Originalien Orthopäde 2015 · 44:162–169 DOI 10.1007/s00132-014-3072-x Online publiziert: 28. Januar 2015 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015
M. Rickert1 · M. Arabmotlagh1 · C. Carstens2 · E. Behrbalk3 · M. Rauschmann1 · C. Fleege1 1 Abteilung für Wirbelsäulenorthopädie, Orthopädische Universitätsklinik
Friedrichsheim gGmbH, Frankfurt am Main, Deutschland 2 Kilinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Stadtklinik Baden-Baden,
Klinikum Mittelbaden gGmbH, Baden-Baden, Deutschland 3 The Centre for Spinal Studies and Surgery, Queen’s Medical Centre, Nottingham, UK
Posteriore lumbale interkorporelle Fusionscages Softwarebasierte Operationsplanung – erste Ergebnisse Die Fusion eines oder mehrerer Wirbelsäulensegmente gehört seit vielen Jahrzehnten zum Standard bei der Therapie degenerativer Wirbelsäulenerkrankungen. Die damit verbundene jahrzehntelange Erfahrung lässt neben einer Vielzahl erfolgreicher Ergebnisse auch einige noch nicht hinreichend gelöste Probleme erkennen. Ein wesentliches Problem stellt die Anschlussdegeneration dar, also der Verschleiß der sich an die Fusion anschließenden kranialen und kaudalen Segmente, welcher oftmals mit einer Instabilität einhergeht. Langzeitergebnisse zeigen, dass mit einer solchen Komplikation in bis zu 50 % der Fälle gerechnet werden muss [14].
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Ein wesentliches Problem stellt die Anschlussdegeneration dar Man darf nach vorsichtigen Schätzungen davon ausgehen, dass die Rate der Anschlussdegenerationen nach einer Fusion höher liegt, als eine im Spontanverlauf zu erwartende De-novo-Degeneration [11]. So konnten Aiki et al. [1] anhand eines 7-jährigen Nachuntersuchungszeitraums nachweisen, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens umso höher war, je älter der Patient zum Zeitpunkt der Erstoperation war, je mehr Segmente fusioniert
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wurden (1 Segment 5,8 %, 3 Segmente 33,3 %) oder ob im Nachbarsegment eine Dekompression vorgenommen wurde. Auch scheint das Risiko einer Anschlussdegeneration bei einer rein posterioren Fixation etwas geringer zu sein als bei einer intersomatischen Fusion [4, 13]. Dies steht in Zusammenhang mit der Steifigkeit der Konstruktion. Bei einer 360°-Fusion ist das Segment definitiv stabil, während eine rein posteriore Fixation eine Mikrobewegung erlaubt. Des Weiteren konnte in verschiedenen Studien nachgewiesen werden, dass die anteriore Fusion zu einer intradiskalen Druckerhöhung von bis zu 45 % im angrenzenden Segment führt [5, 18, 19]. Ein ähnlicher Effekt kann bei einer Überdistraktion des Bandscheibenfaches beobachtet werden [8]. Es erscheint also folgerichtig anzunehmen, dass diese Druckerhöhung in den benachbarten Bandscheiben umso stärker ist, je mehr das betroffene Segment in einer Abweichung von seiner physiologischen Mittelstellung fusioniert wird. Gleichzeitig führt eine solche Fehleinstellung auch dazu, dass im Nachbarsegment die physiologische Mittelstellung kompensatorisch in Richtung Flexion oder Extension verschoben wird. Dies wiederum erhöht die Belastung der zugehörigen Facettengelenke. Die Nichtberücksichtigung der segmentalen physiologischen Einstellung jedes einzelnen Bewegungssegments und die daraus resultierende sagittale Im-
balance ist dementsprechend für Klöckner et al. [9] eine Hauptursache von Re visionsoperationen. Die Herausforderung für den Chirurgen, der das Segment bei der Fusion physiologisch einstellen will, besteht allerdings darin, dass es „diese“ physiologische Einstellung nicht gibt, sondern dass sie einer großen interindividuellen Schwankungsbreite unterliegt. Beispielsweise fanden Vialle et al. [20] bei asymptomatischen Personen mit einem Durchschnittsalter von 35 Jahren eine Schwankungsbreite der lumbalen Lordose zwischen 30° und 89° (Durchschnitt 60°) und die der thorakalen Kyphose zwischen 0° und 69° (Durchschnitt 41°).
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In Abhängigkeit vom Alter ändert sich das sagittale Profil und damit die sagittale Balance Auch ändert sich das sagittale Profil und damit die sagittale Balance in Abhängigkeit vom Alter. In der Regel nimmt im Alter – hauptsächlich bedingt durch Osteoporose und Bandscheibendegeneration – v. a. die thorakale Kyphose zu („life is a kyphosing event“; [7]). Die Fusion eines oder mehrerer Segmente der Lendenwirbelsäule (LWS) in physiologischer Stellung muss also die individuelle Lordose M. Rickert und M. Arabmotlagh haben zu gleichen Teilen zu der Arbeit beigetragen.
Abb. 1 8 Titan-PLIF-Cages mit Schraubendesign und Rechteckgeometrie in den dorsalen Anteilen. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine Intelligence AG)
rateur mit seiner Evidenz gute bis sehr gute Ergebnisse erzielen kann, die Erfahrungen mit Hüft- und Knieendoprothesen zeigen jedoch auch, dass eine softwareunterstützte Prothesenplanung von großem Vorteil ist [15, 21]. Hier hat sich die digitale Prothesenplanung bereits als präzises Werkzeug und zuverlässiges Hilfsmittel dargestellt. Das Hüftgelenk als „einfaches“ Kugelgelenk und das Kniegelenk als komplexeres Scharniergelenk sind dabei einfacher zu berechnen als die Wirbelsäule, bei der es sich um ein System von hintereinander geschalteten und sich gegenseitig beeinflussenden Einzelgelenken handelt.
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Sowohl Patient als auch Operateur profitieren von der präoperativen Operationsplanung
Abb. 2 8 a Paralleles Positionieren der Cages im Bandscheibenfach, b Auffüllen des intervertebralen Raums mit Knochenersatzmaterial. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine Intelligence AG)
und das altersabhängige sagittale Gesamtprofil der Wirbelsäule berücksichtigen. Ein weiteres wesentliches Problem der interkorporellen Fusion besteht im Verlust der ursprünglich angestrebten und erzielten Einstellung des Segments im postoperativen Verlauf. Dieser Korrekturverlust trat nahezu regelhaft bei ausschließlicher Verwendung von autologer oder homologer Spongiosa auf [2]. Mit dem Einsatz von Platzhaltern konnte diese hohe Rate gesenkt werden [3]. Unter den gegenwärtigen Bedingungen werden solche Platzhalter hauptsächlich über dorsale Zugänge in der PLIF- (posteriore lumbale interkorporelle Fusion) oder in der TLIFTechnik (transforaminale lumbale interkorporelle Fusion) eingebracht. Aber auch mit diesen Verfahren wird das Einsinken der Implantate nicht verhindert. So berichten Lee et al. [10] über ihre Erfahrungen mit 66 Patienten, bei denen eine dorsoventrale Spondylodese durchgeführt wurde. Ein Jahr postoperativ fanden sie durch CT-Untersuchungen ein Einsinken des Cages in die obere
Deckplatte von 1,26 mm und in die untere Deckplatte von 0,72 mm in der koronaren Ebene. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die obere Deckplatte schwächer ist als die untere. Generell ist die Knochendichte der Deckplatten und damit ihre Rigidität unterschiedlich verteilt. Der dorsale Teil ist stärker als der ventrale, die Peripherie ist stärker als das Zentrum [6]. Lee et al. [10] fordern deshalb, dass der Operateur den Cage so lang wie möglich wählen sollte, um ihn an der Peripherie der Endplatten abzustützen. Diese Forderung wird durch die biomechanische Analyse von Polikeit et al. [16] unterstützt. Auch aus ihrer Sicht soll das Cagedesign eine Abstützung am kortikalen Ring erlauben und andererseits Platz bieten, damit zwischen den Cages und Knochen genügend Spongiosa platziert werden kann, um eine entsprechend ausreichende Fusionsmasse zu bekommen. Diese Erkenntnisse fordern indirekt ein, dass eine Fusionsoperation an der LWS präzise geplant werden sollte. Zwar ist es unstrittig, dass ein erfahrener Ope-
Um einen Patienten evidenzbasiert behandeln zu können, benötigt man eine präzise Planung. Die präzise präoperative Planung sollte mit speziellen Implantaten umgesetzt werden, die aufgrund ihres Designs bestmöglich gewährleisten, dass die intraoperativ erreichte Korrektur des Segments auch im postoperativen Verlauf aufrechterhalten bleibt. Unter der Frage der intraoperativen Umsetzbarkeit einer entsprechenden Planung und Überprüfung des Fusionsergebnisses sowie klinischem Outcome wurde eine erste Anwendungsbeobachtung zu PLIF-Cage-Implantationen durchgeführt.
