Universität zu Köln

Horstmann, Carolin (2024). Der Einfluss des Pedikelschraubendesigns auf die Ausrisskraft. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Rückenschmerzen – ein weit verbreitetes Krankheitsbild. Viele Menschen in Deutschland und der Welt leiden unter Rückenschmerzen, die in multiplen Ursachen begründet sind. Bei einigen Ursachen wie Wirbelkörperfrakturen, Spondylolisthesis oder ausgeprägten degenerativen Veränderungen bedarf es einer operativen Versorgung. Dafür stehen verschiedene operative Therapiemöglichkeiten zur Wahl. Eine davon ist die dorsale Instrumentierung und interne Fixation mittels Implantation eines Fixateurs interne. Dafür benötigt man neben chirurgischem Werkzeug Querstangen und Pedikelschrauben. Pedikelschrauben werden von unterschiedlichen Herstellern in unterschiedlichen Größen und Designs produziert. Alle sollten jedoch eine maximale Stabilität ermöglichen und eine möglichst geringe Komplikationsrate aufweisen. Osteoporose, die durch eine abnehmende Knochendichte und veränderte Mikroarchitektur des Knochens definiert ist, stellt die Wirbelsäulenchirurgie vor neue Herausforderungen. Zum einen steigt durch die Erkrankung das Risiko eine Wirbelkörperfraktur zu erleiden, zum anderen ist es deutlich schwieriger eine vergleichbare Stabilität bei Implantation der Pedikelschraube in osteoporotischem Knochen im Gegensatz zu gesundem Knochen zu erreichen. In unserer Studie beschäftigten wir uns mit zwei Pedikelschrauben unterschiedlicher Hersteller; eine von beiden wies im klinischen Alltag eine höhere Anzahl an postoperativen Lockerungen auf. Beide Schrauben werden für die gleichen operativen Verfahren genutzt und weisen lediglich geringe Unterschiede im äußeren Design auf. Wir stellten uns die Frage, ob diese Unterschiede einen Einfluss auf ihre Ausrisskraft nehmen und entschieden uns dazu, die beiden Schrauben in sogenannten „Pull-out Versuchen“ zu untersuchen. Gemeinsam mit der Firma NGMedical entwickelten wir ein standardisiertes Testverfahren zur Untersuchung der Ausrisskraft der beiden Schrauben und ihr Verhalten in verschiedenen Knochenqualitäten. Die Schrauben wurden in Knochenersatzmaterialen, die die Dichten von Osteoporose, Osteopenie und gesundem Knochen simulierten, eingebracht. Der Schraubenkopf wurde von einer Einheit umschlossen und anschließend wurde eine kontinuierliche Zugkraft ausgeübt. Die dort entstandene Kraft-Hub Kurve untersuchten wir unter anderem auf Verlauf, Maximalkraft und Steigung. Als zweiten Versuch untersuchten wir die Schrauben im Hinblick auf ihre polyaxiale Fixierung. Dazu wurde nach Einbringen einer Querstange und Sicherung mittels Madenschraube eine kontinuierliche Druckkraft auf den Schraubenschaft ausgeübt. Auch hier erfolgte anschließend der Vergleich und die Analyse der Kraft-Hub Kurven und der Verschiebung des Schraubenschaftes. Die Untersuchung der polyaxialen Fixierung lieferte keine zufriedenstellenden, neuerartigen Ergebnisse. Aufgrund einer plastischen Verformung des Schraubenkopfes des einen Schraubentyps konnten die Ergebnisse nicht adäquat miteinander verglichen werden. Interessanter waren jedoch die Ergebnisse der Pullout-Tests. Während die erreichten Maximalkräfte keinen signifikanten Unterschied ergaben, war die Analyse der Graphenverläufe und Steigungen deutlich aufschlussreicher. Während die eine Schraube nach Erreichen der Maximalkraft wiederholt rapide an Haltekraft verlor und die Kraft-Hub-Kurve sich glockenartig darstellte, bildete die andere Schraube nach Erreichen der Maximalkraft ein Plateau. Sie konnte nach Erreichen der Maximalkraft über einen gewissen Zeitraum eine Restkraft halten. Diese Ergebnisse waren vor allem in osteoporotischem Knochen erkenntlich und eindrucksvoll. Da der Großteil der Patient:innen, die sich einer Wirbelsäulenoperation unterziehen müssen, keine gesunde Knochenqualität aufweist, sind diese Ergebnisse gerade für den klinischen Alltag äußerst interessant. Diese Eigenschaft der Schraube, sich auch nach Lockerung noch im Knochen verzahnen zu können, gilt es nun weiter zu untersuchen. Wirkt sie sich tatsächlich positiv auf die Zahl der postoperativen Lockerungen aus? Können diese Ergebnisse auch in Wirbelkörperpräparaten wiederholt werden? Unsere durchgeführte Studie gilt als gesetzter Grundstein und darauf sollte nun weiter aufgebaut und geforscht werden.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Horstmann, Carolin carohorstmann94@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-721624
Date:	2024
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Orthopädie > Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie
Subjects:	Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Pedikelschrauben German Pullout Tests German Ausrisskraft German
Date of oral exam:	24 November 2023
Referee:	Name Academic Title Sobottke, Rolf Universitätsprofessor Dr. med. Oikonomidis, Stavros Privatdozent Dr. med.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/72162