Ergebnisse

Komplikationen

Ein Tier starb während der Narkose am Tag der Operation. Dieses Tier wurde aus der Studie herausgenommen und durch ein anderes Tier ersetzt.
In der Gruppe 1 entwickelte ein Tier (Tier Nummer 6) ein Hämatom an der Entnahmestelle des Beckenkammes. In der Gruppe 3 traten bei einem Tier (Tier Nummer 6) Wundheilungsstörungen im Bereich der Entnahmestelle am Beckenkamm auf. Beide Komplikationen heilten unter konservativer Therapie folgenlos aus.

Radiologische Verlaufsbetrachtung

Abbildung 19: Ergebnis im seitlichen Röntgenbild nach 12 Wochen Standzeit. a.) Knochenspan b.) Cage im Box-Design c.) Cage im Zylinder-Design

In den oben dargestellten Röntgenbildern der verschiedenen Versuchsgruppen nach 12 Wochen [Abbildung 19] zeigte sich in allen Versuchsgruppen ein fortgeschrittenes Remodelling des Bewegungs-segmentes C3/C4. Gleichzeitig war eine Verdichtung der Knochenstruktur in den an das Bandscheibenfach C3/C4 angrenzenden Grund- und Deckplatten sichtbar. Bis auf ein Tier in der Boxcage Gruppe (Tabelle 6) bei dem eine vollständige Durchbauung des Zwischenwirbelraumes nachgewiesen werden konnte, zeigte sich bei keinem weiteren Tier eine vollständige Durchbauung des Zwischenwirbelraumes. Auffallend an den Röntgenbildern der Präparate, welche mit dem metallischen Implantat versorgt waren, ist eine nur noch mäßig mit Knochenstruktur gefüllte Pore des Cage. Dies war in der Gruppe, welche mit dem Box-Cage versorgt war, weit ausgeprägter als in der Zylinder-Cage Gruppe.

Ein Einsinken beider Cages in die angrenzenden Grund- und Deckplatten sowie ossäre Resorptionszonen im Bereich der Cage-Knochenkontaktfläche waren radiologisch im Verlauf und nach 12 Wochen nachweisbar. Nach 12 Wochen Standzeit war das Knochenspan-Transplantat bei keinem der 8 Tiere im Bereich des ehemaligen Bandscheibenraumes radiologisch abgrenzbar und es zeigten sich Anzeichen der knöchernen Integration.

Reproduzierbarkeit der radiologischen Ergebnisse

Um eine Standardisierung der Röntgenuntersuchung zu gewährleisten, wurden wie im Kapitel 2.5.2.2. beschrieben, wiederholte Röntgenuntersuchungen durchgeführt. Nach 10 wiederholten Messungen ergab sich für die vordere Bandscheibenraumhöhe eine Standardabweichung von 0,8 mm (Durchschnittlich 10% der Gesamthöhe) und für den Intervertebralwinkel eine Standardabweichung von 1,5 Grad (Durchschnittlich 10% des Gesamtwinkels). Für den Lordosewinkels zeigte sich nach 10 wiederholten Messungen eine Standardabweichung von 4,0 Grad (Durchschnittlich 60% des Gesamtwinkels).

Bandscheibenraumhöhe

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation der vorderen/mittleren/hinteren Bandscheibenraumhöhe war sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,82 und 0,94).

Abbildung 20: Abbildung 21: vordere Bandscheibenraumhöhe (n=8). * p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan ** p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan und Zylinder-Design Cage.

In der Abbildung 20 ist der radiologische Verlauf für den Parameter vordere Bandscheibenraumhöhe dargestellt.

Für den präoperativ erhobenen Parameter vordere Bandscheibenraumhöhe war kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen nachweisbar. Postoperativ zeigte sich in allen drei Gruppen eine Vergrößerung der vorderen Bandscheibenraumhöhe. Im weiteren Verlauf kam es in allen drei Gruppen zu einer kontinuierlichen Abnahme der vorderen Bandscheibenraumhöhe.

