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Osteologie 2012; 21(03): 143-150
DOI: 10.1055/s-0037-1621678
Osteoplastie der Wirbelsäule
Schattauer GmbH

Warum bricht die Wirbelsäule wo sie bricht?

Literaturübersicht zur bimodalen Verteilung osteo porotischer KeilwirbelfrakturenWhy do osteoporotic vetrebral fractures cluster in the mid-thoracic and thoracolumbar region?
S. F. Baumbach
1   Chirurgische Klinik und Poliklinik – Innenstadt, Abteilung für Unfallchirurgie, Ludwig-Maximilians Universität München
2   Osteologisches Schwerpunktzentrum – Campus Innenstadt, Ludwig-Maximilians Universität München
,
W. Böcker
3   Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH, Standort Gießen
,
W. Mutschler
1   Chirurgische Klinik und Poliklinik – Innenstadt, Abteilung für Unfallchirurgie, Ludwig-Maximilians Universität München
2   Osteologisches Schwerpunktzentrum – Campus Innenstadt, Ludwig-Maximilians Universität München
,
M. Schieker
1   Chirurgische Klinik und Poliklinik – Innenstadt, Abteilung für Unfallchirurgie, Ludwig-Maximilians Universität München
2   Osteologisches Schwerpunktzentrum – Campus Innenstadt, Ludwig-Maximilians Universität München
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Publication History

eingereicht: 05 May 2012

angenommen: 03 July 2012

Publication Date:
04 January 2018 (online)

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Zusammenfassung

Osteoporotische Wirbelkörperfrakturen zeigen eine bimodale Verteilung (Th7/Th8 und Th11–L1), die sich nicht alleine durch eine generalisierte Reduktion der Wirbelkörperbruchlast erklären lässt. Das Ziel dieser Literaturübersicht war, neben osteoporotischen Veränderungen, biomechanische, degenerative und strukturelle Wirbelsäulenveränderungen zu identifizieren, die dieses bimodale Frakturmuster erklären. Biomechanisch befindet sich der thorakolumbaleÜbergang in einem Spannungsfeld zwischen der rigiden, kyphotischen Brustwirbelsäule (BWS) und der hyperflexiblen, lordotischen Lendenwirbelsäule. Auf den Apex der BWS-Kyphose wirken die größten Kompressions und Biegekräfte. Verstärkt wird dieser Effekt durch prävalente Wirbelkörperfraktur in diesem Bereich, die zu einer Frakturhäufung führen. Degenerative Veränderungen der Bandscheibe führen zu einer veränderten intra-und intervertebralen Lastübertragung. Dabei kommt es zu einer sekundären Schwächung der zentralen trabekulären Struktur und zu einer vermehrten Kraftübertragungüber die Facettengelenke im aufrechten Stand (Stress-Shielding), was einen Lastanstieg von bis zu 300 % auf den anterioren Wirbelkörper beim Vorbeugen zur Folge hat. Sowohl Osteoporose als auch veränderte Lastbedingungen führen zu Veränderungen der Wirbelkörpermorphologie. Während Osteoporose zu einer Reduktion der Wirbelkörperbruchlast insgesamt führt, bedingen degenerative Prozesse anisotrope intravertebrale Umbauvorgänge. Entsprechend der im Rahmen der Banscheibendegeneration auftretenden Lastveränderungen werden die zentralen und anterioren Wirbelkörper geschwächt.

Summary

Vertebral fractures are the most common human fractures, are considered the hallmark of osteoporosis and constitute a considerable socio-economic burden. Osteoporotic vertebral fractures are known to cluster in the mid-thoracic and thoracolumbar region, which may not be explained by the loss of bone mass and trabecular bone structure alone. The aim of this literature review was to identify, next to osteoporotic changes, biomechanical, degenerative and structural changes of the spine, which explain the observed bimodal fracture distribution. From a biomechanical point of view, the thoracolumbar region resembles a transition zone in-between the kyphotic, rigid upper thoracic spine and the lordotic and mobile lumbar spine. The thoracic apex (T6–T8) is prone to fracture because of its greatest distance to the center of gravity line and the subsequent maximum compression and bending forces on the apex vertebrae. A prevalent vertebral fracture further increases the kyphotic deformity and consequently increases the anterior bending moments on the adjacent inferior vertebra. This phenomenon is referred to as vertebral fracture cascade and might explain the clustering of vertebral wedge fractures. Moreover, data indicate, that smaller vertebrae constitute to fracture. Intervertebral disc degeneration results in an altered intra-and intervertebral load transmission. With degeneration, the proteoglycan content decreases and the fibrous amount increases, changing the intervertebral disc's biomechanical properties form viscoelastic to more elastic. Force transmission onto the inferior vertebral body shifts from central to peripher, resulting in trabecular degeneration of the central vertebral region. Reduced disc height results in an intervertebral load-bearing shift from the vertebral body to the neural arch during erect standing (Stress-shielding). Forward bending then results in a 300 % force increase onto the anterior vertebral body. Osteoporosis as well as altered load distribution results in secondary intracorporal structural changes. Whereas osteoporosis leads to an overall reduced bone strength, altered load distribution results in anisotropic architectural changes, with a weakening of the central and anterior vertebral body.

Schlüsselwörter

Osteoporose - Wirbelkörperfrakturen - Biomechanik - Degeneration

Keywords

Osteoporosis - vertebral fracture - biomechanics - degeneration