MATERIAL / METHODEN

Patientenauswahl

Im Zeitraum von Oktober 1998 bis April 1999 wurden 28 Patienten mit idiopathischer Adoleszentenskoliose in der orthopädischen Klinik der Charité operiert.

Das Patientenkollektiv bestand aus 22 weiblichen und 6 männlichen Patienten, die im Durchschnitt von 14,5 Jahren alt waren (Tabelle 1).

Knochengruppe

TCP Gruppe

Alter

14,3±1,7 (10-17)

14,8±1,5 (12-17)

Weiblich

14

8

Männlich

5

1

Tabelle 1: Alter und Geschlecht der beiden Patientengruppen

Alle Patienten wurden von einem Operateur mit der Methode nach Cotrel-Dubousset und USS Instrumentarium behandelt. Dabei wurde sowohl autologer/allogener Knochen als auch TCP/autologer Knochen für die Spondylodese verwendet.

Die Patienten wurden dann im Durchschnitt 13±8 (6-33) Monate beobachtet.

Operationstechnik

Alle Patienten wurden nach dem Operationsverfahren von Cotrel-Dubousset (Dubousset et al. 1989) behandelt. Dabei wurde das sogenannte „Universal Spine System“ als Instrumentarium benutzt. Dieses System besteht aus zwei Stäben, speziellen Haken und Pedikelschrauben, die sowohl eine vordere als auch eine seitliche Öffnung besitzen können. Weiterhin gehören zu diesem Instrumentarium die Verbindungsteile, Querverstrebungen sowie der Persuader.

Die dorsale Operationsmethode nach Cotrel-Dubousset beginnt jeweils mit einem Hautschnitt über den Dornfortsätzen der zu behandelnden Strecke. Die Faszie wird gespalten und dann die paravertebrale Muskulatur unter Darstellung der Laminae abgeschoben.

Auf der Konkavseite werden mehrere Pedikelhaken (meist 4) an vorher bestimmten Stellen eingebracht. Die kleinen Wirbelgelenke werden geöffnet und die Laminae dekortiziert. Dann wird ein biegsamer Stab, der die Krümmung der Skoliose nachahmt eingelegt. Ein anschließendes Drehen des Stabes um 90° nach dorsal ermöglicht die Überführung der skoliotischen Krümmung in eine physiologische Kyphose. Darauf folgt die Distraktion.

Ein zweiter Stab, der der Kompression dient, wird an vorher befestigten Haken an der Konvexseite angebracht. Danach erfolgt die Einbringung zweier Querverbinder, die der Stabilisation dienen.

Abbildung 3: Operationsmethode nach Cotrel-Dubousset, modifiziert nach Hefti

Zum Schluß erfolgt die Einlagerung des Knochenmaterials an die Spondylodese. Dabei wurde in dieser Studie entweder ein Gemisch aus autologem und allogenen Knochen verwendet oder autologer Knochen und β-Tricalciumphosphat.

Abbildung 4: Mit USS instrumentisierte idiopathische Adoleszentenskoliose vor (A) und nach (B) Anlagerung von autologem Knochen und β-Tricalciumphosphat

Perioperativ wurde bei beiden Gruppen ein Antibiotikum gegeben.

Verwendetes Spondylodesematerial β-Tricalciumphosphat ( TCP )

In dieser Studie wurde chronOS TCP-Granulat der Firma Mathys Medical Ltd/Schweiz für die Spondylodese verwendet.

ChronOS TCP-Granulat ist eine synthetische, poröse, bioaktive und biokompatible Keramik aus Beta-Tricalciumphosphat (Ca3 (PO4)2) gemäss US Norm ASTM F 1088 –87/92, mit definierter, einheitlicher Porenstruktur. ChronOS TCP-Granulat wird in vitalem Knochen resorbiert und durch eigenen Knochen substituiert. ChronOS TCP-Granulat ist doppelt steril verpackt und gamma-sterilisiert.

Abbildung 5: Tricalciumphosphat in Granulatform (Mathys Medical Ltd)

Chron Os TCP-Granulat wird in Bereichen eingesetzt, wo Spongiosa eher als kortikaler Knochen benötigt wird. Hierzu gehören die Auffüllung von Knochendefekten und Plastische Rekonstruktion resezierter oder geschädigter Knochenregionen oder bei Ersatz oder Ergänzung autologer Spongiosa nach Korrektur von Skoliosen.

Das Porenvolumen beträgt bei dem verwendeten TCP-Granulat 60 %. Damit läßt sich die Druckfestigkeit von spongiöser Knochensubstanz in etwa imitieren. Dies ist gerade bei der Anlagerung an Knochen von Bedeutung, der eine Stützfunktion besitzt und somit einer großen mechanischen Belastung ausgesetzt ist.

Die Porenstruktur ist eines der wichtigsten Merkmale des TCP-Granulates. Sie dient als Matrix für die Einsprossung von Gefäßen und die darauffolgende Resorption des TCPs.