Bis auf den Zeitpunkt Woche eins, wo die Box-Cage Gruppe einen signifikant (p>0,05) höheren vorderen Bandscheibenraum aufwies, war zwischen den beiden metallischen Cages kein Unterschied nachweisbar. Nach 12 Wochen befindet sich die vordere Bandscheibenraumhöhe für beide metallische Implantate auf einem Niveau, welches dem präoperativen Niveau entspricht.

Im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe wiesen die Cage-Gruppen einen größeren Wert für die vordere Bandscheibenraumhöhe im Verlauf auf, welche zum Zeitpunkt 8. und 12. Woche signifikant war.

Abbildung 22: mittlere Bandscheibenraumhöhe (n=8). * p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan ** p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan und Zylinder-Design Cage.

Für den präoperativ erhobenen Parameter mittlere Bandscheibenraumhöhe ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den drei untersuchten Gruppen [Abbildung 22].

Direkt postoperativ ist in allen untersuchten Gruppen eine Zunahme der mittleren Bandscheibenraumhöhe nachweisbar, wobei sich keine signifikanten Unterschiede zeigten. Im weiteren Verlauf zeigt sich in allem Gruppen eine Abnahme der mittleren Bandscheibenraumhöhe.

Ein Unterschied zwischen den beiden Cage-Gruppen (Gruppe II und III) im Vergleich zum Beckenkammspanimplantat (Gruppe I) war nach 8 und 12 Wochen für den Parameter mittlere Bandscheibenraumhöhe zu evaluieren. Zu diesen Zeitpunkten zeigte sich für die Cage-Gruppen eine signifikant (p>0,05) größere mittlere Bandscheibenraumhöhe.

Bei dem Vergleich beider Cage Gruppen (Gruppe II und III) miteinander war über den gesamten Verlauf kein signifikanter Unterschied nachweisbar.

Abbildung 23: hintere Bandscheibenraumhöhe (n=8). * p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan ** p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan und Zylinder-Design Cage.

Für den Parameter hintere Bandscheibenraumhöhe [Abbildung 23] war präoperativ kein signifikanter Unterschied zwischen den drei untersuchten Gruppen nachweisbar. Direkt postoperativ zeigte sich in allen untersuchten Gruppen eine Zunahme der hinteren Bandscheibenraumhöhe. Im weiteren Verlauf war eine kontinuierliche Abnahme der hinteren Bandscheiben-raumhöhe in allen Gruppen nachzuweisen.

Bei der Betrachtung des gesamten Untersuchungszeitraumes war innerhalb der drei untersuchten Gruppen kein signifikanter Unterschied zu evaluieren.

Abbildung 24: Durchschnittliche Höhe des Bandscheibenraumes der drei Gruppen im Beobachtungszeitraum. * p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan ** p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan und Zylinder-Design Cage.

In Abbildung 24 ist der Verlauf der aus vorderer, mittlerer und hinterer Bandscheibenraumhöhe errechneten, durchschnittlichen Bandscheiben-raumhöhe dargestellt.

Wie schon in den vorherigen Grafiken für die einzelnen Bandscheibenraum-Parameter dargestellt, ergab sich beim Vergleich der drei untersuchten Gruppen kein Unterschied für den Zeitpunkt prä- und postoperativ. Eine gleichwertige Distraktion war durch alle drei Implantate zu erzielen. Ab der ersten postoperativen Woche zeigte sich in allen drei Gruppen eine Sinterungstendenz, wobei diese in der BKS-Kontrollgruppe am ausgeprägtesten war.

Zwischen den beiden metallischen Implantaten war in Bezug auf die Bandscheibenraumhöhe bis auf den Zeitpunkt Woche eins kein signifikanter Unterschied nachweisbar. Verglichen mit der BKS-Kontrollgruppe wurde die Bandscheibenraumhöhe im postoperativen Verlauf durch die metallischen Implantate signifikant besser aufrechterhalten.

