Biomechanische Untersuchungen zu intradiskalen Druckverhältnissen nach simulierter Fusion und arthroplastischem Bandscheibenersatz: eine Kadaverstudie an der polysegmentalen Halswirbelsäule beim Schaf

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__________________________________________________________1 Inhaltsverzeichnis

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Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover am 13.01.2011

Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover Präsident: Prof. Dr. Dieter Bitter-Suermann

Betreuerin der Arbeit: Prof. Dr. med. Christina Stukenborg-Colsman Referent: Prof Dr. med. Joachim Krauss

Koreferent: Prof. Dr. med. Tobias Hüfner Tag der mündlichen Prüfung: 13.01.2011 Prüfungsausschussmitglieder:

Prof. Dr. Christian Krettek Prof. Dr. Nisar Peter Malek

Prof. Dr. Dirk Berens von Rautenfeld

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1 INHALTSVERZEICHNIS

1 Inhaltsverzeichnis ... 3

2 Abbildungen ... 7

3 Tabellen ... 17

4 Abkürzungen ... 19

5 Einleitung... 21

5.1 Geschichtlicher Überblick ... 21

5.2 Anatomie der humanen Halswirbelsäule (HWS) ... 22

5.2.1 Wirbelsäule ... 22

5.2.2 Wirbel der HWS... 23

5.2.3 Wirbelgelenke ... 23

5.2.4 Bandscheibe ... 23

5.2.5 Bänder ... 24

5.3 Anatomie der Halswirbelsäule des Schafes ... 25

5.4 Biomechanik der zervikalen Wirbelsäule ... 26

5.4.1 Bewegungssegment nach Junghanns ... 26

5.4.2 Range of Motion (RoM) der Halswirbelsäule... 26

5.4.3 Intradiskale Drücke ... 26

5.5 Degenerative Erkrankungen der Halswirbelsäule ... 27

5.5.1 Bandscheibenvorfall ... 27

5.5.2 Spinalkanalstenose ... 28

5.5.3 Instabilität ... 28

5.6 Behandlungsoptionen ... 28

5.6.1 Diskektomie und Dekompression ... 28

5.6.2 Spondylodese ... 29

5.6.2.1 Spondylodese mit Knocheninterponat ... 29

5.6.2.2 Spondylodese mit Cages ... 29

5.6.2.3 Spondylodese mit ventraler Plattenosteosynthese ... 29

5.6.2.4 Komplikationen bei der Spondylodese ... 30

5.6.2.5 Anschlusspathologie ... 30

5.6.3 Arthroplastischer Bandscheibenersatz ... 31

5.7 Zervikale Bandscheibenprothesen ... 32

5.7.1 Einteilung nach Aufbau und Funktion ... 32

5.7.2 Indikationen und Kontraindikationen für zervikale Prothesen ... 35

5.7.3 Anforderungen an zervikale Bandscheibenprothesen ... 35

5.8 Biomechanische Testmethoden ... 36

5.8.1 Pure Moment Apparatus (PMA) ... 36

5.8.2 Roboter (KUKA) ... 36

5.8.3 Optische Messsysteme (KinVIEW, Polaris) ... 36

5.8.4 Bewegungsumfang (Range of Motion=RoM) ... 37

5.8.5 Neutrale Zone (NZ) ... 37

5.8.6 Elastische Zone (EZ)... 37

5.8.7 Intradiskale Druckmessungen ... 38

5.8.8 Tiermodell ... 38

6 Ziele und Fragestellung ... 39

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7 Material und Methoden ... 40

7.1 Versuchsaufbau ... 40

7.1.1 Präparate ... 40

7.1.1.1 Vorbereitung der Präparate ... 40

7.1.1.2 Einguss der Präparate ... 40

7.1.1.3 Lagerung der Präparate ... 41

7.1.2 Prüfanlagen ... 41

7.1.2.1 DEXA (Dual-Energy X-Ray-Absorptiometry) ... 41

7.1.2.2 Roboter ... 41

7.1.2.3 Optische segmentale Bewegungsanalyse ... 42

7.1.2.4 Intradiskale Druckmessung ... 42

7.1.2.5 Röntgen ... 43

7.1.3 Implantate ... 43

7.1.3.1 ABC-Platte ... 43

7.1.3.2 Bandscheibenprothese Discover ... 43

7.1.3.3 Bandscheibenprothese activ C ... 43

7.2 Versuchsdurchführung ... 44

7.2.1 Implantationstechnik ... 44

7.2.1.1 Implantation der ABC-Platte ... 44

7.2.1.2 Implantation der Bandscheibenprothese Discover ... 45

7.2.1.3 Implantation der Bandscheibenprothese activ C ... 46

7.2.1.4 Positionierung der Präparate in den Roboter ... 46

7.2.1.5 Anbringen der optischen Tools ... 46

7.2.1.6 Implantation der Druckmesssonden ... 47

7.2.2 Beispiel eines kompletten Versuchsdurchlaufs ... 48

7.2.3 Prüfprotokolle ... 49

7.2.3.1 DEXA (Dual-Energy X-Ray-Absorptiometry) ... 49

7.2.3.2 Prüfprotokoll Roboter ... 49

7.2.3.3 Prüfprotokoll Polaris/KinVIEW ... 50

7.2.3.4 Prüfprotokoll intradiskale Druckmessung ... 50

7.2.3.5 Radiologische Dokumentation ... 50

7.3 Statistik ... 51

7.3.1 Datenaufbereitung ... 52

7.3.1.1 Ausgangslage Messsysteme ... 52

7.3.1.2 Vorgang ... 52

7.3.2 Mittelung der Werte ... 53

8 Ergebnisse ... 54

8.1 Knochendichteanalyse ... 54

8.2 Vergleich der intakten Präparate ... 54

8.3 Ergebnisse zur Verformung der Präparate während eines kompletten Versuchsdurchlaufs ... 57

8.4 Zusammenführung aller drei Messsysteme ... 59

8.5 Vergleich der Zustände intakt, fusioniert und mit arthroplastischem Ersatz. ... 63

8.6 Druckverlauf in Bezug auf Winkel ... 70

8.7 Vergleich der absoluten Mittelwerte in den Zuständen intakt, fusioniert und mit arthroplstischem Ersatz... 75

(5)