Die Resorption des Tricalciumphosphates beginnt mit der Aufspaltung des Materials in seine kristallinen Bestandteile. Diese werden dann entweder direkt am Ort des Abbaus zum Wiederaufbau neuer Knochensubstanz verwendet oder mit dem Blut zu anderen Körperregionen befördert.

Die Vorgänge der Resorption laufen entweder intra- oder extrazellulär besonders an Orten mit hoher Stoffwechselaktivität (z.B. Knochendefekten) ab. In beiden Fällen sind Osteoklasten, Makrophagen und vielkernige Riesenzellen beteiligt.

TCP-Granulat muß immer enossal oder subperiostal, d.h. in direktem Kontakt mit vitalem Knochen, implantiert werden. Da das Material so ohne bindegewebsartige Schicht mit dem Knochen verwächst, sind materialbedingte Abstoßungsreaktionen nicht zu erwarten.

Bei großvolumigen Defekten wird empfohlen, daß TCP-Granulat mit autologem Spongiosamaterial zu vermischen, um die Einheilung zu erleichtern.

Das TCP wurde in dieser Studie als Mischung aus 25 g TCP-Granulat und autologer Spongiosa, die von den Laminae und den Rippen gewonnen wurde, an den Knochendefekt angelagert.

Abbildung 6: Mischung von β-Tricalciumphosphat und autologem Knochen

Autologes / allogenes Knochenmaterial

Bei der Knochengruppe wurde für die dorsale Spondylodese eine Mischung aus autologer Spongiosa, die von den Laminae, den Rippen und dem Beckenkamm entnommen wurde, und allogenem Knochenmaterial von zerkleinerten Hüftköpfen aus der Knochenbank verwendet.

Röntgenologische Auswertung

Zur Beurteilung der Skoliose wurden folgende Röntgenbilder angefertigt:

Wirbelsäulenganzaufnahmen im posterior-anterior Strahlengang im Stand
Wirbelsäulenganzaufnahmen im sagittalen Strahlengang ( seitliche Aufnahme)

Der Zeitpunkt der beiden unterschiedlichen Röntgenaufnahmen gliedert sich folgendermaßen:

präoperativ
postoperativ
nach 12 Monaten zur Nachuntersuchung

Anhand der Röntgenbilder im p-a. Strahlengang ließen sich die folgenden Parameter bestimmen:

der Krümmungswinkel der thorakalen Hauptkrümmung sowie der kompensatorischen Nebenkrümmung
die Rotation des Scheitelwirbels mit dem Torsiometer nach Perdriolle im thorakalen und lumbalen Abschnitt der Wirbelsäule

Die seitlichen Aufnahmen dienten zur Bestimmung des

thorakalen Kyphosewinkels
lumbalen Lordosewinkels

Beides erfolgte ebenfalls mit der Methode nach Cobb

Wirbelsäulenvermessungen Messung des Skoliosewinkels

In dieser Arbeit wurde zur Ermittlung des Winkelwertes der skoliotischen Krümmung die Methode nach Cobb (Cobb 1948) verwendet.

Am p.-a. Röntgenbild werden zunächst die Endwirbel, d.h. die Wirbel mit der geringsten Rotation und stärksten Kippstellung zur Horizontalen, ermittelt. Dann werden Parallelen

zu der Deckplatte des oberen bzw. zur Grundplatte des unteren Wirbels gezeichnet.

Entweder man mißt den Winkelwert als Komplementärwinkel direkt an der Schnittstelle der

beiden Linien, oder man zeichnet Senkrechten auf die Parallelen, an deren Schnittstelle man den Winkel mißt. Die jeweilig erhaltenen Krümmungswinkel entsprechen sich.

Abbildung 7: Messung der thorakalen und lumbalen Krümmung der Wirbelsäule mit der Methode nach Cobb

Messung des Kyphose- und Lordosewinkels

Hier werden für die Ermittlung der Krümmungswinkel nach Cobb Röntgenbilder im sagittalen Strahlengang benötigt.

Die Ermittlung der Winkelgrößen verläuft analog zur vorher beschriebenen Methode.

Zur Bestimmung der Brustwirbelsäulenkyphose werden die Deckplatte des 4. Brustwirbels und die Grundplatte des 12. Brustwirbels benutzt.

Die Deckplatte des 1. Lendenwirbelkörpers und die Grundplatte des 5. Lendenwirbelkörpers dienen der Ermittlung der Lendenlordose.

Abbildung 8: Messung des Krümmungswinkels der Brustkyphose mit der Methode nach Cobb

Messung der Rotation

Die Messung der Rotation erfolgte nach dem Verfahren von Perdriolle (Perdriolle 1987) im p.-a. Röntgenbild.

Mit dem Torsiometer nach Perdriolle kann ein exakter Drehwinkel ermittelt werden, wenn beide Bogenwurzelovale zu sehen sind. Dazu wird die Schablone so über den am stärksten rotierten Wirbel der Wirbelsäulenkrümmung gelegt, daß die Ränder übereinstimmen. Dann wird mit Hilfe der Linie, die durch die Mitte des konvexseitigen Pedikels läuft, das Ausmaß der Rotation als Gradzahl zwischen 0 und 60 bestimmt.

