Asymmetrien der Wirbel und des Mineralisierungsverhaltens an den Facettengelenken und Endplatten bei strukturellen Skoliosen - morphologische und funktionelle Befunde

摘要

Strukturelle Skoliosen sind durch komplexe dreidimensionale Wirbeldeformitäten und eine gestörte Statik der Wirbelsäule charakterisiert. Trotz des Einsatzes vielfältiger diagnostischer Möglichkeiten sind die biomechanischen Erklärungsmodelle zur vorliegenden Gelenksmechanik nicht ausreichend und vollständig. Ziel der Arbeit war es, anhand der Untersuchung von Endplatten und Facettengelenken bei strukturellen Skoliosen bisher fehlende präzise Informationen über die Beanspruchungssituation an den Gelenken der Wirbelsäule zu erhalten, den Zusammenhang zum Schweregrad der Erkrankung herzustellen und davon ausgehend die Kräfteverhältnisse in skoliotischen Wirbelsäulen zu beurteilen. Hierzu wurden 72 Brust- und 30 Lendenwirbel von sechs skoliotischen Wirbelsäulen unterschiedlicher Ausprägungsgrade untersucht. Durch die 3-D-Rekonstruktionen von CT-Datensätzen der Wirbel und Winkelmessungen auf den CT-Schnittbildern wurden zunächst die Wirbeldeformitäten analysiert. Mittels der CT-Osteoabsorptiometrie (CT-OAM) (Müller-Gerbl 1989) – einem etablierten Verfahren für die Beanspruchungsanalyse von Gelenken – konnte die individuelle Mineralisierungsverteilung der gelenkigen Verbindungen als Maß der längerfristigen Spannungsverteilung in der subchondralen Knochenlamelle dargestellt werden. Es konnten die skoliosetypischen Wirbeldeformitäten nachgewiesen werden und dabei präzise Aussagen über an den Facettengelenken vorhandene Asymmetrien gemacht werden. Zudem beobachteten wir osteophytäres Knochenwachstum vor allem an den Wirbelsäulen mit stärkerem Krümmungsausmaß. Die Messung des Facettengelenkwinkels an den lumbalen Scheitelwirbeln wies auf eine deutlich frontalere Orientierung der konkavseitigen Facettengelenke hin, wobei die Differenz zwischen linkem und rechtem Winkel ein direkt proportionales Verhalten zum Cobb-Winkel zeigte. Der intraindividuelle Vergleich des Mineralisierungsverhaltens an den Scheitelregionen zeigte eine deutliche Bevorzugung der konkaven Endplattenhälften, sowohl hinsichtlich der Lokalisation der Mineralisierungsmaxima, als auch des Kalziumgehaltes (mg Ca/ml). An den Facettengelenken beobachteten wir ebenfalls eine konkavseitige Erhöhung der Mineralisierung, am apikalen Wirbel selbst wurden jedoch auch vereinzelte Erhöhungen auf der konvexen Seite gefunden. Unsere Untersuchungen zeigen, dass in einer skoliotischen Wirbelsäule sowohl hinsichtlich der Wirbelmorphologie, wie auch hinsichtlich der subchondralen Mineralisierung von Endplatten und Facettengelenken deutliche Asymmetrien nachweisbar sind. Zudem konnten wir eine Abhängigkeit vom Schweregrad der Skoliose und dem Ausmaß der strukturellen Fixierung feststellen. Wir verstehen die von uns beschriebenen Mineralisierungsmuster als Ergebnis der langfristig veränderten Lastverhältnisse in einer skoliotischen Wirbelsäule. Ausgehend von den beobachteten Befunden stellen wir ein eigenes Kräftemodell vor, das die in einer skoliotischen Wirbelsäule vorherrschenden Kräfte darstellt und biomechanische Erklärungen zur Gelenksmechanik skoliotischer Wirbelsäulen liefert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen zudem, dass der Einsatz der CT-OAM in Klinik und Forschung wertvolle Erkenntnisse für die Beurteilung und Planung operativer Wirbelsäuleneingriffe insbesondere bei skoliotischen Wirbelsäulen liefert.