DWG 2022

17. Deutscher Wirbelsäulenkongress

Prof. Dr.

Vorsitz

PD Dr.

Einflussfaktoren auf PROMs in der Wirbelsäulenchirurgie

Abstract-Text deutsch Hintergrund In dieser prospektiven Studie werden die Einflussfaktoren: Depression, Dauer der Beschwerden, Körpergewicht und Alter auf PROMs in der Wirbelsäulenchirurgie untersucht. &nbsp; Methoden PROMs zur Evaluation der Funktion der Wirbelsäule (Oswestry Disability Index ODI, Core Outcome Measures Index COMI, Subjective Spine Value SSpV) und PROMs zur Beurteilung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität EQ-5D-5L, EQ-VAS und Patient Reported Outcomes Measurement Information System PROMIS-29 werden bei 160 Patient:innen prä- als auch postoperativ nach 6 Wochen, 3 Monaten, 6 Monaten und einem Jahr erhoben. Der Einfluss einer bestehenden Depression, der Dauer der Beschwerden, Übergewicht und Alter wird durch eine multiple Varianzanalyse untersucht. &nbsp; Ergebnis Eine vorbestehende präoperative Depression beeinflusst nicht die PROMs zur Beurteilung der Wirbelsäulenfunktion, (SSpV (p=0,645), ODI (p=0,437), COMI (p= 0,179). Die allgemeine gesundheitsbezogene Lebensqualität wird in den Qualitäten Schlaf, Erschöpfung, Angst und Depression um 0,6-2 Standardabweichungen (p&lt;= 0,001) beeinträchtigt. Bei Beschwerden unter 3 Monaten zeigten ODI, COMI, Schmerzbeeinträchtigung und physische Funktion postoperativ bessere Ergebnisse (p&lt;0,05). Chronische Beschwerden zeigten eine signifikante Beeinträchtigung der allgemeinen gesundheitsbezogenen Lebensqualität (p&lt;0,05). Normalgewichtige zeigten eine schnellere Verbesserung der Wirbelsäulenfunktion (p&lt;0,05). Das Körpergewicht hat keinen Einfluss auf die PROMs der gesundheitsbezogenen Lebensqualität. Jüngere Patient:innen zeigten sowohl für die PROMs der Wirbelsäulenfunktion sowie für die PROMs der gesundheitsbezogenen Lebensqualität früher bessere Ergebnisse als ältere Patient:innen (p&lt;0,05). Diskussion Die gesundheitsbezogene Lebensqualität wird durch die Funktion der Wirbelsäule beeinflusst. Eine vorbestehende Depression beeinträchtigt weder die Wirbelsäulenfunktion noch deren Messinstrumente. Jüngere und normalgewichtige Patient:innen zeigten eine frühere Rekonvaleszenz. Chronische Beschwerden beeinträchtigen die gesundheitsbezogene Lebensqualität nachhaltig und verringert die postoperative Wirbelsäulenfunktion. Der negative Einfluss der Beschwerdedauer auf die PROMs, weist auf die Relevanz der Indikationsstellung hin.Die Ergebnisse unterstreichen die besonderen Anforderungen der Nachbehandlung bei gebrechlichen (ältere, übergewichtige) Patient:innen hin. Die Erkenntnisse der Studie haben klinische Relevanz zur Operationsaufklärung und Patienteninformation.Abstract-Text englisch Background This prospective study investigates the influencing factors: depression, duration of symptoms, body weight and age on PROMs in spine surgery. &nbsp; Methods PROMs evaluating spine function (Oswestry Disability Index ODI, Core Outcome Measures Index COMI, Subjective Spine Value SSpV) and PROMs assessing health-related quality of life EQ-5D-5L, EQ-VAS and Patient Reported Outcomes Measurement Information System PROMIS-29 were collected in 160 patients pre- as well as post-operatively at 6 weeks, 3 months, 6 months and one year. The influence of existing depression, duration of symptoms, overweight and age is investigated by multiple analysis of variance. &nbsp; Results Pre-existing preoperative depression does not influence PROMs assessing spinal function, (SSpV (p=0.645), ODI (p=0.437), COMI (p= 0.179). General health-related quality of life is impaired in the qualities of sleep, fatigue, anxiety, and depression by 0.6-2 standard deviations (p&lt;= 0.001). For suffering less than 3 months, ODI, COMI, pain impairment and physical function showed better results postoperatively (p&lt;0.05). Chronic complaints showed significant impairment in overall health-related quality of life (p&lt;0.05). Normal weight patients showed a faster improvement in spinal function (p&lt;0.05). Body weight did not affect PROMs of health-related quality of life. Younger patients showed better results earlier than older patients for both PROMs of spine function and PROMs of health-related quality of life (p&lt;0.05). &nbsp; Discussion Health-related quality of life is affected by spinal function. Pre-existing depression does not affect spinal function or its measurement tools. Younger and normal weight patients showed earlier convalescence. Chronic discomfort permanently impairs health-related quality of life and decreases postoperative spinal function. The negative influence of the duration of discomfort on PROMs, points to the relevance of the indication. The results point out the special requirements of postoperative treatment in frail (elderly, overweight) patients. The findings of the study have clinical relevance for surgical education and patient information.