Intervertebralwinkel

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation des Intervertebralwinkels war gut bis sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,78 und 0,9).

Abbildung 25: Radiologische Analyse: Durchschnittlicher Intervertebralwinkel im Untersuchungszeitraum. * p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan; **p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan und Zylinder-Cage.

Ab dem Zeitpunkt Woche zwei zeigten beide Cage-Gruppen (Gruppe II und III) signifikant (p<0,05) höhere Werte für den Intervertebralwinkel im Vergleich zum Beckenkammspan-Transplantat (Gruppe I) [Abbildung 25].

Außer zum Zeitpunkt Woche eins, bei dem der Box-Cage (Gruppe II) im Vergleich zum Zylinder-Cage (Gruppe III) signifikant (p<0,05) höhere Werte für den Intervertebralwinkel aufwies, konnten zwischen den beiden metallischen Implantaten keine Unterschiede für diesen Parameter ermittelt werden.

Lordosewinkel

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation des Lordosewinkels war gut bis sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,76 und 0,88).

Abbildung 26: Radiologische Analyse: Durchschnittlicher Lordosewinkel der drei Gruppen im Untersuchungszeitraum. * p<0.05 im Vergleich zum Knochenspan.

Präoperativ zeigte sich in allen Gruppen ein gleiches Ausgangsniveau für den Lordosewinkel [Abbildung 26].

Zum Zeitpunkt Woche eins war für die Box-Cage Gruppe (Gruppe II) ein signifikant (p<0,05) höherer Wert für den Lordosewinkel im Vergleich zu BKS-Kontrollgruppe und Zylinder-Cage Gruppe (Gruppe I und III) zu evaluieren.

Zu allen übrigen Zeitpunkten war zwischen den drei Gruppen kein signifikanter Unterschied für den Parameter Lordosewinkel nachweisbar. Auffallend bei der Evaluation des Lordosewinkels war eine sehr große Variabilität der Werte und somit eine hohe Standardabweichung.

Translation

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation der Translation war sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,83 und 0,94).

Abbildung 27: Radiologische Analyse: Durchschnittliche Translation im Untersuchungszeitraum.

Präoperativ zeigte sich in allen drei Gruppen keine Translation. Postoperativ war für alle drei Gruppen eine Zunahme der Translation nach dorsal nachweisbar [Abbildung 27].

Ein signifikanter Unterschied innerhalb der drei untersuchten Gruppen war zu keinem der Untersuchungszeitpunkte nachweisbar.

Radiologische Evaluation der Fusion Radiologischer Score

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation des radiologischen Scores anhand der nativen Röntgenbilder war gut bis sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,71 und 0,82).

Für den radiologischen Score, welcher anhand der konventionellen Röntgenaufnahmen nach 12 Wochen Standzeit erhoben wurde, konnten zwischen den drei untersuchten Gruppen keine signifikanten Unterschiede nachgewiesen werden. Radiologisch konnte bei allen Tieren eine unterschiedlich weit fortgeschrittene Durchbauung des Intervertebralraumes nachgewiesen werden (Stadium B und C).

Eine radiologisch als vollständig (Stadium D) bezeichnete Fusion konnte nur bei einem Tier aus der Box-Cage Gruppe beschrieben werden.

Gruppe1
(n=8)
Knochenspan

Gruppe 2
(n=8)
Box – Cage +
Spongiosa

Gruppe 3
(n=8)
Zylinder – Cage +
Spongiosa

A

0

0

0

B

5

4

5

C

3

3

3

D

0

1

0

Tabelle 6: Radiologischer Score für die Durchbauung. Auswertung anhand der seitlichen Röntgenbilder nach 12 Wochen Standzeit.

Funktionsröntgenuntersuchungen

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation der Funktionsröntgen-untersuchung war gut bis sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,73 und 0,87).