Material und Methode Zur Überprüfung der Frage, ob ein Zusammenwirken einer präzisen softwaregestützten Planung mit einem auf der Planung basierenden Implantat die angestrebte Korrektur dauerhaft gewährleistet, haben wir eine Planungssoftware (Vertaplan®) und die entsprechenden Implantate (Vertaconnect PLIF, Fa. Spontech Spine Intelligence AG) im Rahmen einer Anwendungsbeobachtung evaluiert.
Cagedesign Bei dem verwendeten Implantat handelt es sich um einen PLIF-Cage aus einer biokompatiblen Titanlegierung. Der Cage Der Orthopäde 2 · 2015
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Zusammenfassung · Abstract Orthopäde 2015 · 44:162–169 DOI 10.1007/s00132-014-3072-x © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 M. Rickert · M. Arabmotlagh · C. Carstens · E. Behrbalk · M. Rauschmann · C. Fleege
Posteriore lumbale interkorporelle Fusionscages. Softwarebasierte Operationsplanung – erste Ergebnisse Zusammenfassung Hintergrund. Sagittale Fehlstellungen, Anschlussdegenerationen sowie Korrekturverluste durch Einsinken von Cages zählen zu den Hauptursachen für Revisionsoperationen nach lumbalen Spondylodesen. Basierend auf den Erfahrungen aus der Hüft- und Knieendoprothetik erscheint es naheliegend anzunehmen, dass eine softwaregestützte präoperative Planung der individuell notwendigen Korrektur im Zusammenspiel mit hierauf abgestimmten Cages langfristig zu einer Ergebnisverbesserung führt. Ziel der Arbeit. Es soll die Frage nach der intraoperativen Umsetzbarkeit einer entsprechenden präoperativen Planung beantwortet werden und inwieweit die Planungen zutreffend sind. Nebenzielgrößen sind die Überprüfung des Fusionsergebnisses spezieller PLIF-Implantate (posteriore lumbale interkorporelle Fusion, „posterior lumbar interbody fusion“) sowie radiologisches und klinisches Outcome.
Material und Methoden. Im Zeitraum von 09/2012 bis 05/2013 wurden 30 Patienten in eine Anwendungsbeobachtung eingeschlossen, mit der Planungssoftware präoperativ geplant und mit den entsprechenden PLIFCages versorgt. Die radiologische Evaluation erfolgte nach 3 Monaten mittels Dünnschichtcomputertomogramm. Ergebnisse. Insgesamt konnten nach 3 Monaten 24 (80 %) Patienten nachuntersucht werden. Bei diesen 24 Patienten traf die präoperative Planung tatsächlich in 17 Fällen mit dem intraoperativ implantierten Cage zu, was einer Übereinstimmung von ca. 71 % entspricht. Die Fusionsrate für diese 24 vollständig nachuntersuchten Patienten lag bei 91,7 %. Schlussfolgerung. Die Ergebnisse dieser Anwendungsbeobachtung zur Planung intervertebraler Cages zeigen positive Erfahrungen mit diesem neuartigen Therapieansatz. Das limitierte Klientel zeigte für die intraope-
rative Umsetzung der geplanten Cages gute Ergebnisse und eine adäquate Fusionsrate. Unabhängig hiervon muss eine softwarebasierte Operationsplanung jederzeit kritisch hinterfragt werden. In letzter Konsequenz liegt die Verantwortung beim Operateur und gegebenenfalls müssen intraoperativ Modifikationen des geplanten Vorgehens vorgenommen werden. Welchen Einfluss diese Planung auf den Langzeitverlauf und die wichtige Frage der Anschlussinstabilität hat, kann zum derzeitigen Stand nicht beantwortet werden. Schlüsselwörter Wirbelsäulenerkrankung, degenerative · Fusion · Anschlussdegeneration · Lordosewinkel · Operationsplanung
Posterior lumbar interbody fusion implants. Software assisted planning – preliminary results Abstract Background. Sagittal imbalance, adjacent segment degeneration, and loss of correction due to cage sintering are the main reasons for revision surgery after lumbar fusion. Based on the experience from hip and knee replacement surgery, preoperative softwareassisted planning combined with the corresponding cages is helpful to achieve better long-term results. Objectives. Evaluation of the procedure regarding intraoperative application of preoperative planning and examination to what extent the planning was correct. Materials and methods. In all, 30 patients were included in the period from September 2012 to May 2013 in an observational study, planned preoperatively with the planning
weist ein zylindrisches Schraubendesign mit einer Rechteckgeometrie in den dorsalen Anteilen auf. Die Kammer innerhalb des Cages ist klein angelegt, weshalb in den Cage nur wenig Knochenersatzmaterial eingebracht werden kann. Umso mehr wurde bei der chirurgischen Technik darauf geachtet, zwischen den Cages und um die Cages herum ausreichend
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software, and treated with the corresponding PLIF cages. The radiological evaluation was performed by thin-layer CT after 3 months. Results. A total of 24 (80 %) patients were followed up after 3 months. In these 24 patients, the preoperative planning actually was correct in 17 cases with the intraoperatively implanted cage, which corresponds to a match of about 71 %. The fusion rate for these 24 patients who underwent full examinations was 91.7 %. Conclusion. The results of this observational study to evaluate the planning of intervertebral cages show positive experience with this novel therapeutic concept. Despite the limited number of participants, good results were observed for the intraoperative implementa-
Knochenersatzmaterial in das Bandscheibenfach einzubringen. Bevorzugt wurde hier autologer Knochen verwendet, der im Rahmen der Dekompression gewonnen wurde (. Abb. 1, 2 ). Der Zugang erfolgte in Standardtechnik über einen Mittellinien- und entsprechenden PLIF-Zugang. Im Zeitraum von September 2012 bis Mai 2013 konnten ins
tion of the planned cages and an adequate fusion rate was obtained. Irrespective of this, a software-based surgical planning must be questioned critically any time. Ultimately, it is the surgeon’s responsibility to modify the planned procedure intraoperatively if necessary. Currently, the influence of this planning regarding the long-term course and the important question of adjacent segment instability remains unanswered. Keywords Spinal fusion · Lumbar lordosis · Surgical planning · Intervertebral disc degeneration · Adjacent segment degeneration
gesamt 30 Patienten in diese PLIF-Anwendungsbeobachtung miteingeschlossen werden. Für alle Patienten wurde die entsprechende Operationsplanung präoperativ durchgeführt und dokumentiert. Alle Patienten wurden in der entsprechen den PLIF-Technik und additivem Schrauben-Stab-System versorgt. Der Nachbe-
Abb. 3 8 Übersicht eines Planungsergebnisses mit entsprechender Cageauswahl. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine GmbH)
Abb. 4 8 „Best-practice-Liste“ mit absteigender Passgenauigkeit. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine GmbH)
obachtungszeitraum erstreckte sich über 3 Monate. Eingeschlossen wurden Patienten mit der Indikation zu einer mono- bzw. bisegmentalen Spondylodese der LWS, wie z. B. bei degenerativer Spondylolisthese mit konsekutiver Spinalkanalstenose. Als Ausschlusskriterium wurde eine bereits stattgehabte Fusion der LWS formuliert.
Abb. 6 8 Biapophysäre stabile Abstützung des Cages Abb. 5 8 Röntgenaufnahme mit entsprechender Röntgenkugel zur Kalibrierung
Planungssoftware Die Vertaplan®-Software kann auf der Basis von Nativröntgenaufnahmen der LWS in 2 Ebenen sowie von Funktionsaufnahmen der LWS im seitlichen Strahlengang die individuelle Höhe und den individuell notwendigen Winkel des zu korrigierenden Bandscheibenfaches vorschlagen und
anhand der Bewegungsaufnahmen berechnen, wie sich diese Korrektur voraussichtlich auf das Bewegungsausmaß der angrenzenden Segmente auswirken wird (. Abb. 3). Die Software ermittelt diese Werte mit Hilfe von Algorithmen, die aus der Analyse mehrerer hundert wirbelsäulengesunder Patienten entwickelt wurden (Datenbank der Fa. Spontech). Der Orthopäde 2 · 2015
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Originalien zwei Ebenen. Das Fusionsergebnis wurde mittels CT und multiplanaren Rekonstruktionen nach 3 Monaten postoperativ evaluiert.
