Cyrus Khodadadyan-Klostermann

Biomechanical Comparison of Expandable Cages for Vertebral Body Replacement in the Thoracolumbar Spine

Study Design. An in vitro biomechanical study of expandable cages for vertebral body replacement in the human thoracolumbar spine. Objectives: The purpose of this study was to compare the in vitro biomechanical properties of 3 different expandable cages with a nonexpandable cage. Summary and Background Data. Recently, there has been a rapid increase in the use and the commercial availability of expandable cages for vertebral body replacement in the thoracolumbar spine. Although all 3 expandable cages, evaluated in this study, are approved for clinical use in Europe, little information is available concerning the biomechanical properties of these implants. Material and Methods. Thirty-two human thoracolumbar spines (T11 to L3) were tested in flexion, extension, axial rotation, and lateral bending with a nondestructive loading technique using an unconstrained testing apparatus. Three-dimensional displacement was measured using an optical measurement system. First, all motion segments were tested intact. After complete corporectomy of L1, cages were implanted according to producer’s information. The following implants (n = 8/group) were tested: 1) meshed titanium cage (nonexpandable cage, DePuy AcroMed); 2) X-tenz (expandable cage, DePuy AcroMed); 3) Synex (expandable Cage; Synthes); and 4) VBR (expandable cage, Ulrich). Finally, posterior stabilization using the Universal Spine System (Synthes), posterior-anterior stabilization using the Universal Spine System (Synthes), and anterior plating (Locking Compression Plate, Synthes) was applied to each test specimen. The mean apparent stiffness values, range of motion, and neutral and elastic zone were calculated from the corresponding load-displacement curves. Results. No significant differences could be determined between the in vitro biomechanical properties of expandable and nonexpandable cages. In comparison to the intact motion segment, isolated anterior stabilizationusing cages and anterior plating significantly decreased stiffness and increased range of motion in all directions. In contrast, additional posterior stabilization significantly increased stiffness and decreased range of motion in all directions compared to the intact motion segment. The combined anterior-posterior stabilization demonstrated greatest stiffness results. Conclusion. Biomechanical results indicate that design variations of expandable cages for vertebral body replacement are of little importance. Additionally, no significant difference could be determined between the biomechanical properties of expandable and nonexpandable cages. After corporectomy, isolated implantation of expandable cages plus anterior plating was not able to restore normal stability of the motion segment. Therefore, isolated anterior stabilization using cages plus Locking Compression Plate should not be used for vertebral body replacement in the thoracolumbar spine.

Simultaneous Bilateral Tibial Tubercle Avulsion Fractures in a Boy with Osteogenesis Imperfecta

AbstractCase Study: A 15-year-old boy with osteogenesis imperfecta and traumatic simultaneous bilateral tibial tubercle avulsion fractures is presented. He suffered this injury when he was running after the bus. The patients history, operative management, and follow-up are described. Open reduction and screw fixation were performed. The postoperative course was uneventful. At 10-month follow-up, osseous consolidation was achieved and the patient was pain-free with normal strength and an unlimited range of motion of both knees. Literature Review: In addition, a review of the literature is performed. To our knowledge, this is the first case of bilateral simultaneous tibial tubercle avulsion fracture reported in a patient with osteogenesis imperfecta.

