Biomechanische Untersuchungen an der Lendenwirbelsäule - zur Entstehung der Spondylolisthesis

 

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Zusammenfassung

Zur Abklärung der Entstehung der Spondylolisthesis durch mechanische Einwirkung ist eine nähere Betrachtung des mechanischen Verhaltens der Lendenwirbelsäule naheliegend. Jedes Bewegungssegment der Wirbelsäule muß sowohl axiale als auch transversale Kräfte übertragen können. Abgeklärt werden mußte, wie die Kraftübertragung durch die Bandscheibe und die dorsalen Komponente (Gelenkfortsätze) geschieht, bzw. welcher Anteil der zu übertragenden Kraft mittels Bandscheibe und welcher durch die dorsalen Komponente übertragen wird.

Belastungsversuche am lumbosakralen Segment mit und ohne dorsalen Anteil haben gezeigt, daß die Bandscheibe im wesentlichen nur Axialkräfte (Kräfte normal zur mittleren Bandscheibenebene) aufnimmt, während die dorsalen Komponenten die transversalen Kräfte übertragen.

Versuche, einen Bruch in der Interartikularportion durch transversale Kraft allein zu erzeugen, schlugen fehl. Einzig nach der Simulierung einer Spina bifida durch Spaltung der Wirbelbogen konnte ein Bruch in dieser Gegend auf diese Art produziert werden.

Nähere Betrachtungen des Beanspruchungsmechanismus im Wirbelbogen haben gezeigt, daß durch eine transversale Kraft allein die Bogenwurzel ebenso gefährdet sein kann, vor allem nach Berücksichtigung der Muskelkrafteinwirkung am Bogen, wie das Interartikulargebiet selbst. Deshalb wurden zuerst Dehnungsmessungen an einem mazerierten Lendenwirbelkörper 5 durchgeführt, um festzustellen, welche Art von Krafteinleitung das Gebiet des Pars interarticularis besonders gefährdet.

Die Dehnungsmessungen unter diversen Belastungsbedingungen haben darauf hingewiesen, daß ein Fall von Hyperextension mit vertikaler Belastung zum Bruch der Interartikularportion führen kann. Gestützt auf diese Erkenntnis wurden entsprechende Belastungsversuche an frischen Lendenwirbelpräparaten vorgenommen.

Es wurde festgestellt, daß bei solchen LWK 5, welche eine durch das Anstoßen der kaudalen Gelenkfortsätze von LWK 4 eingedrückte Interartikularportion aufweisen, ein Bruch mit nur etwa 200 kp vertikaler Belastung herbeizuführen ist.

Abstract

An investigation on the initiation of spondylolisthesis through mechanical means obviously must incorporate a study of the behaviour of the lumbar spine under load. Each movable segment of the spinal column must be in a postion to transfer axial as well as transverse loads. To begin with, therefore, we first determined the manner in which loads are transmitted through the disc and the posterior processes, that is, the manner in which the total load is shared between the disc and the dorsal joints.

Loading tests on the lumbosacral segment, before and after removal of the dorsal processes, have shown that generally the disc only transmits axial loads (loads acting normal to the mean plane of the disc) whereas transversal loads are transmitted via the dorsal processes.

Attempts to produce a fracture in the pars interarticularis through transverse loading alone were unsuccessful. Only after simulating a spina bifida by splitting the lamina was it possible to initiate a fracture in this region by the said means.

Consideration of the stress behaviour in the neural arch shows that through transverse loading alone, the pedicle could be just as heavily stressed as the pars interarticularis, especially on taking into account the action of the muscles attached to the lamina. Therefore, strain gauge measurements were performed on a macerated, 5^th lumbar vertebra in order to determine the manner in which loads must act so as to endanger the region of the pars interarticularis most.

The strain gauge measurements under various loading conditions have indicated that a case of hyperextension along with vertical loading of the spinal column could possibly lead to a fracture in the pars interarticularis. Based on this result, corresponding loading tests were conducted on lumbar spine specimens taken from fresh cadaver.

It has been observed that such 5^th lumbar vertebrae that exhibit a constriction in the pars interarticularis, caused by impingement with the caudal joint edges of the 4^th lumbar vertebra, could be fractured with a vertical load of only about 200 kp in this way.