Anzahl der Versorgungen 19
20 15
Ergebnisse 10 5
4
3
3 1
0 L3/4
L4/5
L5/S1
L3-L5
L4-S1
Abb. 7 9 Anzahl der versorgten Segmente (blau monosegmental, rot bisegmental)
Abb. 8 8 a, b Postoperatives Röntgenbild nach monosegmentaler Spondylodese L4/L5
Sollte die Software primär nicht in der Lage sein einen optimalen Cage zu ermitteln, dann bietet sie im Rahmen eines „Best-practice-Prinzips“ eine Tabelle an, bei der die bestmöglichen Cagevarianten vorgeschlagen werden. Somit wird dem Operateur weiterhin Hilfestellung bei der Cageauswahl gegeben (. Abb. 4). Der Planer oder Operateur kann jederzeit aktiv in den Planungsprozess eingreifen und entsprechende individuelle Veränderungen vornehmen. Zur Kalibrierung der Software wurde wahlweise das vorhandene Bildmaterial (Computertomographie, CT; Magnetresonanztomographie, MRT) oder auch eine standardisierte Röntgenkugel verwendet. Diese wurde dem Patienten auf der Haut befestigt und somit auf den Röntgenbildern mit abgebildet. Dieses Prinzip ist ebenfalls
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bereits in der Endoprothetik des Hüftund Kniegelenks etabliert (. Abb. 5). Zur operativen Realisierung dieser Planung steht ein System von multiplen PLIF-Cagevarianten zur Verfügung, die sich in Länge, Höhe und Winkel unterscheiden und auf diese Weise den weitaus größten Teil der möglichen Bandscheibenfachgeometrien abdecken. Die Cages sind so konzipiert, dass sie sich bei optimaler Länge sowie korrekter Implantation am ventralen und dorsalen kortikalen Ring des Wirbelkörpers abstützen. Durch das besondere Schraubendesign der Cages mit einer Rechteckgeometrie am dorsalen Anteil kommt es zu einer stabilen biapophysären Auflage und ein mögliches Einsintern sollte verhindert werden (. Abb. 6). Unmittelbar postoperativ erfolgte eine Röntgenkontrolle der LWS im Stehen in
Insgesamt konnten 30 Patienten (09/2012– 05/2013) in diese Anwendungsbeobachtung miteingeschlossen werden. Aus der Studiengruppe erhielten 26 Patienten eine monosegmentale Versorgung und 4 Patienten wurden bisegmental fusioniert. Die Planungsdauer pro Patient lag zu Beginn der Studie und Einarbeitung mit der Software bei ungefähr 20 min, verkürzte sich aber nach einer entsprechenden Lernkurve auf 12–15 min. Das hauptversorgte Segment war das Bandscheibenfach L4/5 mit insgesamt 23 Anwendungen (inklusive mono- und bisegmental; . Abb. 7). Insgesamt konnten nach 3 Monaten 24 (80 %) Patienten nachuntersucht werden. Entsprechende „drop out“ entstanden durch intraoperative Änderung des Versorgungskonzepts (n = 2) und durch Nichterscheinen der Patienten zum Nachuntersuchungstermin (n = 2) sowie nicht vorhandener CT-Diagnostik (n = 2). Bei diesen 24 Patienten stimmte die präoperative Planung in 17 Fällen mit dem intraoperativ implantierten Cage überein, was einer Korrelation von 71 % entspricht. Die radiologische Auswertung erfolgte durch einen unabhängigen Radiologen sowie zwei Wirbelsäulenchirurgen. Postoperativ wurde während des stationären Aufenthalts eine konventionell radiologische Kontrolle bei stehendem Patienten durchgeführt (. Abb. 8). In der unmittelbaren postoperativen radiologischen Verlaufskontrolle zeigte sich in 3 Fällen eine minimale Cagesinterung ohne die Konsequenz einer Revision. Bei allen Patienten wurde ein CT nach 12 Wochen (± 2 Wochen) mit multiplanaren Rekonstruktionen (MPR) im Knochenfenster durchgeführt (. Abb. 9). Als Fusionskriterien wurden eine knöcherne Konsolidierung in der sagittalen, transversalen und koronaren Ebene festgelegt. Das Vorliegen eines Vakuumphänomens im fusionierten Segment, einer Schraubenlockerung sowie ein signifikan-
Abb. 9 9 Postoperatives CT nach 3 Monaten: keine Cagesinterung oder -lockerung erkennbar
Abb. 10 8 Abdeckung der Wahrscheinlichkeit eines direkten Cagevorschlags mit entsprechender Toleranz aufgrund der vorgegebenen Bandscheibenfachgeometrie [22]
ter Korrekturverlust werteten wir als ein Zeichen mangelnder knöcherner Fusion. Diese radiologische Evaluierung erbrachte für 22 Patienten nach 3 Monaten eine Fusion oder zumindest partielle knöcherne Durchbauung. In weiteren Kontrollen außerhalb des Nachbeobachtungszeitraums resultierte aus den partiellen Durchbauungen keine Pseudarthrose, sondern es kam zu einer vollständigen Fusion. Bei 24 Patienten, die mit vollständig vorhandenem Bildmaterial nachuntersucht werden konnten, betrug die Fusionsrate 91,7 %. Die primär postoperativ gesehenen Cagesinterungen blieben im weiteren Verlauf stabil und es wurden keine weiteren Cageeinbrüche festgestellt.
Diskussion Es gilt mittlerweile als gesichert, dass ein gutes funktionelles Ergebnis nach operativer Behandlung einer degenerativen LWS-
Erkrankung zu einem großen Teil auch von der Wiederherstellung eines physiologischen sagittalen Profils abhängt. Diese Feststellung gilt nicht nur für das einzelne Segment, sondern auch für die Balance der Gesamtwirbelsäule. Allerdings ist die Wirbelsäule ein sehr komplexes Gebilde von hintereinander geschalteten und sich gegenseitig beeinflussenden Einzelgelenken, sodass die Abschätzung des Einflusses der Korrektur eines einzelnen oder mehrerer Segmente auf die restlichen Abschnitte schwierig ist. In unserer Studie wurden nur kurzstre ckige Spondylodesen (mono- und bisegmental) durchgeführt. Hier hat sich gezeigt, dass die segmentale Lordose gut rekonstruiert und verbessert werden konnte. Der Einfluss auf das Gesamtprofil ist anhand unserer Daten nicht im Detail überprüfbar, da im Rahmen der Nachuntersuchungen nicht gezielt Wirbelsäulenganzaufnahmen mit Einschluss der
Hüftköpfe durchgeführt wurden. Somit konnten die Veränderungen der Beckenparameter und des Wirbelsäulengesamtprofils nicht überprüft werden. In Bezug auf die Gesamtlordose der LWS konnte durch die Korrektur der segmentalen Lordose im operierten Segment keine signifi kante Änderung erzielt werden. Die . Tab. 1 stellt die durchschnittlichen Lordosewinkel der einzelnen LWSSegmente dar, die im Rahmen einer Literaturrecherche erarbeitet wurden. Vor allem in den Höhen L4/L5 und L5/S1 zeigen sich hohe Lordosewinkel, die durch die vorhandenen Cagewinkel (maximal 8°) nicht abgebildet werden können. Da die Software in entsprechenden Toleranzgrenzen mit ± 3° arbeitete, kann bei L4/L5 in 40 % der Fälle und bei L5/S1 in 20 % der Fälle ein direkter Cagevorschlag erfolgen. Bei den übrigen Konstellationen konnte der Cage aber anhand einer von der Software angebotenen und nach Passungsgüte sortierten Liste im Sinne eines „Best-practice-Vorgehens“ ausgewählt werden (. Abb. 10). Somit kann als Kritikpunkt dieser Versorgungsstrategie angesehen werden, dass mit dem vorhandenen PLIF-Implantat nur ein Lordosewinkel von 8° rekonstruiert werden konnte. Teilweise sind aber zur exakten Rekonstruktion der Lordose bei L5/S1 Winkelgrade bis ≥ 15° erforderlich. Eine weitere Diskrepanz besteht darin, dass in der PLIF-Technik Cages mit diesen hohen Winkelgraden nicht ohne weiteres implantiert werden können, ohne die nervalen Strukturen zu gefährden. Eine neuere Versorgungsoption stellen in diesen Fällen distrahierbare Cages dar. Der Orthopäde 2 · 2015
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Originalien Tab. 1 Segmentale Lordosewinkel
(Recherche im Auftrag der Spontech AG durchgeführt von SpineServ GmbH & und Co KG, Ulm [22])
T12-1 L1-2 L2-3 L3-4 L4-5 L5-1
Lordosewinkel ( ) 4,7 5,5 6,0 7,0 9,6 13,1
SD ( ) 2,9 2,9 3,1 3,3 4 4
L−SD ( ) 1,8 2,6 2,9 3,7 5,6 9,1
L+SD ( ) 7,6 8,4 9,1 10,3 13,6 17,1
L Lordosewinkel, SD Standardabweichung.