Mechanischer Vergleich biodegradierbarer intervertebraler lumbaler Cages

Abstract.Introduction: A biodegradable interbody cage for lumbar spine fusion would be able to solve several problems associated with the use of metallic cages. In a biomechanical in vitro study using human lumbar spines three different biodegradable poly(L-lactide-co-D,L-lacitide)(PLDLLA) cages were compared to metallic cages of the same design. Material and method: 40 human cadaver lumbar specimens (L3-S1) were tested in flexion, extension, rotation, and bending with a non-destructive flexibility method using a nonconstrained testing apparatus. Seven different groups were examined: (1) control group (intact) (n = 40); (2) unstable group (after discectomy L4/5) (n = 40), (3) autologous iliac crest bone graft (n = 8), (4) BAK-Cage (n = 8), (5) BIO-Cage 1 (PLDLLA) (n = 8), (6) BIO-Cage 2 (PLDLLA/hydroxylapatite-buffer) (n = 8) and (7) BIO-Cage 3 (PLDLLA /hydroxylapatite particles of different size) (n = 8). Additionally, destructive compression tests of all implants were performed. Results: In comparison to the intact motion segment all cages showed significantly lower range of motion (ROM) in all test modes (P < 0.01). There was no significant difference in stiffness values and ROM between BIO-Cages and metallic cages. Axial compression stiffness and failure load were significantly highest for metallic BAK-cages (P < 0.05). No significant difference for failure load was observed between BIO-cage 1 and the intact motion segment. However, in comparison to the intact motion segment failure load was significantly lower for BIO-cage 2 and 3 (P < 0,05). Conclusion: The results of this study are encouraging, because the biodegradable cages were able to limit lumbar spine motion similar to the metallic cages. Especially, the biodegradable PLDLLA cage consisting of pure polymer (BIO-Cage 1) showed adequate initial compression strength. However, further in vivo animal experiments are essential prior to the clinical application of biodegradable lumbar interbody fusion cages.Zusammenfassung.Einleitung: Poly-(L-co-D,L-laktide) (PLDLLA) konnte in zahlreichen In-vivo-Untersuchungen seine Wertigkeit als biodegradierbares Biomaterial beweisen. Ein biodegradierbares intervertebrales Implantat (Cage) aus PLDLLA könnte zahlreiche Probleme, die mit der Verwendung metallischer Implantate verbunden sind, lösen. Ziel dieser Untersuchung war es, erstmalig intervertebrale Cages aus neu entwickelten biodegradierbaren PLDLLA-Composite-Biomaterialien im Vergleich zu metallischen Cages biomechanisch zu testen. Material und Methode: 40 intakte humane Wirbelsäulenexplantate (LWK 3-SWK 1) wurden in Flexion, Extension, Rotation und Seitneigung mittels nichtdestruktiver Steifigkeitsmessung getestet. Folgende Gruppen wurden untersucht: (1) intaktes Präparat (Kontrollgruppe; n = 40), (2) nach Diskektomie L4/5 (instabile Gruppe, n = 40) sowie nach Stabilisierung mit (3) autologem Beckenkammspan (n = 8), (4) BAK-Cage (n = 8), (5) BIO-Cage 1 (PLDLLA; n = 8), (6) BIO-Cage 2 (PLDLLA/Hydroxylapatit-Puffer; n = 8) oder (7) BIO-Cage 3 (PLDLLA/Hydroxylapatit unterschiedlicher Partikelgröße; n = 8). Additiv wurden destruktive axiale Kompressionstests aller Cages vorgenommen. Ergebnisse: Im Vergleich zum intakten Bewegungssegment waren sämtliche Cages in der Lage, den Bewegungsumfang in allen Bewegungsrichtungen signifikant zu vermindern (p < 0,01). Es bestand kein signifikanter Unterschied im Bewegungsausmaß und der Steifigkeit zwischen den verschiedenen BIO-Cages und dem metallischen BAK-Cage. Die axiale Kompressionssteifigkeit und die Versagenslast war beim metallischen BAK-Cage höher als im intakten Bewegungssegment (p < 0,05). Es bestand kein signifikanter Unterschied zwischen der Versagenslast des intakten Bewegungssegment und dem BIO-Cage 1, jedoch war die Versagenslast von BIO-Cage 2 und 3 niedriger als die des intakten Bewegungssegments (p < 0,05). Schlussfolgerung: Die getesteten biodegradierbaren Cages waren in der Lage, die lumbale Beweglichkeit in Analogie zu metallischen Cages zu limitieren. Während das primäre Stabilisierungspotenzial im Wesentlichen durch das Cagedesign bestimmt wird, definieren sich die Kompressionseigenschaften durch das verwendete Material. BIO-Cage 1 wies eine initiale Kompressionsfestigkeit auf, die eine weitere Evaluierung des Implantats erlaubt.

