Interkorporale Knochentransplantat-Messstudie

Die instrumentierte lumbale Wirbelsäulenversteifung ist ein chirurgisches Verfahren, das weithin zur Behandlung verschiedener Wirbelsäulenerkrankungen wie Deformitäten, Spondylolisthesis, Spondylolyse, Wirbelsäuleninstabilität und degenerativen Bandscheibenerkrankungen eingesetzt wird. Die lumbale Fusion ist eine wirksame Behandlung zur Stabilisierung der degenerativen Segmente und zur Förderung der knöchernen Fusion und wird oft mit einer anschließenden Dekompression neuraler Strukturen oder einer Korrektur von Deformitäten kombiniert. Bis heute werden verschiedene chirurgische Fusionstechniken verwendet, aber ein Konsens bezüglich einer überlegenen Technik fehlt. Auch die Stelle, an der ein Chirurg eine Knochenfusion erreichen möchte, variiert. Die Fusion zwischen den Körpern wird durchgeführt, um die obere Endplatte eines Wirbels und die untere Endplatte des benachbarten Wirbels zu verschmelzen. Ein Zwischenwirbelkäfig wird häufig verwendet, um die Höhe und Stabilität der Zwischenwirbel zu erhalten. Nach dem Einsetzen des Cages wird autologer dekomprimierter Knochen hinter dem Cage impaktiert. Es wird erwartet, dass sich dieses devitale Knochentransplantat im Laufe der Zeit zu neuem vitalem Knochen umgestaltet und anschließend eine nachhaltige Fusion zwischen zwei benachbarten Lendenwirbelkörpern schafft. Im Falle einer Resorption des Knochentransplantats oder eines adäquaten Knochenumbaus kann sich jedoch keine solide Knochenüberbrückung entwickeln, was zu einer Pseudarthrose oder Pseudarthrose führen kann. Diese klinisch bedeutsame Komplikation tritt bei 5 % bis 35 % der Patienten auf, die mit einer Wirbelsäulenversteifung behandelt werden, und kann zu Schmerzen und einer Beeinträchtigung des Funktionsstatus führen. Auch eine nachfolgende Revisionsoperation wegen symptomatischer Pseudarthrose tritt bei bis zu 24 % der Patienten nach einer Fusionsoperation auf.

Der Goldstandard zur Beurteilung der Fusion zwischen den Körpern ist die chirurgische Exploration, aber aufgrund unpraktischer und ethischer Erwägungen ist die Überwachung des Fusionsstatus hauptsächlich auf die Auswertung von Röntgenbildern beschränkt. CT-Scannen ist die etablierteste radiologische Methode dafür, aber wenn sich ein Patient klinisch verbessert, werden konventionelle Röntgenaufnahmen häufiger verwendet. Ein orthopädischer Chirurg kann mehrere bestehende Bewertungskriterien verwenden, um den Grad der soliden knöchernen Überbrückung basierend auf dieser Röntgenbildgebung zu beurteilen. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die Übereinstimmung zwischen den Beobachtern und die diagnostische Genauigkeit dieser Bewertungskriterien relativ gering sind. Es wurde berichtet, dass die korrekte Diagnose einer lumbalen Fusion im CT bei nur 67-72% liegt, und auf zervikaler Ebene werden Pseudarthrosen in 20% der Fälle übersehen. Das Problem ist, dass es bis heute kein quantitatives und objektives Instrument gibt, um den Knochenumbauprozess zu quantifizieren und genau zu beurteilen, ob Wirbel fusioniert sind oder nicht. Tatsächlich besteht insgesamt ein Mangel an Wissen über den biologischen Prozess der fortschreitenden Wirbelsäulenversteifung und deren Zusammenhang mit der Entstehung von Rücken- und/oder Beinschmerzen.

Der Knochenumbau in vivo kann durch wiederholte Messungen der Knochenmineraldichte (BMD) überwacht werden. BMD-Werte werden traditionell mit zweidimensionalen Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DEXA)-Scans generiert, die durch Überprojektion vom Beckenkamm und Metallartefakte behindert werden. Ein besser geeigneter Proxy für diese Messungen ist die Verwendung von Hounsfield-Einheiten (HU). HU kann auf CT-Bildern gemessen werden und korreliert stark mit BMD. HU wurden bereits zur Bestimmung der Wirbelknochenqualität nach Wirbelsäulenoperationen verwendet und haben mehrere klinische Anwendungen, einschließlich der Fähigkeit, die Stabilität von orthopädischen Implantaten vorherzusagen und bei der chirurgischen Entscheidungsfindung zu helfen. Keine dieser Studien konnte jedoch die diagnostische Genauigkeit bei der Feststellung einer Wirbelsäulenfusion verbessern.

Die Quantifizierung des biologischen Knochenumbauprozesses im Knochentransplantat im Laufe der Zeit kann helfen, das Knochenwachstum oder die Knochenresorption zu bewerten. Die Kenntnis der Veränderungen der Knochenmineraldichte aus dem Knochentransplantat könnte eine sehr nützliche Zusatzinformation sein, wenn Zweifel am Fusionsstatus bestehen. Bisher haben nur zwei Machbarkeitsstudien mit relativ kleinen Stichprobenumfängen über den Wert von HU-Messungen berichtet, um den Umbau von Knochentransplantaten nach einer lumbalen interkorporellen Fusionsoperation zu bewerten. In einer früheren Querschnittsstudie von Spruit et al., die vor fast 18 Jahren veröffentlicht wurde, wurden HU-Messungen nur einmal im ersten Jahr nach einer Wirbelsäulenversteifungsoperation durchgeführt. Daher wurden keine Informationen bezüglich der zeitlichen Entwicklung der Knochentransplantat-HU erhalten.

Kürzlich wurde die Durchführbarkeit von HU-Messungen nach lumbaler Spondylodese (Reijmer et al., eingereicht) untersucht. Das im Rahmen dieser Studie entwickelte HU-Messverfahren wies eine hervorragende Intraobserver-Reliabilität auf. Die einzelnen HU-Verläufe deuteten auch darauf hin, dass der Knochenumbau zwischen ein und zwei Jahren nach der Operation noch nicht abgeschlossen war. Einschränkungen der Studie waren jedoch eine kleine Stichprobengröße, das Fehlen von postoperativen CT-Bildern, die kurz nach der Operation gemacht wurden, und das Fehlen von Informationen über die postoperativen Rücken- und Beinschmerzen der Teilnehmer. Dieser begrenzte Einblick in das Fortschreiten der Schmerzen und den Prozess des Umbaus des Knochentransplantats im ersten Jahr nach der Operation. Diese Studie wird auf den Ergebnissen der vorherigen Studie aufbauen, um den Stand der Technik in diesem wichtigen Bereich der Orthopädie voranzutreiben.