Aus der Klinik und Poliklinik Für Orthopädie und Unfallchirurgie der Universität zu Köln Direktor

48 Pages·2013·1.53 MB·German

Aus der Klinik und Poliklinik Für Orthopädie und Unfallchirurgie
der Universität zu Köln
Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. P.Eysel

Mechanische Testung der Reißschwelle und Dehnbarkeit von humanen
interspinösen Bändern mit und ohne Applikation eins interspinösen Spacers
in Abhängigkeit von Alter, Geschlecht und Segmenthöhe

Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde
der hohen Medizinischen Fakultät
der Universität zu Köln

vorgelegt von
Nikola Anselm
aus Köln

promoviert am 12. Dezember 2012

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Aus der Klinik und Poliklinik Für Orthopädie und Unfallchirurgie
der Universität zu Köln
Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. P.Eysel

Mechanische Testung der Reißschwelle und Dehnbarkeit von humanen
interspinösen Bändern mit und ohne Applikation eins interspinösen Spacers
in Abhängigkeit von Alter, Geschlecht und Segmenthöhe

Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde
der hohen Medizinischen Fakultät
der Universität zu Köln

vorgelegt von
Nikola Anselm
aus Köln

promoviert am 12. Dezember 2012

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Dekan: Universitätsproffessor Dr. med. Dr. h.c. Th. Krieg

1. Berichterstatterin/Berichterstatter: Privatdozent Dr. med. R. Sobottke
2. Berichterstatterin/Berichterstatter: Professor Dr. med. (BG) D. N. Angelov

Erklärung:
Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Dissertationsschrift ohne unzulässige Hilfe Dritter
und ohne Benutzung anderer als der angegeben Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden
Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht.

Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des Manuskriptes habe
ich keine Unterstützungsleistungen erhalten.

Weitere Personen waren an der geistigen Herstellung der vorliegenden Arbeit nicht beteiligt.
Insbesondere habe ich nicht die Hilfe einer Promotionsberaterin/eines Promotionsberaters in
Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder unmittelbar noch mittelbar geldwertige
Leistungen für Arbeiten erhalten, die in Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten
Dissertation stehen.

Die Dissertation wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder
ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt.

Köln,

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Die Präparation der Wirbelkörper erfolgte unter Anleitung und mit Unterstützung von Herrn Prof.
Köbke im Institut für Anatomie der Universität zu Köln.

Die dieser Arbeit zugrundeliegenden Daten sind von mir mit der Unterstützung von Herrn Dr.
Sobottke ermittelt worden.

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Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Das interspinöse Band
1.2 Spinalkanalstenose
1.3 Interspinöse Spacer

2. Materialien und Methode
2.1 Materialien
2.1.1 Technovit 3040
2.1.2 Interspinöser Spacer (Aperius®)
2.1.3 Prüfmaschine

2.2 Methoden
2.2.1 Präparation der Segmente
2.2.2 Fixierung der Proben
2.2.3 Versuchsaufbau
2.2.4 Versuchsdurchführung
2.2.5 Messungen
2.2.6 Statistische Auswertung

3. Ergsbnisse

4. Diskussion

5. Zusammenfassung

6. Literaturverzeichnis

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1. Einleitung

1.1 Das Interspinöse Band

Das interspinöse Band ist eine faserige Platte, die die Dornfortsätze benachbarter Wirbelkörper
miteinander verbindet. Es besteht aus Kollagenfasern Typ I mit elastischen Fasern, die parallel
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zum Kollagen angeordnet sind. Die Faserbündel aus Kollagen haben eine charakteristische
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Anordnung, bei der die Fasern von anterior nach posterior in einer kraniokaudalen Ausrichtung
verlaufen. Der mittlere Teil des Bandes ist der dickste, hier verlaufen die Fasern S-förmig. Der
ventrale Anteil des Bandes beschreibt nur eine leichte Kurve, wohingegen der dorsale Teil
nahezu gerade verläuft.
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Am Aufbau des interspinösen Bandes kann man seine Funktion ablesen - die Begrenzung des
Flexionsvermögens der Wirbelsäule. Die s-förmige Anordnung der Kollagenfasern bietet hierbei
eine gewisse Bewegungsreserve. Die Fasern werden zunächst gestrafft und bei weiterer Flexion
unter Zugspannung gesetzt. Dieser Vorgang limitiert die Flexion.
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Dem interspinösen Band wird eine Bedeutung in der Pathogenese unterschiedlicher
Erkrankungen zugeschrieben: Bandscheibenvorfälle , Wirbelsäulenversteifung im Alter ,
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Lumbago und vertebrale Instabilität sind einige wichtige. Untersuchungen über degenerative
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Veränderungen des Bandapparates der Wirbelsäule haben gezeigt, dass schon ab dem Ende der
zweiten Lebensdekade unterschiedliche Veränderungen, wie z.B. fettige Degeneration und
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Nekrotisierung von Kollagenfasern, oder Verknöcherung des Bandes , zu beobachten sind. .
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Wird der Widerstand des Bandapparats durch ein starkes Trauma überschritten, resultiert dies in
der Ruptur des interspinösen und supraspinösen Bands . Eine Instabilität zwischen den
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Wirbelkörpern kann die Folge sein. In der Literatur liegen jedoch keine Daten darüber vor,
welche Zugkräfte auf ein isoliertes interspinöses Band wirken müssen, um es zu zerreißen. Dies
ist ein Teilaspekt dieser wissenschaftlichen Arbeit.