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Abstractvortrag

Einfluss von Noradrenalin auf menschliche Bandscheibenzellen

Abstract-Text deutsch Einleitung Die Bandscheibendegeneration (IVDD), häufigste Ursache für Rückenschmerzen, ist durch Invasion von Blutgefäßen und sympathischen Nervenfasern in der Bandscheibe geprägt. Der relevanteste sympathische Neurotransmitter Norepinephrin (NE) vermittelt seine Wirkung konzentrationsabhängig über α- und β-Adrenozeptoren (ARs). Ihre Expression in IVD-Zellen wurde bereits nachgewiesen. Die Rolle von NE in der Pathogenese der IVDD wurde noch nicht untersucht. Ziel dieser Studie war es die Wirkung von NE auf IVD-Zellen in vitro zu analysieren. Material/Methode Bandscheibengewebe wurde von Patienten im Rahmen einer Spondylodese gesammelt. Die Zellen wurden enzymatisch isoliert und in Monolayerkultur unter Physioxie (2 % O2) kultiviert. Die Zellen wurden mit einer niedrigen (10-8M) und einer hohen (10-6M) NE-Konzentration stimuliert. Die Aktivität der wichtigsten NE-abhängigen intrazellulären Signalwege (ERK1/2, PKA) wurde mittels Immunoblotting nach Kurzzeitstimulation mit NE analysiert. Nach Langzeitstimulation (14 Tage) wurde die Proliferation durch Zellzählung und Zellviabilität mittels LDH-Assay bestimmt. Die Genexpression von Matrixkomponenten (COL1A1, COL2A1, COL10A1, ACAN, COMP), katabolen Matrixmetalloproteinasen (MMP1, MMP2, MMP12), proinflammatorischen Zytokinen (IL1B, IL6, TNF) und der schmerzvermittelnden Substanz P (TAC1) wurde mit qPCR analysiert Ergebnisse Die kurzzeitige Stimulation mit NE führte zur Aktivierung der ERK1/2- und PKA-Signalwege. Die Langzeitstimulation führte zu einem signifikanten Anstieg der Zellzahl in der unbehandelten (1,85-fach, p=0,049) und in den NE-behandelten Gruppen (10-8M 2,16-fach, p=0,049; 10-6 M 2,26-fach, p=0,044) im Vergleich zu Tag 0. Der LDH-Assay zeigte keine toxische Wirkung von NE auf IVD-Zellen. Eine signifikante Abnahme der Expression von MMP1 (0,12-fach, p=0,002), MMP12 (0,18-fach, p=0,005) sowie TAC1 (0,06-fach, p&lt;0,001) wurde in der unbehandelten Gruppe nach 14 Tagen im Vergleich zu Tag 0 nachgewiesen. Die Stimulation mit 10-6M NE verursachte eine signifikant verringerte MMP2-Expression (0,54-fach, p=0,03), während 10-6M NE die TAC1-Expression signifikant erhöhte (4,34-fach, p=0,003) im Vergleich zur unbehandelten Gruppe an Tag 14. Die Langzeitbehandlung mit beiden NE-Konzentrationen führte zu einer signifikant geringeren Expression von COL10A1 (10-8M 0,38-fach, p=0,006; 10-6M 0,47-fach, p=0,004) nach 14 Tagen. Die Gene ACAN, COL1A1, COL2, COMP, IL1B, IL6, MMP1, MMP12 und TNF wurden durch die Langzeitstimulation mit NE nicht beeinflusst. Diskussion Die Stimulation mit NE führt zu einer Aktivierung der ERK1/2 und PKA Phosphorylierung in humanen IVD-Zellen. Unsere Studie zeigt, dass NE eine komplexe Rolle in IVDD haben könnte, durch Hemmung der Hypertrophie in Chondrozyten (reduzierte COL10A1-Expression) und Matrixabbauprozessen (reduzierte MMP2-Expression) bei gleichzeitiger Zunahme der Schmerzempfindung (erhöhte TAC1-Expression).&nbsp;Weitere in-vitro- und in-vivo-Studien sind nötig.Abstract-Text englisch Objectives: Intervertebral disc degeneration (IVDD) is the most common cause of low back pain. IVDD isaccompanied by invasion of blood vessels and sympathetic nerve fibers. In general, the most relevant peripheral sympathetic neurotransmitter norepinephrine (NE) exerts its effects in a concentration-dependent manner via the α - and β -adrenoceptors (ARs). We demonstrated their expression in IVD cells earlier, however, the role of NE during the pathogenesis of IVDD has not yet been investigated. Therefore, the aim of this study was to analyze the effect of NE on IVD cells in vitro. Methods: IVD samples were collected from patients undergoing a spondylodesis. Cells were isolated enzymatically and cultured in monolayer under physioxia (2% O2). IVD cells were treated with low (10 -8 M) and high (10 -6 M) NE concentrations. Short-term stimulation was performed to analyze the activity of the major NE-dependent intracellular signaling pathways (ERK1/2, PKA) by immunoblotting. After long-term stimulation for 14 days, proliferation was determined by cell counting and cell viability by lactate dehydrogenase (LDH) assay. Gene expression of structural matrix components (COL1A1, COL2A1, COL10A1, ACAN, COMP), degrading matrix metalloproteinases (MMP1, MMP2, MMP12), inflammatory cytokines (IL1B, IL6, TNF), and of the pain-related substance P (TAC1) was analyzed by qPCR. Results and Conclusion: Short-term stimulation with NE resulted in activation of ERK1/2 and PKA signaling pathways with a peak between 15 and 30 minutes. After 14 days, there was a significant increase in cell number in the untreated (1.85-fold, p=0.049), as well as in the NE-treated groups (10 -8 M 2.16-fold, p=0.049; 10 -6 M 2.26 fold, p=0.044) compared to day 0. The LDH assay revealed no toxic effect of NE on IVD cells. A significant decrease in MMP1 (0.12-fold, p=0.002), MMP12 (0.18-fold, p=0.005) as well as TAC1 (0.06-fold, p&lt;0.001) expression was detected in the untreated groups after 14 days compared to day 0. The long-term treatment with both NE concentrations led to significantly decreased expression of COL10A1 (10 -8 M 0.38-fold, p=0.006; 10 -6 M 0.47-fold, p=0.004) after 14 days. In addition, the stimulation with 10 -6 M NE caused a significantly decreased MMP2 expression (0.54-fold, p=0.03), while 10 -6 M NE significantly increased TAC1 expression (4.34-fold, p=0.003) compared to the untreated group at day 14. The genes ACAN, COL1A1, COL2, COMP, IL1B, IL6, MMP1, MMP12, and TNF were unaffected by long-term stimulation with NE. We demonstrated that human IVD cells were able to respond to NE by ERK1/2 and PKA phosphorylation. Moreover, our results suggest that NE might play a complex role during IVDD by inhibiting chondrocyte hypertrophy (decreased COL10A1 expression) and matrix degradation (decreased MMP2 expression) but increasing pain sensation (increased TAC1 expression)