8.8 Vergleich der prozentualen Veränderung der Mittelwerte ... 79

8.9 Vergleich der relativen Mittelwerte in den Zuständen intakt, fusioniert und mit arthroplastischem Ersatz ... 83

8.10 Radiologische Auswertung ... 87

8.10.1 Lage der intradiskalen Druckmesssonden ... 87

8.10.2 Position der Bandscheibenprothesen ... 87

9 Diskussion ... 88

9.1 Segmentwinkel ... 88

9.1.1 Vergleich der Ergebnisse in intaktem und fusioniertem Zustand sowie mit der Prothese Discover ... 88

9.1.1.1 Absolutwerte ... 88

9.1.1.2 Relativwerte ... 89

9.1.2 Vergleich der Ergebnisse in intaktem und fusioniertem Zustand sowie mit der Prothese activ C ... 89

9.1.3 Vergleich der beiden Bandscheibenprothesen ... 90

9.2 Intradiskaler Druck ... 90

9.2.1 Druck-Winkel-Verläufe ... 90

9.3 Belastung ... 92

9.4 Zusammenfassung aller drei Messgrößen ... 93

9.5 Vergleich der Ergebnisse mit der Literatur ... 94

9.6 Klinische Relevanz der Ergebnisse und Ausblick ... 98

9.7 Aussagefähigkeit und Grenzen der Studie ... 98

10 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen ... 100

11 Danksagung ... 101

12 Literatur ... 102

13 Anhang ... 106

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6

13.1 Beispiel einer DEXA-Messung ... 106

13.2 Ausgangsdrücke ... 107

13.3 Tabellen der Mittelwerte und Standardabweichungen der absoluten Werte ... 107

13.3.1 Flexion/Extension ... 107

13.3.2 Laterale Beugung ... 108

13.3.3 Axiale Rotation ... 108

13.4 Tabellen der Mittelwerte und Standardabweichungen der prozentualen Absolutwerte ... 109

13.5 Tabellen der Mittelwerte und Standardabweichungen der relativen Werte ... 111

13.6 Signifikanzniveaus (p-Werte) der Absolutwerte ... 113

13.7 Signifikanzniveaus (p-Werte) der Relativwerte ... 114

13.8 Umrechnung von Druckeinheiten ... 115

14 Lebenslauf ... 116

15 Erklärung ... 118

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2 ABBILDUNGEN

Abb. 1: Knöcherne Wirbelsäule von ventral, lateral und dorsal (13) ... 22

Abb. 2: Humane Halswirbelsäule (C2-Th1) (13) ... 24

Abb. 3: Halswirbelsäule eines jungen Schafes (16) ... 25

Abb. 4: Nomenklatur der zervikalen Bandscheibenprothesen der “Cervical Spine Study Group” (48). ... 33

Abb. 5: Bryan-Prothese (49) ... 34

Abb. 6: Prestige LP-Prothese (49) ... 34

Abb. 7: PCM-Prothese (49) ... 34

Abb. 8: ProDisc-C-Prothese (49) ... 34

Abb. 9: Beispiel einer typischen Hysteresekurve der Bewegung eines Präparates (hier mit einem “spinal loading simulator“ nach Wilke (52)) ... 37

Abb. 10: Einbettform (links) und Präparat während des Einbettens in der Halterung (rechts) ... 41

Abb. 11: Druckmesssonde mit weißer Plastikumhüllung und Halterung ... 42

Abb. 12: Bandscheibenprothese Discover (60) ... 43

Abb. 13: Bandscheibenprothese activ C (61) ... 44

Abb. 14: Implantierte ABC-Platte zur Simulation einer Fusion des Segmentes C3/4 ... 45

Abb. 15: Implantierte Discover-Prothese ... 45

Abb. 16: Implantierte activ C-Prothese ... 45

Abb. 17: KUKA-Roboter mit positioniertem Präparat und KinVIEW-Tools ... 46

Abb. 18: Optischer Messbalken (links) und optische Tools 1-4 (rechts) ... 47

Abb. 19: Implantierte Druckmesssonde und ihre Fixierung am Präparat ... 47

Abb. 20: Vergleich der von der linken und rechten Seite eingebrachten Druckmesssonden in Flexion/Extension ... 48

Abb. 21: Vergleich der von der linken und rechten Seite eingebrachten Druckmesssonden in lateraler Beugung ... 48

Abb. 22: KinVIEW-Oberfläche (linker Monitor); Druckmessoberfläche (rechter Monitor) . 50 Abb. 23: A.p.-Durchleuchtung des Präparats P05 mit Druckmesssonde in der Bandscheibe C4/5 ... 51

Abb. 24: Röntgenbild ABC-Platte ... 51

Abb. 25: Röntgenbild Prothese Discover... 51

Abb. 26: Röntgenbild Prothese activ C ... 51

Abb. 27: Druckverlauf in der Bandscheibe C2/3 von 0° bis zum maximalen Bewegungswinkel der HWS (C2-5) in Extension ... 55

Abb. 28: Druckverlauf in der Bandscheibe C2/3 von 0° bis zum maximalen Bewegungswinkel der HWS (C2-5) in Flexion ... 55

Abb. 29: Druckverlauf in der Bandscheibe C4/5 von 0° bis zum maximalen Bewegungswinkel der HWS (C2-5) in Extension ... 55

(8)

_______________________________________________________________2 Abbilungen

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Abb. 30: Druckverlauf in der Bandscheibe C4/5 von 0° bis zum maximalen Bewegungswinkel der HWS (C2-5) in Flexion ... 55 Abb. 31: Druckverlauf in der Bandscheibe C2/3 von 0° bis zum maximalen

Bewegungsausmaß des Segmentes C2/3 in Extension ... 55 Abb. 32: Druckverlauf in der Bandscheibe C2/3 von 0° bis zum maximalen

Bewegungsausmaß des Segmentes C2/3 in Flexion ... 55 Abb. 33: Druckverlauf in der Bandscheibe C4/5 von 0° bis zum maximalen

Bewegungsausmaß des Segmentes C4/5 in Extension ... 56 Abb. 34: Druckverlauf in der Bandscheibe C4/5 von 0° bis zum maximalen

Bewegungsausmaß des Segmentes C4/5 in Flexion ... 56 Abb. 35: Drei Bewegungszyklen des vom Roboter gemessenen Gesamtwinkels C2-5

dreimal infolge mit dem intakten Präparat in Flexion/Extension ... 58 Abb. 36: Drei Bewegungszyklen des vom Roboter gemessenen Gesamtwinkels C2-5

dreimal infolge mit dem intakten Präparat in lateraler Beugung nach rechts/links ... 58 Abb. 37: Drei Bewegungszyklen des vom Roboter gemessenen Gesamtwinkels C2-5

dreimal infolge mit dem intakten Präparat in axialer Rotation nach rechts/links 58 Abb. 38: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des intakten Präparates in Flexion/Extension bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 60 Abb. 39: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des intakten Präparates in Flexion/Extension bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 60 Abb. 40: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des fusionierten Präparates in Flexion/Extension bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 60 Abb. 41: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des fusionierten Präparates in Flexion/Extension bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 60 Abb. 42: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des arthroplastisch versorgten Präparates (Discover-Prothese) in Flexion/Extension bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 60 Abb. 43: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3,

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C4/5) des arthroplastisch versorgten (activ C-Prothese) Präparates in Flexion/Extension bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 60 Abb. 44: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des intakten Präparates in lateraler Beugung bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 61 Abb. 45: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des intakten Präparates in lateraler Beugung bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 61 Abb. 46: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des fusionierten Präparates in lateraler Beugung bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 61 Abb. 47: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des fusionierten Präparates in lateraler Beugung bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 61 Abb. 48: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des arthroplastisch versorgten (Discover-Prothese) Präparates in lateraler Beugung bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 61 Abb. 49: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des arthroplastisch versorgten (activ C-Prothese) Präparates in lateraler Beugung bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 61 Abb. 50: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des intakten Präparates in axialer Rotation bei einer Belastung von bis zu

±2 Nm ... 62 Abb. 51: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des intakten Präparates in axialer Rotation bei einer Belastung von bis zu

±2 Nm ... 62 Abb. 52: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des fusionierten Präparates in axialer Rotation bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 62 Abb. 53: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3,

(10)

_______________________________________________________________2 Abbilungen

10

C4/5) des fusionierten Präparates in axialer Rotation bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 62 Abb. 54: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des arthroplastisch versorgten (Discover-Prothese) Präparates in axialer Rotation bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 62 Abb. 55: Drei Bewegungszyklen der vom Roboter gemessenen Winkel C2-5, der

segmentalen Winkel (C2/3, C3/4, C4/5) und der intradiskalen Drücke (C2/3, C4/5) des arthroplastisch versorgten (activ C-Prothese) Präparates in axialer Rotation bei einer Belastung von bis zu ±2 Nm ... 62 Abb. 56: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P04 bei 10° Extension ... 64 Abb. 57: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P04 bei 13° Flexion ... 64 Abb. 58: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P04 bei 25° lateraler Beugung nach links ... 65 Abb. 59: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P04 bei 17° lateraler Beugung nach rechts ... 65 Abb. 60: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P04 bei 3°

axialer Rotation nach links ... 66 Abb. 61: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P04 bei 10° axialer Rotation nach rechts ... 66 Abb. 62: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P08 bei 15° Extension ... 67 Abb. 63: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5

