Κακώσεις κάμψης-διάτασης της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης (εξάρθρημα ΑΜΣΣ): Σταθεροποίηση μετά από πρόσθια δισκεκτομή και σπονδυλοδεσία με σύστημα άκαμπτης πλάκας και οστικό μόσχευμα: εμβιομηχανική μελέτη

Abstract

Hypothesis: Anterior cervical fusion with a wedged graft and a locked plate can effectively stabilize the cervical spine after complete anterior and posterior segmental ligamentous release. Methods: A three step approach was used in this study. STEP A: First a feasibility study was conducted with lumbar spine specimens to investigate the kinematics under preload using an in vitro three-dimensional (3-D) flexibility test. A total of 21 lumbar spine specimens were utilized for this flexibility investigation as part of other research programs. STEP Β: The results of the first experiment were then applied in the cervical spine where room for technical error is small compared to the lumbar spine. A total of six cervical spine specimens were used. Three different preloads (0N 150N 250N) and three different moments (0.8, 1.5, 2.5 Nm) were used to investigate lower cervical spine kinematics under preload. STEP C: In the main experiment eight fresh frozen human lower cervical spines (C3-C7) from young donors (age 44.5 years range 21-63) were used. A 3-D flexibility test was conducted using a moment of 0.8 Nm without preload. Flexion-extension was additionally tested using a moment of 1.5 Nm under 0N and 150N follower preload. Spines were tested first intact then after complete C5-C6 discectomy with PLL resection and ACDF with a wedged bone graft and a rigid locked plate and finally after complete release of the supraspinous, interspinous and intertransverse ligaments, the facet capsules and ligamentum flavum. Results: STEP A: From the lumbar spine kinematics experiment it was concluded that preload significantly affects the kinematics of human spine specimens in flexion extension. The optimization of the path provides the best conditions for near normal kinematics. STEP Β: From the cervical preload paper it was determined that preload is not affecting only saggital plane motion. Kinematics in lateral bending and axial rotation are severely affected by the experimental set up. Preload is therefore recommended only in flexion extension kinematics. STEP C: When tested under 0.8 Nm moment without preload complete posterior and anterior ligamentous release did not significantly increase the ROM of the ACDF construct in flexion-extension (p>0.05) lateral bending (p>0.05) and axial rotation (p>0.05). When tested under 1.5 Nm moment without a preload flexion-extension tended to increase significantly after ligamentous release as compared to ACDF with intact posterior ligaments (p=0.08). However, this difference was negated (p>0.05) after the application of a compressive preload. The ROM of the ACDF construct with the simulated DFS-3 injury remained significantly smaller than intact in all tested directions (p<0.05). Conclusions: Preload is an important characteristic of living tissue and should always be considered if meaningful clinical messages are to be expected from biomechanical studies. Anterior cervical fusion with a wedged graft and a rigid constrained (locked) plate can effectively stabilize the non-osteoporotic cervical spine after complete posterior element injury when excessive range of motion is prevented (for example by the use of postoperative external immobilization). Even when the construct is subjected to higher moments adequate stability can be achieved when physiologic preload is present. Osteoporosis and lack of sufficient preload due to poor neuromuscular control may affect long term screw stability and additional external immobilization may be needed until fusion matures.