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 Krankheitsbild1,2 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&lt;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&lt;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 NeurosurgAbstract-Text englisch Introduction Sagittal spinal balance (SSB) depends on age and disease1,2 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&lt;0.05). Results SI was significantly greater during walking than during standing across all groups (Fig. 2; P&lt;0.001). Moreover, SI was greater in patients and elderly healthy than in young healthy persons (Fig 2; all P&lt;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

Vorhersage einer verlängerten&nbsp;Hospitalisierung nach lumbaler Dekompression mithilfe KI-basierter Algorithmen

Abstract-Text deutsch Einleitung: Die&nbsp;lumbale Dekompression ist einer der am häufigsten durchgeführten Eingriffe in der Wirbelsäulenchirurgie. Die Krankenhausverweildauer (lenght of stay; LOS) ist eine klinisch relevante Kennzahl, die zur Bewertung des chirurgischen Erfolgs, der&nbsp;patientenzentrierten Ergebnisse&nbsp;und der sozioökonomischen Auswirkungen verwendet wird. Ziel dieser Studie war es, verschiedene Algorithmen des maschinellen Lernens und des Deep Learning zu etablieren, um zuverlässig vorherzusagen, ob ein Patient, der sich einer Dekompression der lumbalen Spinalkanalstenose unterzieht, eine längere Verweildauer haben wird. Material/Methode: Im Rahmen dieser retrospektiven monozentrischen Kohortenstudie wurden Patienten ausgewählt, die sich einer mikrochirurgischen&nbsp;oder vollendoskopischen Dekompression bei lumbaler Spinalstenose unterzogen. Eine verlängerte Verweildauer wurde definiert als eine Verweildauer, die größer oder gleich dem 75. Perzentil der Kohorte war (normaler versus verlängerter Aufenthalt; binäre Klassifikationsaufgabe). Unüberwachtes Lernen mit k-means Clustering wurde verwendet, um Cluster in den Daten zu finden. Die Krankenhausaufenthaltsklassen wurden mit logistischer Regression, RandomForest-Klassifikator, stochastischem Gradientenabstieg (SGD), KNearestNeighbors, Entscheidungsbaum-Klassifikator, Gaussian Naive Bayes (GaussianNB), Support-Vector-Machines (SVM), einem&nbsp;für die Aufgabe angepassten Convolutional Neural Network (CNN), Multilayer Perceptron Artificial Neural Network (MLP) und Radial Basis Function Neural Network (RBNN) in Python vorhergesagt. Die Vorhersagegenauigkeit und die Area Under the Curve&nbsp;(AUC) wurden berechnet.&nbsp;Die Bedeutung der&nbsp;wichtigsten Prädiktoren für die Klassifikationsaufgabe wurde evaluiert. Darüber hinaus entwickelten wir einen Entscheidungsbaum auf der Grundlage des CHAID-Algorithmus (automatische Chi-Quadrat-Interaktionserkennung), um die Grenzwerte der Prädiktoren für die klinische Entscheidungsfindung zu untersuchen. Ergebnisse: 236 Patienten und 14 Merkmalsvariablen wurden einbezogen. Durch K-Means-Clustering wurden die Daten in zwei Cluster eingeteilt, die sich gut in zwei Gruppen von Patienten mit Risikomerkmalen unterscheiden ließen. Die Algorithmen erreichten AUCs zwischen 67,5% und 87,3% für die Klassifizierung der LOS-Klassen. Die Analyse der Merkmalsbedeutung der Deep-Learning-Algorithmen zeigte, dass die Operationszeit das wichtigste Merkmal für die Vorhersage von LOS war. Ein auf CHAID basierender Entscheidungsbaum konnte 84,7 % der Fälle vorhersagen. Diskussion: Algorithmen des maschinellen Lernens und des Deep Learning&nbsp;sind geeignet&nbsp;vorherzusagen, ob Patienten nach einer lumbalen Dekompressionsoperation eine längere Liegezeit haben werden. Daher können die medizinischen Ressourcen&nbsp;den&nbsp;Patienten, bei denen das Risiko einer verlängerten&nbsp;Hospitalisierung besteht, angemessener zugewiesen werden. Zukünftige prospektive Studien sind nötig, um die vorgestellten Algorithmen extern zu validieren.Abstract-Text englisch Background: Decompression of the lumbar spine is one of the most common procedures performed in spine surgery. Hospital length of stay (LOS) is a clinically relevant metric used to assess surgical success, patient outcomes, and socioeconomic impact. This study aimed to investigate a variety of machine learning and deep learning algorithms to reliably predict whether a patient undergoing decompression of lumbar spinal stenosis will experience a prolonged LOS. Methods: Patients undergoing treatment for lumbar spinal stenosis with microsurgical&nbsp;or full-endoscopic decompression were selected within this retrospective monocentric cohort study. Prolonged LOS was defined as a LOS greater than or equal to the 75th percentile of the cohort (normal versus prolonged stay; binary classification task). Unsupervised learning with k-means clustering was used to find clusters in the data. Hospital stay classes were predicted with logistic regression, RandomForest classifier, stochastic gradient descent (SGD) classifier, KNearestNeighbors, Decision Tree classifier, Gaussian Naive Bayes (GaussianNB), support vector machines (SVM), a custom-made convolutional neural network (CNN), multilayer perceptron artificial neural network (MLP), and radial basis function neural network (RBNN) in Python. Prediction accuracy and area under the curve (AUC) were calculated. Feature importance analysis was utilized to find the most important predictors. Further, we developed a decision tree based on the Chi-square automatic interaction detection (CHAID) algorithm to investigate cut-offs of predictors for clinical decision-making. Results: 236 patients and 14 feature variables were included. K-means clustering clustered data into two clusters distinguishing the data well into two patient risk characteristic groups. The algorithms reached AUCs between 67.5% and 87.3% for the classification of LOS classes. Feature importance analysis of deep learning algorithms indicated that operation time was the most important feature in predicting LOS. A decision tree based on CHAID could predict 84.7% of the cases. Conclusions: Machine learning and deep learning algorithms can predict if patients will experience an increased LOS following lumbar decompression surgery. Therefore, medical resources can be more appropriately allocated to patients who are at risk of prolonged LOS. Future prospective studies are warranted to validate the presented algorithms.

