Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2011; 78(4):334-338 | DOI: 10.55095/achot2011/051
Srovnávací analýza šroubů Socon CS a Socon v ošetření osteoporotických zlomenin torakolumbální páteře - biomechanická studiePůvodní práce
- 1 Klinika traumatologie LF MU v Úrazové nemocnici v Brně
- 2 Centrum mechatroniky - Ústav termomechaniky Akademie věd ČR
- 3 Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické, Brno
PURPOSE OF THE STUDY:
To compare the anchorage strength of Socon CS cannulated pedicle screws (B. Braun, Aesculap) with that of Socon screws in human cadaver vertebrae, using pull-out strength testing.
MATERIAL:
Twelve samples involving T12 to L3 vertebrae were prepared and a total of 20 pedicle screws, 10 Socon CS and 10 Socon screws, were inserted in them. All screws were 55 mm in length and 6 mm in diameter. After placement, Socon CS pedicle screws were augmented with bone cement (Cimplant cement application kit, B. Braun, Aesculap).
METHODS:
Both Socon CS and Socon screws were subjected to monotonous loading in the testing device ZWICK Z 020-TND with tensile stress applied in the screw axis. We evaluated the magnitude of strength resulting in screw loosening and the relationship between this strength and bone density of the sample.
RESULTS:
Bone density of measured samples corresponded either to osteopenia, i.e. T-score range of -1 to -2.5 SD (standard deviation) or osteoporosis, i.e. T-score -2.5 SD. The average bone density of all samples corresponded to a T-score of -3.1 SD. Bone-screw linkage was found to be associated with both bone-cement and screw-cement interface. Pull-out strength was significantly higher for the Socon CS than the Socon screws (t-test, p<0.0005).
In the Socon screws, the linear correlation between pull-out strength and bone density was significant at a 5% level of statistical significance (p=0.008) while, in the Socon CS screws, it was not significant (p=0.065).
DISCUSSION:
The poor quality of osteoporotic bone is responsible for a higher frequency of implant failure due to loosening, particularly when implants developed for healthy bone are used. In this biomechanical study, we tested one of the possibilities of how to reduce the risk of implant failure by pedicle screw augmentation with bone cement.
CONCLUSIONS:
The results of this study confirm the hypothesis that the anchorage of Socon CS cannulated pedicle screws with bone cement augmentation is disrupted by significantly higher pull-out strength than that of Socon screws, when subjected to monotonous loading. However, more clinical studies are needed to evaluate clinical outcomes
Klíčová slova: osteoporosis, vertebral fracture, bone cement, screw anchorage, biomechanical study
Zveřejněno: 1. srpen 2011 Zobrazit citaci
ACS | AIP | APA | ASA | Harvard | Chicago | Chicago Notes | IEEE | ISO690 | MLA | NLM | Turabian | Vancouver |
Reference
- AUGAT, P., SIMON, U., LIEDERT, A., CLAES, L.: Mechanics and mechano-biology of fracture healing in normal and osteoporotic bone. Osteoporos. Int., 16: S36-S43, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- BURVAL, D. J., MCLAIN, R. F., MILKS, R., INCEOGLU S.: Primary pedicle screw augmentation in osteoporotic lumbar vertebrae: biomechanical analysis of pedicle fixation strength. Spine, 32: 1077-1083, 2007.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- CHANG, M. C., LIU, C. L., CHEN, T. H.: Polymethylmetacrylate augmentation of pedicle screw for osteoporotic spinal surgery: a novel technique. Spine, 33: E317-E324, 2008.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- CHEN, L., TAI, C., LAI, P., LEE, D., TSAI, T., FU, T., NIN, C., CHEN, W.: Pullout strength for cannulated pedicle screws with bone cement augmentation in severely osteoporotic bone. Influence of radial hole and pilot hole tapping. Clin. Biomech., 24: 613-618, 2009.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- COOK, S. D., BARBERA, J., RUBI, M., SALKELD, S. L., WHITECLOUD, T. S. 3rd: Lumbosacral fixation using expandable pedicle screws. an alternative in reoperation and osteoporosis. Spine J., 1: 109-114, 2001.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- COOK, S. D., SALKELD, S. L., STANLEY, T., FACIENE, A., MILLER, S. D.: Biomechanical study of pedicle screw fixation in severely osteoporotic bone. Spine J., 4: 402 - 408, 2004.