Transorale atlanto-axiale Plattenspondylodese in der Behandlung einer fehlverheilten Densfraktur mit sekundärer atlanto-axialer Instabilität

Abstract.Introduction: A case of a 22-year-old patient with a malunited dens fracture and secondary atlanto-axial instability is presented. The significant narrowing of the spinal canal due to the atlanto-axial instability was associated with anterior myelon compression and neurological deficit. Methods: A transoral approach with odontoid resection and anterior atlanto-axial plate fixation was performed. With this technique the atlanto-axial subluxation was reduced and the myelon was decompressed. Results: The postoperative course was uneventful. The follow-up showed a complete remission of the neurological deficit and a bony fusion of the atlanto-axial joints. Conclusions: The presented case illustrates the importance of an accurate initial diagnosis of the degree of instability and the need for short-term follow-up examinations. If atlanto-axial pseudarthrosis or malunion with anterior spinal cord compression occurs, a transoral procedure with odontoid resection and atlanto-axial plate fixation seems to be an excellent salvage procedure.Zusammenfassung.Einleitung: Es wird der Fall eines 22-jährigen Patienten mit einer fehlverheilten Densfraktur und sekundärer atlanto-axialer Instabilität vorgestellt. Die resultierende Spinalkanaleinengung führte zu einer Myelonkompression mit neurologischer Ausfallssymptomatik. Methoden:Über einen transoralen Zugang wurde eine Densresektion und anteriore atlanto-axiale Plattenspondylodese durchgeführt. Dadurch konnte die atlanto-axiale Subluxationsstellung reponiert und eine Myelondekompression erreicht werden. Ergebnisse: Der postoperative Verlauf war komplikationslos. Im Nachuntersuchungszeitraum zeigte der Patient eine Remission der neurologischen Ausfallssymptomatik bei knöcherner Konsolidierung der atlanto-axialen Spondylodese. Schlussfolgerung: Der beschriebene Fall zeigt die Wichtigkeit einer exakten Stabilitätsbeurteilung im Rahmen der Primärdiagnostik sowie der engmaschigen Therapieüberwachung. Das transorale Vorgehen mit Densresektion und atlanto-axialer Plattenspondylodese stellt in diesen Fall ein Salvage-Verfahren dar, um die atlanto-axiale Subluxation und Spinalkanaleinengung zu therapieren.

Intramedullary Wiring of Proximal Humerus Fractures Results of a Minimally Invasive Treatment Concept

Abstract: The treatment of proximal humerus fractures is a matter of continuing scientific discussion. This study presents our results with the use of retrograde intramedullary fixation as a minimally invasive, soft tissue-preserving treatment for two-part and certain three- and four-part fractures of the proximal humerus. Patients and Method: Between 01/1994 and 02/1998, 68 consecutive patients with 69 humeral head fractures were stabilized by retrograde intramedullary wiring. Fracture reduction was performed using a closed technique and stabilized with multiple intramedullary wires, which were inserted 2 cm above the olecranon fossa. All study patients had a minimum postoperative follow-up of 12 months. Results: From these 57 follow-up patients 65% had excellent Neer and Constant scores. 25% showed a satisfactory, 10% an unsatisfactory or poor result. Conclusion: Retrograde intramedullary wiring following closed indirect reduction is a minimally invasive treatment technique that preserves soft tissue and is especially useful for treating two- and minimally displaced three- and four-part proximal humerus fractures.