Prospektive randomisierte kontrollierte Studie zum Vergleich von lumbalem Facettenersatz und TLIF-Fusion bei degenerativer Spondylolisthesis – 2-Jahres Ergebnisse

Abstract-Text deutsch Einleitung Bei der Behandlung der degenerativer Spondylolisthesis mit Stenose stellt die posteriore lumbale Arthroplastik mit Facettenersatz eine potenzielle bewegungserhaltende Alternative zur standardmäßigen lumbalen Fusion dar. Es gibt jedoch keine Langzeitevidenz der Stufe I, die die Sicherheit und Wirksamkeit eines Facettenersatzsystems belegt. Material/Methode Dies ist eine Zwischenanalyse einer prospektiven, randomisierten, klinischen FDA-Studie (G160168), in der ein Facettenersatzsystem (TOPS) mit der Fusion (TLIF) bei der Behandlung von degenerativem Spondylolisthesis Grad I und Stenosen verglichen wurde. Der primäre Endpunkt war der Prozentsatz der Probanden, bei denen ein klinischer Gesamterfolg erzielt wurde. Dieser definierte sich durch eine Reduzierung des Oswestry Disability Index (ODI) um mindestens 15 Punkte, ohne dass eine klinisch bedeutsame, zusätzliche OP erforderlich war. Die Sicherheit wurde anhand der Häufigkeit von chirurgischen Eingriffen aller Art nach der Erst-OP bewertet. Bei den Probanden, die sich einer TOPS-OP unterzogen, wurde auch die Beweglichkeit des behandelten Segments bewertet. Für die Aufnahme in diese Studie war eine Nachbeobachtungszeit von mind. 24 Monaten erforderlich. Ergebnisse Zum Zeitpunkt dieser Analyse waren 249 Patienten eingeschlossen (TOPS =170; TLIF= 79). Insgesamt waren 106 Patienten nach 24 Monaten auswertbar (TOPS=80, TLIF=26). Nach 24 Monaten zeigte der Anteil der Patienten, die über einen klinischen Erfolg berichteten, einen signifikanten Unterschied (p-Wert=0,013) zwischen TOPS (95,0%) und TLIF (76,9%) (Fig.1). Bei allen 249 Probanden, die in die Studie aufgenommen wurden, lag der Anteil der chirurgischen Reoperation für TOPS bei 5,9 % und für TLIF bei 8,8 %.&nbsp; Bei den Probanden, die mit TOPS behandelt wurden, zeigte die radiologische Analyse, dass das behandelte Segment stabil und die Beweglichkeit erhalten blieb. Die Veränderung der Beugefähigkeit von Pre-OP bis Monat 24 bei Flexion-Extension und Links-/Rechtsbeugung betrug 0,01 Grad bzw. 0,50 Grad. Die Veränderung der Translation bei Flexion/Extension von Pre-OP bis Monat 24 betrug -0,16 mm (Fig.2). Diskussion Die vorläufigen Ergebnisse für das TOPS zeigen bessere klinische Langzeitergebnisse mit Re-OP Raten, die mit der Literatur für chirurgische OPs von Spondylolisthesen mit Stenose übereinstimmen. Nach der Dekompression stabilisiert das TOPS das behandelte Segment und erhält gleichzeitig die Beweglichkeit. Die lumbale Facettenarthroplastik scheint für die Behandlung degenerativer Spondylolisthesis eine praktikable Alternative zur Fusion zu sein. Um diese frühen Ergebnisse zu validieren und die Unterschiede zwischen Facettenarthroplastik und Fusion zu bewerten, ist eine Fortsetzung der Studie und eine weitere langfristige Nachuntersuchung erforderlich. Abstract-Text englisch Introduction Posterior lumbar arthroplasty with facet replacement represents a potential motion-preserving alternative to standard lumbar spinal fusion in the treatment of degenerative spondylolisthesis with stenosis. There is, however, a lack of long-term Level I evidence demonstrating the safety and efficacy of a mobile implant that replaces the function of the facet joints. Material/Method This is an interim analysis from a prospective, randomized, controlled FDA clinical trial (G160168) comparing a facet replacement System (TOPS) vs Fusion (TLIF) in the treatment of Grade I degenerative spondylolisthesis and stenosis. The primary endpoint was the percentage of subjects achieving overall clinical success defined as at least a 15-point reduction in the Oswestry Disability Index (ODI) and no clinically meaningful supplemental surgical intervention.&nbsp; Safety was assessed as the incidence of all-cause surgical intervention after the index surgery. The maintenance of motion at the treated level was also assessed among subjects that underwent facet replacement.&nbsp; A minimum of 24 months follow up was required for inclusion in this study. Results At the time of this analysis 249 patients have been enrolled (TOPS =170; TLIF= 79) and a total of 106 patients were evaluable at 24 months (TOPS=80, TLIF=26). At 24 months, the percentage of subjects reporting overall clinical success showed a significant difference (p-value=0.013) between TOPS (95.0%) and TLIF (76.9%) (Fig. 1). Among all 249 subjects that were enrolled the rate of surgical reintervention for TOPS was 5.9% and for TLIF group was 8.8%.&nbsp; Among subjects that underwent facet replacement, radiographic analysis demonstrated that the treated segment remained stable with preservation of motion.&nbsp; The change in angular motion from pre-op to Month 24 on flexion-extension and left/right lateral bending was 0.01 degrees and 0.50 degrees respectively.&nbsp; The change in translation from pre-op to Month 24 on flexion/extension was -0.16 mm (Fig.2). Discussion The preliminary results for the TOPS facet replacement system demonstrate better long-term clinical outcomes with re-operation rates which are consistent with literature for surgical treatments to address spondylolisthesis with stenosis.&nbsp;The TOPS stabilizes the treated segment following decompression while also maintaining motion.&nbsp;&nbsp; Lumbar facet arthroplasty appears to be a viable option for treatment of degenerative spondylolisthesis in lieu of fusion. Continued enrollment and further analysis of the long-term follow-up is required to validate these early findings and evaluate differences between facet arthroplasty and fusion.

