title: Biomechanische Untersuchung zur Primärstabilität ventraler Plattenosteosynthesen bei osteoligamentären Luxationsfrakturen der unteren Halswirbelsäule in Abhängigkeit des Ausmaßes begleitender Facettengelenksverletzungen – Methodenentwicklung und erste Ergebnisse
title: Biomechanical evaluation of the primary stability of anterior plate fixation in dislocation injuries of the lower cervical spine subject to the impact of various facet joint lesions - method development and first results
Creators: name: Born, Sebastian
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: cervical
Facettengelenk , Facettengelenke
spine , biomechanical
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Halswirbelsäule
trauma
Biomechanik , Verrenkung
luxation
Trauma
facet joint

description: Die Wahl des operativen
      Zugangsweges und der geeigneten Instrumentierung, bei
      instabilen Verletzungen der subaxialen Halswirbelsäule mit
      Beteiligung der Facettengelenke, wird bis zum jetzigen
      Zeitpunkt kontrovers diskutiert. Der mechanische Stellenwert
      der knöchernen Facettengelenksfortsätze nach operativer
      Stabilisierung ist dabei bisher nur unzureichend untersucht
      worden. Ausgehend von der Vermutung, dass die knöchernen
      Facettengelenksfortsätze auch nach einer Verletzung mit
      kompletter Zerreißung des diskoligamentären Komplexes und der
      Gelenkkapsel einen deutlichen Einfluss auf die Stabilität im
      operierten Halswirbelsäulensegment haben, wurde diese
      biomechanische Studie konzipiert. Die konkrete Zielsetzung
      dieser Arbeit war es, die Bedeutung von uni- und bilateralen
      Facettengelenksfrakturen für die Primärstabilität einer
      monosegmentalen ventralen Fusion mittels trikortikalem Span
      und Plattenosteosynthese bei traumatischen
      Translationsbewegungen zu untersuchen. Verwendet wurden
      humane Halswirbelsäulenpräparate, bei denen eine
      Luxationsverletzung sowie unterschiedliche
      Facettengelenksverletzungen im Segment C4/C5 generiert worden
      waren. Im Anschluss erfolgte die ventrale Stabilisierung
      mittels Plattenosteosynthese. Eine Erprobung des für diese
      Fragestellung entwickelten Versuchsaufbaus wurde mit 12
      formalinfixierten Halswirbelsäulen durchgeführt. Im
      darauffolgenden Hauptversuch wurden 15 fresh-frozen
      Halswirbelsäulen belastet. Hier erfolgte im Gegensatz zum
      Vorversuch eine zusätzliche Simulation des Kopfgewichts durch
      eine axiale Vorlast. Die Präparate wurden bis zum
      Implantatversagen belastet und die dafür benötigte
      Maximalkraft ermittelt. Ein Vergleich fand zwischen der
      Gruppe mit intakten knöchernen Facettengelenken und den
      Gruppen mit uni- und bilateralen Facettengelenksfrakturen
      statt. Dabei konnte im Vorversuch eine deutliche Tendenz und
      im Hauptversuch ein statistisch signifikanter,
      stabilisierender Einfluss bei Präparaten mit intakten
      Gelenkfortsätzen gegenüber Präparaten mit bilateralen
      Facettengelenksfrakturen festgestellt werden. Ausgehend von
      diesen Ergebnissen sollte bei Facettengelenksfrakturen
      zusätzlich zur ventralen Spondylodese eine dorsale
      Instrumentierung erwogen werden. Aufgrund der im Vorfeld der
      Belastung ermittelten schlechten Knochenqualität aller
      fresh-frozen Präparate und der eingeschränkten
      Übertragbarkeit von Testergebnissen aus biomechanischen
      Kadaverstudien auf Verhältnisse in vivo ist eine
      abschließende Beurteilung schwierig. Es müssen noch weitere
      experimentelle und klinische Studien durchgeführt werden, um
      den Einfluss der knöchernen Facettengelenke auf die
      Stabilität im verletzten Wirbelsäulensegment näher zu
      bestimmen.
description: The choice of the surgical
      approach and the appropriate instrumentation for unstable
      injuries of the subaxial cervical spine involving the facet
      joints are matters of ongoing debate. The mechanical
      significance of the articular processes of the facet joints
      after surgical treatment has not yet been examined
      sufficiently. This biomechanical study is based on the
      assumption that the articular processes have a significant
      influence on the stability of the operated spinal segment
      after a complete disruption of the discoligamentous complex
      and the facet capsules. Our primary aim was to examine the
      significance of uni- and bilateral facet fractures for the
      primary stability of single level anterior cervical
      discectomy with fusion and plating during abnormal anterior
      translation. We used human cervical spine specimens in which
      we generated facet dislocations without, with unilateral or
      with bilateral facet fractures of the C4/C5 segment. All the
      spines were stabilized thereafter by means of anterior
      plating. We performed a pilot study by testing the
      experimental set-up on 12 formalin fixed spinal specimens.
      For the main experiment we used 15 fresh-frozen human lower
      cervical spines. In contrast to the pilot study, we simulated
      the in situ load on the spine by constant compressive
      preload. All specimens were tested until there was a
      mechanical failure of the fusion and we registered the
      required maximum load. We then compared the group without
      facet fractures with those with unilateral and those with
      bilateral facet fractures. Absence of a facet fracture had a
      statistically significant influence on the spinal stability
      compared with bilateral facet fractures in the main
      experiment and showed a non-significant trend in the pilot
      study. Based on these results, a posterior approach should be
      considered for patients with facet fractures in addition to a
      single anterior approach. However, the generalizability of
      our results is limited, because the specimens used in our
      experiment were taken from elderly donors and largely showed
      an osteoporotic bone structure. Furthermore, results from
      biomechanical cadaveric studies may not necessarily be
      applicable to the in-vivo environment. Further experimental
      and clinical studies are needed to examine the stabilizing
      influence of the facet joints in injuries of the subaxial
      cervical spine.