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

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.