C-Bogen-Navigation zur transoralen atlantoaxialen Schraubenplazierung

Abstract.Introduction: Transoral atlantoaxial spine surgery may be indicated if anterior cervical cord compression associated with odontoid fracture, odontoid non-union, irreducible atlantoaxial dislocation, neoplasm or spondylitis of the upper cervical spine occurs. Transoral atlantoaxial plate fixation has been described by Harms as a fixation technique after odontoid resection. Yet, screw placement in transoral atlantoaxial plating is demanding. Therefore, the purpose of this study was to evaluate the efficacy and accuracy of fluoroscopy-based navigation in transoral atlantoaxial screw placement. Materials and methods: A transoral approach was performed on four human cadaver specimens. The reference base was inserted at the vertebral body of C2. In pilot studies appropriate C-arm projections for fluoroscopy-based atlantoaxial navigation were defined. A regular C-arm (Exposcop 8000, Ziehm) and a navigation system (Stealth Station, Sofamor Danek) were used. In each specimen six transoral screws (two screws in the lateral mass of C1, two subarticular screws at C2, two transpedicular screws at C2) were inserted using fluoroscopy-based navigation. Postoperative screw position was determined by three independent investigators using X-ray and CT. Results: All procedures were successfully completed without major difficulties. All screws in the lateral mass of C1 and all subarticular screws at C2 were placed correctly. However, only two of the anterior transpedicular screws at C2 showed correct orientation; four screws violated the foramina of the vertebral artery, two screws the spinal canal. Conclusion: Experimentally, safe transoral screw placement of lateral mass screws at C1 and subarticular screws at C2 could be achieved using fluoroscopy-based navigation. Presently, the accuracy of fluoroscopy-based navigation is insufficient for safe anterior transpedicular screw placement at C2. Further improvements in visualisation of the fluoroscope will help to optimise transoral fluoroscopy-based navigation.Zusammenfassung.Einleitung: Die Indikation zur transoralen atlantoaxialen Wirbelsäulenchirurgie kann bei ventraler Myelonkompression infolge von Trümmerfrakturen und Pseudarthrosen des Dens, verhakten atlantoaxialen Dislokationen, Tumoren oder Spondylitiden des occipitocervicalen Übergangs gegeben sein. Eine Stabilisierung nach transoraler Densresektion kann durch die von Harms beschriebene anteriore atlantoaxiale Spondylodeseplatte erfolgen. Die dafür notwendige Schraubenplazierung ist schwierig, und Fehlplazierungen können fatale Folgen haben. Ziel dieser Untersuchung war es demzufolge, die operative Handhabbarkeit und Genauigkeit der C-Bogen-Navigation bei der transoralen atlantoaxialen Schraubenpositionierung zu evaluieren. Material und Methodik: An 4 humanen Präparaten wurde ein transoraler Zugang zum occipitocervicalen Übergang angelegt. Die Patientenreferenz des Navigationssystems wurde in den Corpus von C2 eingebracht. Mit Hilfe eines computergestützten Navigationssystems (Stealth Station, Fa. Sofamor Danek) und eines C-Bogens (Exposcop 8000, Fa. Ziehm) wurden anhand von Spezialröntgenebenen 6 Schrauben je Präparat transoral plaziert (2 Schrauben in die Massa lateralis von C1, 2 Schrauben in den Corpus von C2, 2 Schrauben ventral transpediculär in C2). Die Schraubenlage wurde radiologisch und computertomographisch überprüft und von 3 unabhängigen Untersuchern beurteilt. Ergebnisse: Die intraoperative Handhabung des Navigationssystems war einfach, die Schraubenplazierung gut möglich. Alle Schrauben in der Massa lateralis des Atlas (n = 8) und im Corpus des Axis (n = 8) zeigten einen korrekten Sitz. Nur 2 (25 %) der ventralen transpediculären Schrauben in C2 waren korrekt plaziert. Zwei Schrauben (25 %) tangierten den Spinalkanal, 4 Schrauben (50 %) das Foramen arteria vertebralis. Schlußfolgerung: Unter experimentellen Bedingungen kann eine sichere transorale Schraubenpositionierung in der Massa lateralis von C1 und subarticulär in C2 mit Hilfe der C-Bogen-Navigation erzielt werden. Die Genauigkeit der C-Bogen-Navigation reicht derzeit für eine ventrale transpediculäre Schraubenplazierung in C2 nicht aus. Bei einer weiteren Verbesserung der Darstellungsqualität des C-Bogens wird die C-Bogen-assistierte Navigation zur Optimierung der transoralen Wirbelsäulenchirurgie beitragen können.