Outcome Analyse von Laufstrecke und Schmerz nach TLIF versus mikrochirurgischer Dekompression bei Claudicatio spinalis

Abstract-Text deutsch Einleitung: Die Claudicatio spinalis (CS) ist das führende Symptom der lumbalen Spinalkanalstenose (SKS). Die Literatur ist uneinheitlich bezüglich der Empfehlung, ob eine mikrochirurgische Dekompression (MCD) oder ein TLIF bei einer lumbalen SKS mit Claudicatio spinalis die bessere Variante ist. Ziel dieser Studie ist es, zu untersuchen, ob es 3 und 6 Monate postoperativ einen Unterschied im klinischen Resultat zwischen einer monosegmentalen TLIF oder einer monosegmentalen MCD gibt bei Patienten mit CS. Material/ Methodik: Prospektive Studie, Ethikvotum liegt vor. Patienten mit CS durch monosegmentale lumbale SKS, ASA &lt; 3, keine Gehbehinderung außer der CS. Entscheidung zur MCD oder TLIF nach Diskussion mit Patienten unter Berücksichtigung der persönlichen Präferenz des Patienten. Statistik von einer nicht an der Studie beteiligten Mitarbeiterin mit SPSS. ANOVA, T-Test. Signifikanz für ein p &lt; 0,05. Analyse der Outcome Parameter via Laufbandtest über 15 min mit 0° Steigung und Bearbeitung eines VAS Bogens, beides unmittelbar präoperativ, 3 Monate postoperativ und 6 Monate postoperativ. Analyse von OP Dauer und Blutverlust. Ergebnisse: Aktuell 18 Patienten nach MCD, 21 Patienten nach TLIF. Innerhalb beider Gruppen fand sich eine signifikante Verbesserung der Laufstrecke präoperativ vs 6 Monate postoperativ: MCD: 540 m auf 838 m, (p &lt;0,001), TLIF: 560 m auf 773 m, (p= 0,001). Die Patienten der MCD Gruppe waren darüber hinaus auch signifikant besser nach 3 Monaten, 540 m auf 776 m, p = 0,002. Eine Verbesserung nach 3 Monaten (560 m auf 681 m) war bei den TLIF Patienten aber nicht signifikant (p = 0,71). Die Patienten der MCD Gruppe unterschieden sich zu keinem Zeitpunkt signifikant in ihrem Ergebnis bzgl. Schmerz und Laufstrecke von denen der TLIF Gruppe. Signifikante Unterschiede gab es zwischen den Gruppen in Bezug auf Blutverlust (MCD: 88 ml, TLIF 722 ml, (p &lt; 0,001) und Operationsdauer (MCD 63 min, TLIF 192 min, p &lt; 0,001). &nbsp; Diskussion: Gemessen an den ersten 6 Monaten postoperativ stehen MCD und TLIF klinisch als gleichwertige Verfahren da mit Blick auf Schmerz und Laufleistung. Unter Berücksichtigung von Blutverlust und Operationszeit kann insbesondere bei betagten Patienten der MCD der Vorzug gegeben werden. &nbsp;Abstract-Text englisch Introduction: Spinal claudication (SC) is typical for lumbar spinal canal stenosis (SCS). To date, there is no consens with respect to the ideal method (microsurgical decompression (MSD) or transforaminal lumbar inrterbody fusion (TLIF) of surgical treatment for this entity. The aim oft he study is, to analyse, if there is a significant difference between both surgical options with respect to gait and pain for patients having SC in the presence of monosegmental SCS. Material/ Methods: Prospective study, approved by the local ethic committe. Patients included: CS by monosegmental lumbar compression, ASA &lt; 3, no gait disturbance except by CS. Decision for MCD or TLIF is based on clinical judgement including patients wish. Statistics performed by an independant researcher using current version of SPSS. ANOVA, T-Test. Significance assumed for p &lt; 0.05. Analysing the outcme via 1. treadmil test for 15 minutes, no inclination. 2. VAS score, both performed preop as well as 3 and 6 months postop. We also looked at surgical time and intraop blood loss. Results: 18 patients following MSD, 21 patients following TLIF. We found a significant improvement for gait within both groups after 6 months. MSD: 540 m to 838 m, (p &lt;0,001), TLIF: 560 m to 773 m, (p= 0,001). Moreover, MSD patients had signficant improvement after 3 months, 540 m to 776 m, p = 0,002. Also, TLIF patients were improved after 3 months, however, this difference was not significant (560 m to 681 m, p = 0,71). No difference was found between both groups for neither gait nor pain at any time. There were significant differences of MSD versus TLIF for blood loss (MSD: 88 ml, TLIF 722 ml, (p &lt; 0,001) and surgical time (MSD 63 min, TLIF 192 min, p &lt; 0,001). Discussion: MSD and TLIF are both appropriate procedures for surgical treatment of CS with respect to pain and gait. However, blodd loss and surgical time are significantly lower in MSD. Thus, MSD may be more appropriate in elderly patients. &nbsp;