Abbildung 9: Rotationsmeßschablone nach Perdriolle: das Ausmaß der Rotation des Wirbelkörpers kann als Winkel zwischen 0° und 60° angegeben werden

Computertomographie

Bei dieser Untersuchung wurde die Computertomographie zur Knochendichtemessung in einem Zeitraum von 11±8 (3-33) Monaten postoperativ bei allen Patienten mit einem Elscint Exel 2000/400 elect Gerät angewendet. Um das Strahlenrisiko gering zu halten, wurde nur eine vertebrale Schicht gescannt.

Die Computertomographie wurde dem Röntgenbild vorgezogen, da das Röntgenbild hier nur eine sehr subjektive und grobe Einteilung zuläßt. Außerdem läßt sich die

Spongiosastruktur der Wirbelkörper in dem überlagerungsfreien Schichtbild der Computertomographie besser darstellen.

Bei der Computertomographie wird im Gegensatz zur Röntgentechnik die Strahlung nicht von einem Röntgenfilm registriert, sondern von einem Detektorkranz mit höherer Empfindlichkeit.

Bei dieser Methode entsteht ein horizontales Schichtbild durch die Rotation von Röntgenröhre und gegenüberliegendem Detektorkranz in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Patienten.

Um ein Bild zu konstruieren, wird für jeden Bildpunkt ein Röntgenabsorbtionswert bestimmt.

Entsprechend dieser Absorption und somit der Röntgendichte wird jedem Bildpunkt ein bestimmter Grauwert zugeordnet; aus diesen verschiedenen Grauwerten setzt sich dann das Schichtbild zusammen.

Da der Grauwert die Dichte eines Materials wiederspiegelt, kann anhand des Grauwertes ein Gewebe identifiziert bzw. z.B. die Knochendichte bestimmt werden.

Die Dichte der unterschiedlichen Substanzen wird in Hounsfield-Einheiten (HE) angegeben.

Jedem Hounsfield-Wert ist ein ganz bestimmter Grauwert zugeordnet, wobei Wasser mit 0 Hounsfield-Einheiten und Luft mit –1000 Hounsfield-Einheiten die Fixpunkte der Skala darstellen. Die typischen Dichten einzelner Gewebe sind:

kompakter Knochen

+1700 HE

Bandscheibengewebe

+ 75 bis +100 HE

Hämatom

+55 bis +75 HE

fließendes Blut

+12 HE

Fett

-100 bis –25 HE

Lungengewebe

-400 bis –175 HE

Da das menschliche Auge die Vielzahl der möglichen Graustufen nicht wahrnehmen kann, wird die Hounsfield-Skala auf 15- 20 erkennbare Graustufen reduziert, die ein bestimmtes Fenster des Gesamtspektrums definieren.

So ist es nicht nur möglich das qualitative Absorptionsverhalten wie beim Röntgenbild zu beurteilen, sondern auch die quantitative. Postoperativ eignet sich diese Methode so besonders gut zur quantitativen Bestimmung der Knochendichte, da auch die Nachbearbeitung des am Computer gespeicherten Bildes möglich ist.

So ist es trotz liegendem Metall möglich, den Spaneinbau zu überprüfen. Bei größeren Metallfremdkörpern (wie z.B. beim USS-Instrumentarium), deren Röntgenabsorbtion weitaus

höher ist als die von Knochenmaterial, besteht allerdings die Möglichkeit des Auftretens von Artefakten, die das Meßergebnis beeinträchtigen können. Um die Artefakte zu reduzieren und den Knochen hervorzuheben wurde folgendes setting gewählt: C1=800, W1=2000.

Bei den entstandenen Bildern wurde jeweils in einer artefaktfreien Zone der Wirbelkörper eine größtmögliche ROI (Region Of Interest) gelegt und dort die Knochendichte mit Hilfe des Computers gemessen.

Dabei sind die Werte in einem relativen Verhältnis zu gleichzeitig angefertigten Meßwerten eines Phantoms (das dem Körpervolumen des jeweiligen Patienten entsprach) gesetzt worden, und bei dieser Untersuchung als mg /cm³ angegeben.

Auswertung der Krankenblätter

Die Auswertung dieser Untersuchung stützt sich nicht nur auf die prä- und postoperativ entstandenen Röntgen bzw. CT- Bilder, sondern es wurden auch eine Reihe von Informationen aus den Krankenblättern genutzt. Dazu gehörten:

Rippenplastik
Blutverlust ( während und nach der Operation)
Blutkonserven ( Eigenblut oder Fremdblut)
OP – Dauer
Komplikationen während und nach der Operation

Statistik

Zur Evaluation der Ergebnisse wurden der Student-t-Test und der Mann-Whitney-Test verwendet.

Für die statistischen Analysen und Berechnungen wurde das Statistikprogramm SPSS (SPSS Inc., Chicago I11.) Version 4.0 benutzt.