Verankerung thorakaler Pedikelschrauben nach Platzierung mit der modifizierten Slide-Technik vs. konventionellen Technik

Abstract-Text deutsch

Einleitung: Das Platzieren von thorakalen Pedikelschrauben (PS) kann herausfordernd sein und birgt ein nicht zu vernachlässigendes Risiko der Fehlplatzierung aufgrund der komplexeren und variableren Anatomie der thorakalen Pedikel. Vialle et al. führte die Slide-Technik ein, um die Sicherheit und Genauigkeit der Platzierung thorakaler PS zu erhöhen. Während die herkömmliche Technik ein kleines kortikales Pilotloch am Eintrittspunkt vorsieht, wird bei der Slide-Technik die posteriore Kortikalis des Processus transversus aufgefräst. Dies erlaubt, den exakten Eintrittspunkt des Pedikels durch direkte Visualisierung zu identifizieren und die anteriore Kortikalis des Processus transversus als "Rutsche" zu verwenden, um die korrekte Platzierung der Ahle beim Pedikulieren sicher zu stellen. Der Schraubenhalt der mit dieser Technik eingebrachten PS wurde jedoch bisher noch nicht untersucht. Ziel dieser Studie war es deshalb, die Pedikelschraubenverankerung nach Platzierung mit der modifizierten Slide (MS)-Technik und der konventionellen Technik biomechanisch zu vergleichen.

Material und Methode: 15 frische humane thorakale Wirbelkörper (T5-T11; Alter: 67,5±3,7; BMD: 111,0±22,1mg/ccm) wurden getestet. Für einen paarweisen Vergleich wurde in einen zufällig ausgewählten Pedikel die PS gemäß MS-Technik platziert, während im kontralateralen Pedikel die PS mit der herkömmlichen Technik eingebracht wurde. Jede PS wurde einzeln in kranio-kaudaler Richtung zyklisch belastet. Die initiale Last reichte von -50 N bis +50 N, wobei die Kompressionskraft stufenweise gesteigert wurde (5 N alle 100 Zyklen) bis die PS gelockert war. Nach der Schraubenlockerung wurde ein Ausrisstest durchgeführt um die verbleibende Verankerungskraft jeder PS im Wirbelkörper zu testen.

Ergebnisse: Mit der MS-Technik platzierte thorakale PS widerstanden signifikant weniger Lastzyklen bis zur Lockerung als PS, die mit der konventionellen Technik platziert wurden (7987,9±1871,9 vs. 9927,0±2352,5, p<0,01). Die Anzahl der Lastzyklen entspricht einer Belastung bei Lockerung von 442,3±94,0N bzw. 545,7±177,4N (p<0,01). Im Ausrisstest nach Schraubenlockerung zeigte sich kein signifikanter Unterschied in der verbleibenden Verankerungskraft der PS zwischen den zwei Platzierungstechniken (511,3±205,4N vs. 544,7±177,4N, p=0,52).

Diskussion: Die Daten zeigen, dass die Haltekraft von thorakalen PS nach Platzierung mit der MS-Technik geringer ist als nach Platzierung mit der herkömmlichen Technik. Allerdings war die Belastung bis zum Auslockern der mit der MS-Technik platzierten thorakalen PS immer noch höher als jene von zementaugmentierten lumbalen PS in demselben Versuchsaufbau. Deshalb könnte die MS-Technik hilfreich sein, um die korrekte Platzierung von thorakalen PS zu erleichtern, insbesondere bei herausfordernden anatomischen Gegebenheiten, wie geringem Pedikeldurchmesser und/oder Wirbelsäulendeformität.

Abstract-Text englisch

Introduction: Thoracic pedicle screw placement remains challenging and confers a significant risk of screw misplacement due to the more complex and variable thoracic pedicle anatomy. Vialle et al. proposed a pedicle screw insertion technique named "slide technique" to increase safety and accuracy of thoracic pedicle screw placement. While the conventional insertion techniqueinvolves creation of a small dorsal cortical pilot hole at the entry point, the slide technique involves decortication of the posterior cortex of the transverse process. The latter allows to identify the exact entry to the pedicle more easily by direct visualization and to use the anterior cortex of the decancelled transverse process as a slide to ensure correct pedicle probe insertion. However, pedicle screw anchorage after screw placement using the slide technique has not been evaluated yet. The purpose of this study was to biomechanically compare thoracic pedicle screw anchorage after screw placement with the modified slide (MS) technique and the conventional technique.

Materials and methods: Fifteen fresh frozen human thoracic vertebrae (T5-T11; mean age: 67.5 ± 3.7; mean BMD: 111.0 ± 22.1) were used for this study. For pairwise comparisons, one randomly selected pedicle of each vertebra was instrumented using the MS-technique, while the contralateral pedicle was instrumented using the conventional technique for screw placement. Each pedicle screw was subjected to cyclic cranio-caudal loading with an initial load ranging from -50 N to +50 N and with stepwise increasing compressive loads (5 N every 100 cycles) until screw loosening. After screw loosening, pullout testing was performed to evaluate the residual fixation strength of each screw within the vertebra.

Results: Thoracic pedicle screws inserted using the MS technique resisted a significantly lower number of load cycles until loosening than screws inserted using the conventional technique (7987.9 ± 1871.9 vs. 9927.0 ± 2352.5, p<0.01). These numbers of load cycles correspond to load magnitudes at loosening of 442.3 ± 94.0 N vs. 545.7 ± 177.4 N, respectively (p<0.01). Maximum pullout force of loosened screws did not significantly differ between the two insertion techniques (511.3 ± 205.4 N vs. 544.7 ± 177.4 N, p=0.52).

Discussion: Our data indicate that screw anchorage of thoracic pedicle screws placed with the MS technique is lower than that of screws placed with the conventional technique. However, the load magnitude at loosening is still higher than that reported for cement augmented lumbar pedicle screws. Therefore, the MS technique might be useful to facilitate correct thoracic pedicle screw placement not only but particularly in difficult anatomical situations, such as small pedicles and/or spinal deformity.