Υπόθεση: Η πρόσθια αυχενική σπονδυλοδεσία με κλειδούμενη πλάκα και σφηνοειδές οστικό μόσχευμα σταθεροποιεί επαρκώς την πλήρως ασταθή κατώτερη αυχενική σπονδυλική στήλη μετά από κάκωση ελκυσμού κάμψης (εξάρθρημα). Μέθοδος-Υλικό: Σε αυτή την ερευνητική εργασία ακολουθήθηκε ένα πρωτόκολλο τριών βημάτων. ΦΑΣΗ Α: Αρχικά έγινε μια μελέτη εφικτότητας κινηματικής μελέτης κάτω από εφαρμογή προφόρτιου σε πτωματικές οσφυϊκές μοίρες σπονδυλικής στήλης. Μελετήθηκαν συνολικά 21 οσφυϊκά ανθρωπινά παρασκευάσματα κατά την διάρκεια άλλων πειραματικών εργασιών με εφαρμογή ροπής κάμψης 8 Nm και έκτασης 6 Nm με προφόρτιο μέχρι 1200Ν. Η μέθοδος εφαρμογής του προφόρτιου ήταν η τεχνική Follower Load που περιέγραψε ο Patwardhan και συνεργάτες το 1999. ΦΑΣΗ Β: Οι εμπειρίες από την πρώτη φάση αξιοποιήθηκαν για την κινηματική μελέτη της κατώτερης αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης υπό προφόρτιο. Σε αυτή την φάση χρησιμοποιήθηκαν έξι ανθρώπινες πτωματικές αυχενικές σπονδυλικές στήλες. Δοκιμάστηκαν τρεις διαφορετικές τιμές προφόρτιου (0N, 150Ν, 250Ν) και τρεις διαφορετικές ροπές (0.8, 1.5, 2.5 Nm) ενώ εξετάστηκε η κινητικότητα και στα 3 επίπεδα (κάμψη-έκταση πλάγια κάμψη και αξονική στροφή). ΦΑΣΗ Γ: Στην τελική και πιο κυρία φάση του πειράματος χρησιμοποιήθηκαν οκτώ ανθρώπινες πτωματικές αυχενικές μοίρες σπονδυλικής στήλης από νεαρούς δωρητές (μέση ηλικία 44.5). Έγινε τρισδιάστατη κινηματική μελέτη με εφαρμογή ροπών 0.8 Nm χωρίς προφόρτιο. Στην κάμψη έκλταση έγινε μελέτη και με εφαρμογή ροπής 1.5 Nm κάτω από προφόρτιο 0N και 150Ν από διάταξη follower load. Οι σπονδυλικές στήλες δοκιμάσθηκαν πρώτα ακέραιες και μετά από δισκεκτομή και πρόσθια σπονδυλοδεσία με κλειδούμενη πλάκα στο Α5-Α6 με διατομή του οπίσθιου επιμήκη συνδέσμου. Η κινηματική μελέτη επαναλήφθηκε μετά την πλήρη διατομή όλων των θυλακοσυνδεσμικών στοιχείων σε αυτό το επίπεδο. Αποτελέσματα: ΦΑΣΗ Α: Το προφόρτιο επηρεάζει σημαντικά την κάμψη και έκταση ιδιαίτερα αν δεν έχει βελτιστοποιημένη διαδρομή. ΦΑΣΗ Β: Η εφαρμογή προφόρτιου στην ΑΜΣΣ δημιουργεί μεγάλες παρασιτικές διατμητικές δυνάμεις στην πλάγια κάμψη και στην αξονική στροφή λόγω της τεχνικής εφαρμογής. ΦΑΣΗ Γ: Η πλήρης διατομή των θυλακοσυνδεσμικών στοιχείων δεν επηρέασε την σταθερότητα της πρόσθιας σπονδυλοδεσίας και στα τρία επίπεδα κίνησης με εφαρμογή ροπής 0.8 Nm χωρίς προφόρτιο (p>0.05). Με μεγαλύτερη ροπή 1.5 Nm χωρίς προφόρτιο παρατηρήθηκε αύξηση της παθολογικής κινητικότητας η οποία σταθεροποιήθηκε με εφαρμογή προφόρτιου φυσιολογικού μεγέθους. Συμπεράσματα: Η πρόσθια αυχενική σπονδυλοδεσία με μια πλάκα με κλειδούμενους κοχλίες μπορεί να σταθεροποιήσει την ασταθή αυχενική μοίρα της σπονδυλικής στήλης μετά από κακώσεις ελκυσμού κάμψης (εξαρθρήματα) σε νεαρής ηλικίας ασθενείς εφόσον αποφεύγεται η υπερβολική κίνηση (π.χ. χρήση μετεγχειρητικού κολάρου). Η οστεοπόρωση και η έλλειψη νευρομυϊκού ελέγχου (π.χ. τετραπληγία) μπορεί να καταστήσουν την πρόσθια μόνο σπονδυλοδεσία ανεπαρκή για την αντιμετώπιση αυτής της κάκωσης.