Dreidimensionale biomechanische Untersuchung eines neuen flexiblen lumbalen Bandscheibenimplantats

Zusammenfassung

Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, die biomechanischen Eigenschaften eines neuen flexiblen lumbalen Bandscheibenimplantats zu beschreiben. Es wurden 6 Bewegungssegmente L1/2 und L4/5 einer Kalbswirbelsäule mit Hilfe einer dreidimensionalen (3D-)Prüfmaschine untersucht. Die Messungen wurden nichtdestruktiv unter physiologischer Belastung bis maximal 7 Nm vorgenommen. Die Krafteinleitung erfolgte in Flexion/Extension sowie in Seitneigung und Torsion. Es wurden dabei die Translation (in mm) und Rotation (in Grad) jeweils in den 3 Raumachsen gemessen.

Zunächst erfolgten die Messung des intakten Bewegungssegments und eine Messung nach einer ausgedehnte Nukleotomie mit durchschnittlich 6 g entfernten Bandscheibengewebe. Anschließend wurde eine Messung nach dem Auffüllen des Zwischenwirbelraums mit einem kaltpolimerisierenden Silikonkautschuk (Polymethylsiloxanepolymer/PMSO) durchgeführt. Es konnte für die Translation und für die Rotation nach Nukleotomie eine signifikante Zunahme (p=0,0313) der Beweglichkeit zum intakten Bewegungssegment gezeigt werden. Nach der Implantation des Kunststoffs konnte keine signifikante Unterschiedlichkeit (p>0,3125) zum intakten Bewegungssegment gezeigt werden. Mithilfe des verwendeten Kunststoffs ist es möglich, die biomechanischen Eigenschaften des intakten Bewegungssegments zu rekonstruieren.

Abstract

The aim of this study was to determine the significance of a new artificial nucleus implant for lumbar discs (polymethyl siloxane polymer, DR-PMSO) with special regard to the biomechanical properties of the spinal motion segment.

The lumbar segments L1/L2 and L4/L5 were harvested from six calf cadavers. The segments were fixed on a special device mounted on a three-dimensional testing machine. Physiological load with a maximum of 7 Nm was applied in flexion/extension, right and left lateral bending, and right and left torsion.

The movement of the measuring point (center of L1 and L4) was registered along three axes (sagittal, frontal, and vertical). Three cycles of measurements were performed on all specimens: (1) intact segment, (2) segment after nucleotomy, and (3) segment with PMSO. There was a statistically significant (p=0.0313) increase in segmental mobility in all directions after nucleotomy with an increased mobility of the segment up to 30% for rotation and 50% for translation. After introduction of the PMSO implant, segmental mobility for all movement directions was restored with no statistically significant difference from the intact situation before nucleotomy. The disc material was found to be noncytotoxic according to current ISO 10993 standards.