Insgesamt handelte es ich um eine kleine Patientengruppe, was die Gesamtaussage der Studie limitiert. Dennoch sollte die Zahl der versorgten Patienten ausreichen, um Tendenzen aufzuzeigen. So zeigt sich, dass die softwarebasierte Operationsplanung in den meisten Fällen ein gut passendes Implantat ermittelt hat, welches dann auch in den vorgeschlagenen Größen implantiert werden konnte. Die initiale Planungsdauer von 20 min konnte durch routinierten Umgang mit der Software zügig reduziert werden (12–15 min). Dies erscheint uns auch für den klinischen Alltag durchaus praktikabel und durchführbar. Ein weiterer positiver Aspekt liegt darin, dass die Operationsplanung den Operateur bereits dazu verpflichtet, das vorliegende Bildmaterial im Detail zu analysieren und das operative Konzept zu erarbeiten und zu überdenken. Die 3 Cagesinterungen, die sich im ersten postoperativen konventionellen Röntgenbild noch während des stationären Aufenthalts aufzeigten, führten wir auf primär zu kurz gewählte Implantate zurück. Dadurch kam es nicht zur gewünschten Abstützung auf dem stabilen kortikalen Ring der Wirbelkörper ventral und dorsal, sondern im weniger stabilen Wirbelkörperzentrum. Dadurch war eine frühzeitige Sinterung der Cages begünstigt. Der stationäre Verlauf in diesen 3 Fällen sowie die weiteren Nachuntersuchungen und das Fusionsergebnis blieben davon unbeeinträchtigt. Dennoch zeigen diese Fälle auf, dass es außerordentlich wichtig ist, den Cage in der geplanten Länge einzubringen, um eine biapophysäre Abstützung zu erzielen.
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Bezüglich der Beurteilung der Fusion nach Spondylodese werden der Zeitpunkt der Untersuchung und das Untersuchungsverfahren kontrovers diskutiert. Als optimaler Zeitpunkt werden in der Literatur 6 oder 12 Monate postoperativ angegeben. Der von uns präferierte Nachuntersuchungszeitpunkt zum Nachweis der knöchernen Fusion nach 3 Monaten kann unter diesem Gesichtspunkt als früh interpretiert werden, jedoch zeigt sich in dem vorliegenden Klientel, dass eine ausgebliebene Durchbauung nach 3 Monaten auch im weiteren Verlauf als eine Pseudarthrose persistierte und im Umkehrschluss aber nach 3 Monaten eine Fusion auch stabil blieb.
und Kniegelenkendoprothetik ist davon auszugehen, dass eine softwaregestützte Operationsplanung hierfür ohne Alternative ist. Spezialimplantate, die die präzise Umsetzung der individuell unterschiedlichen Anforderungen leisten können und die anatomischen Gegebenheiten berücksichtigen, sind somit erforderlich, um den Ansprüchen an eine hohe und nachhaltige Operationsqualität gerecht zu werden. Die ersten Erfahrungen deuten darauf hin, dass mit einem systemischen Ansatz, bestehend aus Planungssoftware, hierauf basierenden Spezialimplantaten und einem abgestimmten Instrumentarium dieser Qualitätsanspruch erfüllt werden kann.
Es werden verschiedene diagnostische Mittel zum Nachweis der Fusion eingesetzt
Fazit für die Praxis
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Nach wie vor werden verschiedene diagnostische Mittel zum Nachweis der Fusion eingesetzt (z. B. Röntgenfunktionsaufnahmen). Aus unserer Sicht kann mit einer CT, die frühestens 3 Monate postoperativ durchgeführt wird, die Fusion am besten beurteilt werden. Diese sollte mit den multiplanaren Rekonstruktionen vorliegen, um eine knöcherne Durchbauung in allen 3 Ebenen beurteilen zu können. Zudem kann das Osteosynthesematerial im CT gut auf Lockerungssäume um den Cage oder um die Pedikelschrauben überprüft werden. Schraubenlockerungen und ein Halo-Zeichen um den Cage sind als indirektes Zeichen für mangelnde knöcherne Fusion zu werten [12, 17]. Die Fusionsrate von 91,7 % für die Patienten, die das Follow-up abgeschlossen haben, liegt nahe an den in der Literatur angegebenen Raten für die PLIF-Technik. So fanden Lee et al. 2010 [10] bei monound bisegmentalen PLIF-Fusionen mit einem Titanimplantat bei 54 Patienten Fusionsraten von 96,2 %. Die Patientenzufriedenheit und das klinische Outcome sind in dieser Studie nicht detailliert erfasst, da die primäre Zielgröße die Evaluation der Planungssoftware, die intraoperative Umsetzung und das Fusionsverhalten in Kombination mit diesen Spezialimplantaten war. Analog zu den Erfahrungen aus der Hüft-
55Die vorliegenden Ergebnisse einer ersten Anwendungsbeobachtung zur Planung intervertebraler Cages zeigen viele positive Aspekte auf und die ersten Erfahrungen mit diesem neuartigen Therapieansatz sind vielversprechend. 55Sowohl Patient als auch Operateur profitieren von der präoperativen Operationsplanung. 55Trotz guter passender Implantatauswahl und hoher intraoperativer Umsetzungsrate muss auch eine softwarebasierte Operationsplanung jederzeit kritisch hinterfragt werden. In letzter Konsequenz liegt die Verantwortung beim Operateur, v. a. auch erforderlichenfalls intraoperative Modifikationen des geplanten Vorgehens vorzunehmen. 55Komplex erscheint auch die Umsetzung der notwendigen Lordosewinkel mit einem Cage zu realisieren, der nicht distrahierbar ist. Hier entsteht ein Konflikt zwischen notwendiger Höhe bei entsprechendem Winkel und intraoperativer Umsetzbarkeit ohne Verletzung neuraler Strukturen. 55Weitere umfassende und längerfristige Studien müssen zeigen, ob mit einem solchen Vorgehen auch die Rate der Anschlussdegenerationen gesenkt werden kann.
Fachnachrichten Korrespondenzadresse Dr. M. Rickert Abteilung für Wirbelsäulenorthopädie Orthopädische Universitätsklinik Friedrichsheim gGmbH Marienburgstraße 2, 60528 Frankfurt am Main [email protected]
Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt. M. Rauschmann und C. Carstens sind Mitglieder im Medical Advisory Board der Fa. Spontech Spine Intelligence AG. M. Rauschmann und M. Rickert haben im Auftrag der Fa. Spontech Vorträge zur softwarebasierten Operationsplanung, Bestimmung und Anwendung der Cages sowie zur klinischen Erfahrung gehalten. M. Arabmotlagh, E. Behrbalk und C. Fleege geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Dieser Beitrag enthält keine Studien an Menschen oder Tieren.
Literatur 1. Aiki H, Ohwada O, Kobayashi H, Hayakawa M, Kawaguchi S, Takebayashi T, Yamashita T (2005) Adjacent segment stenosis after lumbar fusion requiring second operation. J Orthop Sci 10:490–495 2. Brantigan JW (1994) Pseudoarthrosis rate after allograft posterior lumbar interbody fusion with pedicle screw and plate fixation. Spine 19:1271–1280 3. Brantigan JW, Steffee AD, Lewis ML, Quinn LM, Persenaire JM (2000) Lumbar interbody fusion using the Brantigan I/F cage for posterior lumbar interbody fusion and the variable pedicle screw placement system: two-year results from a Food and Drug Administration investigational device exemption clinical trial. Spine (Phila Pa 1976) 25(11):1437–1446 4. Cheung KM, Zhang YG, Lu DS, Luk KD, Leong JC (2003) Reduction of disc space distraction after anterior lumbar interbody fusion with autologous iliac crest graft. Spine (Phila Pa 1976) 28(13):1385– 1389 5. Cunningham BW, Kotani Y, McNulty PS, Cappuccino A, McAfee PC (1997) The effect of spinal destabilization and instrumentation on lumbar intradiscal pressure: an in vitro biomechanical analysis. Spine (Phila Pa 1976) 22(22):2655–2663 6. Grant JP, Oxland TR, Dvorak MG (2002) The effects of bone density and disc degeneration on the structural property distributions in the lower lumbar vertebral endplates. J Orthop Res 20:1115– 1120 7. Harding IJ (2009) Understanding sagittal balance with a clinical perspective. Eur J Phys Rehabil Med 45(4):571–582 8. Kaito T, Hosono N, Mukai Y, Makino T, Fuji T, Yonenobu K (2010) Induction of early degeneration of the adjacent segment after posterior lumbar interbody fusion by excessive distraction of lumbar disc space. J Neurosurg Spine 12(6):671–679
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Medizinstudium muss wissenschaftliches Arbeiten stärker betonen Nur noch rund die Hälfte der angehenden Ärzte in Deutschland erwirbt einen Doktortitel. Damit geht der Medizin seit rund zehn Jahren der Forschungsnachwuchs kontinuierlich verloren. Die AWMF (Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e.V.) fordert in einer aktuellen Stellungnahme, wissenschaftliches Arbeiten umgehend als Wahlpflichtfach in den Lehrplan des Medizinstudiums aufzunehmen. Im Gegensatz zu anderen akademischen Fächern fehlt in der Medizin eine Grundausbildung in den wissenschaftlichen Arbeitstechniken, betont die AWMF. Dadurch bringe sich das Fach nicht nur um die Chance, die wissenschaftliche Neugier der Studierenden zu wecken. „Die forschende Medizin geht damit auch das Risiko ein, sich zunehmend abhängig zu machen vom Import von Nachwuchswissenschaftlern aus anderen akademischen Fächern“. Die Grundlagen ließen sich durch einen individuellen, standortspezifischen Schwerpunkt ergänzen. Ausdrücklich begrüßt die AWMF auch die Position des Wissenschaftsrats, dass das Medizinstudium auf mindesten sechs Jahre angelegt sein sollte, und dass die Zwischenprüfung („M1-Examen“) wieder bundeseinheitlich abgenommen werden sollte. Die AWMF empfiehlt zudem, wissenschaftliche Methodenkurse von der Grundlagenforschung über klinische Studien bis zur Versorgungsforschung anzubieten. Denn der Nachwuchsmangel in den theoretischen und klinisch-theoretischen Fächern der Medizin veranschauliche dieses Defizit der derzeitigen Ausbildungsordnung ebenso wie das fehlende Interesse an klinischer Forschung. Auch für Versorgungsforschung und translationale Forschung müsse das Studium Interesse wecken. Zumindest in Teilen könnten die Fakultäten diese Ideen und Forderungen sofort in die Tat umsetzen, für andere Teile ist eine Änderung der Approbationsordnung nötig.