(11)

beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P08 bei 15° Flexion ... 67 Abb. 64: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P08 bei 24° lateraler Beugung nach links ... 68 Abb. 65: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P08 bei 25° lateraler Beugung nach rechts ... 68 Abb. 66: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P08 bei 10° axialer Rotation nach links ... 69 Abb. 67: Bezug der intradiskalen Drücke C2/3 und C4/5 zu den aufgebrachten

Momenten C2-5 und den gemessenen segmentalen Winkeln C2/3 und C4/5 beim intakten, fusionierten und arthroplastisch versorgten Präparat P08 bei 6°

axialer Rotation nach rechts ... 69 Abb. 68: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover-Prothese bei Flexion/Extension ... 71 Abb. 69: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover-Prothese bei Flexion/Extension ... 71 Abb. 70: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover-Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 71 Abb. 71: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover-Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 71 Abb. 72: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover-Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 71 Abb. 73: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover-Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 71 Abb. 74: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C-Prothese bei Flexion/Extension ... 72

(12)

_______________________________________________________________2 Abbilungen

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Abb. 75: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C-Prothese bei Flexion/Extension ... 72 Abb. 76: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C-Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 72 Abb. 77: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C-Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 72 Abb. 78: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C-Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 72 Abb. 79: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Gesamtwinkel in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C-Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 72 Abb. 80: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Segmentwinkel C2/3 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover- Prothese bei Flexion/Extension ... 73 Abb. 81: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Segmentwinkel C4/5 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover- Prothese bei Flexion/Extension ... 73 Abb. 82: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Segmentwinkel C2/3 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover- Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 73 Abb. 83: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Segmentwinkel C4/5 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover- Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 73 Abb. 84: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Segmentwinkel C2/3 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover- Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 73 Abb. 85: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Segmentwinkel C4/5 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit Discover- Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 73 Abb. 86: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Segmentwinkel C2/3 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C- Prothese bei Flexion/Extension ... 74 Abb. 87: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Segmentwinkel C4/5 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C- Prothese bei Flexion/Extension ... 74

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Abb. 88: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der Segmentwinkel C2/3 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C- Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 74 Abb. 89: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Segmentwinkel C4/5 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C- Prothese bei lateraler Beugung nach rechts/links ... 74 Abb. 90: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C2/3 gegenüber der

Segmentwinkel C2/3 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C- Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 74 Abb. 91: Aufzeichnung des relativen Druckverlaufs der Bandscheibe C4/5 gegenüber der

Segmentwinkel C4/5 in den Zuständen intakt, fusioniert und mit activ C- Prothese bei axialer Rotation nach rechts/links ... 74 Abb. 92: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel in C2/3 bei 90%

tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in Flexion/Extension ... 76 Abb. 93: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel in C4/5 bei 90%

tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in Flexion/Extension ... 76 Abb. 94: Mittelwerte und Standardabweichungen des intradiskalen Drucks in C2/3 bei

90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in Flexion/Extension ... 76 Abb. 95: Mittelwerte und Standardabweichungen des intradiskalen Drucks in C4/5 bei

90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in Flexion/Extension ... 76 Abb. 96: Mittelwerte und Standardabweichungen der Belastung in C2-C5 bei 90% tRoM

der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in Flexion/Extension ... 76 Abb. 97: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel in C2/3 bei 90%

tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in lateraler Beugung ... 77 Abb. 98: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel in C4/5 bei 90%

tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in lateraler Beugung ... 77 Abb. 99: Mittelwerte und Standardabweichungen des intradiskalen Drucks in C2/3 bei

90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in lateraler Beugung ... 77 Abb. 100: Mittelwerte und Standardabweichungen des intradiskalen Drucks in C4/5 bei

90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in lateraler Beugung ... 77

(14)

_______________________________________________________________2 Abbilungen

14

Abb. 101: Mittelwerte und Standardabweichungen der Belastung in C2-C5 bei 90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in lateraler Beugung ... 77 Abb. 102: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel in C2/3 bei 90%

tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in axialer Rotation ... 78 Abb. 103: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel in C4/5 bei 90%

tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in axialer Rotation ... 78 Abb. 104: Mittelwerte und Standardabweichungen des intradiskalen Drucks in C2/3 bei

90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in axialer Rotation ... 78 Abb. 105: Mittelwerte und Standardabweichungen des intradiskalen Drucks in C4/5 bei

90% tRoM der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in axialer Rotation ... 78 Abb. 106: Mittelwerte und Standardabweichungen der Belastung in C2-C5 bei 90% tRoM

der beiden Prothesen und der dazugehörigen fusionierten und intakten Zustände in axialer Rotation ... 78 Abb. 107: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

segmentalen Winkels C2/3 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in Extension/Flexion ... 80 Abb. 108: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

segmentalen Winkels C4/5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in Extension/Flexion ... 80 Abb. 109: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

intradiskalen Druckes C2/3 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in Extension/Flexion ... 80 Abb. 110: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

intradiskalen Druckes C4/5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in Extension/Flexion ... 80 Abb. 111: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) der Belastung

C2-5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in Extension/Flexion ... 80 Abb. 112: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

segmentalen Winkels C2/3 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in lateraler Beugung ... 81 Abb. 113: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

segmentalen Winkels C4/5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in lateraler Beugung ... 81

(15)

Abb. 114: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des intradiskalen Druckes C2/3 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in lateraler Beugung ... 81 Abb. 115: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

intradiskalen Druckes C4/5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in lateraler Beugung ... 81 Abb. 116: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) der Belastung

C2-5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in lateraler Beugung ... 81 Abb. 117: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

segmentalen Winkels C2/3 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in axialer Rotation... 82 Abb. 118: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

segmentalen Winkels C4/5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in axialer Rotation... 82 Abb. 119: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

intradiskalen Druckes C2/3 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in axialer Rotation... 82 Abb. 120: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) des

intradiskalen Druckes C4/5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in axialer Rotation... 82 Abb. 121: Prozentuale Änderung (Mittelwerte und Standardabweichungen) der Belastung

C2-5 in den Zuständen Fusion und Prothese in Bezug zur intakten Situation bezogen auf 90% tRoM der Fusion in axialer Rotation ... 82 Abb. 122: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Segmentwinkel C2/3 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in Flexion/Extension ... 84 Abb. 123: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Segmentwinkel C4/5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in Flexion/Extension ... 84 Abb. 124: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

des intradiskalen Drucks C2/3 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in Flexion/Extension ... 84 Abb. 125: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

des intradiskalen Drucks C4/5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in Flexion/Extension ... 84 Abb. 126: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Belastung in C2-C5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in Flexion/Extension ... 84

(16)