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- EGERMANN, M., GOLDHAHN, J., SCHNEIDER, E.: Animal models for fracture treatment in osteoporosis. Osteoporos. Int., 16: 129-138, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- EGERMANN, M., SCHNEIDER, E., EVANS, C. H., BALTZER, A. W.: The potential of gene therapy for fracture healing in osteoporosis. Osteoporos. Int., 16: 120-128, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- FRANKEL, B. M., D AGOSTINO, S., WANG, C.: A biomechanical cadaveric analysis of polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw fixation. J. Neurosurg. Spine, 7: 47-53, 2007.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- FRANKEL, B. M., JONES, T., WANG, C.: Segmental polymethylmethacrylate-augmented pedicle screw fixation in patients with bone softening caused osteoporosis and metastatic tumor involvement: a clinical evaluation. Neurosurgery, 61: 531-537, 2007.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- FRANSEN, P.: Increasing pedicle screw anchoring in the osteoporotic spine by cement injection through the implant. Technical note and report of three cases. J. Neurosurg. Spine, 7: 366-369, 2007.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- GOLDHAHN, J., SEEBECK, J., FREI, R., FRENZ, M., ANTONIADIS, I., SCHNEIDER, E.: New Implant design for fracture fixation in osteoporotic bone. Osteoporos. Int., 16: 112-119, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- JOHNELL, O., KANIS, J.: Epidemiology of osteoporotic fractures. Osteoporos Int, 16: S3-S7, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- KOUDELA, K., KASAL, E., MATĚJKA, J., VYSKOČIL, V.: Geriatrická traumatologie - vize nebo skutečnost? Acta Chir. orthop. Traum. čech., 76: 338-343, 2009.
Přejít k původnímu zdroji...
- LIPPUNER, K., GOLDER, M., GREINER, R.: Epidemiology and direct medical costs of osteoporotic fractures in men and women in Switzerland. Osteoporos. Int., 16: S8-S17, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- PERREN, S. M., LINKE, K., SCHWIEGER, K., WAHL, D., SCHNEIDER, E.: Aspects of internal fixation of fractures in porotic bone - principles, technologies and procedures using locked plate screws. Acta Chir. orthop. Traum. čech., 72: 84-97, 2005.
- PIPPAN, M. C., RICHTER, M.: Spinal body reconstruction in osteoporosis. Eur. J. Trauma, 32: 238-243, 2006.
Přejít k původnímu zdroji...
- RENNER, S. M., LIM, T. H., KIM, W. J., KATOLIK, L., AN, H. S., ANDERSSON, G. B.: Augmentation of pedicle screw fixation strength using an injectable calcium phosphate cement as a function of injection timing and method. Spine, 29: E212-E216, 2004.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- ROHMILLER, M. T., SCHWALM, D., GLATTES, R. C., ELALAYLI, T. G., SPENGLER D. M.: Evaluation of calcium sulfate paste for augmentation of lumbar pedicle screw pullout strength. Spine J., 2: 255-260 2002.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- SARZIER, J. S., EVANS, A. J., CAHILL, D. W.: Increased pedicle screw pullout strength with vertebroplasty augmentation in osteoporotic spines. J. Neurosurg., 96: 309-312, 2002.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- SCHNEIDER, E., GOLDHAHN, J., BURCKHARDT, P.: The challenge: fracture treatment in osteoporotic bone. Osteoporos. Int., 16: 1-2, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- SCHULTHEISS, M., HARTWIG, E., CLAES, L., KINZL, L., WILKE, H. J.: Influence of screw-cement enhancement on the stability of anterior thoracolumbar fracture stabilization with circumferential instability. Eur. Spine J, 13: 598-604, 2004.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- SEEDBECK, J., GOLDHAHN, J., MORLOCK, M. M., SCHNEIDER, E.: Mechanical behavior of screws in normal and osteoporotic bone. Osteoporos. Int., 16: 107-111, 2005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- STANKEWICH, C. J., SWIONTKOWSKI, M. F., TENCER, A. F., YETKINLER, D. N., POSER, R. D.: Augmentation of femoral neck fracture fixation with an injectable calcium - phosphate bone mineral cement. J. Orthop. Res., 14:786 - 793, 1996.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- ŠTĚPÁN, J., Osteoporóza v praxi. Praha, Triton 1997.
- VČELÁK, J., TÓTH, L., ŠLÉGL, M., ŠUMAN, R., MAJERNÍČEK, M.: Vertebroplastika a kyfoplastika - metoda léčby osteoporotických zlomenin páteře. Acta Chir. orthop. Traum. čech., 76: 54-59, 2009.
Přejít k původnímu zdroji...