Einfluss von Alter und lumbaler Spinalkanalstenose auf die statische und dynamische sagittale Wirbelsäulenstatik – Resultate einer Pilotstudie

Abstract-Text deutsch

Einleitung

Die sagittale Wirbelsäulen (WS)-Statik ist abhängig von Alter und Krankheitsbild^1,2 und wird auf Röntgenbildern durch globale (z.B. WS-Neigung (WSN)) oder lokale (z.B. thorakale Kyphose (TK) und lumbale Lordose (LL)) Parameter beschrieben. Die 3D-Bewegungsanalyse mittels retroreflektierender Marker und Infrarotkameras erlaubt es, vergleichbare Parameter dynamisch zu erfassen. Es gibt Hinweise darauf, dass sich die WS-Statik zwischen Patienten mit symptomatischer lumbaler Spinalkanalstenose (sLSS) und gesunden Personen unterscheidet³. Ziel dieser Studie war zu untersuchen, ob sich die WS-Statik beim Stehen und Gehen zwischen Patienten mit sLSS und älteren und jungen gesunden Personen unterscheidet.

Material/Methode

Bei 10 Patienten mit sLSS (5M/5F; Alter, 70±10 Jahre; Body Mass Index (BMI), 29±5 kg/m2), 10 gesunden Älteren (5M/5F; 65±5 Jahre; 25±6 kg/m2) und 10 gesunden Jungen (5M/5F; 26±2 Jahre; 22±2 kg/m2) wurde die WS-Statik in aufrecht stehender Position und während dem Gang über 18 reflektierende Marker auf den WS-Dornfortsätzen bestimmt. Dabei wurde die Kurvatur der thorakalen und lumbalen WS aus den Koordinaten der Marker mit einem Polynom 3. Grades berechnet². Anschliessend wurden die Winkel zwischen T3 und T12 (TK), L1 und S1 (LL), sowie zwischen einer Geraden von C7 auf S1-C7 und der Vertikalen (WSN) berechnet (Fig.1). Die dynamische WS-Statik wurde während der mittleren linken Standphase berechnet. Der Einfluss von Gruppe und Bewegung auf die WS-Statik wurde mittels zweifaktorieller ANOVA mit Messwiederholung (P<0.05) untersucht.

Ergebnisse

Die WSN war beim Gehen signifikant grösser als beim Stehen und bei Patienten und Älteren grösser als bei Jungen (Fig.2; alle P<0.001). Der Unterschied zwischen der statischen und dynamischen WSN war bei Patienten und Älteren grösser als bei Jungen (Interaktion: P=0.015). Bei der TK zeigte sich ein signifikanter Gruppeneffekt (P=0.012) mit höheren Werten bei älteren Gesunden als bei jungen Gesunden. Die WS-Statik von Patienten mit sLSS und älteren Kontrollpersonen unterschied sich nicht signifikant.

Diskussion

Die untersuchten WS-Statik-Parameter scheinen hauptsächlich vom Alter und Bewegung, nicht aber von der sLSS abhängig zu sein. Da die WSN sowohl bei Patienten mit sLSS, älteren Gesunden und jungen Gesunden in Bewegung grösser ist als in Ruhe, ist anzunehmen, dass die erhöhte WSN Bestandteil der menschlichen Vorwärtsbewegung ist. Dieser Mechanismus scheint mit zunehmendem Alter an Bedeutung zu gewinnen. Inwieweit Ermüdung oder sich verstärkende Symptome bei Patienten mit sLSS dies beeinflussen könnten, muss weiter untersucht werden. In zukünftigen Studien sollten auch WS-Statik Parameter in die Analyse miteinbezogen werden, welche die Ausrichtung des Beckens beachten.

1 Zappala et al. 2021 J Orthop Surg Res

2 Ignasiak et al. 2017 Hum Mov Sci

3 Farrokhi et al. 2016 Clin Neurol Neurosurg

Abstract-Text englisch

Introduction

Sagittal spinal balance (SSB) depends on age and disease^1,2 and can be described by global (e.g., spine inclination (SI)) or local (e.g., thoracic kyphosis (TK) and lumbar lordosis (LL)) parameters. Most commonly, SSB is assessed using radiography with the patient in a standardized upright standing position. 3D motion analysis using retroreflective markers and infrared cameras allows to record comparable SSB parameters dynamically. There is evidence that SSB differs between patients with symptomatic lumbar spinal stenosis (sLSS) and healthy individuals³. The aim of this study was to investigate whether SSB differs between patients with sLSS, elderly healthy and young healthy subjects during standing and walking.

Material/Method

In 10 patients with sLSS (5M/5F; age, 70±10 years; body mass index (BMI), 29±5 kg/m2), 10 elderly healthy persons (5M/5F; 65±5 years; 25±6 kg/m2), and 10 young healthy persons (5M/5F; 26±2 years; 22±2 kg/m2), SSB was determined in an upright standing position and during gait using 18 reflective markers on the spinal spinous processes. The curvature of the thoracic and lumbar spine was calculated from the coordinates of the markers using a 3rd order polynomial². Subsequently, the angles between T3 and T12 (TK), L1 and S1 (LL), and between the line connecting C7 and S1 and the vertical (SI) were calculated (Fig.1). Dynamic SSB was calculated during the left midstance phase of gait. The influence of group and movement on SSB was examined by two-way ANOVA with repeated measures (P<0.05).

Results

SI was significantly greater during walking than during standing across all groups (Fig. 2; P<0.001). Moreover, SI was greater in patients and elderly healthy than in young healthy persons (Fig 2; all P<0.001). The difference between static and dynamic SI was greater in patients and elderly healthy than in young healthy persons (interaction: P=0.015). There was a significant group effect for TK (P=0.012) with higher values in elderly healthy than in young healthy persons. There were no significant differences in SSB between patients with sLSS and elderly healthy subjects.

Discussion

The studied SSB parameters seem to be mainly dependent on age and task, but not on sLSS. Because SI was greater during walking than standing in all groups, it is reasonable to assume that increased SI is a component of human forward motion. This mechanism appears to become more important with increasing age. The extent to which this is might be influenced by fatigue or worsening symptoms in patients with sLSS requires further investigation. Future studies should also include additional SSB parameters describing pelvic alignment.

1 Zappala et al. 2021 J Orthop Surg Res

2 Ignasiak et al. 2017 Hum Mov Sci

3 Farrokhi et al. 2016 Clin Neurol Neurosurg