_______________________________________________________________2 Abbilungen

16

Abb. 127: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert der Segmentwinkel C2/3 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in lateraler Beugung ... 85 Abb. 128: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Segmentwinkel C4/5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in lateraler Beugung ... 85 Abb. 129: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

des intradiskalen Drucks C2/3 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in lateraler Beugung ... 85 Abb. 130: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

des intradiskalen Drucks C4/5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in lateraler Beugung ... 85 Abb. 131: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Belastung in C2-C5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in lateraler Beugung ... 85 Abb. 132: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Segmentwinkel C2/3 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in axialer Rotation ... 86 Abb. 133: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Segmentwinkel C4/5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in axialer Rotation ... 86 Abb. 134: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

des intradiskalen Drucks C2/3 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in axialer Rotation ... 86 Abb. 135: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

des intradiskalen Drucks C4/5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in axialer Rotation ... 86 Abb. 136: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen zum jeweiligen intakten Wert

der Belastung in C2-C5 bei 90% tRoM der Prothesen und dem dazugehörigen fusionierten Zustand in axialer Rotation ... 86 Abb. 137: DEXA-Messung des Präparates P08 ... 106

(17)

3 TABELLEN

Tab. 1: Range of Motion der HWS (17) ... 26 Tab. 2: Medianwerte und Spannweite (Minimum-Maximum) des intradiskalen Drucks

[bar] für Nativpräparate in vitro (21) ... 27 Tab. 3: In vivo gemessener intradiskaler Druck [bar] an wachen Patienten in

unterschiedlichen Funktionen (20) ... 27 Tab. 4: Unterschiedliche Designzusammensetzungen der Bandscheibenprothesen (49) 33 Tab. 5: Eigenschaften häufig eingesetzter zervikaler Bandscheibenprothesen (47) ... 34 Tab. 6: Indikationen und Kontraindikationen für zervikale Bandscheibenprothesen (49)35 Tab. 7: T-Score Werte der Knochendichteanalyse ... 54 Tab. 8: Maximales Bewegungsausmaß [°] der intakten Präparate C2-5 P01-P12 in

Flexion/Extension ... 56 Tab. 9: Ausgangsdrücke der Druckmesssonden vor dem Nullen zu Versuchsbeginn ... 107 Tab. 10: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [°], Druckwerte

[bar] und Momente [Nm] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in Flexion/Extension ... 107 Tab. 11: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [°], Druckwerte

[bar] und Momente [Nm] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in lateraler Beugung ... 108 Tab. 12: Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [°], Druckwerte

[bar] und Momente [Nm] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in axialer Rotation ... 108 Tab. 13: Prozentuale Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [%],

Druckwerte [%] und Momente [%] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in Flexion/Extension bezogen auf den Mittelwert des intakten Zustandes ... 109 Tab. 14: Prozentuale Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [%],

Druckwerte [%] und Momente [%] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in lateraler Beugung bezogen auf den Mittelwert des intakten Zustandes ... 110 Tab. 15: Prozentuale Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [%],

Druckwerte [%] und Momente [%] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in axialer Rotation bezogen auf den Mittelwert des intakten Zustandes ... 110 Tab. 16: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [%],

Druckwerte [%] und Momente [%] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in Flexion/Extension bezogen auf den Mittelwert des intakten Zustandes ... 111

(18)

__________________________________________________________________3 Tabellen

18

Tab. 17: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [%], Druckwerte [%] und Momente [%] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in lateraler Beugung bezogen auf den Mittelwert des intakten Zustandes ... 112 Tab. 18: Relative Mittelwerte und Standardabweichungen der Segmentwinkel [%],

Druckwerte [%] und Momente [%] der 12 Präparate und ihrer Zustände (intakt, Fusion, Prothese) in axialer Rotation bezogen auf den Mittelwert des intakten Zustandes ... 112 Tab. 19: Signifikanzniveaus (p-Werte) der absoluten Mittelwerte der einzelnen Zustände

(intakt, Fusion, Prothese) untereinander bezogen auf den Segmentwinkel und den intradiskalen Druck der Höhe C2/3 in allen Bewegungsrichtungen ... 113 Tab. 20: Signifikanzniveaus (p-Werte) der absoluten Mittelwerte der einzelnen Zustände

(intakt, Fusion, Prothese) untereinander bezogen auf den Segmentwinkel und den intradiskalen Druck der Höhe C4/5 in allen Bewegungsrichtungen ... 113 Tab. 21: Signifikanzniveaus (p-Werte) der absoluten Mittelwerte der einzelnen Zustände

(intakt, Fusion, Prothese) untereinander bezogen auf das Moment der gesamten Halswirbelsäule C2-5 in allen Bewegungsrichtungen ... 114 Tab. 22: Signifikanzniveaus (p-Werte) der relativen Mittelwerte der einzelnen Zustände

(intakt, Fusion, Prothese) untereinander bezogen auf den Segmentwinkel und den intradiskalen Druck der Höhe C2/3 in allen Bewegungsrichtungen ... 114 Tab. 23: Signifikanzniveaus (p-Werte) der relativen Mittelwerte der einzelnen Zustände

(intakt, Fusion, Prothese) untereinander bezogen auf den Segmentwinkel und den intradiskalen Druck der Höhe C4/5 in allen Bewegungsrichtungen ... 114 Tab. 24: Signifikanzniveaus (p-Werte) der relativen Mittelwerte der einzelnen Zustände

(intakt, Fusion, Prothese) untereinander bezogen auf das Moment der gesamten Halswirbelsäule C2-5 in allen Bewegungsrichtungen ... 114 Tab. 25: Umrechnung von Druckeinheiten ... 115

(19)

4 ABKÜRZUNGEN

% Prozent

° Grad

°C Grad Celsius

a.p. anterior-posterior

Abb. Abbildung

ax. axial

bzw. beziehungsweise

C zervical

ca. circa

cm Zentimeter

CoCrMb cobalt-chromium-molybdenum DEXA Dual-Energy X-Ray-Absorptiometry et al. et altera

etc. et cetera

EZ elastische Zone

GmbH Gesellschaft mit beschränkter Haftung

h Stunde/n

HO heterotope Ossifikation HWS Halswirbelsäule

L lumbal

lat. lateral

Lig. Ligamentum

Ligg. Ligamenti

max maximal

min minimal

ml Milliliter

mm Millimeter

Nm Newtonmeter

NSAID Non-steroidal anti-inflammatory drugs

NZ neutrale Zone

o.g. oben genannte/n

OP Operation

OPLL Ossification of the posterior longitudinal ligament

P Präparat

PC Personal Computer

PEEK Poly-Ether-Ether-Keton PMA Pure Moment Apparatus rel. relativ

s. siehe

S sakral

s.u. siehe unten

TEP Totalendoprothese

Th thorakal

tRoM total Range of Motion

(20)

______________________________________________________________4 Abkürzungen

20

u.a. unter anderem

UHWPE ultrahigh molecular weight Polyethylene

vs. versus

z.B. zum Beispiel z.T. zum Teil

(21)

5 EINLEITUNG

Die erste operative Behandlung einer zervikalen Bandscheibe wurde 1922 durch Elsberg vorgenommen, der transdural einen Vorfall des Segmentes C6/7 entfernte (1). 1958 berichtete Cloward über eine ventral die Bandscheibe übergreifend angelegte Bohrung in zwei Halswirbelkörpern und den „Wiederverschluss“ der Bandscheibe durch einen runden Knochendübel aus dem Beckenkamm über einen vorderen Zugang (2). Im selben Jahr veröffentlichten Smith und Robinson eine Arbeit über die gezielte vollständige Entfernung der erkrankten Halsbandscheibe über den anterioren Zugang mit anschließender Fusionierung der benachbarten Wirbelkörper (3). Als Platzhalter zwischen den Wirbelkörpern wurde zunächst ein autologer Knochenspan, zumeist aus dem Beckenkamm, verwendet. Später wurde dieser teilweise durch andere Materialien wie allogener oder heterogener Knochen, Knochenzement, Metall oder Carbon ersetzt (4).

