Abstract-Text deutsch
Einleitung
Pedikelschraubenlockerungen gehören zu den häufigsten Komplikationen nach posteriorer Spondylodese. Bei guter Knochenqualität wurde eine Inzidenz von bis zu 15% nachgewiesen, osteoporotischer Knochen erhöht das Risiko um das Vierfache. Für die meisten Schrauben, die im postoperativen Verlauf als gelockert identifiziert werden, kann bereits bei der Reposition und dem Festziehen der Schrauben-Stab-Verbindung ein "pull-out" nachgewiesen werden. Diese Interventionen können zu einer Überlastung der Implantate und des umgebenden Gewebes führen, was mit einem erhöhten Revisionsrisiko einhergeht. Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen von Reposition und Fixierung der Schrauben-Stab Verbindung (SSV) sowie den Einfluss zusätzlicher Distraktionskräfte auf die Verankerung von Pedikelschrauben zu untersuchen.
Material/Methode
Zwei humane Kadavermodelle (13 Segmente, T5-S1), im direkten Seitenvergleich mit Pedikelschrauben-Stabsystemen unterschiedlicher Philosophie stabilisiert: Kraftkontrollierte (Force-controlled) Fixation (FCF: Neo Pedicle Screw System) und Standard-Fixation (SF: CD Horizon Solera). Die Eindrehmomente (IT) und, nach der Montage, dem endgültigen Festziehen und einer kurzen Setzzeit, die Ausdrehmomente (ET) wurden digital gemessen. Die Auswirkungen von Reposition und endgültigem Festziehen wurden durch den Vergleich der Verluste zwischen IT und ET bewertet. Die Auswirkung von Distraktionskräften (100N), die über Pedikelschraubenköpfe ausgeübt werden, wurde in Polyurethanschaumblöcken verschiedener Dichten untersucht. Statistische Signifikanz bei p <0,05, Mann-Whitney-U-Test für Vergleiche und Korrelationsanalysen nach Spearman.
Ergebnisse
Bei FCF waren die Drehmomentverluste signifikant niedriger (0,393Nm vs. 0,539Nm; p<0,001). Trotz höherer ITs bei SF (0,966 vs. 0,747Nm) waren die ETs vergleichbar (0,344 vs. 0,301Nm) (Abb.1). IT und ET korrelierten statistisch signifikant (FCF: r=0,792 und SF: r=0,783; p<0,001). Die Drehmomentverluste waren in beiden Gruppen höher, wenn zusätzliche Distraktionskräfte direkt über die Pedikelschraubenköpfe aufgebracht wurden (p ≤ 0,041).
Diskussion
Reposition und die Fixierung der SSV haben Einfluss auf die Verankerung von Pedikelschrauben. Die Differenz zwischen IT und ET quantifiziert biomechanische Verluste und damit die an die Implantate und das umgebende Gewebe übertragene Last. Diese ist geringer, wenn die Instrumentierung kraftkontrolliert durchgeführt wird, wodurch das individuelle anatomische und biomechanische Gleichgewicht des Patienten besser berücksichtigt werden kann. Dies hat das Potenzial, Pedikelschraubenlockerungen, Konstruktversagen und Revisionsraten zu reduzieren und die klinischen Ergebnisse zu verbessern.
Abstract-Text englisch
Introduction
Pedicle screw loosening is one of the most common complications following instrumented posterior fusion. An incidence of up to 15% has been reported in good bone quality; osteoporotic bone increases the risk fourfold. Evidence suggests that most screws later identified as loosened were initially pulled out during reduction and tightening of the screw-rod connection. These interventions can lead to overloading of the implants and surrounding tissues, which is associated with an increased risk of revision surgery. The aim of this study is to investigate the effects of reduction and tightening and the influence of additional distraction forces on pedicle screw anchorage during construct assembly and final locking.
Material/Method
Two human cadaver specimens (13 segments, T5-S1) were stabilized in direct side-by-side comparison using pedicle screw rod systems following different philosophies: force-controlled fixation (FCF: Neo Pedicle Screw System) and standard fixation (SF: CD Horizon Solera). Insertion torques (IT) and, after assembly, final tightening and a short period of settling, extraction torques (ET) were measured digitally. The impact of reduction and final tightening was evaluated by comparing the losses between IT and ET. In addition, the effect of distraction forces (100N) applied across pedicle screw heads was investigated in polyurethane foam blocks of certain densities. Statistical significance at p <0.05, Mann-Whitney U test for comparisons and correlation analyses according to Spearman.
Results
With FCF, the median torque loss was significantly lower (0.393Nm) than with SF (0.539Nm) (p<0.001). Despite higher ITs with SF (0.966 vs. 0.747Nm), ETs were similar (0.344 vs. 0.301Nm) (Fig.1). IT and ET correlated statistically significant (FCF: r=0.792 and SF: r=0.783; p<0.001). Torque losses were higher in both groups when additional distraction forces were applied directly across pedicle screw heads (p ≤ 0.041).
Discussion
Reduction and tightening of the rod-screw interface have a significant impact on pedicle screw anchorage. The loss between IT and ET quantifies the loss of biomechanical behavior and consequently the load transferred to the instrumentation and the surrounding tissue. It is lower if the instrument assembly is performed force-controlled. This can be attributed to the fact that in force-controlled techniques, lower forces are applied intraoperatively. As a result, the patient's individual anatomical and biomechanical balance can be better addressed. This has the potential to reduce pedicle screw loosening, construct failure, and reoperation rates, and improve clinical outcomes.