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1.2 Spinalkanalstenose

Mit dem Begriff der Spinalkanalstenose bezeichnet man eine angeborene oder erworbene
Verengung eines oder mehrerer Wirbelkanäle, so dass es durch Kompression der Spinalnerven zu
unterschiedlichen Symptomen kommt. Je nach Lage der Verengung unterscheidet man eine
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zentrale und eine laterale Form der Spinalkanalstenose. Generell ist diese Erkrankung eine der
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häufigsten Gründe, um bei Patienten in fortgeschrittenem Lebensalter chirurgische Eingriffe an
der Wirbelsäule durchzuführen .
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Einer weit verbreiteten Klassifikation zu Folge, unterteilt man die Spinalkanalstenose nach ihren
Ursachen in angeboren und erworben. Häufig ist die Ursache für eine angeborene
Spinalkanalstenose eine angeborene Form der Knochendysplasie, wie die Achondroplasie, oder
das Morquio Syndrom. Aufgrund eines gestörten Knochenwachstums der Wirbelsäule, kommt es
zu unproportional kleinen Foramina intervertebralia. Bei der Achondroplasie kommt es durch
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unzureichendes Wachstum des Pediculus arcus vertebrae und der Lamina arcus vertebrae zur
Ausbildung von unproportional kleineren Spinalkanälen .Die erworbenen Spinalkanalstenosen
5
lassen sich noch mal in mehrere Untergruppen aufteilen, deren häufigsten Vertreter die
degenerativen, postoperativen und metabolischen Ursachen sind. Mit Abstand die häufigsten
Ursachen bestehen in degenerativen Bandscheibenveränderungen. Die degenerativ veränderte
Bandscheibe wölbt sich nach posterior vor, zudem kommt es zur Hypertrophie des Ligamentum
flavum und der Facettengelenke, was zu einer Verengung des Spinalkanals führt. Zudem kommt
es zu einer Bandscheibenverschmälerung. Diese hat eine funktionelle Subluxationsstellung mit
„Telescoping“ der Facetten zur Folge. Durch dieses „Telescoping“ der Gelenke kommt es zu
einer Einengung der Foramen intervertebrale mit möglicher Irritation oder Kompression der dort
austretenden Nervenwurzeln 46,53 Aber auch degenerative Spondylolisthese und Kalzifikation des
Ligamentum flavum können zu Spinalkanalstenose führen.
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Die Patienten mit Spinalkanalstenose zeigen meist ein typisches Beschwerdebild. Es besteht aus
radikulären Schmerzen, Parästhesien, Taubheit und evtl. muskuläre Schwächen. Die Symptome
entstehen oder verschlimmern sich meist beim Gehen, Stehen oder Bewegungen, die mit einer
Reklination einhergehen . Typischerweise bessern sich die Beschwerden zügig, sobald sich der
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Patient hinsetzt oder sich vornüberbeugt (inkliniert) . Erklärt werden diese Beobachtungen
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durch die anatomischen Gegebenheiten der Wirbelsäule. Durch die Lordose in der
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Lendenwirbelsäule und das Aufrichten der Wirbelsäule beim Gehen, wird eine bestehende
Stenose des Spinalkanals verschlimmert . Es kommt zur verstärkten Vorwölbung der
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Bandscheiben, zudem entspannt sich das Ligamentum flavum in dieser Haltung und wölbt sich
ebenfalls in den Spinalkanal und die Foramina vor. Der Raum für die Spinalwurzeln wird
geringer. Somit ist es auch verständlich, dass Patienten mit Spinalkanalstenose oftmals eine
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veränderte Körperhaltung beim Gehen aufweisen. Nach vorne lehnen des Oberkörpers verbessert
die Beschwerden zumeist, des Weiteren fällt es ihnen leichter bergauf zu gehen, als bergab, da es
beim Hinabsteigen von Treppen oder Neigungen zu einer vermehrten Reklination und damit
Lordosierung der Wirbelsäule kommt. Auch die Haltung beim Fahrradfahren nimmt einen
positiven Einfluss auf die Symptome, da die Position auf dem Fahrrad zu einer Inklination in der
LWS führt. In fortgeschrittenen Fällen kann es zum Cauda equina Syndrom, intermittierender
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oder progressiver Harn- oder Stuhlinkontinenz, oder Impotenz kommen .
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Die Therapie der Spinalkanalstenose beinhaltet zunächst einmal konservative Ansätze. Dazu
gehören physikalische Therapie, Bewegungstherapie (z.B. am Fahrradergometer),
medikamentöse Therapie mit Muskelrelaxantien und nicht steroidale Schmerzmedikamente. Aber
auch die systemische Gabe von Glucocortocoiden zeigt bei einigen Patienten eine gute Wirkung.
Durch die lokale Anwendung von Glucocorticoiden im Rahmen der epiduralen Infiltration,
können die Nebenwirkungen einer systemischen Steroidgabe verhindert werden. Das Ziel der
Behandlung ist es, die Entzündung zu verringern und somit eine Dekompression durch das
Abschwellen von Ödemen zu erzielen. Insgesamt kann gesagt werden, dass sich das klinische
Bild in einer Großzahl der Fälle unter konservativer Therapie verbessert, die Krankheit jedoch
einen progressiven Charakter aufweist und die Symptome in der Regel nach einiger Zeit wieder
auftreten .
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Die chirurgischen Therapieoptionen sind zahlreich. Die Entscheidung, auf welche Operation man
letztendlich zurückgreift, erfordert detaillierte Kenntnisse des klinischen und radiologischen
Bildes . Grundsätzlich ist die Indikation für ein operatives Vorgehen gegeben, wenn es unter
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konservativer Therapie zur Verschlechterung der neurologischen Symptomatik, oder für den
Patienten zu nicht tolerierbaren Schmerzen kommt. Das generelle Ziel ist es, die eingeklemmten
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Spinalwurzeln zu entlasten und auf der anderen Seite das Risiko einer spinalen Instabilität zu
minimieren.
Der Standardeingriff der vergangenen Jahre war die totale Laminektomie mit beidseiteiger
Foraminotomie. Neuere Studien haben gezeigt, dass die bilaterale, möglichst mikrochirurgisch
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durchgeführte Laminotomie signifikant bessere Ergebnisse in fast allen untersuchten Parametern
erziehlt und damit eine vielversprechende Behandlungsalternative darstellt. Vorteil dieses
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Verfahrens ist , dass die supra- und interspinösen Bänder nicht durchtrennt werden. Wie schon
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beschrieben, kommt diesen Bändern eine wichtige Rolle in der Stabilisierung der Wirbelsäule bei
der Flexion zu. So ist es zu erklären, dass es bei 2-15% der Patienten im Alter über 35 Jahren
nach einer Laminektomie zur Instabilität der Wirbelsäule kommt .
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Andere Studien berichten jedoch, dass 60-80% der Patienten nach dem chirurgischen Eingriff
wieder die gleichen Aktivitäten durchführen konnten, wie vor der Erkrankung . Und auch die
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Patientenzufriedenheit im Vergleich mit konservativer Behandlung war mit 63% gegenüber 42%
deutlich besser .
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1.3 Interspinöse Spacer