Quelle: Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e.V. (AWMF), www.awmf.org
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M. Rickert1 · M. Arabmotlagh1 · C. Carstens2 · E. Behrbalk3 · M. Rauschmann1 · C. Fleege1 1 Abteilung für Wirbelsäulenorthopädie, Orthopädische Universitätsklinik
Friedrichsheim gGmbH, Frankfurt am Main, Deutschland 2 Kilinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Stadtklinik Baden-Baden,
Klinikum Mittelbaden gGmbH, Baden-Baden, Deutschland 3 The Centre for Spinal Studies and Surgery, Queen’s Medical Centre, Nottingham, UK
Posteriore lumbale interkorporelle Fusionscages Softwarebasierte Operationsplanung – erste Ergebnisse Die Fusion eines oder mehrerer Wirbelsäulensegmente gehört seit vielen Jahrzehnten zum Standard bei der Therapie degenerativer Wirbelsäulenerkrankungen. Die damit verbundene jahrzehntelange Erfahrung lässt neben einer Vielzahl erfolgreicher Ergebnisse auch einige noch nicht hinreichend gelöste Probleme erkennen. Ein wesentliches Problem stellt die Anschlussdegeneration dar, also der Verschleiß der sich an die Fusion anschließenden kranialen und kaudalen Segmente, welcher oftmals mit einer Instabilität einhergeht. Langzeitergebnisse zeigen, dass mit einer solchen Komplikation in bis zu 50 % der Fälle gerechnet werden muss [14].
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Ein wesentliches Problem stellt die Anschlussdegeneration dar Man darf nach vorsichtigen Schätzungen davon ausgehen, dass die Rate der Anschlussdegenerationen nach einer Fusion höher liegt, als eine im Spontanverlauf zu erwartende De-novo-Degeneration [11]. So konnten Aiki et al. [1] anhand eines 7-jährigen Nachuntersuchungszeitraums nachweisen, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens umso höher war, je älter der Patient zum Zeitpunkt der Erstoperation war, je mehr Segmente fusioniert
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wurden (1 Segment 5,8 %, 3 Segmente 33,3 %) oder ob im Nachbarsegment eine Dekompression vorgenommen wurde. Auch scheint das Risiko einer Anschlussdegeneration bei einer rein posterioren Fixation etwas geringer zu sein als bei einer intersomatischen Fusion [4, 13]. Dies steht in Zusammenhang mit der Steifigkeit der Konstruktion. Bei einer 360°-Fusion ist das Segment definitiv stabil, während eine rein posteriore Fixation eine Mikrobewegung erlaubt. Des Weiteren konnte in verschiedenen Studien nachgewiesen werden, dass die anteriore Fusion zu einer intradiskalen Druckerhöhung von bis zu 45 % im angrenzenden Segment führt [5, 18, 19]. Ein ähnlicher Effekt kann bei einer Überdistraktion des Bandscheibenfaches beobachtet werden [8]. Es erscheint also folgerichtig anzunehmen, dass diese Druckerhöhung in den benachbarten Bandscheiben umso stärker ist, je mehr das betroffene Segment in einer Abweichung von seiner physiologischen Mittelstellung fusioniert wird. Gleichzeitig führt eine solche Fehleinstellung auch dazu, dass im Nachbarsegment die physiologische Mittelstellung kompensatorisch in Richtung Flexion oder Extension verschoben wird. Dies wiederum erhöht die Belastung der zugehörigen Facettengelenke. Die Nichtberücksichtigung der segmentalen physiologischen Einstellung jedes einzelnen Bewegungssegments und die daraus resultierende sagittale Im-
balance ist dementsprechend für Klöckner et al. [9] eine Hauptursache von Re visionsoperationen. Die Herausforderung für den Chirurgen, der das Segment bei der Fusion physiologisch einstellen will, besteht allerdings darin, dass es „diese“ physiologische Einstellung nicht gibt, sondern dass sie einer großen interindividuellen Schwankungsbreite unterliegt. Beispielsweise fanden Vialle et al. [20] bei asymptomatischen Personen mit einem Durchschnittsalter von 35 Jahren eine Schwankungsbreite der lumbalen Lordose zwischen 30° und 89° (Durchschnitt 60°) und die der thorakalen Kyphose zwischen 0° und 69° (Durchschnitt 41°).
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In Abhängigkeit vom Alter ändert sich das sagittale Profil und damit die sagittale Balance Auch ändert sich das sagittale Profil und damit die sagittale Balance in Abhängigkeit vom Alter. In der Regel nimmt im Alter – hauptsächlich bedingt durch Osteoporose und Bandscheibendegeneration – v. a. die thorakale Kyphose zu („life is a kyphosing event“; [7]). Die Fusion eines oder mehrerer Segmente der Lendenwirbelsäule (LWS) in physiologischer Stellung muss also die individuelle Lordose M. Rickert und M. Arabmotlagh haben zu gleichen Teilen zu der Arbeit beigetragen.
Abb. 1 8 Titan-PLIF-Cages mit Schraubendesign und Rechteckgeometrie in den dorsalen Anteilen. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine Intelligence AG)
rateur mit seiner Evidenz gute bis sehr gute Ergebnisse erzielen kann, die Erfahrungen mit Hüft- und Knieendoprothesen zeigen jedoch auch, dass eine softwareunterstützte Prothesenplanung von großem Vorteil ist [15, 21]. Hier hat sich die digitale Prothesenplanung bereits als präzises Werkzeug und zuverlässiges Hilfsmittel dargestellt. Das Hüftgelenk als „einfaches“ Kugelgelenk und das Kniegelenk als komplexeres Scharniergelenk sind dabei einfacher zu berechnen als die Wirbelsäule, bei der es sich um ein System von hintereinander geschalteten und sich gegenseitig beeinflussenden Einzelgelenken handelt.
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Sowohl Patient als auch Operateur profitieren von der präoperativen Operationsplanung
Abb. 2 8 a Paralleles Positionieren der Cages im Bandscheibenfach, b Auffüllen des intervertebralen Raums mit Knochenersatzmaterial. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine Intelligence AG)
und das altersabhängige sagittale Gesamtprofil der Wirbelsäule berücksichtigen. Ein weiteres wesentliches Problem der interkorporellen Fusion besteht im Verlust der ursprünglich angestrebten und erzielten Einstellung des Segments im postoperativen Verlauf. Dieser Korrekturverlust trat nahezu regelhaft bei ausschließlicher Verwendung von autologer oder homologer Spongiosa auf [2]. Mit dem Einsatz von Platzhaltern konnte diese hohe Rate gesenkt werden [3]. Unter den gegenwärtigen Bedingungen werden solche Platzhalter hauptsächlich über dorsale Zugänge in der PLIF- (posteriore lumbale interkorporelle Fusion) oder in der TLIFTechnik (transforaminale lumbale interkorporelle Fusion) eingebracht. Aber auch mit diesen Verfahren wird das Einsinken der Implantate nicht verhindert. So berichten Lee et al. [10] über ihre Erfahrungen mit 66 Patienten, bei denen eine dorsoventrale Spondylodese durchgeführt wurde. Ein Jahr postoperativ fanden sie durch CT-Untersuchungen ein Einsinken des Cages in die obere
Deckplatte von 1,26 mm und in die untere Deckplatte von 0,72 mm in der koronaren Ebene. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die obere Deckplatte schwächer ist als die untere. Generell ist die Knochendichte der Deckplatten und damit ihre Rigidität unterschiedlich verteilt. Der dorsale Teil ist stärker als der ventrale, die Peripherie ist stärker als das Zentrum [6]. Lee et al. [10] fordern deshalb, dass der Operateur den Cage so lang wie möglich wählen sollte, um ihn an der Peripherie der Endplatten abzustützen. Diese Forderung wird durch die biomechanische Analyse von Polikeit et al. [16] unterstützt. Auch aus ihrer Sicht soll das Cagedesign eine Abstützung am kortikalen Ring erlauben und andererseits Platz bieten, damit zwischen den Cages und Knochen genügend Spongiosa platziert werden kann, um eine entsprechend ausreichende Fusionsmasse zu bekommen. Diese Erkenntnisse fordern indirekt ein, dass eine Fusionsoperation an der LWS präzise geplant werden sollte. Zwar ist es unstrittig, dass ein erfahrener Ope-
Um einen Patienten evidenzbasiert behandeln zu können, benötigt man eine präzise Planung. Die präzise präoperative Planung sollte mit speziellen Implantaten umgesetzt werden, die aufgrund ihres Designs bestmöglich gewährleisten, dass die intraoperativ erreichte Korrektur des Segments auch im postoperativen Verlauf aufrechterhalten bleibt. Unter der Frage der intraoperativen Umsetzbarkeit einer entsprechenden Planung und Überprüfung des Fusionsergebnisses sowie klinischem Outcome wurde eine erste Anwendungsbeobachtung zu PLIF-Cage-Implantationen durchgeführt.