Die ventrale Spondylodese der Frakturen an der thorakalen und lumbalen Wirbelsäule mit expandierbarem Cage — 2 Jahres Ergebnisse

Berstungsfrakturen an der BWS und LWS werden in ihrer operativen Behandlung kontrovers diskutiert. Ein Verfahren stellt die 360 Grad Spondylodese mit dorsaler Stabilisierung, ventraler Korporektomie mit Spondylodese und dorsaler Kompression dar (DVD-Verfahren). Die ventrale Spondylodese kann mittels Implantation eines Titancages erfolgen. Unter der Vielzahl der zur Verfugung stehenden Cages existieren expandierbare Modelle, die eine abschliesende dorsale Kompression erubrigen sollen. Ziel dieser Studie war es, prospektiv operative, klinische und radiologische Ergebnisse der ventralen Spondylodese mit expandierbarem Cage bei diesen Frakturen zu untersuchen. Material und Methode: Im Zeitraum 4/99-8/01 versorgten wir 64 Patienten mit Frakturen im Bereich BWK 6 — LWK 4 nach dorsaler Stabilisierung (USS) mit ventraler (Teil-)Korporektomie und Spondylodese mittels eines expandierbaren Cages (VBR, Fa. Ulrich, Ulm). Postoperativ wurden nach 3,6,12 und 24 Monaten klinische Funktionsuntersuchungen der BWS und LWS durchgefuhrt. Der neurologische Status wurde nach dem Frankel Schema bestimmt. Radiologische Kontrollen mittels konventioneller Rontgenuntersuchungen (Bestimmung des Lordose-, Kyphose- und Skoliosewinkel) und quantitative Computertomographien (QCT, Messung des Fusionsgrades und der Knochendichte) wurden ebenfalls durchgefuhrt. Die Patienten wurden des weiteren aufgefordert, eine Selbsteinschatzung bezuglich des klinischen Ergebnisses (Schmerzentwicklung, Arbeitsfahigkeit) abzugeben. Ergebnisse: 21 Patienten konnten 2 Jahre postoperativ nachuntersucht werden. Ein Versagen der Methode (Sinterung, Dislokation des Korbchens, Reoperation) wurde nicht beobachtet. Die perioperative Morbiditat war gering (Hypasthesien im Bereich der ventralen Narbe, je ein Patient mit Zwerchfelllahmung und Pleuraschwarte). Nach 24 Monaten lag die ROM im Seitneigen bei 65% der Norm, beim Drehen im Sitzen bei 60% der Norm. Der Finger-Boden-Abstand betrug durchschnittlich 23 cm, das Ott-Mas 2,3 cm, das Schober-Mas 2,5 cm. Die Schmerzentwicklung anhand der visuellen Analogskala war von durchschnittlich 86 auf 42 rucklaufig. Die neurologischen Defizite waren bei allen auser einem Patienten rucklaufig. Die radiologischen Untersuchungen zeigten eine stabile Spondylodese mit einen postoperativen Korrekturverlust von durchschnittlich 6 Grad. Im QCT waren bei allen Patienten nach 12 Monaten beginnenden Durchbauungszeichen im Sinne von Kallusbildung um den Cage und Knochenstruktur im Cage zu sehen. Nach 24 Monaten waren 14 Patienten fusioniert. Schlusfolgerungen: Die Versorgung von Frakturen im Bereich der BWS und LWS mit expandierbarem Cage nach dorsaler Stabilisierung zeigt im Vergleich zu nicht expandierbaren Cages eine bessere Einpassung in den Defekt bei gleich gutem Repositionsergebnis. Im Vergleich zur 360 Grad Spondylodese entfallt die abschliesende dorsale Kompression. Die klinischen und radiologischen Ergebnisse nach 2 Jahren entsprechen denen etablierter Verfahren.

Treatment of Septic Nonunion Following Intramedullary Nailing of a Multisegmental Humerus Fracture with Ilizarov Ring FixationA Case of Successful Limb Salvage

The case of a 68-year-old patient with septic nonunion of a segmental humerus fracture and associated septic shoulder joint following failed intramedullary fracture treatment is presented. After surgical debridement and 17 weeks of external ring fixation, the infection was successfully treated and osseous union achieved, allowing removal of the fixator. The presented case illustrates how certain difficult fractures complicated by sepsis, osteoporosis, or poor soft tissue coverage can be effectively and reliably treated with Ilizarov ring fixation as a salvage alternative to possible amputation.