Darüber hinaus wurden sogenannte Cages entwickelt, die tragfähige Platzhalter darstellen und mit autologen Knochen gefüllt werden können, um im Zwischenwirbelraum als Bandscheibenersatz zu fungieren. Unverändert gilt der operative ventrale Zugang zur HWS, wie ihn Cloward sowie Smith und Robinson beschrieben haben, bis heute als Goldstandard.

Bezüglich der aktuell benutzen Cages existieren viele unterschiedliche Modelle. Alle haben die Fusion (Spondylodese) des Bewegungssegmentes zum Ziel.

Die erste Bandscheibenprothese wurde von Fernström entwickelt und bestand aus einer Edelstahlkugel, die in den Zwischenwirbelraum eingesetzt wurde (5). 1964 publizierten Reitz und Joubert eine Arbeit über 75 Implantationen mit dieser Prothese (6). Durch Probleme wie das Einsinken der Kugel in den Wirbelkörper oder das Auftreten von Hypermobilitäten konnte sich diese Prothese aber nicht etablieren. 1998 berichteten Cummins et al. über eine von ihnen entwickelte Prothese (Cummins-Prothese; Frenchay- Prothese) mit einer Stahl-Stahl-Paarung (7). Sie besaß einen kugelförmigen Aufbau auf einer Basisplatte, die in die Vertiefung der gegenüberliegenden Basisplatte artikulierte.

Diese Prothese wurde an die Wirbelkörper angeschraubt (7). Die Cummins-Prothese wurde modifiziert und 2002 wurden erste klinische Ergebnisse über sie als Prestige-Prothese (s.

Abb. 6) veröffentlicht (8). Im selben Jahr entwickelte Bryan eine Prothese mit einem Polykarbonat-/Polyurethankern und Schalen aus Titanlegierungen (Bryan-Prothese, s. Abb.

5) (9). 2004 wurden erste klinische Ergebnisse über die PCM-Prothese (porous coated motion) (s. Abb. 7) veröffentlicht (10), gefolgt von der ProDisc-C-Prothese (s. Abb. 8) im Jahr 2005 (11). Bis heute sind weitere Modelle unterschiedlichen Designs auf dem Markt erschienen und die Entwicklung schreitet rasant voran.

5.1 Geschichtlicher Überblick

(22)

______________________________________________________________5 Einleitung

22

5.2.1 Wirbelsäule

Die Wirbelsäule (Columna vertebralis) besteht zumeist aus 33 Wirbeln, davon 7 Hals- (Vertebrae cervicales; C1-C7), 12 Brust- (Vertebrae thoracicae; Th1-Th12), 5 Lenden- (Vertebrae lumbales; L1-L5) und 5 Kreuzwirbel (Vertebrae sacrales; S1-S5). Letztere sind miteinander zum Kreuzbein (Os sacrum) verknöchert. Kaudal schließt sich das aus 4-5 rudimentären Wirbeln bestehende Steißbein (Os coccygis) an. Da die Krafteinwirkung auf die Wirbelsäule von oben nach unten immer mehr zunimmt, werden die Wirbel und Bandscheiben von kranial nach kaudal breiter und höher, die Bänder kräftiger. Die Wirbelsäule ist beim Erwachsenen im Durschnitt 55-63 cm lang und entspricht ca. 35% der gesamten menschlichen Körperlänge. Sie stellt das Achsenskelett des Körpers dar und trägt das Gewicht von Kopf, Rumpf und den beiden Armen, wobei sie sehr beweglich ist. In der Mitte der Wirbel verläuft das Rückenmark, welches den Körper nerval versorgt. Die Wirbelsäule hat eine doppelte S-Form mit einer Lordose nach vorne (konvexe Krümmung) im Hals- und Lendenbereich sowie einer Kyphose (konkave Krümmung) thorakal und sakral (12). Die Wirbelsäule hat im wesentlichen drei Aufgaben. Sie schützt das empfindliche Rückenmark vor äußeren Einwirkungen, überträgt die Kräfte und Biegemomente von Kopf und Rumpf auf das Becken bzw. dämpft sie ab und ermöglicht dem Körper eine große Beweglichkeit.

Abb. 1: Knöcherne Wirbelsäule von ventral, lateral und dorsal (13)

5.2 Anatomie der humanen Halswirbelsäule (HWS)

(23)

5.2.2 Wirbel der HWS

Die Halswirbelsäule (HWS) ist der Teil der Wirbelsäule zwischen Kopf und Brustwirbelsäule.

Die zervikalen Wirbel C1 und C2 (Atlas und Axis) sind anatomisch von den übrigen Halswirbeln zu unterscheiden. Die anderen fünf Wirbel sind alle ähnlich aufgebaut. Sie bestehen aus dem Wirbelkörper (Corpus vertebrae), den Wirbelbögen (Arcus vertebrae) und den Wirbelfortsätzen (Processus vertebrae). An den Fortsätzen setzten die als Krafthebel dienenden Muskeln an. Seitlich gehen die Querfortsätze (Processus transversus), nach hinten der Dornfortsatz (Processus spinosus) ab. Die nach oben bzw.

unten zeigenden Fortsätze (Processus articularis superior bzw. inferior) bilden mit dem jeweiligen korrespondierenden Fortsatz des benachbarten Wirbels die Zwischenwirbel- gelenke (Facettengelenke; Articulationes zygapophysiales). Am Wirbelkörper kranial und kaudal zur Bandscheibe hin befindet sich die hyalinknorpelige Grund- und Deckplatte.

Wirbelkörper und Wirbelbögen umschließen den Neuralraum, in dem das Rückenmark verläuft und von dem aus die Nervenwurzeln der einzelnen Segmente austreten.

Die Halswirbelsäule weißt eine physiologische Beugung nach vorne auf, die Lordose (Lordosis cervicis). Sie ist der beweglichste Teil der Wirbelsäule (12).

5.2.3 Wirbelgelenke

Die Facettengelenke (Articulationes zygapophysiales) werden vom jeweils oberen und unteren Gelenkfortsatz (Processus articularis) benachbarter Wirbel gebildet und verbinden die Wirbelbögen miteinander. Bei der HWS stehen die Gelenke eben. Sie bestimmen im Wesentlichen die Bewegungsrichtung (12).

5.2.4 Bandscheibe

Zwischen jeweils zwei Wirbeln liegt eine Bandscheibe (Discus intervertebralis). Sie besteht aus einer relativ festen kollagenfaserigen Außenschicht, dem Anulus fibrosus, und einem weichen inneren Gallertkern, dem Nucleus pulposus, welcher aus Mucopolysaccharid-Gel und Proteoglykanen besteht. Im Bereich der Halswirbelsäule sind die Bandscheiben vorne höher als hinten. Der Nucleus pulposus besteht zu 70-90% aus Wasser. Dieser Anteil nimmt physiologischerweise mit dem Alter ab.

Jede Zwischenwirbelscheibe ist mit der Deck- und Grundplatte der benachbarten Wirbel fest verwachsen. Ein besonderes Merkmal der Bandscheibe ist ihre Verformbarkeit, die einem Wasserkissen ähnelt. Dadurch verteilt sie den Druck gleichmäßig auf die Endplatten.

Hierdurch entsteht die stoßdämpfende Wirkung der Wirbelsäule beim Laufen und Springen (12).