Material und Methode Zur Überprüfung der Frage, ob ein Zusammenwirken einer präzisen softwaregestützten Planung mit einem auf der Planung basierenden Implantat die angestrebte Korrektur dauerhaft gewährleistet, haben wir eine Planungssoftware (Vertaplan®) und die entsprechenden Implantate (Vertaconnect PLIF, Fa. Spontech Spine Intelligence AG) im Rahmen einer Anwendungsbeobachtung evaluiert.
Cagedesign Bei dem verwendeten Implantat handelt es sich um einen PLIF-Cage aus einer biokompatiblen Titanlegierung. Der Cage Der Orthopäde 2 · 2015
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Zusammenfassung · Abstract Orthopäde 2015 · 44:162–169 DOI 10.1007/s00132-014-3072-x © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015 M. Rickert · M. Arabmotlagh · C. Carstens · E. Behrbalk · M. Rauschmann · C. Fleege
Posteriore lumbale interkorporelle Fusionscages. Softwarebasierte Operationsplanung – erste Ergebnisse Zusammenfassung Hintergrund. Sagittale Fehlstellungen, Anschlussdegenerationen sowie Korrekturverluste durch Einsinken von Cages zählen zu den Hauptursachen für Revisionsoperationen nach lumbalen Spondylodesen. Basierend auf den Erfahrungen aus der Hüft- und Knieendoprothetik erscheint es naheliegend anzunehmen, dass eine softwaregestützte präoperative Planung der individuell notwendigen Korrektur im Zusammenspiel mit hierauf abgestimmten Cages langfristig zu einer Ergebnisverbesserung führt. Ziel der Arbeit. Es soll die Frage nach der intraoperativen Umsetzbarkeit einer entsprechenden präoperativen Planung beantwortet werden und inwieweit die Planungen zutreffend sind. Nebenzielgrößen sind die Überprüfung des Fusionsergebnisses spezieller PLIF-Implantate (posteriore lumbale interkorporelle Fusion, „posterior lumbar interbody fusion“) sowie radiologisches und klinisches Outcome.
Material und Methoden. Im Zeitraum von 09/2012 bis 05/2013 wurden 30 Patienten in eine Anwendungsbeobachtung eingeschlossen, mit der Planungssoftware präoperativ geplant und mit den entsprechenden PLIFCages versorgt. Die radiologische Evaluation erfolgte nach 3 Monaten mittels Dünnschichtcomputertomogramm. Ergebnisse. Insgesamt konnten nach 3 Monaten 24 (80 %) Patienten nachuntersucht werden. Bei diesen 24 Patienten traf die präoperative Planung tatsächlich in 17 Fällen mit dem intraoperativ implantierten Cage zu, was einer Übereinstimmung von ca. 71 % entspricht. Die Fusionsrate für diese 24 vollständig nachuntersuchten Patienten lag bei 91,7 %. Schlussfolgerung. Die Ergebnisse dieser Anwendungsbeobachtung zur Planung intervertebraler Cages zeigen positive Erfahrungen mit diesem neuartigen Therapieansatz. Das limitierte Klientel zeigte für die intraope-
rative Umsetzung der geplanten Cages gute Ergebnisse und eine adäquate Fusionsrate. Unabhängig hiervon muss eine softwarebasierte Operationsplanung jederzeit kritisch hinterfragt werden. In letzter Konsequenz liegt die Verantwortung beim Operateur und gegebenenfalls müssen intraoperativ Modifikationen des geplanten Vorgehens vorgenommen werden. Welchen Einfluss diese Planung auf den Langzeitverlauf und die wichtige Frage der Anschlussinstabilität hat, kann zum derzeitigen Stand nicht beantwortet werden. Schlüsselwörter Wirbelsäulenerkrankung, degenerative · Fusion · Anschlussdegeneration · Lordosewinkel · Operationsplanung
Posterior lumbar interbody fusion implants. Software assisted planning – preliminary results Abstract Background. Sagittal imbalance, adjacent segment degeneration, and loss of correction due to cage sintering are the main reasons for revision surgery after lumbar fusion. Based on the experience from hip and knee replacement surgery, preoperative softwareassisted planning combined with the corresponding cages is helpful to achieve better long-term results. Objectives. Evaluation of the procedure regarding intraoperative application of preoperative planning and examination to what extent the planning was correct. Materials and methods. In all, 30 patients were included in the period from September 2012 to May 2013 in an observational study, planned preoperatively with the planning
weist ein zylindrisches Schraubendesign mit einer Rechteckgeometrie in den dorsalen Anteilen auf. Die Kammer innerhalb des Cages ist klein angelegt, weshalb in den Cage nur wenig Knochenersatzmaterial eingebracht werden kann. Umso mehr wurde bei der chirurgischen Technik darauf geachtet, zwischen den Cages und um die Cages herum ausreichend
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software, and treated with the corresponding PLIF cages. The radiological evaluation was performed by thin-layer CT after 3 months. Results. A total of 24 (80 %) patients were followed up after 3 months. In these 24 patients, the preoperative planning actually was correct in 17 cases with the intraoperatively implanted cage, which corresponds to a match of about 71 %. The fusion rate for these 24 patients who underwent full examinations was 91.7 %. Conclusion. The results of this observational study to evaluate the planning of intervertebral cages show positive experience with this novel therapeutic concept. Despite the limited number of participants, good results were observed for the intraoperative implementa-
Knochenersatzmaterial in das Bandscheibenfach einzubringen. Bevorzugt wurde hier autologer Knochen verwendet, der im Rahmen der Dekompression gewonnen wurde (. Abb. 1, 2 ). Der Zugang erfolgte in Standardtechnik über einen Mittellinien- und entsprechenden PLIF-Zugang. Im Zeitraum von September 2012 bis Mai 2013 konnten ins
tion of the planned cages and an adequate fusion rate was obtained. Irrespective of this, a software-based surgical planning must be questioned critically any time. Ultimately, it is the surgeon’s responsibility to modify the planned procedure intraoperatively if necessary. Currently, the influence of this planning regarding the long-term course and the important question of adjacent segment instability remains unanswered. Keywords Spinal fusion · Lumbar lordosis · Surgical planning · Intervertebral disc degeneration · Adjacent segment degeneration
gesamt 30 Patienten in diese PLIF-Anwendungsbeobachtung miteingeschlossen werden. Für alle Patienten wurde die entsprechende Operationsplanung präoperativ durchgeführt und dokumentiert. Alle Patienten wurden in der entsprechen den PLIF-Technik und additivem Schrauben-Stab-System versorgt. Der Nachbe-
Abb. 3 8 Übersicht eines Planungsergebnisses mit entsprechender Cageauswahl. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine GmbH)
Abb. 4 8 „Best-practice-Liste“ mit absteigender Passgenauigkeit. (Mit freundl. Genehmigung der Fa. Spontech Spine GmbH)
obachtungszeitraum erstreckte sich über 3 Monate. Eingeschlossen wurden Patienten mit der Indikation zu einer mono- bzw. bisegmentalen Spondylodese der LWS, wie z. B. bei degenerativer Spondylolisthese mit konsekutiver Spinalkanalstenose. Als Ausschlusskriterium wurde eine bereits stattgehabte Fusion der LWS formuliert.
Abb. 6 8 Biapophysäre stabile Abstützung des Cages Abb. 5 8 Röntgenaufnahme mit entsprechender Röntgenkugel zur Kalibrierung
Planungssoftware Die Vertaplan®-Software kann auf der Basis von Nativröntgenaufnahmen der LWS in 2 Ebenen sowie von Funktionsaufnahmen der LWS im seitlichen Strahlengang die individuelle Höhe und den individuell notwendigen Winkel des zu korrigierenden Bandscheibenfaches vorschlagen und
anhand der Bewegungsaufnahmen berechnen, wie sich diese Korrektur voraussichtlich auf das Bewegungsausmaß der angrenzenden Segmente auswirken wird (. Abb. 3). Die Software ermittelt diese Werte mit Hilfe von Algorithmen, die aus der Analyse mehrerer hundert wirbelsäulengesunder Patienten entwickelt wurden (Datenbank der Fa. Spontech). Der Orthopäde 2 · 2015
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Originalien zwei Ebenen. Das Fusionsergebnis wurde mittels CT und multiplanaren Rekonstruktionen nach 3 Monaten postoperativ evaluiert.