Die Darstellung der Ergebnisse der Funktionsuntersuchung erfolgte im Vergleich zur in Vorversuchen [52] bestimmten Beweglichkeit des Bewegungssegmentes vor und nach Diskektomie [Abbildung 28]. Nach Diskektomie ist eine signifikante (p<0,05) Zunahme des Bewegungsumfanges nachzuweisen. Bei allen drei stabilisierten Gruppen dieser Untersuchung war eine signifikante (p<0,05) Reduktion der Beweglichkeit im Vergleich zum nativen Bewegungssegment nach Diskektomie nachweisbar. Innerhalb der drei Gruppen ist eine signifikant niedrigere Beweglichkeit in der Zylinder-Cage Gruppe (Gruppe III) im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe (Gruppe I) zu verzeichnen. Auch die Box-Cage Gruppe wies im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe eine tendenziell niedrigere Beweglichkeit auf. Diese war aber statistisch nicht signifikant.

Abbildung 28: berechnete Differenzen zwischen Extension und Flexion für den Intervertebral- und Lordosewinkel der drei Gruppen im Vergleich mit dem nativen Segment vor und nach Diskektomie. a p<0,05 im Vergleich zum nativen Segment nach Diskektomie, b p<0,05 im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe, x: Werte wurden in Vorversuchen der Arbeitsgruppe bestimmt [52].

Die in Abbildung 29 dargestellten Messwerte aus der Funktionsuntersuchung im Messprinzip nach Buetti-Bäumerl spiegeln die Ergebnisse der vorher dargestellten Messung der Differenz der Intervertebral- und Lordosewinkel wieder. Im Rahmen dieser Messmethode war es zusätzlich möglich, Unterschiede im Bewegungsausmaß bei Flexion und Extension zu evaluieren.

Abbildung 29: HWS Funktionsdiagnostik in der Messmethode nach Buetti-Bäumerl. Angabe in Grad für die jeweiligen Gruppe a p<0,05 im Vergleich zum nativen Segment nach Diskektomie, b p<0,05 im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe, x: Werte wurden in Vorversuchen der Arbeitsgruppe bestimmt [52].

Bei allen drei untersuchten Gruppen war eine signifikante (p<0,05) Reduktion der Beweglichkeit im Vergleich zum nativen Bewegungssegment nach Diskektomie nachweisbar. Im Durchschnitt wurden Bewegungsausmaße erreicht, die dem nativen Bewegungssegment gleichwertig waren.

Innerhalb der drei Gruppen ist eine signifikant niedrigere Beweglichkeit in der Zylinder-Cage Gruppe (Gruppe III) im Vergleich zur Knochenspan-Gruppe (Gruppe I) zu verzeichnen. Bei dem Vergleich der Box-Cage Gruppe mit der Zylinder-Cage Gruppe fanden wir eine geringere Beweglichkeit in der Zylinder-Cage Gruppe, welche statistisch nicht signifikant war.

Bei dem Vergleich des Bewegungsausmaßes in Flexion bzw. Extension zeigte sich für die Extension ein signifikant geringeres Bewegungsausmaß in allen untersuchten Gruppen.

CT – Untersuchung

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation der CT Untersuchungen war gut bis sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,77 und 0,86).

Bei der Analyse der axialen computertomografischen Schnitte durch den Bandscheibenraum zeigte sich eine fast vollständige Fragmentierung und Destruktion des eingebrachten Beckenkammspanes. Die beiden metallischen Implantate stellten sich intakt dar. Eine unterschiedlich stark ausgeprägte Kallusbildung konnte in allen Gruppen nachgewiesen werden [Abbildung 30].

Auffallend in den Cage Gruppen ist die zum Teil stattfindende Resorption des in den Cage eingebrachten spongiösen Materials.

Abbildung 30: Beispiele für axiale computertomographische Schnitte durch den Bandscheibenraum nach 12 Wochen Standzeit.
a.) Knochenspan b.) Box-Cage + Spongiosa c.) Zylinder-Cage + Spongiosa

Knochendichte

Die Knochendichte der untersuchten Gruppen wurde in der Abbildung 31 in Relation zur Knochendichte des nativen Bewegungssegmentes, welche in Voruntersuchungen bestimmt worden ist [52], dargestellt.

