Einflußfaktoren auf die Verankerungsstabilität von Wirbelsäulenknochenschrauben - Eine experimentelle Studie

Zusammenfassung

Fragestellung: Eine stabile Schraubenverankerung stellt eine Grundvorraussetzung für die erfolgreiche instrumentierende Wirbelsäulenchirurgie dar. Ziel dieser experimentellen Untersuchung war es, die Einflußfaktoren auf die axiale Verankerungsstabilität von Wirbelsäulenknochenschrauben aufzuzeigen und Vorschläge zur Erhöhung der Verankerungsstabilität zu formulieren.

Methode: Auf standardisierte Weise wurden im Paarvergleich Ausrißversuche mit acht speziell angefertigten Schraubenprototypen durchgeführt. Als Trägermaterial diente ein isotroper, synthetischer Hartschaum. Er ähnelte der spongiösen Knochenstruktur und reduzierte die Streubreite der Versuchsergebnisse. Schraubenausrisse aus Kalbswirbelspongiosa zeigten die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Knochen.

Ergebnisse: Große Außendurchmesser, große Insertionstiefen, geringe Gewindesteigungen und flache Gewindeflankenwinkel erhöhen die Verankerungsstabilität signifikant. Hohe Ausrißgeschwindigkeiten, asymmetrische “Butress-Gewinde” und große Innen-Außendurchmesserdifferenzen konnten bei dem gewählten Versuchsaufbau nicht als signifikant vorteilhaft eingestuft werden.

Schlußfolgerungen: Bezugnehmend auf das eingangs definierte Ziel dieser Arbeit können folgende Gewindekonstruktionsmerkmale hinsichtlich einer hohen axialen Verankerungsstabilität als vorteilhaft beurteilt werden. Der Außendurchmesser der Schraube und die Insertionstiefe sollten den anatomischen Voraussetzungen entsprechend so groß wie möglich sein, da der Einfluß dieser beiden Faktoren sehr groß ist. Eine geringe Gewindesteigung und ein flacher Gewindeflankenwinkel erhöhen die maximale axiale Verankerungsstabilität im Gegensatz zu Aussagen anderer Autoren signifikant.

Summary

Introduction and Aim of the Study: The primary assumption for successful internal fixation of the spine is a stable screws fixation. Aim of this experimental examination was to point out the influences on axial pull-out strength of screws and to suggest improvements for its increase.

Methods: Eight specifically manufactured screw-prototypes were tested in standardized pull-out tests in comparision by pairs. An isotropic, synthetic hard-foam was used as test material. It resembled to the spongiose bone and reduced the deviation of the results. To show the transferability of the results on bone there were made pull-out tests out off calf vertebra.

Results: A significant increase of axial pull-out strenght can be achieved by a wide external diameter, a big insertion depth, a flat angel of tooth profile and a small thread pitch. This examination could not prove a significant advantageous influence on axial pull-out strength by fast pull-out, asymmetrical “Butress-thread” or proportion of core- and external diameter difference.

Conclusions: Referring to the aim of this examination a wide outside-diameter can be recommended. Likewise the depth of insertion should be as deep as the anatomic conditions permit. The influence of these two factors are considerable. In contrast to other author's statements the maximum axial stability increases significantly by a small thread pitch and a flat angel of tooth profile.

Schlüsselwörter

Knochenschrauben - axiale Verankerungsstabilität - Chirurgie

Key words

bone-screws - axial pull-out strength - surgery