Pedicle Screws Provide Superior Fatigue Resistance compared with lateral mass Screws in the subaxial cervical spine: A Paired Cadaveric Study
In einer gepaarten kadaverbasierten Studie unter Anwendung progressiver zyklischer kranio-kaudaler Toggle-Ermüdungsprüfung zeigten zervikale Pedikelschrauben im Vergleich zu lateralen Massenschrauben in der subaxialen Halswirbelsäule eine signifikant überlegene Ermüdungsbeständigkeit, maximale Lastkapazität und Steifigkeit.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Die menschliche Wirbelsäule ist ein Wunderwerk der Ingenieurskunst, eine flexible Säule, die das Gewicht des Kopfes trägt und uns gleichzeitig ermöglicht, uns umzusehen, zu nicken und den Kopf zu neigen. Wenn Krankheiten oder Verletzungen den unteren Teil des Nackens schädigen, müssen Chirurgen den Bereich oft mit Metallschrauben und Stäben stabilisieren. Um diese Schrauben an ihrem Platz zu halten, müssen sie den Knochen fest genug greifen, um den ständigen, subtilen Bewegungen des täglichen Lebens standzuhalten. Jahrzehntelang war der Standardansatz, Schrauben in die knöchernen Blöcke an der Seite der Wirbel zu verankern, die als Lateralmasse bekannt sind. Diese Schrauben greifen jedoch nur in die äußere Hülle des Knochens. Eine alternative Methode besteht darin, Schrauben durch die schmale Knochenbrücke des Pedikels (Wirbelbogen) tief in den Hauptkörper des Wirbels zu treiben. Dieser Pfad bietet einen längeren Halt und Kontakt mit stärkerem inneren Knochen, ist jedoch technisch anspruchsvoller in der Durchführung. Die entscheidende Frage für Chirurgen ist nicht nur, ob die Schraube passt, sondern ob sie im Laufe der Zeit hält, während sich der Patient bewegt, oder ob sie unter der wiederkehrenden Belastung des Lebens langsam locker wird und versagt.
Ein Forscherteam des Universitätsklinikums Göttingen setzte sich zum Ziel, diese Frage zu beantworten, indem sie die beiden Methoden nebeneinander testete. Sie verließen sich nicht auf Computermodelle oder einfache Zugtests, die messen, wie viel Kraft nötig ist, um eine Schraube gerade herauszureißen. Stattdessen wollten sie sehen, wie gut die Schrauben gegen die repetitive, wackelnde Bewegung bestehen konnten, die in einem lebenden Körper auftritt. Sie nahmen zehn Wirbel von menschlichen Spendern, die vom dritten bis zum siebten Halswirbel reichten, und bereiteten diese für den Test vor. In einem klugen Design diente jeder Wirbel als seine eigene Kontrolle: Auf einer Seite setzten sie eine Schraube in die Lateralmasse ein, und auf der gegenüberliegenden Seite platzierten sie eine Pedikelschraube. Dies stellte sicher, dass etwaige Unterschiede in den Ergebnissen auf den Typ der Schraube zurückzuführen waren und nicht auf Variationen in der Knochenqualität zwischen verschiedenen Personen.
Die Forscher montierten diese Wirbel anschließend in einer Maschine, die eine rhythmische, auf- und abwärts gerichtete Wackelbewegung auf den Kopf jeder Schraube ausüben konnte. Sie begannen mit einer sehr leichten Last und erhöhten die Kraft mit jedem einzelnen Zyklus leicht, um die allmähliche Akkumulation von Stress nachzuahmen, die zur Lockerung führt. Der Test wurde fortgesetzt, bis sich die Schraube um fünf Millimeter aus ihrer ursprünglichen Position bewegte – ein Punkt, den die Forscher als Versagen definierten. Diese Methode ermöglichte es ihnen, genau zu messen, welcher Kraft die Schraube standhalten konnte und wie viele Bewegungszyklen sie überlebte, bevor sie nachgab.
Die Ergebnisse waren klar und konsistent. Die Pedikelschrauben erwiesen sich in jedem einzelnen Fall als signifikant stärker als die Lateralmassenschrauben. Im Durchschnitt hielten die Pedikelschrauben einer maximalen Kraft von 252,4 Newton stand, bevor sie versagten, während die Lateralmassenschrauben bei 166,4 Newton nachgaben. In Bezug auf die Ausdauer überlebten die Pedikelschrauben durchschnittlich 2.573 Zyklen des Wackelns, bevor sie den Versagenspunkt erreichten, während die Lateralmassenschrauben nur 1.636 Zyklen hielten. Das bedeutet, dass die Pedikelschrauben etwa 57 Prozent mehr Bewegungen ertrugen, bevor sie sich lockerten. Darüber hinaus blieben die Pedikelschrauben während des gesamten Tests steifer und widerstanden dem Wackeln besser als ihre Gegenstücke. In jedem der getesteten Wirbelpaare übertraf die Pedikelschraube die Lateralmassenschraube.
Die Studie untersuchte auch, wie die Knochendichte die Ergebnisse beeinflusste. Während die Forscher feststellten, dass der Vorteil der Pedikelschraube bei Knochen mit geringerer Dichte am deutlichsten war, mahnten sie zur Vorsicht, da diese Beobachtung auf einer kleinen Anzahl von Proben basierte und weitere Untersuchungen erfordert. Die wichtigste Erkenntnis bleibt die mechanische Überlegenheit der Pedikelschraube unter diesen spezifischen Testbedingungen. Die Autoren merken an, dass diese Methode zwar einen klaren mechanischen Vorteil bietet, aber nicht ohne Risiken ist. Der Pfad durch den Pedikel ist eng und liegt nahe an lebenswichtigen Nerven und Blutgefäßen, was präzises chirurgisches Geschick und sorgfältige Planung erfordert. Daher legen die Ergebnisse nahe, dass es, wenn ein Chirurg eine Schraube sicher durch den Pedikel platzieren kann, eine dauerhaftere Fixierung für Patienten mit instabilen Halswirbelsäulen bieten kann, was einen stärkeren Anker gegen die unaufhörliche Bewegung des Körpers darstellt.
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