Professor

"Lateral-PLIF", modified PLIF technique for spinal arthrodesis – concept, technique, results, complications and outcomes

Abstract-Text deutsch EnglishAbstract-Text englisch Purpose: Lumbar interbody fusion surgery is an effective treatment option to treat degenerative conditions in the lumbar spine. There is still no consensus on the best operative technique, based on published inconsistent outcomes and no recent studies. We present a variant of the PLIF technique, lateral-PLIF, from a prospective consecutive series of patients. Methods: Patients underwent consecutively a single/double level Lateral-PLIF were prospectively recruited from January to December 2017 for the primary diagnosis of isthmic or degenerative spondylolisthesis, lumbar spinal stenosis, severe degenerative disc disease, and/or recurrent disc herniation. Revision cases were not excluded. Lateral PLIF consist of a modified PLIF technique with preservation of both lamina, bilateral foraminal opening and more lateral insertion of the cages through the supra-recessal space, between the central canal and the foramen. Patients were asked to complete prospectively pre- and postoperative questionnaires at 4 months, 1- and 2-years assessing pain and functional scores. Phone interviews provide treatment satisfaction rate at 4 years. Data related to the surgical procedure and post-operative complications were also collected. Radiological follow up findings (fusion and lumbar lordosis) were assessed at 1-year follow up visit based on X-rays and CT-scan. Results: A total of 104 patients were consecutively included in the study. Patients were 57.8 ± 10.5 years old and presented with mechanical low back pain (104, 100%), radicular pain (97, 93.2%), and motor weakness (23, 22.1%).&nbsp; Estimated operative time was 155.8 ± 39.7 min for single level, 172.5 ± 47.1 min for double level. Average estimated blood loss for single level was 480 ± 405.9 ml, 700 ± 461.8 ml for double level. We found high incidence of fusion rate (95%). A statistically significant improvement of function was noted (decreased of ODI from 49.4 ± 12.5 [22-82] to 29.2 ± 17.1 [4-62] at 1-year, p&lt;0.001, and of Roland-Morris score from 14.9 ± 4.8 [3-24] to 8.4 ± 6.4 [0-19] at 1-year, p&lt;0.001). Walking distance increased from 812m ± 543m, to 3443m ± 712m (p&lt;0.001). Complication included 1 permanent nerve root dysfunction (0.9%) and 2 pedicle screws loosening (1.9%). 5 (4.8%) cases of infections/wound dehiscence, 2 (1.9%) malposition of pedicle screws, 1 (0.9%) iatrogenic arterial injury during discectomy. No CSF fistula, epidural hematoma or migration of cage were observed. Conclusion: Our results suggest that Lateral-PLIF is a safe and efficient technique with extensive applicability to achieve lumbar fusion while restoring an appropriate disc height and a correct lordosis. Complications rates associated with the traditional PLIF technique were lower in our series compared to the rates usually reported in the literature. Although further comparative studies will be necessary to validate the final outcomes, surgeons might consider this technique before using a routine standard lumbar fusion approach. &nbsp;

The mechanical effect of outrigger rods and rod stiffness on quad rod constructs in long spinal instrumentation – a finite element perspective