Die Bandscheibe wird nicht mit Blutgefäßen sondern durch die osmotische Diffusion aus der extrazellulären Matrix von peripheren Gefäßen und den vertebralen Endplatten druckabhängig versorgt. Ein erhöhter Druck in der Bandscheibe ändert die Diffusions- eigenschaften der Ernährung von der Peripherie und führt zu Anhäufungen von Abfall- produkten in der Bandscheibe. Dies kann zu erhöhten Laktat- und niedrigen pH-Werten

(24)

______________________________________________________________5 Einleitung

24

führen, welche den Metabolismus der Bandscheibe behindern und den Zelltod herbeiführen können. Die Bandscheibe degeneriert. Aber auch normale Alterungsprozesse spielen eine Rolle bei der Bandscheibendegeneration wie z.B. eine verminderte Versorgung durch eine Rarefizierung der Blutgefäße und eine Kalzifizierung der Endplatten, der Verlust von lebenden Zellen, die Modifikation von Matrixproteinen und die Ermüdungsschäden der Matrix (14; 15).

5.2.5 Bänder

Die Bänder der Wirbelsäule verlaufen zwischen den Wirbelkörpern und den Bandscheiben (Ligamentum longitudinale posterius und Ligamentum longitudinale anterius), den Wirbelbögen (Ligamenta flava) und den Quer- und Dornfortsätzen (Ligamenta intertrans- versalia, interspinalia und supraspinalia). Sie sind maßgeblich für die Stabilität der Wirbelsäule und deren Bewegungsumfang verantwortlich. Das Lig. longitudinale posterius hat die Aufgabe, eine übermäßige Beugung der Wirbelsäule nach vorne zu verhindern und die Bandscheiben zu sichern. Das Lig. longitudinale anterius verhindert eine zu starke Flexion nach hinten. Außerdem sind die Bänder für die Eigenform der Wirbelsäule verantwortlich. Die Ligg. flava sind aus elastischen Fasern und wirken streckend gegen die Schwerkraft des Rumpfes an (12).

Abb. 2: Humane Halswirbelsäule (C2-Th1) (13)

(25)

Die Wirbelsäule des Schafes besteht ebenfalls aus Hals-, Brust-, Lenden- und Kreuzwirbeln in gleicher Anzahl wie beim Menschen. Hinzu kommen noch die Schwanzwirbel. Anders als bei der menschlichen Wirbelsäule verlaufen die Wirbel hier horizontal und tragen nicht das gesamte Körpergewicht des Tieres. Die Wirbelsäule hat drei Krümmungen, eine dorsal- konvexe Kopf-Hals-Krümmung, eine dorsal-konkave Hals-Brust-Krümmung und eine schwache dorsal-konvexe Brust-Lenden-Krümmung.

Die Halswirbelsäule besteht genau wie beim Menschen aus sieben Wirbeln, welche ihm ähnlich aus Wirbelkörper (Corpus vertebrae), Wirbelbogen und den Fortsätzen (Processus vertebrae) bestehen. Die Wirbel C1 und C2 weichen ebenfalls von der Grundbauart ab, seien hier aber nicht weiter erwähnt. Die Wirbel C3-C7 werden bis zum letzten Halswirbel allmählich kürzer, beim Menschen nehmen sie hingegen an Länge zu. Zwischen den Wirbeln befinden sich die Bandscheiben (Disci intervertebrales). Sie entsprechen dem gleichen Grundbauplan wie beim Menschen. Ein weiterer Unterschied zur humanen HWS ist die kräftige Crista ventralis mit ihrem kaudalen Tuberculum an den Wirbeln C3- C5.

Als Processi vertebrae sind an jedem Wirbel analog zum Menschen ein Dornfortsatz (Processus spinosus), zwei Querfortsätze (Processus transversus) und vier Gelenkfortsätze (Processus articulares) zu finden. Die Processi articulares craniales und caudales entsprechen den Facettengelenken bei der humanen Spezies. Sie sind groß und besitzen mehr oder weniger horizontal gestellte Gelenkflächen. Sie bestimmen vor allem die Stärke der Seitwärtsbewegung des Halses (16).

Abb. 3: Halswirbelsäule eines jungen Schafes (16)

5.3 Anatomie der Halswirbelsäule des Schafes

(26)

______________________________________________________________5 Einleitung

26

5.4.1 Bewegungssegment nach Junghanns

Als Junghannssches Bewegungssegment oder auch als Functional Spine Unit (FSU) wird die kleinste funktionelle Bewegungseinheit der Wirbelsäule bezeichnet (17; 18). Sie besteht aus zwei Wirbelkörpern, der dazwischen liegenden Bandscheibe sowie den direkt anschließenden Bändern, Wirbelbogengelenken, Nerven und Muskeln. Die Wirbelsäule besitzt 25 solcher Segmente. Die Mobilität jedes einzelnen Segmentes beträgt nur wenige Grad, ihre Summe ermöglicht jedoch den ausgeprägten Bewegungsumfang (Range of Motion) der gesamten Wirbelsäule (19).

5.4.2 Range of Motion (RoM) der Halswirbelsäule

Der physiologische Bewegungsumfang der gesamten Wirbelsäule wird als total Range of Motion (tRoM) bezeichnet. Er kann für die einzelnen Bewegungsrichtungen separat angegeben werde und setzt sich zusammen aus der Flexion (Beugung des Kopfes nach vorne), der Extension (Streckung nach hinten), der Seitneigung des Hauptes in beide Richtungen (laterale Beugung) und der Drehung zu beiden Seiten (axiale Rotation). Für die Halswirbelsäule beim Menschen gelten folgende Werte, wobei die aufgeführten Angaben gemittelte Werte darstellen und eine große Streuung aufweisen, da unterschiedliche Kollektive und Methoden zu Grunde lagen (17):

C2/3 C3/4 C4/5 C5/6 C6/7 gesamte HWS

Flexion/Extension 10°

(5-16°)

15°

(7-26°)

20°

(13-29°)

20°

(13-29°)

17°

(6-26°) 40°/75°

einseitige laterale Beugung

10°

(11-20°)

11°

(9-15°)

11°

(0-16°)

8°

(0-16°)

7°

(0-17°) 35°

einseitige axiale Rotation

3°

(0-10°)

7°

(3-10°)

7°

(1-12°)

7°

(2-12°)

6°

(2-10°) 45°

Tab. 1: Range of Motion der HWS (17)

5.4.3 Intradiskale Drücke

Der Druck in der Bandscheibe ist individuell sehr unterschiedlich, besonders im Hinblick auf die relativen Druckveränderungen bei Haltungswechseln (20). Er ist abhängig vom Wassergehalt der Bandscheibe, von der Stellung der benachbarten Wirbel zueinander und der Lage der Wirbelsäule im Raum sowie der körperlichen Belastung (Sitzen, Laufen, Springen, Lasten tragen). Pospiech et al. haben in ihrer Arbeit in sieben humanen Präparaten in den Segmenten C3/4 und C5/6 den intradiskalen Druck in vitro mit folgenden Ergebnissen gemessen (21):

5.4 Biomechanik der zervikalen Wirbelsäule

(27)

Flexion/Extension Axiale Rotation Laterale Beugung

C3/4 3,2 (1,2-4,3) 2,5 (1,4-3,6) 1,6 (0,8-3,1)

C5/6 2,3 (0-5,6) 1,7 (0-3,8) 1,6 (0,4-4,9)

Tab. 2: Medianwerte und Spannweite (Minimum-Maximum) des intradiskalen Drucks [bar] für Nativpräparate in vitro (21)

Hattori et al. haben den zervikalen intradiskalen Druck an 48 wachen Patienten in vivo in 80 Bandscheiben (C3-C7) bestimmt (20). Alle Patienten waren wegen degenerativ bedingter Halswirbelsäulenbeschwerden in Behandlung. Die Messungen wurden in Neutralstellung bei liegenden bzw. sitzenden Probanden sowie in Flexion/Extension, lateraler Beugung und axialer Rotation im Sitzen vorgenommen und zeigten folgende Ergebnisse ohne die Angabe genauer Segmenthöhen:

Neutralstellung (Rückenlage/Sitzen)

Flexion/Extension Axiale Rotation Laterale Beugung

3,1±0,4/4,4±0,5 5,9/9,1 3,9-5,3

Tab. 3: In vivo gemessener intradiskaler Druck [bar] an wachen Patienten in unterschiedlichen Funktionen (20)

Hattori et al. stellten eine deutliche Abhängigkeit der Werte vom jeweiligen Degenerationszustand der Bandscheibe fest. Mit zunehmendem Verschleiß der Bandscheibe sank der intradiskale Druck und der Unterschied der Drücke in den verschiedenen Positionen des Nackens wurde ebenfalls geringer. Die Anlage einer äußeren Extension im Sinne einer Distraktion führte zu einer Druckabnahme um 50% in gesunden Bandscheiben, in degenerierten wurden Drücke um 0 bar gemessen (20).

