie die Effekte einer apikaler Fusion untersucht. Dabei wurden jeweils die Tether- sowie die intervertebralen Druckkräfte analysiert.

Ergebnisse: Die Simulationen zeigen, dass die Tetherkräfte von der Vorspannung abhängen. Bei STCs treten die höchsten Tetherkräfte (923 N) auf, insbesondere bei lateraler Biegung im thorakolumbalen Übergang. Im Vergleich dazu führt die Verwendung eines DTCs zu einer deutlichen Reduktion (bis zu 27%) der auf die einzelnen Tethers wirkenden Kräfte. Dadurch wird die Belastung der Tethers gleichmäßiger verteilt und die Rupturrate potenziell verringert. Ebenso konnte eine apikale Fusion die maximalen Tetherkräfte im fusionierten Segment um 861 N und in den angrenzenden Segmenten um 100 N reduzieren. Dies kann die klinisch beobachtete Abnahme von Tetherrupturen erklären. Gleichzeitig stiegen jedoch die intervertebralen Kompressionskräfte in den angrenzenden Segmenten um bis zu 31% an.

Diskussion und Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse konnten die klinischen Beobachtungen biomechanisch belegen. Sowohl die Verwendung eines DTCs als auch die Verwendung einer apikalen Fusion reduzieren die Tetherkräfte. Diese Kraftreduktion ist eine biomechanische Erklärung für die klinisch niedrigere, durch eine veränderte OP-Technik erzielte Rupturrate. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer sorgfältigen biomechanischen Abwägung und bilden eine Grundlage für eine patientenspezifische Optimierung der OP-Technik.

Abbildung 1 [Abb. 1]