Anzahl der Versorgungen 19
20 15
Ergebnisse 10 5
4
3
3 1
0 L3/4
L4/5
L5/S1
L3-L5
L4-S1
Abb. 7 9 Anzahl der versorgten Segmente (blau monosegmental, rot bisegmental)
Abb. 8 8 a, b Postoperatives Röntgenbild nach monosegmentaler Spondylodese L4/L5
Sollte die Software primär nicht in der Lage sein einen optimalen Cage zu ermitteln, dann bietet sie im Rahmen eines „Best-practice-Prinzips“ eine Tabelle an, bei der die bestmöglichen Cagevarianten vorgeschlagen werden. Somit wird dem Operateur weiterhin Hilfestellung bei der Cageauswahl gegeben (. Abb. 4). Der Planer oder Operateur kann jederzeit aktiv in den Planungsprozess eingreifen und entsprechende individuelle Veränderungen vornehmen. Zur Kalibrierung der Software wurde wahlweise das vorhandene Bildmaterial (Computertomographie, CT; Magnetresonanztomographie, MRT) oder auch eine standardisierte Röntgenkugel verwendet. Diese wurde dem Patienten auf der Haut befestigt und somit auf den Röntgenbildern mit abgebildet. Dieses Prinzip ist ebenfalls
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bereits in der Endoprothetik des Hüftund Kniegelenks etabliert (. Abb. 5). Zur operativen Realisierung dieser Planung steht ein System von multiplen PLIF-Cagevarianten zur Verfügung, die sich in Länge, Höhe und Winkel unterscheiden und auf diese Weise den weitaus größten Teil der möglichen Bandscheibenfachgeometrien abdecken. Die Cages sind so konzipiert, dass sie sich bei optimaler Länge sowie korrekter Implantation am ventralen und dorsalen kortikalen Ring des Wirbelkörpers abstützen. Durch das besondere Schraubendesign der Cages mit einer Rechteckgeometrie am dorsalen Anteil kommt es zu einer stabilen biapophysären Auflage und ein mögliches Einsintern sollte verhindert werden (. Abb. 6). Unmittelbar postoperativ erfolgte eine Röntgenkontrolle der LWS im Stehen in
Insgesamt konnten 30 Patienten (09/2012– 05/2013) in diese Anwendungsbeobachtung miteingeschlossen werden. Aus der Studiengruppe erhielten 26 Patienten eine monosegmentale Versorgung und 4 Patienten wurden bisegmental fusioniert. Die Planungsdauer pro Patient lag zu Beginn der Studie und Einarbeitung mit der Software bei ungefähr 20 min, verkürzte sich aber nach einer entsprechenden Lernkurve auf 12–15 min. Das hauptversorgte Segment war das Bandscheibenfach L4/5 mit insgesamt 23 Anwendungen (inklusive mono- und bisegmental; . Abb. 7). Insgesamt konnten nach 3 Monaten 24 (80 %) Patienten nachuntersucht werden. Entsprechende „drop out“ entstanden durch intraoperative Änderung des Versorgungskonzepts (n = 2) und durch Nichterscheinen der Patienten zum Nachuntersuchungstermin (n = 2) sowie nicht vorhandener CT-Diagnostik (n = 2). Bei diesen 24 Patienten stimmte die präoperative Planung in 17 Fällen mit dem intraoperativ implantierten Cage überein, was einer Korrelation von 71 % entspricht. Die radiologische Auswertung erfolgte durch einen unabhängigen Radiologen sowie zwei Wirbelsäulenchirurgen. Postoperativ wurde während des stationären Aufenthalts eine konventionell radiologische Kontrolle bei stehendem Patienten durchgeführt (. Abb. 8). In der unmittelbaren postoperativen radiologischen Verlaufskontrolle zeigte sich in 3 Fällen eine minimale Cagesinterung ohne die Konsequenz einer Revision. Bei allen Patienten wurde ein CT nach 12 Wochen (± 2 Wochen) mit multiplanaren Rekonstruktionen (MPR) im Knochenfenster durchgeführt (. Abb. 9). Als Fusionskriterien wurden eine knöcherne Konsolidierung in der sagittalen, transversalen und koronaren Ebene festgelegt. Das Vorliegen eines Vakuumphänomens im fusionierten Segment, einer Schraubenlockerung sowie ein signifikan-
Abb. 9 9 Postoperatives CT nach 3 Monaten: keine Cagesinterung oder -lockerung erkennbar
Abb. 10 8 Abdeckung der Wahrscheinlichkeit eines direkten Cagevorschlags mit entsprechender Toleranz aufgrund der vorgegebenen Bandscheibenfachgeometrie [22]
ter Korrekturverlust werteten wir als ein Zeichen mangelnder knöcherner Fusion. Diese radiologische Evaluierung erbrachte für 22 Patienten nach 3 Monaten eine Fusion oder zumindest partielle knöcherne Durchbauung. In weiteren Kontrollen außerhalb des Nachbeobachtungszeitraums resultierte aus den partiellen Durchbauungen keine Pseudarthrose, sondern es kam zu einer vollständigen Fusion. Bei 24 Patienten, die mit vollständig vorhandenem Bildmaterial nachuntersucht werden konnten, betrug die Fusionsrate 91,7 %. Die primär postoperativ gesehenen Cagesinterungen blieben im weiteren Verlauf stabil und es wurden keine weiteren Cageeinbrüche festgestellt.
Diskussion Es gilt mittlerweile als gesichert, dass ein gutes funktionelles Ergebnis nach operativer Behandlung einer degenerativen LWS-
Erkrankung zu einem großen Teil auch von der Wiederherstellung eines physiologischen sagittalen Profils abhängt. Diese Feststellung gilt nicht nur für das einzelne Segment, sondern auch für die Balance der Gesamtwirbelsäule. Allerdings ist die Wirbelsäule ein sehr komplexes Gebilde von hintereinander geschalteten und sich gegenseitig beeinflussenden Einzelgelenken, sodass die Abschätzung des Einflusses der Korrektur eines einzelnen oder mehrerer Segmente auf die restlichen Abschnitte schwierig ist. In unserer Studie wurden nur kurzstre ckige Spondylodesen (mono- und bisegmental) durchgeführt. Hier hat sich gezeigt, dass die segmentale Lordose gut rekonstruiert und verbessert werden konnte. Der Einfluss auf das Gesamtprofil ist anhand unserer Daten nicht im Detail überprüfbar, da im Rahmen der Nachuntersuchungen nicht gezielt Wirbelsäulenganzaufnahmen mit Einschluss der
Hüftköpfe durchgeführt wurden. Somit konnten die Veränderungen der Beckenparameter und des Wirbelsäulengesamtprofils nicht überprüft werden. In Bezug auf die Gesamtlordose der LWS konnte durch die Korrektur der segmentalen Lordose im operierten Segment keine signifi kante Änderung erzielt werden. Die . Tab. 1 stellt die durchschnittlichen Lordosewinkel der einzelnen LWSSegmente dar, die im Rahmen einer Literaturrecherche erarbeitet wurden. Vor allem in den Höhen L4/L5 und L5/S1 zeigen sich hohe Lordosewinkel, die durch die vorhandenen Cagewinkel (maximal 8°) nicht abgebildet werden können. Da die Software in entsprechenden Toleranzgrenzen mit ± 3° arbeitete, kann bei L4/L5 in 40 % der Fälle und bei L5/S1 in 20 % der Fälle ein direkter Cagevorschlag erfolgen. Bei den übrigen Konstellationen konnte der Cage aber anhand einer von der Software angebotenen und nach Passungsgüte sortierten Liste im Sinne eines „Best-practice-Vorgehens“ ausgewählt werden (. Abb. 10). Somit kann als Kritikpunkt dieser Versorgungsstrategie angesehen werden, dass mit dem vorhandenen PLIF-Implantat nur ein Lordosewinkel von 8° rekonstruiert werden konnte. Teilweise sind aber zur exakten Rekonstruktion der Lordose bei L5/S1 Winkelgrade bis ≥ 15° erforderlich. Eine weitere Diskrepanz besteht darin, dass in der PLIF-Technik Cages mit diesen hohen Winkelgraden nicht ohne weiteres implantiert werden können, ohne die nervalen Strukturen zu gefährden. Eine neuere Versorgungsoption stellen in diesen Fällen distrahierbare Cages dar. Der Orthopäde 2 · 2015
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Originalien Tab. 1 Segmentale Lordosewinkel
(Recherche im Auftrag der Spontech AG durchgeführt von SpineServ GmbH & und Co KG, Ulm [22])
T12-1 L1-2 L2-3 L3-4 L4-5 L5-1
Lordosewinkel ( ) 4,7 5,5 6,0 7,0 9,6 13,1
SD ( ) 2,9 2,9 3,1 3,3 4 4
L−SD ( ) 1,8 2,6 2,9 3,7 5,6 9,1
L+SD ( ) 7,6 8,4 9,1 10,3 13,6 17,1
L Lordosewinkel, SD Standardabweichung.