Im Vergleich zum nativen Bewegungssegment zeigte sich im Bereich der an den fusionierten Bandscheibenraum angrenzenden Grund- und Deckplatte aller stabilisierten Gruppen eine signifikante (p<0,05) Zunahme der Knochendichte. Innerhalb der stabilisierten Gruppen konnte für diesen Bereich des Bewegungssegmentes kein signifikanter Unterschied nachgewiesen werden.

Im Bereich der Deckplatte C3, des Mittelteils von C3 und C4 sowie der Grundplatte C4 zeigte sich für die drei untersuchten Stabilisierungstechniken kein signifikanter Unterschied im Vergleich mit dem nativen Bewegungssegment.

Abbildung 31: Darstellung der errechneten Knochendichte für die unterschiedlichen Regionen im Bewegungssegment. a p<0,05 im Vergleich zum nativen Bewegungssegment, Werte für das native Segment wurden in Vorversuchen der Arbeitsgruppe bestimmt [52].

Kallusvolumen

Bei der Vermessung des Kallusvolumens anhand der axialen computertomografischen Schichten zeigte sich für die Zylinder-Cage Gruppe eine signifikant größere Kallusbildung im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe und Box-Cage Gruppe [Abbildung 32]. Zwischen der BKS-Kontrollgruppe und der Gruppe, welche mit dem Box-Design Cage versorgt worden war, zeigte sich kein signifikanter Unterschied.

Abbildung 32: Dargestellt ist das Volumen des Knochenkallus (BCV), welches mittels qCT Untersuchung und Auswertung am Bildanalysesystem bestimmt wurde. a p<0,05 im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe und Box-Cage Gruppe.

Knochengehalt

Für den errechneten Mineralsalzgehalt, welcher sich aus dem Kallusvolumen multipliziert mit der Knochendichte im Kallus zusammensetzte, zeigte sich für die Zylinder-Cage Gruppe signifikant mehr Mineralsalzgehalt im Vergleich zur Box-Cage Gruppe [Abbildung 33]. Zwischen der BKS-Kontrollgruppe und der Gruppe, welche mit dem Box Cage versorgt worden war, konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden.

Abbildung 33: Dargestellt ist der Mineralsalzgehalt des Kallus welcher aus dem Kallusvolumen und der Knochendichte im Kallus bestimmt wurde.
a p<0,05 im Vergleich zur BKS-Kontrollgruppe und Box-Cage Gruppe.

CT – Score

Die Intraobservervariabilität für die Evaluation des radiologischen Scores anhand der CT-Bilder war sehr gut (Kappa-Werte zwischen 0,82 und 0,87).

Für den radiologischen Score, welcher anhand der axialen zweidimensionalen CT-Rekonstruktionen nach 12 Wochen Standzeit erhoben wurde, zeigten sich zwischen den drei untersuchten Stabilisierungstechniken keine signifikanten Unterschiede [Tabelle 7].

Bei allen Tieren konnte eine unterschiedlich weit fortgeschrittene Durchbauung des Intervertebralraumes nachgewiesen werden (Stadium B und C). Eine vollständige Fusion (Stadium D) konnte, wie auch im konventionellen radiologischen Fusionsscore evaluiert, nur bei einem Tier aus der Box-Cage Gruppe nachgewiesen werden.

Knochenspan (n=8)

Box – Cage +
Spongiosa

(n=8)

Zylinder – Cage +
Spongiosa

(n=8)

A

0

0

0

B

5

4

5

C

3

3

3

D

0

1

0

Tabelle 7: Radiologischer Score für die Durchbauung. Auswertung anhand der sagitalen zweidimensionalen CT-Rekonstruktionen nach 12 Wochen Standzeit.