Anwendung eines Bandscheibenersatzimplantats aus einer neuartigen porösen TiO2/Glas-Keramik – Teil 1: Einsatz in der Schafs-Halswirbelsäule und radiologische Verlaufsuntersuchungen / Application of a Stand-Alone Interbody Fusion Cage Based on a Novel Porous TiO2/glass Composite – Part 1: Implantation in the Sheep Cervical Spine and Radiological Evaluation

Abstract

AbstractZur Beurteilung des radiologischen, biomechanischen und histologischen Einwachsverhaltens neuer Materialien, Implantate und Cages für die zervikale interkorporelle Fusion, bieten sich Tiermodelle und hier insbesondere das Schafs-Halswirbelsäulenmodell an.In biomechanischen In-vitro-Versuchen an humanen Kadaver-Halswirbelsäulen wurden erste Erfahrungen hinsichtlich Primärstabilität eines Cage aus einer neuartigen, porösen TiOZur entsprechenden In-vivo-Beurteilung fusionierten wir 10 Schafs-Halswirbelsäulen in den Höhen C2/3 und C4/5 jeweils mit PMMA und einem Ecopore-Keramik-Cage und führten nativradiologische, sowie computertomographische Verlaufsuntersuchungen direkt post-operativ und alle 4 Wochen in den folgenden 2 bzw. 4 Monaten durch. Neben der Etablierung des Tiermodells, wurden die radiologischen Veränderungen im Verlauf und die Fusion der operierten Segmente analysiert. Darüberhinaus wurden Messungen der entsprechenden Bandscheibenfachhöhen (DSH) und Intervertebralwinkel (IVA) durchgeführt und verglichen.Nach Einbringen der Implantate in die Bandscheibenfächer nahm zunächst in beiden Gruppen die mittlere Bandscheibenfachhöhe und der Intervertebralwinkel zu (34,8%; 53,9%). In den folgenden Monaten verringerte sich die Bandscheibenfachhöhe nicht signifikant, deutlicher nach Ecopore-Fusion als nach PMMA-Interposition bis auf Werte unterhalb der Ausgangswerte. Ebenso nahm der Intervertebralwinkel im postoperativen Verlauf, deutlicher in der Ecopore-Gruppe als in der PMMA-Gruppe, ab (p < 0,05). Diese Veränderungen im Sinne einer Einsinterung der Implantate, konnte in den radiologischen Verlaufskontrollen morphologisch bestätigt werden. Die radiologisch beurteilbare Fusion, d.h. solide knöcherne Überbauung des operierten Segments, war nach Implantation eines Ecopore-Cage ausgeprägter (83%) als nach PMMA-Interposition (50%) (nicht statistisch signifikant).In diesem ersten Teil unserer In-vivo-Untersuchungen zu dem Einsatz des neuartigen Cage-Materials wurde die Anwendung im Spondylodesemodell der Schafs-Halswirbelsäule aufgezeigt. Es zeigten sich radiologische Unterschiede, in Bezug auf die ausgeprägtere Einsinterung des Ecopore-Cage und die deutlichere, nachweisbare Fusion des mit dem neuen Material operierten Segments. In dem ersten Teil dieser Studie wurden die radiologischen Veränderungen der fusionierten Segmente über mehrere Monate dargestellt und morphologisch analysiert, bevor die biomechanischen Analysen und Vergleiche in einem weiteren Teil präsentiert werden sollen. Animals are becoming more and more common as in vitro and in vivo models for the human spine. Especially the sheep cervical spine is stated to be of good comparability and usefulness in the evaluation of in vivo radiological, biomechanical and histological behaviour of new bone replacement materials, implants and cages for cervical spine interbody fusion.In preceding biomechanical in vitro examination human cervical spine specimens were tested after fusion with either a cubical stand-alone interbody fusion cage manufactured from a new porous TiOImmediately after placement of both implants in the disc spaces the mean DSH and IVA increased (34.8% and 53.9%, respectively). During the following months DSH decreased to a greater extent in the Ecopore-segments than in the PMMA-segments, even to a value below the initial value (p > 0,05). Similarly, the IVA decreased in both groups in the postoperative time lapse, but more distinct in the Ecopore-segments (p < 0,05). These changes in terms of a subsidence of the implants, were confirmed morphologically in the radiological examination in the course. The radiologically evaluated fusion, i.e. bony bridging of the operated segments, was more pronounced after implantation of an Ecopore-cage (83%), than after PMMA interposition (50%), but did not gain statistical significance.In this first in vivo examination of our new porous ceramic bone replacement material we showed its application in the spondylodesis model of the sheep cervical spine. Distinct radiological changes regarding evident subsidence and detectable fusion of the segments, operated on with the new biomaterial, were seen. We demonstrated the radiological changes of the fused segments during several months and analysed them morphologically, before the biomechanical evaluation will be presented in a subsequent publication.