Abstract-Text deutsch Einleitung: Bei Patienten mit langen spinalen Fusionskonstrukten können Stabbrüche durch die hohe Beanspruchung der Instrumentierung erfolgen. In verschiedenen klinischen Fallberichten wurden Vier-Stab-Konstrukte mit unterschiedlichen Stabdurchmessern und -werkstoffen beschrieben und es wurde gezeigt, dass die Dauerhaftigkeit langer Konstrukte durch die Vier-Stab-Technik erhöht werden kann. Nichtdestotrotz ist weiterhin nicht abschließend geklärt, wie die Vier-Stab-Technik die Spannungen in den Primärstäben im Vergleich zur Zwei-Stab-Technik reduziert und ob und wie die Steifigkeit der Sekundärstäbe das Konstrukt beeinflusst. Der Zweck dieser biomechanischen Studie ist die Ermittlung der optimalen Wahl von Konstruktart und Stabkombination, um die Primärstabspannung unter Flexion und axialer Rotation zu minimieren. Material/Methode: Das nichtlineare FE Modell einer Lendenwirbelsäule mit reduzierter Knochenfestigkeit wurde entwickelt und mittels Literaturdaten validiert. Anschließend wurden zwei unterschiedliche Konstruktarten langer Wirbelsäulenfusion L1 bis Ilium modelliert: Ein Zwei-Stab-Konstrukt und ein Vier-Stab-Konstrukt mit langen Sekundärstäben und geringer Verbinderdichte (Abbildung 1A, laterale und posteriore Ansicht). Die Stäbe wurden mit Ti6Al4V (Ti) und CoCr Materialeigenschaften sowie mit 5.5 und 6 mm Durchmesser modelliert, was zu zwanzig unterschiedliche Stabkombinationen führte. Alle Modelle hatten bilaterale Facettektomien und ALIF Cages in den Segmenten L4-L5-S1. Sie wurden durch ein Biegemoment von 7.5 Nm in Flexion und axialer Rotation beansprucht. Für beide Lastfälle wurden die maximalen Spannungen der Primärstäbe der Vier-Stab-Konstrukte ausgewertet und mit denen der entsprechenden Zwei-Stab-Konstrukten verglichen. Ergebnisse: Spannungsverlauf sowie Wert und Stelle der maximalen Zugspannung sind beispielhaft für den Ø5.5 mm Ti Primärstab und Flexion in Abbildung 1 B F dargestellt: Zwei-Stab-Konstrukt (B), Vier-Stab-Konstrukt mit Sekundärstab Ø5.5 mm Ti (C), Ø6 mm Ti (D), Ø5.5 mm CoCr (E) und Ø6 mm CoCr (F). Für alle Primärstabarten zeigte das Vier-Stab-Konstrukt mit der geringsten Sekundärstabsteifigkeit (Ø5.5 mm Ti) immer geringere Primärstabspannungen als das entsprechende Zwei-Stab-Konstrukt und kann somit standartmäßig und sicher gewählt werden (Tabelle 1). Die optimale Stabkombination für beliebige Primärstabsteifigkeiten ist unter Berücksichtigung von Flexion und axialer Rotation in Tabelle 1 dargestellt. Diskussion: In unserem FE Modell zur Wirbelsäulenfusion mit langen Konstrukten wiesen Vier-Stab-Konstrukte mit geringer Sekundärstabsteifigkeit geringe Primärstabspannungen unter Flexion und axialer Rotation auf und erzeugten stets geringere Primärstabspannungen als Zwei-Stab-Konstrukte.&nbsp;Eine Tabelle zur Wahl des optimalen Sekundärstabes bei beliebigem Primärstab wurde erarbeitet. Vierstab-Konstrukte mit einer sorgfältigen Auswahl der Stabkombination eignen sich zur Begrenzung der Rate klinischer Stabbrüche.Abstract-Text englisch Introduction: Rod fractures can occur in long spinal fusion patients due to the high load exerted on the instrumentation. Various clinical cases with quad rod techniques with rods of different diameters and materials have been previously described and shown to improve survival of long spinal constructs. Nevertheless, there is no deeper mechanical understanding to which extent the quad rod technique reduces the stresses in the primary rods compared to the dual rod technique and if and how outrigger rod stiffness influences the construct. The purpose of this biomechanical study was to determine which construct type and rod combination to choose to optimally reduce the rod stresses in primary rods of long spinal fusion constructs in flexion and axial rotation. Materials and Methods: A nonlinear finite element (FE) model of a lumbar spine with reduced bone strength was developed and validated by comparing its range of motion with literature data. Subsequently, two different construct types of long spinal fusion L1 to ilium were modeled: a dual rod baseline construct and a quad rod construct with long outrigger rods and low connector density (Figure 1A, lateral and posterior view). The rods were modeled with Ti6Al4V (Ti) and CoCr material properties and with diameters of Ø5.5 and Ø6 mm, leading to twenty different rod combinations. All models had bilateral facetectomies and ALIF cages placed in segments L4-L5-S1. They were subjected to moments of 7.5 Nm in flexion and axial rotation. For both load cases, the highest stresses in the primary rods of the quad rod constructs were evaluated and compared to those of the corresponding dual rod constructs. Results: Exemplarily for the Ø5.5 mm Ti primary rods and flexion, the contour plot of Mises stress is shown in Figure 1 B-F with magnitude and location of the maximum tensile stress: dual rod (B), quad rod with outrigger rod of Ø5.5 mm Ti (C), Ø6 mm Ti (D), Ø5.5 mm CoCr (E) and Ø6 mm CoCr (F). For all primary rod types, the quad rod construct with the lowest outrigger rod stiffness (Ø5.5 mm Ti) always had lower primary rod stresses than the corresponding dual rod construct and can therefore safely be chosen by default (Table 1). Taking flexion and axial rotation into account, the optimal rod combination can be found in Table 1 for any given primary rod stiffness. Discussion: Based on our FE model, quad rod constructs with low outrigger rod stiffness typically showed low stresses in the primary rods of long spinal fusion constructs under flexion and axial rotation and always generated primary rod stresses lower than dual rod constructs. A table to choose the optimal outrigger rod for any given primary rod was provided. Quad rod constructs with a careful selection of rod combination are best suited to limit the clinical rod fracture rate.