Der intradiskale Druck ist von allen Messgrößen, die an der Wirbelsäule bestimmt werden können (Änderung der Körpergröße nach dem Wechsel der Körperposition oder Belastung, der intraabdominelle Druck oder die Belastung von Implantaten zur Wirbelsäulen- stabilisierung), wahrscheinlich derjenige, der die Wirbelsäulenbelastung an sich am besten widerspiegelt (22).

Degenerative Veränderungen in der Wirbelsäule sind bei nahezu allen Menschen ab dem 50. Lebensjahr radiologisch nachweisbar. Behandlungswürdig werden sie aber nur, wenn sie klinisch in Form von Schmerzen oder Beeinträchtigungen der neurologischen Funktion auffällig werden.

Die meisten Verschleißerscheinungen treten in den beweglichen Teilen der Wirbelsäule, also der Hals- und Lendenwirbelsäule, auf (23).

5.5.1 Bandscheibenvorfall

Im Laufe des Lebens nimmt die Wasserbindungsfähigkeit der Bandscheibe ab. Der äußere Ring der Bandscheibe, der Anulus fibrosus, bekommt Risse (Chondrose). Dadurch tritt

5.5 Degenerative Erkrankungen der Halswirbelsäule

(28)

______________________________________________________________5 Einleitung

28

Material des inneren Nucleus pulposus aus. Dies nennt man dann einen Bandscheiben- vorfall. Er kann auf verschiedenen Höhen der Wirbelsäule vorkommen und sich in verschiedene Richtungen ausbreiten. Hieraus ergeben sich dann der Schweregrad und die klinische Symptomatik. Besonders schwerwiegend sind Vorfälle nach dorsal mit Druck auf den Duralsack, in dem das Rückenmark verläuft oder nach dorsolateral mit Bedrängung der Nervenwurzeln. Es kann zu Schmerzen, Sensibilitätsstörungen, Reflexminderungen sowie motorischen Ausfällen kommen (23).

5.5.2 Spinalkanalstenose

Die Spinalkanalstenose stellt eine weitere Folge der Wirbelsäulendegeneration dar. Durch die Höhenminderung der Bandscheibe wird der Druck auf die Wirbelgelenke, die Facettengelenke, erhöht. Es entsteht eine Arthrose (Spondylarthrose), die zu Sklerosierungen und osteophytären Anbauten führt und sich in den Spinalkanal ausbreiten und ihn somit verschmälern kann. Das Rückenmark und die abgehenden Nervenwurzeln haben somit weniger Platz und es kann zu o.g. Beschwerden kommen. Bei schweren Formen können auch Zeichen der Rückenmarksschädigung im Sinne einer zervikalen Myelopathie auftreten (23).

5.5.3 Instabilität

Durch degenerative Veränderungen der Bandscheibe und/oder der Wirbelgelenke kann eine Instabilität im Bewegungssegment auftreten. Durch die Höhenminderung der Bandscheiben verlieren die umliegenden ligamentären Strukturen ihre Spannung. Die Facettengelenke, welche ein Gleiten nach vorne normalerweise verhindern, verlieren zudem durch Arthrose ihre geometrische Konfiguration. Es kann somit sogar zur Verschiebung der Wirbelkörper zueinander (Pseudospondylolisthesis) kommen (19).

Beschwerden bei degenerativen Wirbelsäulenerkrankungen werden, wenn möglich, immer erst konservativ durch physikalische Anwendungen (Wärme, Massagen etc.), medikamentöse Therapie und krankengymnastische Beübung behandelt. Versagt diese Therapie über mehrere Wochen, tritt eine Verschlimmerung der Symptome auf oder sind von Anfang an eine Cauda-equina-Lähmung mit Blasen-/Mastdarm-Funktionsstörungen, eine Reithosenanästhesie oder akut auftretenden, funktionell relevanten Lähmungen vorhanden, ist die Operationsindikation sofort zu stellen (23).

5.6.1 Diskektomie und Dekompression

Unter Diskektomie versteht man das operative Entfernen einer Bandscheibe. Die Nervenwurzeln sowie das Rückenmark werden dadurch von möglichem Druck entlastet.

Hinzu kommt die Entfernung von durch Degeneration entstandenen spondylophytären

5.6 Behandlungsoptionen

(29)

Randzacken, die die neuralen Strukturen einengen. So werden die Voraussetzungen geschaffen, unter denen sich Schmerzen, Lähmungen und Taubheitsgefühle reduzieren bzw. beheben lassen.

5.6.2 Spondylodese

Mit Spondylodese (Fusion) ist die Versteifung zweier oder mehrerer benachbarter Wirbelkörper mittels unterschiedlicher Verfahren (s.u.) gemeint. Dies geschieht, indem man die Bandscheibe(n) entfernt und mit nicht beweglichen Interponaten ersetzt, um dadurch einen soliden knöchernen Durch- bzw. Umbau des Bandscheibenraumes zu erreichen. Im Anschluss an diese Intervention ist eine Bewegung im behandelten Wirbelsegment nicht mehr möglich. Indikationen für eine Spondylodese der HWS sind Instabilitäten (Trauma, Tumor, Entzündungen, Degeneration) oder Maßnahmen, die eine Diskektomie und Dekompression erfordern.

5.6.2.1 Spondylodese mit Knocheninterponat

Die Spondylodese wird nach dem oben vorgestellten Verfahren von Smith und Robinson durchgeführt (3). In den zuvor ausgeräumten Zwischenwirbelraum wird ein passender Knochenspan (Knocheninterponat), z.B. aus dem Beckenknochen, eingebracht, um den Abstand zwischen den Wirbelkörpern beizubehalten und somit die Stabilität der umliegenden ligamentären Strukturen zu erhalten. Neben autologem Knochen bestehen Alternativen in der Verwendung allo- oder heterogener Knochenmaterialien. Somit sind die Voraussetzungen für eine ossäre Fusion geschaffen.

5.6.2.2 Spondylodese mit Cages

Bei diesem Verfahren wird anstelle des Knocheninterponats ein künstlich hergestellter Cage in den leeren Zwischenwirbelraum eingebracht. Er hat die gleiche Funktion wie ein Knochenspan, aber den Vorteil, dass dem Patienten eine Spanentnahme an anderer Stelle und somit ein weiteres Operationsgebiet mit möglichen Komplikationen erspart bleibt.

Regelhaft eingesetzte Materialien sind aus Titan, Carbon und PEEK (Poly-Ether-Ether- Keton) (4).

