In-vivo-Bewegungsbereiche der zervikalen Segmente bei Patienten mit zervikaler Spondylose während dynamischer Nackenbewegungen
Die zervikale Spondylose ist eine degenerative Erkrankung der subaxialen Halswirbelsäule, die häufig zu Symptomen wie axialen Nackenschmerzen, zervikaler Radikulopathie und Myelopathie führt. Eine der gebräuchlichsten chirurgischen Behandlungen ist die anteriore zervikale Diskektomie und Fusion (ACDF). Diese Methode ist jedoch mit der Entstehung einer progressiven degenerativen Erkrankung benachbarter Segmente (ASD) bei über 90 % der Patienten assoziiert, wobei bis zu 25,6 % Re-Operationen aufgrund symptomatischer ASD erforderlich sind. Moderne Total Disc Replacement (TDR)-Prothesen zielen darauf ab, die Bewegungsfähigkeit des betroffenen Segments wiederherzustellen, doch klinische Ergebnisse und postoperative Re-Operationsraten sind nicht besser als bei ACDF. Die Ätiologie von ASD bleibt unklar, aber eine mögliche Erklärung ist, dass die nach ACDF oder TDR wiederhergestellte Bewegung nicht mit der physiologischen In-vivo-Bewegung der patientenspezifischen Halswirbelsäule übereinstimmt. Aufgrund fehlender In-vivo-Daten zur zervikalen Dynamik bei symptomatischen Patienten untersucht diese Studie die In-vivo-Bewegungsbereiche (Range of Motion, ROM) jedes subaxialen zervikalen Segments bei Patienten mit Spondylose im Segment C5–6 mittels dynamischer Bildgebung und vergleicht diese mit einer asymptomatischen, nach Alter und Geschlecht gematchten Kontrollgruppe.
Methodik
Acht Spondylose-Patienten (4 Frauen, 4 Männer; Alter: 26–51 Jahre; Pfirrmann-Grade III–V bei C5–6; alle mit Ossifikation des hinteren Längsbands bei C5–6 und Myelopathie/Radikulopathie) und zehn asymptomatische Probanden (4 Frauen, 6 Männer; Alter: 30–59 Jahre; Pfirrmann-Grade I–III bei C5–6) wurden eingeschlossen. Die Halswirbelsäule wurde mittels 3-Tesla-MRT mit Oberflächenspule und protonengewichteter Sequenz abgebildet. Die Bilddaten wurden in 3D-Modellierungssoftware importiert, um anatomische Wirbelmodelle zu generieren. Ein duales Durchleuchtungssystem (DFIS) erfasste dynamische Bilder während maximaler Flexion-Extension und Links-Rechts-Rotation. Die Aufnahmen erfolgten über <3 Sekunden pro Bewegung, wobei drei Zyklen pro Proband erfasst wurden. Fluoroskopische Bilder und 3D-Modelle wurden in Rhinoceros-Software integriert, um ein virtuelles DFIS zu simulieren. Mittels validierter 3D-2D-Registrierungstechnik wurden die Wirbelmodelle in 6 Freiheitsgraden bewegt, bis ihre Projektionen mit den fluoroskopischen Konturen übereinstimmten. Die Positionen der Wirbel C3–C7 wurden reproduziert.
Bewegungsanalyse
Die intervertebrale Kinematik (ROM) der Segmente C3–4, C4–5, C5–6 und C6–7 wurde in Flexion-Extension und Rotation mittels kartesischer Koordinatensysteme berechnet. Der ROM wurde als Differenz zwischen maximaler und minimaler Bewegung pro Zyklus definiert. Mittelwerte aus drei Messungen repräsentierten den ROM pro Proband. Gruppenunterschiede wurden mittels t-Test analysiert (Signifikanzniveau: p < 0,05).
Ergebnisse
Flexion-Extension:
- C3–4: 14,5° ± 5,7° (Kontrollen) vs. 13,8° ± 3,6° (Patienten; p > 0,05).
- C4–5: 16,7° ± 2,7° vs. 16,9° ± 2,5° (p > 0,05).
- C5–6 (Indexsegment): 15,1° ± 3,6° vs. 18,4° ± 5,9° (p < 0,05).
- C6–7: 9,4° ± 3,0° vs. 8,9° ± 3,3° (p > 0,05).
Links-Rechts-Rotation:
- C3–4: 12,3° ± 2,9° vs. 11,8° ± 4,4° (p > 0,05).
- C4–5: 10,9° ± 2,9° vs. 7,5° ± 2,4° (p < 0,05).
- C5–6: 11,6° ± 3,8° vs. 6,3° ± 2,4° (p < 0,05).
- C6–7: 7,4° ± 1,8° vs. 6,1° ± 3,0° (p > 0,05).
Diskussion
Spondylose-Patienten zeigten im Indexsegment C5–6 einen signifikant erhöhten ROM während Flexion-Extension, was auf eine Laxizität hinweist. Hingegen war der ROM bei Rotation im Indexsegment und im proximal benachbarten Segment C4–5 reduziert, was eine Versteifung dieser Segmente nahelegt. Dies unterstreicht, dass die pathophysiologischen Auswirkungen der Spondylose motionsspezifisch und segmentabhängig sind. Die Daten deuten darauf hin, dass aktuelle bewegungserhaltende Implantate, die oft nur eine Belastungsrichtung berücksichtigen, möglicherweise nicht alle physiologischen Bewegungen adäquat restaurieren. Beispielsweise bieten TDR-Prothesen mit Metall-Polyethylen-Gleitpaarungen geringen Widerstand gegen Rotation, was ihre Eignung für Rotationsbewegungen infrage stellt. Hybride Verfahren (Kombination von Fusion und TDR) könnten biomechanische Vorteile bieten, indem sie Überbeweglichkeit und Steifigkeit ausgleichen.
Einschränkungen
Eine Post-hoc-Power-Analyse ergab eine unzureichende Power (25 %) für den Flexion-Extension-ROM im Indexsegment, sodass weitere Studien mit größeren Kohorten erforderlich sind. Zudem wurden Weichteilveränderungen (z. B. Bandscheibendegeneration mittels T2-MRT) nicht erfasst, die möglicherweise die ROM-Muster beeinflussen. Zukünftige Studien sollten auch Patienten mit ein- oder mehrstöckiger Degeneration sowie prä- und postoperative Verläufe untersuchen, um die Entwicklung von ASD biomechanisch zu analysieren.
Fazit
Die Studie zeigt, dass die zervikale Spondylose motionsabhängige Veränderungen der ROMs im betroffenen und benachbarten Segmenten verursacht. Diese Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit, präoperative Bewegungsmuster und Belastungsszenarien bei der Entwicklung bewegungserhaltender Implantate zu berücksichtigen. Eine rein „normwertorientierte“ Wiederherstellung des ROMs könnte langfristigen Anpassungsmechanismen des degenerativ veränderten Gewebes widersprechen. Daher sind patientenspezifische Ansätze und hybridchirurgische Konzepte vielversprechend, um die klinischen Ergebnisse zu optimieren.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001209