Einfluss der Wirbelkörpersteifigkeit vor und nach Vertebroplastik auf den intradiskalen Druck / Effect of Vertebral Body Stiffness Before and After Vertebroplasty on Intradiscal pressure

Abstract

Frakturen von osteoporotischen Wirbelkörpern werden zunehmend mit Knochenzement stabilisiert. Der Einfluss der Wirbelkörpersteifigkeit vor und nach Augmentation mit Knochenzement sowie der einer keilförmigen Wirbelkörperfraktur auf den Bandscheibendruck ist nur unzureichend bekannt. In einem Finite-Element-Modell der Lendenwirbelsäule wurden der Elastizitätsmodul der Spongiosa sowie die Menge und der Elastizitätsmodul des Knochenzements variiert und die Abhängigkeit des Bandscheibendrucks von diesen Gröβen berechnet. Auβerdem wurde eine keilförmige Wirbelkörperfraktur simuliert.

Die Durchbiegung der Wirbelkörper-Endplatten und damit der Bandscheibendruck sind stark vom Osteoporosegrad des Wirbelkörpers abhängig. Die Einflüsse von Menge und Elastizitätsmodul des Knochenzements auf den intradiskalen Druck sind gering. Eine keilförmige Wirbelkörperfraktur zieht eine Verlagerung des Oberkörperschwerpunktes nach ventral nach sich. Wird diese nicht kompensiert, führt die Verlagerung zu einer Erhöhung des Flexionsmoments, das von Muskelkräften aufgefangen werden muss, und zu einer wesentlich stärkeren Erhöhung des Bandscheibendrucks als die Versteifung des Wirbelkörpers mit Knochenzement.

Fractures of osteoporotic vertebral bodies are increasingly stabilized with bone cement. The effects of vertebral-body stiffness before and after augmentation with bone cement and of wedge-shaped vertebral body fractures on intradiscal pressure are insufficiently known. In a finite element model of the lumbar spine the elastic modulus of cancellous bone as well as the amount and the elastic modulus of bone cement were varied and the dependency of intradiscal pressure on these parameters was calculated. In addition, a wedge-shaped vertebral-body fracture was simulated.

The bulge of the vertebral-body endplate and thus the intradiscal pressure depends strongly on the grade of osteoporosis in the vertebral body. The influence of amount and elastic modulus of bone cement on intradiscal pressure is small. A wedge-shaped vertebral-body fracture causes an anterior shift of upper-body centre of gravity. If this shift is not compensated, it leads to an increased flexion moment that has to be balanced by muscle forces. In addition, this shift leads to a stronger increase of intradiscal pressure than the augmentation of the vertebral body with bone cement.