Eine neuere, kontrovers diskutierte Therapieoption der lumbalen Spinalkanalstenose stellen
interspinöse Spacer dar. Dieser Spacer wird zwischen zwei benachbarte Dornfortsätze, posterior
der neuralen Elemente, eingesetzt. . Die Spacer lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: die
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harten und weichen Spacer.
Zu den harten Spacern gehören der X-Stop, ExtenSure und das Wallis-System, u.a.. Neben
Unterschieden in den zur Herstellung verwendeten Materialien (Titan, PEEK, allogener
Knochen) und im operativen Eingriff ist die Funktionsweise dieser Spacer sehr ähnlich. Sie
können nicht komprimiert werden und erhalten in Extension so einen konstanten Abstand
zwischen den Dornfortsätzen. Bei Flexion der Wirbelsäule vergrößert sich der Abstand zwischen
den Dornfortsätzen und somit nimmt der Druck des Implantats auf die Wirbelsäule ab.
Die weichen Implantate bestehen entweder aus elastischen Materialien (wie beim DIAM-
System), oder werden in einem komprimierten Zustand zwischen die Dornfortsätze eingebracht
(Coflex™). Bei Flexion der Wirbelsäule haben diese Systeme die Möglichkeit sich in den neu
entstandenen Raum auszubreiten, so dass der Druck auf die Dornfortsätze konstant bleibt.
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Die Indikationen für die unterschiedlichen Spacertypen folgen der Einteilung dieser beiden
Gruppen nicht. Während der X-Stop und das DIAM-System laut Hersteller lediglich für die
degenerative Lumbalkanalstenose gedacht sind, weißt zum Beispiel das Coflex-System eine
breitere Indikationsbreite auf. Hierzu gehören Skoliose, degenerative
Bandscheibenerkrankungen, Bandscheibenvorfälle, Lumbalkanalstenose und
Wirbelsäuleninstabilität.
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Die Versuchsreihe dieser Arbeit wurde mit dem harten Spacer Aperius® durchgeführt.
Biomechanisch gibt es bei diesem Spacer starke Ähnlichkeit zu dem X-Stop, der in der aktuellen
Literatur eine besserer Datenlage aufweist.
Durch den X-Stop wird das Extensionsvermögen in den Segmenten des Wirbelsäule verringert,
die symptomatisch waren, was einer Verengung des Spinalkanals bei der Extension
entgegenwirkt. Nicht beeinflusst ist hingegen das Bewegungsvermögen in Flexion,
Seitenbeugung und Rotation .
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