Wie behandelt man lumbale Bandscheibenvorfälle, um einen erneuten Vorfall zu verhindern?

Abstract-Text deutsch Einleitung: In klinischen Arbeiten wurde das Outcome verschiedener operativer Behandlungen nach lumbalen Bandscheibenvorfällen diskutiert. Während in einer Studie die partielle Nukleotomie der Sequestrektomie in Bezug auf das Rezidivrisiko überlegen war (Carragee 2006), zeigte eine andere Arbeit das gegenteilige Ergebnis (Thomé 2005). In dieser In-vitro-Studie wurde dieses komplexe Thema unter Verwendung eines standardisierten In-vitro-Modells zur Untersuchung lumbaler Bandscheibenvorfälle beleuchtet. Material/Methode: Zunächst wurde in 6 lumbalen gesunden Bewegungssegmenten (L2/3, L3/4, L4/5, L5/S1; Pfirrmann 1-2) von 4 Spendern (Alter: 19-53 Jahre; Geschlecht: 3 m:1 n/a) standardisiert ein Bandscheibenvorfall provoziert, indem ein Anulusdefekt von Ø 4 mm gesetzt und die Segmente anschließend mit einem neuen physiologischen Belastungsprotokoll dynamisch belastet wurden, welches Aktivitäten wie Kisteheben simuliert (Zengerle 2021). Die Segmente wurden mit den unterschiedlichen OP-Techniken behandelt und erneut mit dem beschriebenen Protokoll belastet, unabhängig davon, ob es zu einem Rezidiv kam oder nicht. Als erstes wurde eine Sequestrektomie, dann eine Anulotomie durchgeführt, bei der das verbliebene Nukleusmaterial innerhalb des Defekts entfernt wurde, und zuletzt eine partielle Nukleotomie. Zwischen allen Testschritten wurde die Bandscheibenhöhe, der Bewegungsumfang (ROM) und der intradiskale Druck (IDP) gemessen und in einem Friedman-Test mit Bonferroni-Post-Hoc-Korrektur (α ≤ 0,05) statistisch analysiert. Ergebnisse: Bei allen Präparaten führte die physiologische Belastung zu einem Bandscheibenvorfall durch den Anulusdefekt. Infolge der Sequestrektomie kam es zu keiner Reherniation, wohingegen nach der Anulotomie in einer Bandscheibe und nach der partiellen Nukleotomie in zwei Bandscheiben Rezidive beobachtet werden konnten (Abb. 1). Die partielle Nukleotomie, bei der signifikant mehr Nukleusmaterial entnommen wurde: 0,38 g (0,27 g - 0,67 g), führte zu einer signifikanten Zunahme des ROM um etwa 1° (p = 0,044) und einer Abnahme des IDP um 0,14 MPa (p = 0,035), allerdings nur in Seitneigung (Abb. 1). Die Bandscheibenhöhe nahm nur nach der Sequestrektomie ab, während sich ROM und IDP nicht veränderten (Abb. 1). Diskussion: In dieser Studie konnte der Behandlungserfolg von lumbalen Bandscheibenvorfällen durch verschiedene chirurgische Verfahren im Hinblick auf das Rezidivrisiko unter realistischen Bedingungen untersucht werden. Mit den Ergebnissen dieser Studie könnten die klinischen Befunde untermauert werden, dass das Risiko eines Rezidivs nach einer Sequestrektomie geringer ist als nach einer partiellen Nukleotomie.Abstract-Text englisch Introduction: Clinical studies have discussed the outcome of different surgical treatments after lumbar disc herniation. While in one study partial nucleotomy was superior to sequestrectomy in terms of reherniation risk (Carragee 2006), another paper showed the opposite result (Thomé 2005). In this in vitro study, this complex issue was elucidated using a standardised in vitro model to investigate lumbar disc herniations. Material/method: First, a standardised disc herniation was provoked in 6 lumbar healthy motion segments (L2/3, L3/4, L4/5, L5/S1; Pfirrmann 1-2) from 4 human donors (age: 19-53 years; sex: 3 m:1 n/a) by placing an annulus defect of Ø 4 mm and then dynamically loading the segments with a new physiological loading protocol simulating activities such as box lifting (Zengerle 2021). The segments were treated with the different surgical techniques and loaded again with the described protocol, regardless of whether a reherniation occurred or not. First, a sequestrectomy was performed, then an anulotomy, in which the remaining nucleus material within the defect was removed, and finally a partial nucleotomy. Between all test steps, disc height, range of motion (ROM) and intradiscal pressure (IDP) were measured in flexion-extension, lateral bending and axial rotation, and were statistically analysed in a Friedman test with Bonferroni post hoc correction (α ≤ 0.05). Results: In all specimens, physiological loading resulted in a disc herniation through the annulus defect. No reherniation occurred as a result of sequestrectomy, whereas reherniations were observed in one disc after anulotomy and in two discs after partial nucleotomy (Fig. 1). The partial nucleotomy, in which significantly more nucleus material was removed: 0.38 g (0.27 g - 0.67 g), resulted in a significant increase in ROM of about 1° (p = 0.044) and a decrease in IDP of 0.14 MPa (p = 0.035), but only in lateral bending (Fig. 1). Disc height decreased only after sequestrectomy, while ROM and IDP did not change (Fig. 1). Discussion: This study was able to investigate the treatment success of lumbar disc herniations by different surgical procedures with regard to the risk of reherniations under realistic conditions. The results of this study could support the clinical findings that the risk of reherniations after sequestrectomy is lower than after partial nucleotomy.

Session 1
Degenerativ – LWS

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