Insgesamt handelte es ich um eine kleine Patientengruppe, was die Gesamtaussage der Studie limitiert. Dennoch sollte die Zahl der versorgten Patienten ausreichen, um Tendenzen aufzuzeigen. So zeigt sich, dass die softwarebasierte Operationsplanung in den meisten Fällen ein gut passendes Implantat ermittelt hat, welches dann auch in den vorgeschlagenen Größen implantiert werden konnte. Die initiale Planungsdauer von 20 min konnte durch routinierten Umgang mit der Software zügig reduziert werden (12–15 min). Dies erscheint uns auch für den klinischen Alltag durchaus praktikabel und durchführbar. Ein weiterer positiver Aspekt liegt darin, dass die Operationsplanung den Operateur bereits dazu verpflichtet, das vorliegende Bildmaterial im Detail zu analysieren und das operative Konzept zu erarbeiten und zu überdenken. Die 3 Cagesinterungen, die sich im ersten postoperativen konventionellen Röntgenbild noch während des stationären Aufenthalts aufzeigten, führten wir auf primär zu kurz gewählte Implantate zurück. Dadurch kam es nicht zur gewünschten Abstützung auf dem stabilen kortikalen Ring der Wirbelkörper ventral und dorsal, sondern im weniger stabilen Wirbelkörperzentrum. Dadurch war eine frühzeitige Sinterung der Cages begünstigt. Der stationäre Verlauf in diesen 3 Fällen sowie die weiteren Nachuntersuchungen und das Fusionsergebnis blieben davon unbeeinträchtigt. Dennoch zeigen diese Fälle auf, dass es außerordentlich wichtig ist, den Cage in der geplanten Länge einzubringen, um eine biapophysäre Abstützung zu erzielen.
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Bezüglich der Beurteilung der Fusion nach Spondylodese werden der Zeitpunkt der Untersuchung und das Untersuchungsverfahren kontrovers diskutiert. Als optimaler Zeitpunkt werden in der Literatur 6 oder 12 Monate postoperativ angegeben. Der von uns präferierte Nachuntersuchungszeitpunkt zum Nachweis der knöchernen Fusion nach 3 Monaten kann unter diesem Gesichtspunkt als früh interpretiert werden, jedoch zeigt sich in dem vorliegenden Klientel, dass eine ausgebliebene Durchbauung nach 3 Monaten auch im weiteren Verlauf als eine Pseudarthrose persistierte und im Umkehrschluss aber nach 3 Monaten eine Fusion auch stabil blieb.
und Kniegelenkendoprothetik ist davon auszugehen, dass eine softwaregestützte Operationsplanung hierfür ohne Alternative ist. Spezialimplantate, die die präzise Umsetzung der individuell unterschiedlichen Anforderungen leisten können und die anatomischen Gegebenheiten berücksichtigen, sind somit erforderlich, um den Ansprüchen an eine hohe und nachhaltige Operationsqualität gerecht zu werden. Die ersten Erfahrungen deuten darauf hin, dass mit einem systemischen Ansatz, bestehend aus Planungssoftware, hierauf basierenden Spezialimplantaten und einem abgestimmten Instrumentarium dieser Qualitätsanspruch erfüllt werden kann.
Es werden verschiedene diagnostische Mittel zum Nachweis der Fusion eingesetzt
Fazit für die Praxis
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Nach wie vor werden verschiedene diagnostische Mittel zum Nachweis der Fusion eingesetzt (z. B. Röntgenfunktionsaufnahmen). Aus unserer Sicht kann mit einer CT, die frühestens 3 Monate postoperativ durchgeführt wird, die Fusion am besten beurteilt werden. Diese sollte mit den multiplanaren Rekonstruktionen vorliegen, um eine knöcherne Durchbauung in allen 3 Ebenen beurteilen zu können. Zudem kann das Osteosynthesematerial im CT gut auf Lockerungssäume um den Cage oder um die Pedikelschrauben überprüft werden. Schraubenlockerungen und ein Halo-Zeichen um den Cage sind als indirektes Zeichen für mangelnde knöcherne Fusion zu werten [12, 17]. Die Fusionsrate von 91,7 % für die Patienten, die das Follow-up abgeschlossen haben, liegt nahe an den in der Literatur angegebenen Raten für die PLIF-Technik. So fanden Lee et al. 2010 [10] bei monound bisegmentalen PLIF-Fusionen mit einem Titanimplantat bei 54 Patienten Fusionsraten von 96,2 %. Die Patientenzufriedenheit und das klinische Outcome sind in dieser Studie nicht detailliert erfasst, da die primäre Zielgröße die Evaluation der Planungssoftware, die intraoperative Umsetzung und das Fusionsverhalten in Kombination mit diesen Spezialimplantaten war. Analog zu den Erfahrungen aus der Hüft-
55Die vorliegenden Ergebnisse einer ersten Anwendungsbeobachtung zur Planung intervertebraler Cages zeigen viele positive Aspekte auf und die ersten Erfahrungen mit diesem neuartigen Therapieansatz sind vielversprechend. 55Sowohl Patient als auch Operateur profitieren von der präoperativen Operationsplanung. 55Trotz guter passender Implantatauswahl und hoher intraoperativer Umsetzungsrate muss auch eine softwarebasierte Operationsplanung jederzeit kritisch hinterfragt werden. In letzter Konsequenz liegt die Verantwortung beim Operateur, v. a. auch erforderlichenfalls intraoperative Modifikationen des geplanten Vorgehens vorzunehmen. 55Komplex erscheint auch die Umsetzung der notwendigen Lordosewinkel mit einem Cage zu realisieren, der nicht distrahierbar ist. Hier entsteht ein Konflikt zwischen notwendiger Höhe bei entsprechendem Winkel und intraoperativer Umsetzbarkeit ohne Verletzung neuraler Strukturen. 55Weitere umfassende und längerfristige Studien müssen zeigen, ob mit einem solchen Vorgehen auch die Rate der Anschlussdegenerationen gesenkt werden kann.
Fachnachrichten Korrespondenzadresse Dr. M. Rickert Abteilung für Wirbelsäulenorthopädie Orthopädische Universitätsklinik Friedrichsheim gGmbH Marienburgstraße 2, 60528 Frankfurt am Main [email protected]
Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt. M. Rauschmann und C. Carstens sind Mitglieder im Medical Advisory Board der Fa. Spontech Spine Intelligence AG. M. Rauschmann und M. Rickert haben im Auftrag der Fa. Spontech Vorträge zur softwarebasierten Operationsplanung, Bestimmung und Anwendung der Cages sowie zur klinischen Erfahrung gehalten. M. Arabmotlagh, E. Behrbalk und C. Fleege geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Dieser Beitrag enthält keine Studien an Menschen oder Tieren.
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Medizinstudium muss wissenschaftliches Arbeiten stärker betonen Nur noch rund die Hälfte der angehenden Ärzte in Deutschland erwirbt einen Doktortitel. Damit geht der Medizin seit rund zehn Jahren der Forschungsnachwuchs kontinuierlich verloren. Die AWMF (Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e.V.) fordert in einer aktuellen Stellungnahme, wissenschaftliches Arbeiten umgehend als Wahlpflichtfach in den Lehrplan des Medizinstudiums aufzunehmen. Im Gegensatz zu anderen akademischen Fächern fehlt in der Medizin eine Grundausbildung in den wissenschaftlichen Arbeitstechniken, betont die AWMF. Dadurch bringe sich das Fach nicht nur um die Chance, die wissenschaftliche Neugier der Studierenden zu wecken. „Die forschende Medizin geht damit auch das Risiko ein, sich zunehmend abhängig zu machen vom Import von Nachwuchswissenschaftlern aus anderen akademischen Fächern“. Die Grundlagen ließen sich durch einen individuellen, standortspezifischen Schwerpunkt ergänzen. Ausdrücklich begrüßt die AWMF auch die Position des Wissenschaftsrats, dass das Medizinstudium auf mindesten sechs Jahre angelegt sein sollte, und dass die Zwischenprüfung („M1-Examen“) wieder bundeseinheitlich abgenommen werden sollte. Die AWMF empfiehlt zudem, wissenschaftliche Methodenkurse von der Grundlagenforschung über klinische Studien bis zur Versorgungsforschung anzubieten. Denn der Nachwuchsmangel in den theoretischen und klinisch-theoretischen Fächern der Medizin veranschauliche dieses Defizit der derzeitigen Ausbildungsordnung ebenso wie das fehlende Interesse an klinischer Forschung. Auch für Versorgungsforschung und translationale Forschung müsse das Studium Interesse wecken. Zumindest in Teilen könnten die Fakultäten diese Ideen und Forderungen sofort in die Tat umsetzen, für andere Teile ist eine Änderung der Approbationsordnung nötig.
Quelle: Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e.V. (AWMF), www.awmf.org
Der Orthopäde 2 · 2015
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