5.6.2.3 Spondylodese mit ventraler Plattenosteosynthese

Hierbei wird die Versteifung der beiden Wirbelkörper noch zusätzlich zum Knocheninterponat oder zum Cage durch eine ventrale Platte verstärkt. Diese wird direkt am Wirbelkörper fixiert und verhindert somit die Bewegung der Wirbel gegeneinander. In der Regel werden hierfür Platten aus Titan verwendet, die heutzutage meist winkelstabil oder semirigide sind (24).

(30)

______________________________________________________________5 Einleitung

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5.6.2.4 Komplikationen bei der Spondylodese

Nachdem Smith und Robinson 1950 die ersten Operationen mit der anterioren zervikalen Fixation mit körpereigenem Beckenspan (Autograft) durchgeführt hatten, lag die Morbidität bei 25% (3). Die Probleme stellten sich durch Infektionen, Pseudarthrosen und anhaltenden Schmerz dar (25; 26). Nachdem zur Fusionierung Allo- statt Autografts verwendet wurden, verliefen 90% der Fusionen bei einem Segment erfolgreich und 72%

bei zwei Höhen (27). Die Kombination zwischen Allograft und vorderer zervikaler Platten- fixierung steigerte die Erfolgsquote auf 96% bei einem bzw. 91% bei zwei Segmenten (27).

Die Nachteile der Allografts waren ihr beschränktes Vorhandensein, die unregelmäßigen Ausmaße und das Risiko, bakterielle und virale Infektionen zu übertragen. Deshalb wurden an ihrer Stelle auch synthetische Materialien verwendet (z.B. PEEK: Poly-Ether-Ether- Keton). Das Verfahren nach Smith und Robinson gilt bis heute als Goldstandard zur Behandlung therapieresistenter Schmerzen in der HWS (28).

Ein weiteres Problem der zervikalen Fusion stellt das Auftreten von Pseudarthrosen (Scheingelenken) dar. Sie treten insbesondere bei mehrsegmentalen Fusionen auf.

Bohlmann et al. berichteten über eine Rate von 13% nach durchschnittlich 6 Jahren (11%

bei unisegmentaler, 17% bei multisegmentaler Fusion) mit einer Reoperations- notwendigkeit von 17% der Patienten (29).

5.6.2.5 Anschlusspathologie

Im Anschluss an eine Fusion zweier oder mehrerer Wirbel treten oft im Verlauf ähnliche Symptome aufgrund von Problemen in den Segmenten ober- und unterhalb der Versteifung auf, welche als Anschlusspathologien bezeichnet werden. Diese Beschwerden werden unterschiedlichen Ursachen zugeschrieben. Es gibt Arbeiten, die schlussfolgern, dass durch die Versteifung eine höhere Belastung der Nachbarsegmente hinsichtlich ihrer Beweglichkeit und des intradiskalen Druckes resultiert und die benachbarten Band- scheiben mehr beansprucht werden und somit schneller degenerieren. Andere Autoren behaupten hingegen, dass jeder Bandscheibenverschleiß ein natürlicher Prozess des Alterns ist und es keinen Bezug zu der vorangegangenen Fusion gibt.

Hilibrand et al. haben 374 Patienten über 21 Jahre nach einer anterioren zervikalen Fusion beobachtet und festgestellt, dass es eine signifikante Korrelation zwischen der Versteifung und dem Auftreten von Symptomen an benachbarten Segmenten gab. 2,9% der Patienten wiesen im ersten Jahr nach der Operation Radikulopathien auf, 25% in einer 10-Jahres- Periode (30). 2/3 der Patienten erhielten zusätzliche zervikale Fusionen. Katsuura et al.

berichteten über radiographische Veränderungen in benachbarten Segmenten bei 50% der Patienten, von denen 19% einen zusätzlichen chirurgischen Eingriff an der HWS bekamen (31). In einer Langzeitstudie mit einer mittleren Nachuntersuchungszeit von 21 Jahren fanden Gore und Sepic heraus, dass 16% ihrer Patienten nach anteriorer zervikaler Fusion einen Eingriff auf Grund von symptomatischen Degenerationen der Nachbarsegmente brauchten (32). In anderen Langzeitstudien werden erneute Operationsraten von im Mittel

(31)

6-7% nach ventraler Spondylodese der HWS in den Nachbarsegmenten angegeben (29; 33;

34).

Goffin et al. hingegen haben herausgefunden, dass degenerative segmentale Veränderungen viel häufiger bei alten Patienten auftraten, die auf Grund von degenerativen Wirbelsäulenerkrankungen mit der anterioren Fusion behandelt wurden, als bei jungen Personen, die eine Spondylodese nach einem Trauma erhielten (35). Gore et al.

fanden keine radiologischen Unterschiede zwischen Patienten mit fusionierten Wirbeln und einer Kontrollgruppe 5 Jahre nach der Operation (36). Und auch Villas et al. konnten nachweisen, dass nicht operierte symptomatische Patienten in Langzeituntersuchungen genauso häufig Anschlussdegenerationen der zum primär behandelten Segment benachbarten Höhen entwickelten wie die Betroffenen mit anteriorer zervikaler Fusion (37). Daraus schlossen sie, dass vielleicht gar nicht die Fusion für die Anschluss- degenerationen verantwortlich war. Rao et al. zeigten, dass der intradiskale Druck und der Bewegungsumfang der benachbarten Segmente nicht signifikant durch eine Fusion beeinflusst wurden und schlussfolgerten daraus, dass die degenerativen Veränderungen mehr eine Folge des natürlichen Alterungsprozesses waren als der biomechanischen Veränderung (38).

5.6.3 Arthroplastischer Bandscheibenersatz

Der arthroplastische Bandscheibenersatz (englisch: Total Disc Replacement) ist ein relativ neues Verfahren und bietet in geeigneten Fällen eine Alternative zur Spondylodese.

Hierbei ersetzt ein mobiles Implantat, eine sogenannte Bandscheibenprothese (s. 5.7), die degenerierte Bandscheibe. Das primäre Ziel ist genau wie bei der Fusionsoperation die Diskektomie mit Dekompression der nervalen Strukturen. Das sekundäre Ziel besteht im Erhalt der natürlichen Beweglichkeit des behandelten Segmentes und möglichst auch der angrenzenden Höhen. Die prothetische Versorgung soll somit das Problem der Anschluss- pathologien beheben, indem sie theoretisch den physiologischen Zustand wiederherstellt und die Beweglichkeit im operierten Segment aufrecht erhält. So sollen die benachbarten Höhen nicht zusätzlich beansprucht und keinen höheren Druckbelastungen ausgesetzt werden. Ob das für die Realität zutrifft, ist zurzeit noch unklar, da es wenige Studien über in vivo-Testungen der Prothesen und keine Langzeitergebnisse (10-15 Jahre) zur arthroplastischen Versorgung der HWS gibt. Der längste Studienzeitraum war bei Robertson und Metcalf zu finden, die über 14 Patienten berichteten, die mit der Prestige I- Prothese versorgt und über 4 Jahre nachkontrolliert worden waren. Sie beobachteten eine erhaltene Beweglichkeit im operierten Segment (39). Außerdem existieren klinische Studien zur PCM-Prothese, zur Prodisc-C, zur Frenchay-Prothese und die meisten zur Bryan-Prothese. Sie erstrecken sich über einen Zeitraum von 12 bis 24 Monaten.

Unabhängig vom Prothesentyp wiesen die Mehrzahl der Studien die erhaltene Beweglichkeit im operierten Segment nach (40). Goffin et al. berichteten über eine ähnliche Beweglichkeit nach Implantation der Bryan-Prothese im Segment C5/6 verglichen